JPS6246187A - 熱間等方圧プレス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、熱間等方圧プレス（Ｈｏｔ　１ｓｏｓｔａｔ
ｉｃＰ　ｒｅｓｓ０以下、略称ｒｔ−ｒｒｐ」という。

）装置に関するものである。

本発明の装置は、 （ａ）粉末冶金やファインセラミックスにおける粉末の
圧密や加圧焼結、 （ｂ）金属粉末やファインセラミックスの焼結晶や金属
の鋳造品、鍛造品などの欠陥除去、（ｃ）同種、異種材
料の拡散接合、 （ｄ）複合材料に・おける含浸処理、 などを行う分野で利用される。

［従来の技術］ 第８図及び第９図に、従来の最も一般的なＨ［Ｐ装置の
例を示す。

図中１は圧力容器であり、この中には、断熱フードによ
り覆われた加熱炉（図示せず）か設けられている。圧力
容器１は、円筒状の圧力容器胴２、上蓋３、圧力容器胴
２の下端開口部内周に嵌合固定されたボトムリング４、
ボトムリング４に気密嵌合された下蓋５とからなり、被
処理材Ｗは、圧力容器１の下端開口部を開閉する前記下
蓋５の上に１載せて装入シリンダ６により下蓋５を下降
・上昇させることによって出し入れされる。圧力容器ｌ
は、密閉した際、口字状の枠であるヨーク７により、上
蓋３及び下蓋５が押さえられ、高圧に耐えるように保持
される。このため、ヨーク７は図示の位置から、矢印（
イ）の如く萌進できるようになっている。

このＨＩＰ装置では、被処理材Ｗの帛備→圧力容器Ｉへ
の材料の装入→圧力容器ｌ内の真空引→ガス置換−昇圧
−加熱昇温一温度圧力の保持−・冷却−・ガス回収−減
圧−圧力容器１の大気開放−披処理材Ｗの取り出し、を
１サイクルとして操業が行なわれ、不活性ガス雰囲気下
で行う必要のある冷却工程は、圧力容器ｌ内の加熱炉の
中で行イつれでいる。

ところが、この場合圧力容器か水冷され熱を外部に放散
しやすい構成になっているが、下方容器内で加熱Ｗ＆び
断熱フードを介して被処理材を冷却するので、非常に冷
えにくく冷却に長時間を要１７．１ザイクル当たりに要
する時間がかかって生産性が悪いという開運がある。

そこで、本出願人は、被処理材を、高温のまま裸で圧力
容器外に取り出し、不活性ガス雰囲気に保った気密室内
に被処理材を入れて直接冷却するようにしたＨ　Ｉ　Ｐ
装置を提案した。

この装置は、圧力容器を備えｆコ！（Ｉ　Ｐ装置本体に
関係付けて、圧力容器外部に気密に保持し得る室を設け
、この室と圧力容器の開口部を、ヨークの移動の支障に
ならないよう、適宜にシール筒て気密的に連絡し、ＨＩ
　Ｐ処理され１こ高温の被処理材をこのシール筒を通し
て前記気密の室に取り出し、この室ないしはこの室に隣
り合う冷却室で被処理材を直接冷却するようにしたしの
である。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、この場合のシール筒は、内部に裸の高温の被
処理材を通過させるため、これを単なる金属製の筒で構
成すると、過熱による熱変形等を生じ長期的にノール性
を良好に保つことができなくなるおそれがある。

本発明は、シール性能を長期にわ１こって確実に確保し
得るシール筒を有する外部冷却式のト１１Ｐ装置を提供
することを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記の問題点を解決するものであって、圧力
容器の被処理打出し入れ口と、圧力容器の外部に設けら
れた室との間に、両者を気密に連絡するノール筒が適宜
に配置され、このシール筒を通して被処理材の出し入れ
か行なわれる軌間等方下プレス装置において、前記シー
ル筒に冷却水を流通させるジャケットを設けたことを特
徴としている。

２作用： 上５己（１カ［戊のＨＩ　Ｐ装置においては、シール筒
が冷却されることにより、熱変形が小さく押さえられる
。したがって、シール筒の当接部からの漏れか防［Ｌさ
り、、圧力容器の開口部と、圧力容器外部の室を長期に
わたって確実に気密に連絡することかできろ。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図〜第７図を参Ｉ；αし
て説明する。

第１図は実施例のＩ（Ｉ　Ｐ装置の全体側断面図、第２
図は同平面図、第３図はソール筒部分の詳細を示す側断
面図である。

第１図、第２図において、図中１０で示すしのはＨＩ　
Ｐ装置本体であり、これは、従来のものと同様に、圧力
容器ｌと、ヨーク７及びヨーク移動台車＋１と、架台１
２とから構成されている。

圧力容器Ｉ（よ、円筒状の圧力容器胴２、上蓋３、ボト
ムリング４、ボトムリング４に嵌まる下蓋５とからなり
、圧力容器Ｉの中には、断熱フードＩ３により覆われた
加熱炉１・１か設けられ、加熱ψの中にはヒータ１５が
設けられている。

そして、このＨＩＰ装置本体１０では、下蓋５を開いて
被処理材〜Ｖの出し入れが行われ、ま１こ圧力容器ｌを
閉じてＩ（Ｉ　Ｐ処理を行う際、ヨータフを圧力容器ｌ
の位置まて航進させ、ヨーク７により上蓋３及び下蓋５
を押さえることによって、圧力容器１が高圧に耐えるよ
うに保持される。

このような構成の装置本体１０の下方には、３つの気密
の室Ａ、Ｂ、Ｃが直列に連結されて配置されている。室
Ａは装置本体１０に装入する被処理ｔ４Ｗを堕備するた
めの亭備室、室Ｂは被処理材Ｗを装置本体１０内に装入
するための装入室、室Ｃｊｌ！装置本体ｌＯで処理した
後の被処理材Ｗを冷却する冷却室としての機能を持つよ
うそれぞれ構成されている。

中央の装入室Ｂはちょうど圧力容器ｌの真下に位置して
おり、装入室Ｂの下部には、被処理材Ｗを下蓋５の上に
載せたまま圧力容器１の中に装入できるように、装入シ
リンダ１６が備えられている。

これらの室Ａ−Ｂ間、また室Ｂ−Ｃ間、端部の室Ａ、Ｃ
と外部との各間には、それぞれ各室Ａ、Ｂ、Ｃを気密に
保つための横スライド式のシール扉１７．１８．１９．
２０が設けられている。

また、中央の装入室Ｂの上部に形成された開口部２１に
は、シール筒２２が上下に昇降可能に設けられている。

シール筒２２は、第３図に示すように、二重構造で内部
に冷却水ジャケットを有する本体筒部２３と、この本体
筒部２３の上端、下端に取り付けられ、それぞれの上面
にＯリング２４．２５を有する上フランジ２６及び下フ
ランジ２７と、本体筒部２３の内側に張られた断熱材２
８と、断熱（第２８の内側に数枚設けられた下蓋ガイド
２９とから構成されている。

そして、本体筒部２３の外周に取り付けられたブラケッ
ト３０にシール筒昇降用シリンダ３１のロンド先端が連
結され、シリンダ３１を作動させることにより、シール
筒２２を昇降させる構成になっている。なお、シール筒
昇降用シリンダ３Ｉは平面視した際、装入室Ｂの斜め側
方の位置に２台配置され、上方にロッドを向けて固定さ
れて（する。

前記シール筒２２は上昇させられｆこ際、ボトムリング
４の下端にその上フランツ２６上面か当接して気密を確
保するものであり、そのため、ボトムリング４の下端に
は、シール筒２２側の上フランジ２６に対応するようフ
ランジ３２が設けられている。ここで、ボトムリング側
フランジ３２は、ボトムリング本体３３に対してポルト
３４により着脱自在に取り付けられており、必要時に取
り外せるようになっている。また、ボトムリング４側の
フランジ３２下面には、第４図に示すように、シール筒
２２の本体筒部２３上端を案内Ｉ７てフランジ２６．３
２同士を気密的に合致させるためのガイドリング３５が
設けられている。

一方、下フランジ２７は、装入室Ｂの鉄皮３６に設けら
れた開口部２１から装入室Ｂ内に挿入され、その外径が
開口部２１の径より大きく形成されている。そして、第
５図に示すように、この下フランジ２７の上面は、装入
室Ｂの開口部２１下面に取り付けられた伸縮管３７のフ
ランジ３８下面に当接し、ここで気密を保持するように
なっている。なお、第５図中３９で示すものは、下フラ
ンツ２７と伸縮管３７のフランジ３８を適性位置にて合
致させるためのガイドである。

以上の如く構成されたノール筒２２は、シール筒昇降用
シリンダ３０のロッドを伸長・退縮させることにより、
上昇・下降させられ、上昇させられた際には、圧力容器
１の開口部と装入室Ｂを気密に連絡し、その状態で下Ｍ
５を開いて下降させることができるようにし、また、下
降させられた状態で、ヨーク７を圧力容器ｌの位置に前
進さけることを妨げないようになっている。

また、■備室Ａ１冷却室Ｃの各内部、及び準備室Ａの外
部、冷却室Ｃの外部には、それぞれ被処理材Ｗを移送す
るための搬送装置４０．４Ｉ、４２．４３が設けＩられ
、室Ａ−Ｂ間、室Ｂ−Ｃ間、及び室Ａと外部間、室Ｃと
外部間においてそれぞれ被処理材Ｗを移送できるように
なっている。

次に、上記構成のＨＩ　ｐ装置で操業を行う場、）の手
＠並びにその際の作用について、第７図のフロー図を併
せて参照しながら説明する。

連続運転中における一つの被処理材の流れにしたがって
説明する。

く準備室Ａン （１）まず、準備室Ａの人口側のシール扉１９を開放す
る。このとき、準備室Ａの出口側のノール扉１７は閉鎖
している。

（２）め備室Ａの外部にある搬送装置４２により、被処
理材Ｗを準備室Ａ内に移送する。

（３）準備室Ａの入口側のシール扉１９を閉鎖し、孕備
室Ａ内を気密の状態に保つ。

（４）準備室Ａ内を真空に引き、ガス置換する。

そして、準備室Ａ内で予め定められた所定の準備作業（
ｆコとえば予熱）を行う。

（５）め帰室への出口側のシール扉Ｉ７を開放する。こ
のとき、ＨＩＰ装置本体ＩＯ及び装入室１３は後述する
（２０）の段階にある。

（６）Ｌ＄備帰室内の搬送装置４０により、堕帰室Ａ内
の被処理材Ｗを装入室Ｂに移送し、装入室Ｂ内の装入フ
ランジＩ６上に載っている下蓋５の」二に被処理材Ｗを
載せる。

（７）め帰室Ａの出口側のソール扉１７を閉鎖する。

〈装入室Ｂ　−ＨＩ　Ｐ装置本体１０＞（８）装入シリ
ング１６を動作させることにより、下蓋５を上昇させ、
下蓋５上の被処理材Ｗを１４ＩＰ装置本体１０の圧力容
器１中に装入し、下蓋５を閉じる。

（９）装入シリングＩ６のロッドを下降させ、それとと
もにノール筒昇降用シリンダ３１を動作してシール筒２
２を下降させる。第６図に下降途中の状態を示す。そし
て、シール筒２２を最終的に下降させ、ヨーク７が前進
する際の支障にならないような状態にする。

（１０）ヨーク７を圧力容器ｌの位置まで前進させ、上
蓋３及び下蓋５を高下に耐えるように押さえる。

（１１）圧力容器１内を真空に引き、ガス置換する。

（１２）圧力容器ｌ内を昇圧・昇温させて、圧力容器１
内のガスを高圧・高温状態に保持し、ＨＩＰ処理を行う
。

（Ｉ３）圧力容器ｌ内でのＨＩ　Ｐ処理が終わったら、
圧力容器ｌ内のガス圧を減じ、ガス回収を行う。

（１４）その後、ヨーク７を図示の待機位置まで後退さ
せる。

（１５）シール簡昇降用シリンダ３１を作動し、ロッド
を伸ばしてシール筒２２を上昇させる。

シール筒２２は、上昇するに従ってその上端がガイドリ
ング３５に案内され、また下端がガイド３９に案内され
、それにより、上フランジ２６はボトムリング４のフラ
ンジ３２下面に、また下フランジ２７は伸縮管３７のフ
ランジ３８下面に適性な芯出し状態で当接し、圧力容器
ｌの開口部と装入室Ｂを気密的に連絡する。

この場合、下フランジ２７の当接部分に伸縮管３７を配
しているので、上下フランツ２６．２７とら相手のフラ
ンジ３２．３８と気密的に当接し、シール筒２２に若干
の変形があってらノール性が損なわれない。また、／−
ル簡２２の本体筒部２３には、少なくともこの段階で冷
却水を流通させておき、シール筒２２の温度上昇を阻止
しておく。そうすることにより、シール筒２２の熱変形
を防ぐとともに、Ｏリング２４．２５の焼き付きを防い
で、ソール性がダウンするのを防止することができる。

また、このシール筒２２の上昇動作とともに、装入シリ
ング１６を動作してロッドを上昇させる。

（１６）装入室Ｂ、シール筒２２内を真空に引き、ガス
置換する。

（１７）下Ｍ５を開き、装入シリング１６により下蓋５
に載せた状態でＨＩ　Ｐ処理された被処理材Ｗを下降さ
せ、被処理材Ｗを課のまま下方容器１から装入ＩＥ２Ｂ
内に取り出す。このとき、冷　　　　　　ｌ□、７ｏ（
よアー７．ア、８．２ｏ７．ヵいゎ１．お　　　　１が
ガス置換された状態にある。

（１８）冷却室Ｃの入口側のノール扉１８を開放する。

（１９）冷却室Ｃ内の搬送装置４Ｉにより、装入室Ｂ内
に取り出された被処理材Ｗを、冷却室Ｃ内に移送する。

（２０）冷却室Ｃの入口側のシール扉１８を閉鎖する。

て冷却室Ｃ〉 （２１）冷却室Ｃ内で、課のままの被処理材Ｗを直接冷
却する。この時点で、圧力容器ｌ及び装入室Ｂは、次の
サイクルの操業のために解放される。

（２２）冷却室Ｃ内で冷却し終わったら、冷却室Ｃの出
口側のシール扉２０を開放する。

（２３）冷却室Ｃの外部の搬送装置４３により、被処理
材Ｗを外部に移送する。

（２４）冷却室Ｃの出口側のシール扉２０を閉鎖する。

以上で一つの被処理材の操業サイクルを終了するが、こ
のＨＩ　Ｐ装置では、複数の被処理材を、面後に工程的
なずれを保ちながら順次連続的に処理することができる
。

たとえば、冷却室Ｃで前の被処理材を冷却しているとき
、次の被処理材を圧力容器ｌ中でＨＩＰ処理することが
でき、準備室Ａでは、さらにその次の被処理材の準備作
業を行うことができる。このため、ＨＩＰ装置本体１０
の１サイクル当たりの利用時間が短縮され、きわめて効
率のよい操業が実現される。

また、上のＨＩ　Ｐ装置においては、冷却室Ｃで、裸の
ままの被処理材を直接冷却するので、冷却達文がきわめ
て早くなり、一つの被処理材の処理時間が短くなるとい
う利点も得られる。

また、上記のＨＩＰ装置においては、ソール筒２２を水
冷式にしているから、シール筒２２が過熱することがな
く、気密性を長期にわたり良好に維持できるととらに、
耐久性を向上させることができる また、上の説明では、室Ａを準備室、室Ｃを冷却室とし
て機能させる場合を説明したが、室Ａを冷却室、室Ｂを
準備室として逆に機能させるようにしてもよい。また、
ある時間だけ画室とも準備室、あるいは冷却室として機
能させるようにしてもよい。

また、上記の実施例の説明では、冷却室Ｃや準備室Ａ内
では、各１個ずつ被処理材を処理する場合を述べたが、
複数個を同時に処理するようにしてもよい。

また、上記実施例では、冷却室Ｃや準備室Ａをそれぞれ
１室ずつしか設けていないが、必要に応じて、複数室ず
つ設けてもよい。特に、冷却については、時間がかかる
ので、複数設けるのがよい。

その場合、冷却室を直列に配置して、前段の室から段階
的に冷却するようにすれば、冷却効率ばかりでなく、設
備費の点でも有利になる。

また、上記実施例では、圧力容器の下蓋を開いて被処理
材を出し入れする形式のものについて説明したが、本発
明は、それに限られるものではなく、上方から被処理材
を出し入れずろ形式のもの、側方から出し入れする形式
のらの等、任意の形式のらのに適用できる。

こ発明の効果］ 以上の説明のように、本発明によれば、次の効果を得る
ことができる。

■シール筒により圧力容器の披処理付出し入れ口と、圧
力容器外部の室を気密に連絡し、ンール筒内及び室内を
不活性ガスで置換することにより、外部と気密的に遮断
された状態で、圧力容器の蓋をあけて、被処理材を高温
のまま裸で圧力容器外に取り出すことができる。

そして、その裸のままの被処理材を、ガス置換した冷却
室に入れれば、被処理材を直接冷却することができる。

また、一方で空いた圧力容器に、次の被処理材を装入す
ることができる。このため、圧力容器をフルに活用でき
、生産能率をアップさせることができる。

■■で述べたように、被処理材を裸のまま外部に取り出
して冷却できることから、冷却時間を短縮することがで
き、１サイクル当たりの圧力容器の利用時間を短縮する
ことができる。しｆこがって、ＨＩＰ装置本体の一日当
たりの操業回数を増加させることができ、操業コストを
引き下げることが可能となる。

■シール筒を水冷式にしたから、シール筒の過熱を防止
することができ、熱変形によるソール性能の低下を抑え
ることができるとともに、シール筒の耐久性の向上を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は本発明の一実施例を説明するためのも
ので、第１図はＨＩＰ装置の全体側断面図、第２図は同
平面図、第３図はシール筒部分の詳細を示す側断面図、
第４図はシール筒の上部シール部構造を示す側断面図、
第５・図はシール筒の下部シール部構造を示す側断面図
、第６図はシ−ル簡の下降途中の状態を示す側断面図。 第７図はＨＩＰ装置の操業フロー図、第８図は従来のＨ
ＩＰ装置の一例を示す側断面図、第９図は同平面図であ
る。 ｌ　・・・・・・圧力容器 ２　・・・・・圧力容器胴 ３　・・・・・・上蓋 ４　・・・・・・ボトムリング ５　・・・・下蓋 ７　・・・・・・ヨーク １０・・・・・・ＨＩＦ装置本体 ２２・・・・・・ンール筒 ２３・・・・・・本体筒部 ２４・・・・・０リング ２５・・・・・・０リング ２６・・・・・上フランジ ２７・・・・・下フランジ ２８・・・・・・断熱材 ２９・・・・・・下蓋ガイド ３０・・・・・・ブラケット ３１・・・・・・ンール筒昇降用ンリンダ３２・・・・
・フランツ ３３・・・・・・ボトムリング本体 ３４・・・・・ボルト ３５・・・・・・ガイドリング ３６・・・・・・装入室鉄皮 ３７・・・・・・伸縮管 ３８・・・・・・フランジ ３９・・・・・・ガイド Ａ　・・・・・・準備室 Ｂ　・・・・・・装入室 Ｃ・・・・・・冷、部室 Ｗ・・・・・・被処理材 第１図 第３図 第６図 ト 第８図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　圧力容器の被処理材出し入れ口と、圧力容器の外部に
   設けられた室との間に、両者を気密に連絡するシール筒
   が適宜に配置され、このシール筒を通して被処理材の出
   し入れが行なわれる熱間等方圧プレス装置において、前
   記シール筒に冷却水を流通させるジャケットを設けたこ
   とを特徴とする熱間等方圧プレス装置。