KR102192528B1 - 팬 및 이젝터 쿨링이 조합된 프레스 장치, 및 프레스 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피가공물을 열간 프레스 가공하기 위한 장치(100)에 관한 것이다. 피가공물을 열간 등압 프레스 가공하기 위한 프레스 장치는, 단열 케이스와 피가공물을 유지하기 위한 노를 포함하는 노실(18)을 포함하는 압력 용기(1)를 포함한다. 적어도 하나의 상부 개구부와 적어도 하나의 하부 개구부를 구비하는 적재실(19)이 배치되어 있으며, 적재실을 통해 압력 매체가 유동하게 된다. 또한, 압력 매체를 노실 내에서 순환시키고, 적재실을 통해 압력 매체가 위쪽으로 유동하고, 노실의 주변부를 따라 아래쪽으로 유동하는 내부 대류 루프를 향상시키는, 팬(30)이 적재실에 배치되어 있다. 팬의 하류에서 적재실 내로 압력 매체를 유입시켜 내부 대류 루프를 향상하기 위한 적어도 하나의 유동 발생기(31)가 배치되어 있으며, 하부 단열부 아래 그리고 하부 단부 위쪽의 공간에서부터 위쪽으로 압력 매체를 운송시켜 발생되어, 팬 하류의 적재실 내로 압력 매체를 분출되는 유동이 내부 대류 루프를 향상시키게 된다.

Description

팬 및 이젝터 쿨링이 조합된 프레스 장치, 및 프레스 방법 {PRESSING ARRANGEMENT WITH A COMBINED FAN AND EJECTOR COOLING, AND METHOD OF PRESSING}

본 발명은 피가공물을 열간 프레스 바람직하기로는 열간 등압 프레스 가공하기 위한 장치와, 피가공물의 열간 프레스 가공에 관한 것이다.

열간 등압 프레스(HIP: Hot Isostatic Pressing)는 점점 널리 사용되는 기술 중 하나이다. 열간 등압 프레스는, 예를 들어, 터빈 블레이드 같은 주물 내에 존재하는 기공을 줄여 터빈 블레이드의 사용 수명과 강도 특히 피로 강도를 증대시키는 데에 사용된다. 그 외에도 열간 등압 프레스는 분말을 압축시켜 제작되는 제품으로, 제품 표면에 기공이 없으며 완전 치밀할 것이 요구되는 제품을 제조하는 데에 사용된다.

열간 등압 프레스에서, 프레싱 처리될 피가공물이 단열된 압력 용기의 적재실에 위치한다. 사이클 혹은 처리 사이클은 피가공물의 적재, 처리 및 인출하는 단계를 포함하며, 본 명세서에서 사이클의 총 진행시간은 사이클 타임으로 지칭된다. 결국 처리 공정은 프레스 단계, 가열 단계 및 냉각 단계 같이 여러 단계 혹은 여러 부분으로 구분될 수 있다.

적재한 후, 용기가 밀봉되고, 압력 매체가 압력 용기와 그 압력 용기의 적재실 내로 도입된다. 그런 다음, 지정된 기간 동안에 피가공물이 압력 및 온도가 증가되도록 하는 것과 같이 압력 매체의 온도 및 압력이 증가된다. 압력 용기의 노실 내에 배치되어 있는 노 혹은 가열 요소에 의해 압력 매체의 온도가 증가되고 이에 따라 피가공물의 온도가 증가된다. 물론 온도, 압력 및 처리 시간은 처리대상이 되는 피가공물의 소재 특성, 적용 분야 및 처리대상이 되는 피가공물에 대해 요구되는 품질과 같은 많은 인자에 따라 달라질 수 있다. 열간 등압 프레스 가공의 압력은 통상적으로 200 내지 5000바, 바람직하기로는 800 내지 2000바이고, 온도는 300℃ 내지 3000℃, 그리고 바람직하기로는 800℃ 내지 2000℃이다.

현재, HIP 장치 고객들로부터 온도 정밀도 및 안정성이 높으면서도 매우 급속 그리고 균일한 냉각이 가능한 처리 사이클을 맞춤식으로 제공받기를 원하는 수요가 증가하고 있다. 예를 들면, 먼저 제1 주기 동안에 온도와 압력을 제1 압력 레벨과 온도 레벨로 증가시킬 필요가 있을 수 있다. 그런 다음, 적재실 내에서 냉각을 제어하면서 온도 편차가 크게 발생하지 않으면서(즉 온도가 균일하게 감소) 급속하게 온도를 낮출 필요가 있으며 온도 안정성이 아주 높은 상태에서 제2 주기 동안 온도를 제2 온도 레벨에서 유지할 필요가 있을 수 있다. 처리대상인 피가공물 혹은 피가공물들의 소재 내부에 결함이 발생되는 것을 방지하기 위해 이들을 균일하게 혹은 균질하게 냉각시키는 것이 또한 중요한데, 이는 많은 금속학적 처리 예컨대 피가공물이 냉각되는 중에 피가공물 내에 온도 편차가 발생하면 금속학적 물성에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있기 때문이다.

피가공물의 프레스 가공이 종료될 때, 피가공물이 압력 용기로부터 제거 혹은 인출되기 전에 냉각될 필요가 있다. 전술한 바와 같이, 냉각 및 냉각 속도가 금속학적 물성에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 고품질의 소재를 얻기 위해서는 열응력(혹은 온도 응력) 및 결정립 성장이 최소화되어야 한다. 이에 따라, 가능하다면 소재를 균질하게 냉각시키고, 소재의 냉각 속도를 조절할 수 있는 것이 요망된다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려져 있는 많은 프레스 기술은 피가공물을 서냉시키기가 어렵고, 이에 따라 피가공물의 냉각 시간을 줄이는 데에 많은 노력을 하고 있다.

US 5,123,832호는 보다 고르게 냉각시킬 수 있으며, 이젝터 내에서 노실에서 나오는 고온 가스와 저온 가스를 혼합하여 가스 혼합물을 얻는 것을 특징으로 하는 열간 등압 프레스를 개시하고 있다. 적재 공간 내로 분출되는 가스 혼합물의 온도는 적재 공간 내의 현재 온도보다 약 10% 낮다. 이젝터 내에서 고온 가스와 저온 가스를 혼합함에 있어 상당히 우수한 혼합 효과를 제공하기 위해서는 상당한 스로틀링 혹은 제한을 필요로 한다. 이에 따라, 혼합 가스가 적재 공간 내로 유입되는 유입구는 매우 작게 되는데, 통상 그 직경이 100mm이다. 반면, 적재 공간의 직경은 통상 약 1.2m이다. 이러한 구성에 의해 냉각이 만족스럽게 이루어진다고 하더라도, 이러한 구성은 단점들이 있다. 프레싱 조업 중에, 노실의 측면 위에 가열 요소들이 제공되지 않는다면, 가열 예정인 노실, 노실의 가열, 및 특히 적재 공간의 온도 분포가 매우 불균일해지는데, 이는 적재 공간으로 인입되는 부분의 면적이 작기 때문이다. 많은 경우에 있어서, 가열 요소들은 노실의 하부에만 위치하는 것이 바람직한데, 이는 단순함과 비용을 절약하기 위한 이유에서이다. 이에 따라, 우수한 혼합을 제공하면서도 전술한 구성상의 제약을 가지고 있지 않은 간단한 대책에 대한 수요가 여전히 있다.

다른 종래의 열간 등압 프레스에서, 노실 내에서 압력 매체를 순환시키고 내부 대류 회로를 향상시키기 위해 팬이 노실 내에 장착되어 있다. 내부 대류 회로에서 압력 매체는 적재실을 따라 상승하고 노실의 주변부를 따라 하강하는 기류를 갖는다. 통상적으로, 적재실 내로 압력 매체를 유입하는 입구 개구부와 관련하여, 팬은 적재실의 하부에 장착되어 있다. 즉, 압력 매체 유동이 적재실을 통과하도록 하기 위해, 팬은 적재실로 들어가는 압력 매체 입구에서 적재실 하부(수직방향으로)에 장착되어 있다. 이에 의해, 팬을 다양한 작동 속도로 작동시킴에 따라 냉각에 영향을 줄 수 있게 된다.

그러나, 적재실(즉 적재 공간 전체에서)이 지정된 온도에서 고정도의 온도 안정성을 유지하며 압력 매체를 유지하면서도 매우 급속하게 냉각시키기 위해서는, 상당히 대형 팬이 필요하며 궁극적으로 강력한 모터가 필요하게 된다. 이는, 프레스 장치 내에 많은 공간을 차지하게 되며, 결국 적재실이 작아지게 된다. 또한, 이러한 방안은, 압력 매체를 추가로 냉각하기 위한 열교환기를 필요로 하게 된다.

미국 특허 제5 118 289호에, 피가공물을 완전히 프레스 가공하고 열교환기를 사용하여 가열 처리한 후에 피가공물을 급속 냉각시키기에 적합한 열간 등압 프레스가 개시되어 있다. 피가공물을 냉각하는 데에 소요되는 시간을 줄일 수 있도록 하기 위해, 열교환기는 고온 영역 위에 위치하고 있다. 이에 따라, 압력 매체가 압력 용기 벽과 접촉하기 위해, 압력 매체가 열교환기에 의해 냉각되게 된다. 그 결과, 열교환기는 압력 용기 벽을 과열시키지 않으면서도 냉각 능력을 증가시킬 수 있게 된다. 또한, 통상의 열간 등압 프레스에서와 같이, 피가공물이 냉각되는 중에 압력 매체가 열 장벽과 압력 용기 사이의 간극을 통과할 때, 압력 매체가 냉각된다. 냉각된 압력 매체가 압력 용기의 하부에 도달하면, 압력 매체가 열 장벽을 관통하는 통로를 지나 고온 영역(냉각될 피가공물이 위치하고 있는)으로 들어가게 된다. 냉각 속도를 크게 하고 고정도의 안정성으로 지정된 온도에서 유지하기 위해 열교환기에 대형 팬이 결합되는 경우, 압력 매체가 유입되는 입구에 근접하는 적재실 하부에 장착되는 팬이 작동하여, 압력 매체는 적재실을 추가로 통과하며 순환될 수 있게 된다.

그러나, 이러한 방안에도 단점이 있다. 예를 들면, 압력 매체와 피가공물이 냉각되는 동안에 열교환기가 점점 뜨거워지며, 피가공물이 냉각되는 중에 부스터로 기능하기 위해, 프레스가 새로운 피가공물을 처리하기 전에 열교환기가 냉각되어야 한다. 이에 따라, 사이클 간의 시간이 열교환기의 냉각 시간에 따라 다르게 된다.

다른 해결 방안은 팬과 이젝터를 조합하는 것이다(잠재적으로는 열교환기 상에). 이젝터는 저온 가스(즉 압력 매체)를 팬의 흡기 내로 보내서 온난한 압력 매체와 저온 압력 매체가 혼합되도록 하기 위해 장착될 수 있다. 적재실로 운송되는 저온 압력 매체의 양은 이젝터의 공급 속도를 제어함으로써 제어될 수 있다. 이 방안과 관련된 하나의 문제는, 저온 압력 매체가 (팬이 작동함에 따라) 순환하기 시작하자마자 내부 대류 회로 내에서 추출되는 경우가 종종 있다는 것이다. 이는 필연적으로 동력의 많은 부분이 손실되게 하며, 열교환기 성능에 악영향을 미치게 될 것이다. 또한, 저온 압력 매체가 팬의 흡기로 제공되도록 이젝터가 장착됨에 따라, 지정된 레벨의 온도를 유지하는 능력과 소망하는 급속 냉각을 달성하기 위해 적재실로 운송되는 압력 매체의 양이 매우 많아야 하기 때문에, 팬이 대형으로 되어야 한다.

결과적으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 이루어진 많은 노력에도 불구하고, 전술한 단점들이 있지 않으면서도 지정된 온도 레벨에서 온도를 유지하거나, 급속하게 균일하게 혹은 균질하게 냉각 및 유지하는 능력을 제공할 수 있는 개선된 해법에 대한 필요성이 여전히 있다.

본 발명의 전반적인 목적은, 전술한 문제점들 중 적어도 일부를 없애거나 적어도 줄일 수 있는 개선된 프레스 장치를 제공하는 것이다.

특히, 본 발명의 목적은, 적재물을 급속 냉각시키면서도 균일하게 냉각시킬 수 있는 프레스 장치 및 이러한 프레스 장치에 사용되는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 적재물을 급속 냉각시키면서도 균일하게 냉각시킬 수 있는 동시에 온도 안정성이 개선된 프레스 장치 및 이러한 프레스 장치에 사용되는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 압력 용기 상에서 써멀 부하가 낮은 상태에서, 적재물을 급속 냉각시키면서도 균일하게 냉각시킬 수 있는 동시에 온도 안정성이 개선된 프레스 장치 및 이러한 프레스 장치에 사용되는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 적재물을 급속 냉각시키면서도 균일하게 냉각시킬 수 있는 동시에 온도 안정성이 개선된, 컴팩트하면서도 비용적으로 효율적인 디자인의 프레스 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 적재물을 급속 냉각시키면서도 균일하게 냉각시킬 수 있는 동시에 온도 안정성이 개선된, 견고한 디자인의 프레스 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 이러한 목적들과 다른 목적들은, 독립 청구항에 규정되어 있는 특징들을 구비하는 압력 용기 및 이러한 압력 용기에 사용되는 방법에 의해 달성된다. 본 발명의 실시형태들이 종속 청구항들에 기재되어 있다.

본 발명의 맥락에서, "저온(cold)", "고온(hot)" 혹은 "온난(warm)"(예컨대 저온 및 온난 혹은 고온 압력 매체, 또는 저온 및 온난 혹은 고온)이란 용어들은 압력 용기 내의 평균 온도로 해석되어야 한다. 이와 유사하게, "저온" 및 "고온"이란 용어들도 압력 용기 내의 평균 온도 관점에서 해석되어야 한다.

또한, 본 발명의 맥락에서, "열교환기 유닛(heat exchanger unit)"이란 용어는 열에너지를 저장하고, 주위 환경과 열에너지를 교환할 수 있는 유닛을 지칭하는 것이다.

본 발명의 제1 측면에 따르면, 압력 용기를 포함하여 구성되어, 피가공물(article) 열간 등압 프레스 가공하기 위한 프레스 장치로, 피가공물을 유지하기 위한 단열 케이스 및 노를 포함하는 노실, 처리 대상의 피가공물을 유지하기 위한 적재실로, 적어도 하나의 상부 개구부와 적어도 하나의 하부 개구부를 구비하며, 적재실을 통해 압력 매체가 유동할 수 있는 적재실을 포함하는 프레스 장치가 제공된다. 또한, 노실 내에서 압력 매체를 순환시키고, 상기 적재실을 통해 압력 매체가 위쪽으로 유동하고, 노실의 주변부를 따라 압력 매체가 아래쪽으로 유동하는 내부 대류 루프를 향상시키기(enhance) 위한 팬이 배치된다. 적재실 내로 유입되는 압력 매체 유동을 발생시켜 상기 내부 대류 루프를 향상시키고, 운송 압력 매체에 의해 발생된 상기 유동이 하부 단열부 아래이며, 하단부 위쪽의 공간으로부터 상향 이동하고, 상기 적재실 내로 압력 매체를 분출하여 상기 내부 대류 루프를 향상시키는, 적어도 하나의 유동 발생기가 배치된다.

본 발명에 따른 프레스 장치는 피가공물을 열간 등압 프레스 가공하는 데에 사용될 수 있다는 점에서 유리하다.

본 발명의 일 실시형태에서, 적어도 하나의 유동 발생기는 제1 유동 발생기(primary flow generator) 및 제2 유동 발생기(secondary flow generator), 바람직하기로는 이젝터들을 포함한다. 적어도 하나의 제1 유동 발생기는 압력 용기의 외부에 배치되어 있는 추진 가스 시스템에 연결되어 있고, 제2 유동 발생기는 제1 유동 발생기로부터 나오는 가스를 포함하는 추진 가스 유동과 함께 배치되어 있다. 이에 따라, 이젝터들에 의해 제공되는 냉각 효과가 상당히 개선될 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 제2 유동 발생기의 운송관(transport pipe)이 압력 용기 내의 중앙에, 바람직하기로는 팬의 구동축 주위에 동심으로 배치되어 있으며, 운송관에는 적재실 내에 구동축에 인접하는 적어도 하나의 배출 개구 혹은 유출구가 마련되어 있다. 즉, 구동축이 제2 이젝터의 운송관 안쪽에 배치되며, 운송관의 적어도 하나의 배출구가 팬의 구동축에 인접하여 배치되어 있다. 구동축은 예컨대 스포크와 같은 복수의 연결 요소들에 의해 팬에 연결되어 있다. 예를 들어, 3개의 스포크로 구동축을 팬에 연결하며, 운송관은 3개의 배출구를 가지게 된다.

본 발명의 실시형태들에 따르면, 적어도 하나의 유동 발생기가 상기 팬 하류의 상기 적재실 내로 유입되는 압력 매체 유동을 발생시켜 상기 내부 대류 루프를 향상시키도록 배치되고, 운송 압력 매체에 의해 발생된 상기 유동은 하부 단열부 아래이며, 하단부 위쪽의 공간으로부터 상향 이동하고, 상기 팬 하류의 상기 적재실 내로 압력 매체를 분출하여 상기 내부 대류 루프를 향상시킨다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 피가공물을 유지하는 단열 케이스와 노를 포함하는 노실 및 처리 대상인 피가공물을 유지하는 적재실을 포함하는 압력 용기를 포함하며, 상기 적재실은 적어도 하나의 상부 개구부와 적어도 하나의 하부 개구부를 구비하여 배치되며, 상기 적재실을 통해 압력 매체가 유동할 수 있는, 피가공물을 열간 등압 프레스 처리하는 프레스 장치에 사용되는 방법이 제공된다. 이 방법은, 압력 매체가 적재실을 따라 위쪽으로 유동하고, 노실의 주변부를 따라 아래쪽으로 유동하는 내부 대류 루프를 향상시키기 위해, 팬을 사용하여 노실 내의 압력 매체 유동을 순환시키는 단계; 및 적어도 하나의 유동 발생기를 사용하여 내부 대류 루프를 향상시키기 위해 압력 매체를 하부 단열부 아래 그리고 하부 단부 위쪽의 공간으로부터 위쪽으로 운송하고, 상기 압력 매체를 상기 적재실 내로 분출시켜 압력 매체가 상기 적재실로 유입되는 유동을 발생시키는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 방법은 본 발명의 제1 측면에 따른 프레스 장치에서 구현 및 실시되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 상기 방법을 실시하고 달성하기 위해 프레스 장치의 설비를 제어하기 위한 제어 모듈이 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 노실 내에서의 압력 매체의 순환 유동은 내부 대류 루프를 향상시키는 팬을 사용하여 제공된다. 내부 대류 루프 내에서, 압력 매체는 적재실을 통해 위쪽을 향하는 유동과, 노실의 주변부를 따라 아래쪽을 향하는 유동을 구비한다. 그리고, 적어도 하나의 유동 발생기를 사용하여, 팬 하류의 적재실 내로 향하는 유동을 발생시켜 내부 대류 루프를 향상시키게 된다. 하부 단열부 아래 그리고 하부 단부 위쪽 공간으로부터 위쪽으로 압력 매체를 운송하고, 압력 매체를 팬 하류의 적재실 내로 분사함으로써 압력 매체 유동이 발생된다.

일반적으로, 압력 용기 내에서 냉각을 달성하고 압력 용기 내에서 처리 대상 피가공물을 냉각시키기 위해, 압력 매체가 노실과, 노실 외부의 중간 공간 같은 압력 용기의 쿨러 영역을 통해 순환한다. 이에 따라, 노실 내에 수용되는 압력 매체의 양이 거의 일정하게 유지되는 한편, 노실 내에서 피가공물로부터 열을 빼앗는 유동이 존재한다.

본 발명은 전반적인 수준에서 이러한 냉각 과정이 좀 더 빠르게 이루어지면서도 냉각 성능을 향상시키는 것과 관련된 것으로, 온도 안정성과 온도 정밀도를 개선시킨다.

본 발명은 적재실 내에서 압력 매체를 순환시키는 데에 사용되는 팬과, 적재실 내로 저온의 압력 매체를 분출하도록 배치되며 바람직하기로는 적어도 하나의 이젝터를 포함하는 유동 발생기의 효과를 조합하여, 적재실 전체에 걸쳐 냉각 효율을 높일 수 있고, 적재실 내에서 온도를 매우 안정적으로 유지할 수 있다는 식견에 기초한 것이다. 순환 팬과 유동 발생기, 예컨대 이젝터는 압력 매체를 적재실을 통해 위쪽으로 압박하고, 추가의 안내 통로를 통해서는 아래쪽으로 압박한다. 그 결과, 내부에서 활동적인 대류 루프가 형성되며, 매우 정밀하게 조절할 수 있게 된다. 예를 들면, 적재실 내에서 균일하면서도 고른 온도 분포가 형성되고, 온도 안정성이 매우 정밀해진다. 팬의 상류 혹은 하류에서 팬에 인접하여 저온 압력 매체를 분출(injection)함으로써, 적재실 내의 이젝터 배출구에서 과도한 압력이 발생되어 내부 대류 루프를 향상시키게 된다.

또한, 종래의 프레스 장치와 비교하여 냉각 속도가 실질적으로 증가하게 된다. 이젝터들은 압력 매체가 차가운 하부 단열부 아래의 공간으로부터 압력 매체를 흡입하여, 저온의 압력 매체를 적재실 내로 분출하도록 배치되어 있다. 이에 의해, 보통의 프레스 장치에 비해 냉각 효과가 5 내지 7배 증가할 수 있게 된다.

또한, 순환 팬이, 냉각 팬 즉 적재실을 냉각하기 위해 사용되는 팬이 제공되어 있는 프레스 장치에 비해 상당히 작은 모터로도 작동될 수 있다. 모터는 동력이 15 내지 50배 작은 것으로 제작될 수 있으며, 그 동력은 30 내지 100kW가 아닌 2kW일 수 있다.

또한, 순환 팬이 연속적으로 작동하면서 적재실 내에서 압력 매체를 순환시키고, 이젝터는 저온 압력 매체를 필요한 때에 필요한 양을 적재실 내로 분출시키는 데에 사용되기 때문에, 예컨대 냉각 속도(cooling rate)와 온도 안정성(temperature stability)과 관련하여 냉각 과정이 매우 정밀한 방식으로 조절될 수 있다.

압력 매체를 순환시키기 위해 순환 팬이 사용되기 때문에, 정상 상태 및 온도가 감소한 후 혹은 온도가 증가한 후 모든 경우에 있어서, 온난 영역에서 균일한 온도가 매우 신속하게 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시형태들에 따르면, 적어도 하나의 유동 발생기는 제1 유동 발생기와 제2 유동 발생기를 포함하며, 이들 유동 발생기는 바람직하기로는 이젝터(ejector)이다. 제1 유동 발생기는 압력 용기 외부에 있는 추진 가스 시스템에 연결되어 있고, 제2 유동 발생기는 제1 유동 발생기로부터 나온 가스를 포함하는 추진 가스 유동과 함께 배치되어 있다. 이에 의해 이젝터에 의해 제공되는 냉각 효과가 상당히 개선될 수 있게 된다.

본 발명의 실시형태들에 따르면, 적어도 하나의 유동 발생기의 배출구가 순환 팬과 관련된 위치 하류에 그리고 반경 방향으로 순환 팬의 바깥쪽에 배치되어 상기 압력 매체를 순환 팬의 하류로 그리고 순환 팬에 대해 반경 방향 바깥쪽으로 분출시킨다. 다른 실시형태에서, 배출구들은 반경 방향으로 팬 외부에, 그리고 수직 방향에서 보았을 때 팬 위쪽에서 팬 하류에 위치한다.

본 발명의 실시형태들에 따르면, 적어도 하나의 유동 발생기 각각은 상기 적재실 내에 배치되어 있는 적어도 하나의 분배관을 포함한다. 실시형태들에서, 압력 매체를 분출하기 위해, 분배관은 상기 압력 용기의 중심축 주위 반경 방향 및 실질적으로 수평 방향으로 연장하며, 적어도 하나의 배출구를 포함한다.

본 발명의 실시형태들에 따르면, 적어도 하나의 분배관은 압력 용기의 중심축 주위에 적어도 반원부를 형성한다. 다른 실시형태들에서, 적어도 하나의 분배관은 중심축 주위에 원형 부분을 형성한다. 이에 따라, 적재실의 상부에서 바라보았을 때, 분배관(들)은 도넛 형태를 이루게 된다.

본 발명의 실시형태들에 따르면, 압력 매체가 실질적으로 상기 적재실의 측벽을 향해 분출되거나 혹은 지향되도록, 분배관이 중심축에 대해 경사각을 이루며 배치되어 있는 적어도 하나의 배출구를 포함한다. 이에 따라, 배출구들이 팬에 보았을 때, 순환 팬에 의해 형성되는 난류의 풍하 측(lee side) 위 혹은 반경 방향 외부 위에 배치 혹은 위치된다. 이렇게 함으로써, 압력 매체가 분출되어 형성되는 과도한 압력이, 팬의 바로 하류에서 (팬이 작동하는 중에) 정압에서 동압을 뺀 압력에 근접하게 감소된다.

본 발명의 실시형태들에 따르면, 적어도 하나의 유동 발생기는, 상기 압력 매체를 하부 단열부 아래의 공간으로부터 위쪽으로 이동시켜 상기 적재실 내로 압력 매체를 분출하는 적어도 2개의 운송관을 포함한다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 운송관은 2개의 분기관을 포함한다. 이에 따라, 이젝터들은 하부 단열부 아래의 공간 내에 배치되고, 운송관은 해당 운송관이 적재실 내로 들어가기 전에 2개의 분기관으로 나뉘어져 있다. 적재실 내에서, 각 운송관 분기관은 적재실 내의 분배관에 연결되어 있다. 각 분배관은 적재실 위쪽에서 보았을 때, 반원형일 수 있으며, 2개의 분배관은 도넛형을 이룰 수 있지만, 서로 연결되어 있지는 않다. 각 분배관의 배출구들은 (반경 방향에서 보았을 때) 외부 위에 혹은 순환 팬이 작동할 때 순환 팬에 의해 형성되는 난류의 풍하 측 위에 배치되거나 위치된다.

본 발명의 실시형태들에서, 압력 매체를 냉각하기 위한 열교환기 유닛이 노와 하부 단열부 아래의 압력 용기 영역 내에 배치되어, 냉각 과정이 더욱 신속하면서도 효율적으로 이루어지게 된다. 본 발명 발명자는, 적재실 내에 배치되어 있는 순환 팬과, 팬 상류 혹은 하류에 압력 매체를 분출하기 위한 이젝터(들) 및 하부 단열부 아래에 배치되어 있는 열교환기를 조합함으로써, 냉각 공정이 더욱 효율적이면서도 정밀하게 이루어질 수 있다는 것을 알 수 있었다.

본 발명의 실시형태들에 따르면, 상기 압력 매체의 통로가 되는, 상기 단열 케이스의 하부에서 단열 케이스 내에 배치되어 있는 적어도 하나의 제1 유입구 및 상기 압력 매체의 통로가 되는, 상기 단열 케이스의 하부에서 단열 케이스 내에 배치되어 있으며, 상기 적어도 하나의 제1 유입구 아래에 배치되어 있는 적어도 하나의 제2 유입구를 추가로 포함한다.

세심한 디자인과 상부 및 하부 유입구, 각 유입구 혹은 유입구 세트 및 열교환기 유닛 장치가 협동하여 다양한 공정 단계, 예컨대 열교환기 유닛의 냉각 중에 열교환기 유닛을 통해 효율적인 펌핑 효과를 발생시킨다. 열교환기 유닛이 따뜻해지면, 즉 열교환기 유닛이 열교환기 유닛의 아래에서 유입되는 압력 매체보다 따뜻하면, 펌핑 효과가 강력해지며, 그 역도 성립한다.

압력 용기 벽이 열간 등압 프레스 공정의 온도와 압력을 견뎌낼 수 있도록 하기 위해, 열간 등압 프레스에는 압력 용기를 냉각시키기 위한 수단이 제공되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 냉각 수단은 냉각수와 같은 냉각제일 수 있다. 압력 용기 외벽 온도가 적당한 수준에서 유지될 수 있도록 하기 위해, 냉각제는 압력 용기 외벽을 따라 배관 시스템 혹은 냉각 채널 내에서 유동할 수 있도록 배치된다.

또한, 노실의 단열 케이스는 하부 단열부를 포함하고, 열교환기 유닛은 케이스의 하부 단열부 아래에 위치한다. 결과적으로, 열교환기 유닛은 노실 내에서 피가공물과 물리적으로 그리고 열적으로 이격되어 있다. 이에 의해, 노실 내의 고온 영역이 열간 등압 프레스 장치의 하부의 저온 영역과 효율적으로 단열되게 된다.

압력 매체가 압력 용기 벽과 접촉하면, 압력 매체와 압력 용기의 외부로부터 냉각제에 의해 냉각될 수 있는 용기 벽 사이에 열에너지 교환이 이루어진다. 이러한 방식으로, 유리하기로는, 프레스 장치는 압력 용기 내에서 압력 매체가 순환하도록 배치되어 외부의, 수동적인 대류 루프를 형성하게 된다. 외부 대류 루프의 목적은 피가공물을 냉각하는 중에 압력 매체를 냉각시키고, 피가공물을 가열하는 중에 열교환기 유닛을 냉각시키기 위한 것이다. 이는, 피가공물을 프레스 가공하고 가열하는 중에 열교환기 유닛을 냉각시킬 수 있게 한다. 즉, 피가공물이 냉각되는 중에는, 압력 매체로부터 열교환기 유닛으로 열이 전달되고, 피가공물이 프레스 및 가열되는 중에는, 열교환기 유닛으로부터 압력 매체로 열이 전달된다. 이러한 방식으로, 피가공물이 냉각된 후 바로 프레스 장치가 새로운 피가공물 세트를 가열하고 프레스할 수 있기 때문에, 사이클 시간이 감소될 수 있다.

외부 대류 루프에서, 압력 매체가, 압력 매체가 프레스 장치의 하부를 향해 유동하는 압력 용기 외벽 즉 압력 용기의 내면에서 냉각된다. 프레스 장치의 하부에서, 압력 매체 일부는, 급속 냉각 중에 피가공물(혹은 적재물)에 의해 가열되는 노실로 다시 들어가도록 압박된다.

본 발명의 실시형태들에서, 단열 케이스는 하우징부와 단열부 사이에 형성되어 있는 안내 통로를 포함하고, 이러한 안내 통로는 상기 열교환기 유닛으로부터 상기 상부 및/또는 하부 유입구를 통해 압력 매체를 안내하도록 배치되어 있다. 본 발명의 실시형태들에서, 안내 통로는 압력 매체가 압력 용기의 위쪽을 향하도록 혹은 압력 용기의 벽을 향하도록 안내한다. 이러한 안내 통로는 예컨대 정상 상태 중에 압력 매체가 위쪽으로 잘 유동하게 할 것이다.

본 발명의 일 실시형태에서, 적어도 하나의 제2 유입구는 열교환기 유닛과 동일한 높이에 배치되어 있다.

본 발명의 실시형태들에 따르면, 열교환기 유닛이 적어도 하나의 제2 유입구 혹은 하부 유입구 위에 배치되어 있다. 열교환기 유닛을 하부 유입구 위에 배치함으로써, 급속 냉각 단계에서, 압력 매체가 열교환기 유닛을 통해 유동하고 제2 안내 통로 내로 유동한다. 이에 의해, 열교환기 유닛을 통해 하향 유동하는 압력 매체 유동으로부터 열전달이 효율적으로 이루어져서, 보다 효율적이며 더욱 급속한 냉각 공정이 이루어질 수 있게 된다.

본 발명의 실시형태들에서, 열교환기 유닛이 실질적으로 적어도 하나의 제1 유입구와 적어도 하나의 제2 유입구 사이에 배치되어 있다. 이에 의해, 정상 상태 중에 그리고 적당한 냉각 단계 중에, 열교환기 유닛이 저온 상태를 유지할 수 있게 된다. 이는, 급속 냉각 단계가 열교환기 유닛의 초기의 저온에서 시작될 수 있기 때문에, 필요하다면 용기 벽들에 열 부하가 낮은 상태에서 급속 냉각이 이루어지는 것을 수반한다. 따라서, 압력실의 온도가 사전에 정해진 온도에 도달되도록 하기 위해, 압력 매체로부터 열교환기 유닛으로 상당한 양의 열에너지가 전달되어, 용기 벽으로 전달되어야 하는 열에너지의 양을 줄이게 된다.

본 발명의 실시형태들에 따르면, 하부 단열부는 적어도 하나의 제1 유입구와 실질적으로 동일한 높이에 배치된다.

열싱크 유닛 혹은 열교환기 유닛이 완전히 압력 용기 내부에 배치되며, 어떠한 외부 냉각 매체가 공급되지 않는다. 이에 따라 열교환기 유닛이 압력 용기의 외부 환경과 물리적으로 연결되어 있지 않게 된다.

아래의 발명의 상세한 설명과, 첨부된 종속 청구항들 그리고 첨부된 도면들로부터, 본 발명의 다른 목적들, 특징들 및 장점들이 분명해질 것이다.

첨부된 도면과 발명의 상세한 설명을 통해, 본 발명의 특별한 특징들과 장점들을 포함하여, 본 발명의 여러 측면들이 쉽게 이해될 것이다. 아래의 도면들에서, 본 발명의 실시형태에서 유사한 도면부호들은 유사한 요소들 혹은 구성요소들을 지시한다. 또한, 아이템, 요소 혹은 구성요소 지시자들에 대해 대칭으로 위치하는 도면부호들은 도면 내에 한번만 나타내었다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 프레스 장치의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 프레스 장치의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 프레스 장치의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 프레스 장치의 측면도이다.
도 5a는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 프레스 장치의 하부의 상세 측면도이다.
도 5b는 도 5a에 도시되어 있는 프레스 장치의 실시형태의 위에서 바라본 도면이다.
도 6은 조업 중에 있는, 도 1에 도시된 본 발명의 실시형태를 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 7은 조업 중에 있는, 도 3에 도시된 본 발명의 실시형태를 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 8은 조업 중에 있는, 도 3에 도시된 본 발명의 실시형태를 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계를 설명하는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 프레스 장치의 하부의 상세 측면도이다.
도 11은 도 10에 도시되어 있는 프레스 장치의 실시형태의 위에서 바라본 도면이다.

이하에서, 본 발명의 예시적 실시형태에 대해 설명한다. 이러한 본 발명의 예시적 실시형태에 대한 설명은 본 발명을 설명하기 위한 것이지, 이들로 한정하기 위한 것이 아니다. 도면들은 개략적으로 도시되었으며, 기재되어 있는 실시형태들의 프레스 장치는, 간단함을 위해 도면에 나타나 있지 않은 특징들 및 요소들을 포함할 수도 있다는 점을 알아야 한다.

본 발명에 따른 프레스 장치의 실시형태들은 복수의 다양한 소재들로 제작된 피가공물들을 프레스 가공 특히 열간 등압 프레스 가공하는 데에 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 프레스 장치를 도시하고 있다. 피가공물을 프레스 가공하는 데에 사용되는 프레스 장치(100)는 압력 매체를 공급하고 배출하기 위한, 하나 이상의 포트, 유입구 및 배출구와 같은 수단(미도시)을 구비하는 압력 용기(1)를 포함한다. 압력 매체(pressure medium)는, 처리 대상인 피가공물과 화학적으로 친화력이 낮은 액상 매체 혹은 기상 매체일 수 있다. 압력 용기(1)는 노실(18)을 포함하며, 노실(18)은, 처리 사이클 중 프레스 단계를 수행하는 중에 압력 매체를 가열하기 위한, 노(혹은 히터)(미도시), 혹은 가열 요소를 포함한다. 노는, 예컨대 도 1에 도시한 바와 같이, 노실(18) 아래쪽에 위치하거나, 혹은 노실(18)의 측면에 위치할 수 있다. 통상의 기술자라면, 노실의 하부와 측면에 위치하는 노를 얻기 위해, 하부에 위치하는 가열 요소와 측면에 위치하는 가열 요소를 조합할 수 있다는 점을 이해할 것이다. 본 발명이 속하는 기술 분야에 알려져 있는 바와 같이, 가열 요소의 설치와 관련하여 노의 어떠한 실시도 본 명세서에 도시되어 있는 실시형태들에 적용될 수 있음은 명백하다. "노(furnace)"라는 용어는 가열하기 위한 수단을 지칭하고, "노실(furnace chamber)"이란 용어는 안쪽에 피가공물이 적재되고 노가 위치하는 공간을 지칭하는 것이다. 노실(18)은 압력 용기(1) 전체를 차지하지 않고, 그 주위에 중간 공간(10)을 남겨두고 있다. 프레스 장치(100)가 정상 작동하는 중에, 중간 공간(10)은 노실(18)보다는 차지만, 압력은 동일한 것이 일반적이다.

노실(18)은 처리 대상인 피가공물을 수납하고 보유하는 적재실(load compartment)(19)을 또한 포함한다. 노실(18)은 단열 케이스(3)에 의해 둘러싸여 있어서, 가열 단계가 진행하는 동안에 에너지를 절감하게 된다. 또한 좀 더 규칙적인 방식으로 대류가 이루어질 수 있도록 한다. 특히, 노실(18)이 수직 방향으로 길게 형성되어 있기 때문에, 단열 케이스(3)는, 모니터링과 제어가 곤란한 수평 방향의 온도 구배가 형성되는 것을 방지할 수 있다.

주로 냉각 단계에서 압력 매체가 적절하게 유동되도록 하기 위해, 제1 유동 발생기(30)와 제2 유동 발생기(31)가 프레스의 노실(18)의 적재실(19) 하단부에 배치되어 있다. 제1 유동 발생기(30)와 제2 유동 발생기(31)는, 냉각 대상이 되는 피가공물이 있는 적재실(19)과, 단열 케이스(3)와 용기 벽 사이의 공간(10) 즉 케이스(3)와 압력 용기 외벽의 안쪽 사이에 형성되는 제1 안내 통로(10)를 통해 흐르는 압력 유체의 소망하는 유동을 발생시키고 제어할 수 있도록 배치된다.

본 발명의 바람직한 실시형태에서, 제1 유동 발생기는, 압력 매체를 노실(18) 내에서 순환시키고, 압력 매체가 적재실(19)을 따라 상향 유동하고 노실의 주변부(12)를 따라 하향 유동하는 내부 대류 루프를 향상시키기 위해, 모터(35)에 의해 구동되는 팬(30)을 포함한다. 팬(30)은 적재실(19) 하부의 개구부(21)에 배치되어 있다.

제2 유동 발생기는 하부 단열부(7b) 아래에 배치되어 있는 이젝터(31)를 포함한다. 이젝터(31)는 프레스 외부 측에 배치되어 있는 추진 가스 시스템(22)에 연결되어 있다. 압력 매체를 하부 단열부(7b) 아래에 있는 공간(26)으로부터 적재실(19)로 운송하기 위해, 운송관(43)이 하부 단열부(7b)의 홀을 통해 하부 단열부(7b) 내에 배치되어 있다. 압력 매체가 팬(30) 하류로 내보내도록, 이젝터(31)의 적어도 하나의 배출구(33)가 적재실(19) 내에서 팬(30) 하류에 배치되어 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 적어도 하나의 배출구(33)는 적재실(19) 내에서 운송관(43)에 연결되어 있는 분배관(41) 위에 위치하고 있으며, 해당 배출구(33)는 팬(30)의 작동에 의해 야기되는 압력 매체의 난류에 대해 풍하 측(lee side) 혹은 가려지는 측(sheltered side) 상에 배치된다. 즉, 배출구(33)는 적재실(19)의 측벽(42)을 향한다. 이에 따라, 배출구(33)는 팬(30)이 작동함에 따라 형성되는 난류의 풍하 측 위에 배치된다.

이젝터(31)는 하부 단열부(7b) 아래의 공간(26) 내에 배치되며, 추진 가스 유동에 의해 구동된다. 케이스(3)와 압력 용기의 외벽 안쪽 사이에 형성되는 제1 안내 통로(10) 내의 냉각 루프로부터 나오는 가스는 제1 이젝터(31) 내로 흡인된다. 제1 안내 통로(10)는 압력 매체를 압력 용기(1)로부터 압력 용기의 상부로부터 바닥으로 안내하는 데에 사용된다.

팬(30)과 이젝터(31)의 동작이 결합되어, 냉각 가스가 노(18) 내로 흘러들어가게 된다. 팬(30)과 이젝터(31)는 서로 독립적으로 작동한다. 적재실(19) 내의 온도가 고정밀도로 지정된 온도 레벨을 유지할 수 있도록 하기 위해, 팬(30)과 이젝터(31)의 조합된 동작이 압력 매체가 예컨대 정지된 상태(still standing) 즉 정상 상태(steady state)를 발생시키는 데에 사용된다.

또한, 압력 용기(1)의 외벽에는 냉각을 위한 냉각제가 제공될 수 있는 채널 혹은 튜브(미도시)가 제공될 수 있다. 이러한 방식으로, 압력 용기 벽이 유해한 열로부터 보호될 수 있도록 냉각될 수 있다. 냉각제로는 물이 바람직하지만, 다른 냉각제를 사용할 수도 있다. 도면에서 냉각제의 유동을 압력 용기의 바깥쪽 상에서 화살표로 표기하였다.

도면에 도시하지는 않았지만, 압력 용기(1)에서 피가공물을 꺼낼 수 있도록 압력 용기(1)가 개방될 수 있다. 이에 따라, 이러한 목적을 이루기 위해, 압력 용기는 바닥 단부 마개(16) 및/또는 상부 단부 마개(17)를 포함할 수 있다. 그러나, 이는 다른 다양한 방식으로도 실시될 수 있으며, 이러한 방식은 통상의 기술자에게는 자명하다.

또한, 단열 케이스(3)는 단열부(7)와, 상기 단열부(7)를 둘러싸며 배치되는 하우징(2)을 포함한다. 단열부(7)는 압력 용기(1)의 열 손실을 줄이기 위해 압력 용기(1)의 내부를 열적으로 밀폐시킨다.

또한, 노실(18)의 단열부(7)와 노실(18)의 하우징(2) 사이에 제2 안내 통로(11)가 형성된다. 제2 안내 통로(11)는 압력 매체를 압력 용기의 상부로 안내하는 데에 사용된다. 단열부(7)의 하부에 개구부(14)가 배치되어 있다.

도 2에 도시되어 있는 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 압력 용기(1)는 노실(18)과 하부 단열부(7b)의 아래에, 압력 용기(1)의 아래쪽에 위치하는 열교환기 유닛(15)을 또한 포함한다. 도 1과 관련된 전술한 부분과 동일하거나 유사한 부분은 동일한 참조부호로 기재하였으며, 그에 관한 기재는 생략한다.

열교환기 유닛(15)은 압력 매체와 열에너지를 교환하고, 방출하거나 및/또는 흡수하도록 배치되어 있다.

프레스 장치(200)는 해당 프레스 장치의 노실(18)의 적재실(19)의 하단부에 배치되어 있는 제1 유동 발생기(30)와 제2 유동 발생기(31)를 추가로 포함한다. 제1 유동 발생기(30)와 제2 유동 발생기(31)는, 냉각 대상이 되는 피가공물이 있는 적재실(19)과, 단열 케이스(3)와 용기 벽 사이의 공간(10) 즉 케이스(3)와 압력 용기 외벽의 안쪽 사이에 형성되는 제1 안내 통로(10)를 통해 흐르는 압력 유체의 소망하는 유동을 발생시키고 제어할 수 있도록 배치된다.

본 발명의 바람직한 일 실시형태에서, 제1 유동 발생기는, 압력 매체를 노실(18) 내에서 순환시키고, 압력 매체가 적재실(19)을 따라 상향 유동하고 노실의 주변부(12)를 따라 하향 유동하는 내부 대류 루프를 향상시키기 위해, 모터(35)에 의해 구동되는 팬(30)을 포함한다. 팬(30)은 적재실(19) 하부의 개구부(21)에 배치되어 있다.

제2 유동 발생기는 하부 단열부(7b) 아래에 배치되어 있는 이젝터(31)를 포함한다. 이젝터(31)는 프레스 외부에 배치되어 있는 추진 가스 시스템(22)에 연결되어 있다. 압력 매체를 공간(26)으로부터 적재실(19)로 운송하기 위해, 운송관(43)이 하부 단열부(7b)의 홀을 통해 하부 단열부(7b) 내에 배치되어 있다. 압력 매체가 팬(30) 하류로 내보내도록, 이젝터(31)의 적어도 하나의 배출구(33)가 적재실(19) 내에서 팬(30) 하류에 배치되어 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 적어도 하나의 배출구(33)는 적재실(19) 내에서 운송관(43)에 연결되어 있는 분배관(41) 위에 위치하고 있으며, 해당 배출구(33)는 팬(30)의 작동에 의해 야기되는 압력 매체의 난류에 대해 풍하 측 혹은 가려지는 측 상에 배치된다. 즉, 배출구(33)는 적재실(19)의 측벽(42)을 향한다.

이젝터(31)는 하부 단열부(7b) 아래의 공간(26) 내에 배치되며, 추진 가스 유동에 의해 구동된다. 케이스(3)와 압력 용기의 외벽 안쪽 사이에 형성되는 제1 안내 통로(10) 내의 냉각 루프로부터 나오는 가스는 제1 이젝터(31) 내로 흡인된다. 제1 안내 통로(10)는 압력 매체를 압력 용기의 상부로부터 바닥으로 안내하는 데에 사용된다.

팬(30)과 이젝터(31)는 서로 독립적으로 작동한다. 팬(30)과 이젝터(31)의 동작이 결합되어, 노(18) 내로 흘러들어가는 냉각 가스의 정밀한 제어가 효율적으로 이루어지게 된다. 이에 의해, 급속 냉각 공정과 정밀한 온도 안정성이 달성된다. 이러한 급속 냉각 공정과 온도 안정성은 열교환기(15)에 의해 제공되는 냉각 효과에 의해 추가로 향상되며 개선된다.

본 발명의 상기 실시형태에서, 압력 매체를 제2 안내 통로로 공급하기 위해 제2 안내 통로(11)에는 적어도 하나의 제1 유입구 혹은 상부 유입구(24)와 적어도 하나의 제2 유입구 혹은 하부 유입구(25)가 마련되고, 또한 압력 매체가 제1 안내 통로(10)로 유동하도록 하기 위해 압력 용기의 상단부에 개구부(13)가 마련된다. 바람직하기로는, 제2 안내 통로(11)에는 예컨대 열을 지어 수직 방향으로 열교환기 유닛(15)과 거의 동일한 높이에 위치하는 복수의 제2 유입구(25) 및 복수의 제1 유입구(24)가 마련된다. 제1 유입구(24)와 제2 유입구(25)는 열교환기 유닛(15)에 인접하는 단열 케이스(3)의 하부(26)에 배치되어 있다.

본 발명의 실시형태들에 따르면, 적어도 하나의 제1 유입구의 개구부 단면적은 적어도 제2 유입구의 개구부 단면적보다 작다.

제1 유입구(24)는 제2 유입구(25)보다 위에 배치되는 것이 바람직하며, 제1 유입구(24)의 개구부 총 단면적은 제2 유입구(25)의 개구부 총 단면적보다 작은 것이 바람직하다. 열교환기 유닛(15)은 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 제1 유입구(24)와 제2 유입구(25) 사이의 위치와 하부 단열부(7b) 아래에 배치되는 것이 바람직하다.

제1 유입구 세트는 하부 단열부(7b)와 거의 동일한 높이 즉 열교환기 유닛(15) 위에 배치되는 것이 바람직하다. 압력 용기(1)의 하부에서 하부 단열부(7b) 아래에 있는 제1 안내 통로(10) 및 제2 안내 통로(11)에 의해 외부 대류 루프가 형성된다.

도 3에는 본 발명에 따른 다른 실시형태가 기재되어 있다. 도 1 또는 도 2와 관련된 전술한 부분과 동일하거나 유사한 부분은 동일한 참조부호로 기재하였으며, 그에 관한 기재는 생략한다. 본 실시형태에서, 프레스 장치(300)는, 하부 단열부(7b) 아래에 그리고 하부 단열부(7b)를 관통하여 배치된 제1 이젝터(51)와 제2 이젝터(52)를 포함하는 제2 유동 발생기를 포함한다. 제1 이젝터(51)는 프레스 외부에 배치되어 있는 추진 가스 시스템(22)에 연결되어 있다. 운송관(55)은 하부 단열부(7b)의 홀을 통해 하부 단열부(7b) 내에 배치되어서, 압력 매체를 제1 이젝터(51)와 제2 이젝터(52)의 적어도 하나의 배출구(54) 각각이 적재실(19) 내의 팬(30)의 하류 측에 배치되어 있는 적재실(19)로 운송하여 압력 매체를 팬(30) 하류로 분출시킨다.

본 발명의 실시형태들에서, 적어도 하나의 배출구(54)는 운송관(55)에 연결되어 있는 분배관(53) 위에 배치되어 있으며, 적재실(19) 내에 배치되어 있다. 배출구(54)는 팬(30)이 작동함에 따라 발생되는 압력 매체의 난류에 대해 풍하 측 혹은 가려지는 측 위에 마련된다. 즉, 배출구(54)는 적재실(19)의 측벽(42)을 향하고 있다.

제1 이젝터(51)는 하부 단열부(7b) 아래의 공간(26) 내에 배치되며, 추진 가스 유동에 의해 구동된다. 케이스(3)와 압력 용기 외벽의 안쪽 사이에 형성된 제1 안내 통로(10) 내의 냉각 루프에서 나온 가스는 제1 이젝터(51) 내로 흡인된다. 제1 안내 통로(10)는 압력 매체를 압력 용기(1)의 상부에서 압력 용기의 하부로 안내하는 데에 사용된다. 제1 이젝터(51)는 추진 가스 유동을 제2 이젝터(52)에 제공한다.

팬(30), 제1 이젝터(51) 및 제2 이젝터(52)의 동작이 조합되어, 냉각 가스가 노(18) 내로 흘러들어 간다. 팬(30), 제1 이젝터(51) 및 제2 이젝터(52)는 서로 독립적으로 작동한다.

열교환기(15)와 2개의 제1 이젝터(51) 및 제2 이젝터(52)를 포함하는 프레스 장치(400)의 실시형태가 도 4에 도시되어 있다. 도 1 내지 도 3과 관련된 전술한 부분과 동일하거나 유사한 부분은 동일한 참조부호로 기재하였으며, 그에 관한 기재는 생략한다.

도 5a 및 도 5b에는 본 발명의 다른 실시형태가 도시되어 있다. 도 1 내지 도 4와 관련된 전술한 부분과 동일하거나 유사한 부분은 동일한 참조부호로 기재하였으며, 그에 관한 기재는 생략한다.

도 5a를 참조하면, 제1 이젝터(61) 및 제2 이젝터(62) 각각이 하부 단열부(7b) 아래에 배치되어 있다. 제1 이젝터(61)는 프레스 장치의 외부에 배치되어 있는 추진 가스 시스템(22)에 연결되어 있다.

제1 이젝터(61)는 하부 단열부(7b) 아래의 공간 내에 배치되며, 추진 가스 유동에 의해 구동된다. 케이스(3)와 압력 용기 외벽의 안쪽 사이에 형성된 제1 안내 통로(10) 내의 냉각 루프에서 나온 가스는 제1 이젝터(61) 내로 흡인된다. 제1 안내 통로(10)는 압력 매체를 압력 용기(1)의 상부에서 압력 용기의 하부로 안내하는 데에 사용된다. 제1 이젝터(61)는 추진 가스 유동을 제2 이젝터(62)에 제공한다.

제1 운송관(65a)과 제2 운송관(65b)이 하부 단열부(7b) 아래의 공간(26)으로부터 적재실(19)로 압력 매체를 운송하기 위해 하부 단열부(7b)의 홀을 통해 하부 단열부(7b) 내에 배치되어 있다. 운송관(65a) 및 운송관(65b) 각각은 적재실(19) 내에 배치되어 있는 분배관(63a, 63b)에 연결되어 있으며, 운송관(65a) 및 운송관(65b) 각각에는 압력 매체가 팬(30) 하류로 분출되도록 적재실(19) 내의 팬(30) 하류에 배치되어 있는 적어도 하나의 배출구(64a, 64b)가 마련되어 있다.

본 발명의 실시형태들에서, 적어도 하나의 배출구(65a, 65b)는 팬(30)이 작동함에 따라 발생되는 압력 매체의 난류에 대해 풍하 측 혹은 가려지는 측 위의 분배관(63a, 63b) 위에 위치한다. 즉, 배출구(63a, 63b)는 적재실(19)의 측벽(42)을 향하고 있다.

도 5b는 도 5a에서 화살표 68 방향으로 바라 본(혹은 상부 단부 마개에서 바닥 단부 마개(16)를 향해 바라 본) 개략적인 도면이다. 도면에서 알 수 있듯이, 분배관(63a, 63b)은 압력 용기(1)의 중심축선(40) 주위의 반원 부분을 형성한다.

본 발명의 실시형태들에 따르면, 유동 발생기는 제트 펌프 혹 전기 혹은 유압 작동방식의 펌프에 의해 실시될 수 있다.

본 발명의 실시형태들에 따른 예시적 프레스 장치의 일반적인 작동 상태를 기재한다.

이하의 설명에서, 처리 사이클은 적재 단계, 프레스 및/또는 가열 단계, 냉각 단계, 급속 냉각 단계 및 인출 단계와 같은 여러 단계들을 포함할 수 있다.

먼저, 압력 용기(1)의 노실(18)과 적재실(19)에 접근할 수 있도록 압력 용기(1)가 개방된다. 압력 용기(1)의 개방은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 알려져 있는 여러 다양한 방식으로 이루어질 수 있으며, 본 발명의 원리를 이해하는 데에 이에 대해 추가로 기재할 필요는 없다.

그런 다음, 프레스 가공 대상인 피가공물이 적재실(19)에 놓여지고 압력 용기(1)를 닫는다.

피가공물이 압력 용기(1)의 적재실(19) 내에 위치하면, 예를 들어 압축기, 가압 저장 탱크(압력 공기 장치), 극저온 펌프 등을 사용하여 압력 용기(1) 내로 압력 매체가 공급된다. 압력 용기(1) 내에서 소망하는 압력이 얻어질 때까지 압력 용기(1) 내로 압력 매체가 공급된다.

압력 용기(1) 내로 압력 매체가 공급되는 중에, 혹은 공급이 완료된 후, 노실(18)의 노(가열 요소)가 작동되어, 적재실 내부의 온도를 상승시킨다. 필요하다면, 압력 레벨이 프레스 공정을 위한 소망하는 압력이 아래로 도달될 때까지 그리고 소망하는 프레스 온도 아래의 온도에 도달할 때까지 압력 매체의 공급이 계속적으로 이루어져서 압력이 증가된다. 그런 다음, 소망하는 프레스 압력에 도달하도록, 노실(18) 내의 온도가 증가하는 최종 양만큼 압력을 증가시킨다. 또는, 소망하는 온도 및 압력에 동시에 도달하거나, 소망하는 온도에 도달한 후에 소망하는 압력에 도달된다. 통상의 기술자라면 소망하는 압력 및 온도에 도달하도록 하기 위해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 이미 알려져 있는 어떠한 적당한 방법을 사용할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 압력 용기 내의 압력이 균등해지도록 하고, 고압을 공급하며, 그런 다음 압축기를 사용하여 압력 용기를 추가로 가압하며, 이와 동시에 압력 매체를 추가로 가열할 수 있다. 온도 분포가 고르게 되도록 하기 위해, 팬(30)과, 이젝터(들)(31, 51, 52, 61 및 62)에 의해 내부 대류 루프가 기동될 수 있다.

선택된 기간 동안 온도 및 압력이 유지된 후(즉 실제 프레스 단계 후), 압력 매체의 온도가 감소된다. 즉, 냉각 단계가 시작된다. 프레스 장치(100)의 실시형태의 경우, 냉각 단계는 예컨대 이하에 기술하는 바와 같이 하나 이상의 냉각 단계들을 포함할 수 있다.

온도가 충분히 감소된 경우, 프레스 단계에서 사용된 압력 매체는 압력 용기(1)로부터 분출된다. 일부 압력 매체의 경우, 압력 매체를 재순환을 위한 탱크 등으로 분출되는 것이 편리할 수 있다.

감압 후, 프레스 가공된 피가공물(5)이 적재실(19)로부터 꺼내질 수 있도록 압력 용기(1)가 개방된다.

도 6 내지 도 8을 참고로 하여, 정상 상태 및 특히 적정 냉각 단계 및 급속 냉각 단계를 포함하는, 공정의 여러 단계들을 상세하게 설명한다. "고온", "저온" 혹은 "온난"이란 용어들은 압력 용기 내의 압력 매체의 평균 온도로 해석되어야 한다. 또한, 화살표들은 압력 매체의 유동 방향을 나타낸다.

먼저, 도 6에는 도 1에 도시되어 있는 본 발명의 일 실시형태에서의 압력 매체의 유동 방향이 도시되어 있다. 도 3에 도시되어 있는 본 발명의 실시형태의 작동 상태는 이와 유사하므로, 이하에서 논의하지 않는다.

도면으로부터 알 수 있듯이, 제1 안내 통로(10)를 따라 아래로 이동한 저온 압력 매체의 일부는 이젝터(31)로 흡입되어 위쪽으로 운송되어 적재실(19) 내로 분출되며, 일부는 제2 안내 통로(11) 내에서 위쪽으로 유동한다. 이들 2개의 유동 사이의 관계는 주로 이젝터(31)의 동작에 따라 달라질 수 있다. 정상 상태 중에 적재실(19) 내의 온도를 고르게 유지하기 위해, 팬(30)에 의해 야기된 압력 매체의 순환과 내부 대류 루프 내에서 이젝터(31)로부터 분출되는 저온 압력 매체가 서로 균형을 이루게 된다. 이 경우, 이젝터(31)는 저 파워 상태에서 연속적으로 작동하여 제한된 양의 저온 압력 매체 유동을 분출하거나, 짧은 인터벌 동안에 저온 압력 매체를 한차례씩 분출하게 된다. 이들 인터벌 기간과 동작 파워는 예를 들어 적재실(19) 내의 소망하는 온도 및/또는 정상 상태 단계의 길이에 따라 달라지게 된다. 급속 냉각 혹은 급속 온도 감소가 요구되는 경우, 이젝터(31)가 고 파워 상태에서 작동하여 강력한 저온 압력 매체 유동을 적재실(19) 내로 분출하여 결과적으로 제1 안내 통로를 통해 상향 이동하는 유동이 이젝터(31) 내로 흡인되는 유동에 비해 적어지게 된다.

도 7을 참고하여, 도 2에 도시되어 있는 본 발명의 실시형태 내의 압력 매체의 유동 방향을 설명한다. 도 4에 도시되어 있는 본 발명의 실시형태의 동작 상태는 이와 유사하므로, 이에 대해서는 설명하지 않는다. 정상 상태로 작동하는 중에, 제1 안내 통로(10)를 따라 아래로 이동하는 저온 압력 매체의 일부는 이젝터(31)로 흡입되어 위쪽으로 운송되어 적재실(19) 내로 분출되고, 일부는 열교환기 유닛(15)을 통해 상승하여 열교환기 유닛(15)을 냉각시키거나 혹은 열교환기 유닛(15)가 저온에서 유지되도록 한다. 제1 안내 통로(10)를 따라 아래로 이동하는 저온 압력 매체의 일부는 제2 유입구(25)를 통해 유동해서 제2 안내 통로(11)로 유입된다. 열교환기 유닛(15)을 통해 상승한 압력 매체는 제2 안내 통로(11)의 상부 유입구(25)를 통해 유동하여 제2 안내 통로(11) 내로 유동한다. 제2 안내 통로(11) 내에서 압력 매체가 상승하고 이어서 개구부(13)를 통과한다. 이에 따라, 상부 유입구(24)의 개구부 단면적은 정상 상태 혹은 적정 냉각 하는 중에 관통-유동을 제공하여 열교환기 유닛(15)을 냉각시키거나 혹은 저온에서 유지되기에 충분할 정도로 크게 배치되어 있다.

이들 2개의 유동 사이의 관계는 주로 이젝터(31)의 동작에 따라 달라질 수 있다. 정상 상태 중에 적재실(19) 내의 온도를 고르게 유지하기 위해, 팬(30)에 의해 야기된 압력 매체의 순환과 내부 대류 루프 내에서 이젝터(31)로부터 분출되는 저온 압력 매체가 서로 균형을 이루게 된다. 이 경우, 이젝터(31)는 저 파워 상태에서 연속적으로 작동하여 제한된 양의 저온 압력 매체 유동을 분출하거나, 짧은 인터벌 동안에 저온 압력 매체를 한차례씩 분출하게 된다. 이들 인터벌 기간과 동작 파워는 예를 들어 적재실(19) 내의 소망하는 온도 및/또는 정상 상태 단계의 길이에 따라 다르다. 급속 냉각 혹은 급속 온도 감소가 요구되는 경우, 이젝터(31)가 고 파워 상태에서 작동하여 강력한 저온 압력 매체 유동을 적재실(19) 내로 분출하여 결과적으로 제1 안내 통로를 통해 상향 이동하는 유동이 이젝터(31) 내로 흡인되는 유동에 비해 적어지게 된다.

도 8을 참고하여 급속 냉각 단계에 대해 설명한다. 급속 냉각하는 중에, 이젝터(31)는 매우 높은 파워로 작동한다. 정상 상태 중 그리고 적정 냉각 단계 중에 비해 상당히 높은 파워에서 작동한다. 즉, 급속 냉각 중에 이젝터는 강력한 저온 압력 매체를 적재실(19) 내로 분출한다. 상부 유입구(24)가 제2 안내 통로(11) 내로 유동하는 온난 압력 매체로 포화되기 때문에, 통로(12)를 따라 하향 유동하는 온난 압력 매체는 상부 유입구(24)와 열교환기 유닛(15)을 따라 유동하게 된다. 열교환기 유닛(15)을 따라 햐향 유동하는 압력 매체의 열 혹은 써멀 에너지가 열교환기 유닛(15)로 이동함에 따라, 압력 매체가 냉각된다. 그런 다음, 열교환기 유닛(15)을 지나 유동하는 냉각된 압력 매체는 하부 유입구(25)를 통해 제2 안내 통로(11)로 유입된다. 제1 안내 통로(10)를 통해 하향하는 저온 압력 매체는 하부 유입구(25)를 통해 제2 안내 통로(11)로 유입된다. 이에 의해 압력 매체로부터 다량의 열 혹은 써멀 에너지가 열교환기 유닛(15)으로 전달될 수 있으며, 동시에 압력 용기(1)의 외부에 과도한 열이 가해지지 않게 된다.

도 9를 참고하여, 본 발명에 따른 예시적 실시형태를 설명한다. 본 발명의 방법은 도 1 내지 도 8을 참고하여 전술한 실시형태들 중 어느 하나의 실시형태에 따른 열간 등압 프레스 가공으로 피가공물을 처리하기 위한 프레스 장치에서 수행되는 것이 바람직하다. 일반적이고 전반적인 레벨에서, 본 발명 방법은, 압력 사이클 중에, 단계 S900에서 프레스 장치에서 처리 예정인 피가공물이 압력 용기(1)의 적재실(19) 내에 적재되고, 단계 S910에서, 압력 매체가 예컨대 압축기, 가압 저장 탱크(압력 공급 장치), 극저온 펌프 등에 의해 압력 용기(1) 내로 공급된다. 압력 용기(1) 내에서 소망하는 압력이 얻어질 때까지 압력 용기(1) 내로 압력 매체가 계속해서 공급된다. 압력 용기(1) 내로 압력 매체를 공급하는 중에 혹은 압력 용기(1) 내로 압력 매체를 공급한 후, 노실(18)의 노(가열 요소들)가 작동하여, 단계 S920에서 적재실 내의 온도가 상승한다(이는 단계 S910에서 동시에 수행될 수 있다). 필요하다면, 단계 S920에서, 프레스 공정을 수행하기 위한 바람직한 압력 미만의 압력 레벨이 얻어질 때까지, 그리고 소망하는 프레스 온도 미만의 온도가 얻어질 때까지 압력 매체를 계속해서 공급된다. 그런 다음, 노실(18) 내의 온도를 상승시켜 소망하는 프레스 압력에 도달하도록 압력이 최종적으로 상승한다. 또는, 소망하는 온도 및 압력이 동시에 도달하거나, 혹은 소망하는 온도에 도달한 후에 소망하는 압력에 도달하게 된다. 통상의 기술자라면 본 발명이 속하는 기술 분야에서 주지되어 있는 어떠한 방법을 사용하여 소망하는 온도 및 압력에 도달할 수 있다는 것을 알 것이다. 예를 들면, 압력 용기 내의 압력을 균일하게 하고, 고압을 공급하며, 그런 다음 압축기를 사용하여 압력 용기를 좀 더 가압하고, 동시에 압력 매체를 추가로 가열할 수 있다. 온도 분포를 고르게 하기 위해, 순환 팬(30, 90)과 이젝터(혹은 이젝터들)(31, 51, 52, 61, 62, 91 및 92)로 내부 대류 루프가 기동될 수 있다.

단계 S930에서, 소망한다면 그리고 생산 사이클의 필요에 따라, 언터벌이 짧은 중에 혹은 파워 정도가 변화하면서, 적재실 내로 유입되는 압력 매체 유동이 팬(30, 90)에 근접하여 예컨대 팬 하류에 발생되어 단계 S920에서 적어도 하나의 유동 발생기(31; 51, 52; 61, 62 또는 91, 92)를 사용하여 내부 대류 루프를 향상시키게 된다. 내부 대류 루프를 향상시키기 위해 팬(30, 90)에 의해 저온 압력 매체를 분출하는 중에 팬에 의해 발생된 순환 유동이 연속적으로 유지되는 것이 바람직하다. 내부 대류 루프 내에서, 압력 매체는 적재실(19)을 따라 위쪽으로 흐르고, 노실의 주변부(12)를 따라 아래쪽으로 유동한다. 내부 대류 루프를 향상하기 위해, 하부 단열부(7b) 아래 그리고 하단부(16)의 공간(26)으로부터 압력 매체를 위쪽으로 운송하고, 상기 압력 매체를 팬(30) 하류의 적재실(19) 내로 분출시켜, 저온 압력 매체 유동이 발생된다. 이러한 저온 압력 매체 유동은 냉각을 달성하는 데에도 사용된다.

단계 S940에서, 냉각 단계가 시작된다. 프레스 장치(100)의 실시형태에 있어서, 냉각 단계는 예컨대 아래에서 설명하고 있는 바와 같은 하나 이상의 냉각 단계들을 포함할 수 있다. 프레스 단계에서 사용된 압력 매체의 온도가 충분히 감소되었을 때, 압력 매체가 압력 용기(1)로부터 배출될 수 있다. 일부 압력 매체의 경우, 압력 매체를 재순환을 위해 탱크 등으로 배출하는 것이 편리할 수 있다. 감압된 후, 단계 S950에서 적재실(19)에서 프레스 가공된 피가공물(5)이 인출되도록 압력 용기(1)가 개방된다.

도 10 및 도 11을 참고하여, 본 발명의 다른 실시형태를 설명한다. 압력 용기(1)는, 노실(18) 및 하부 단열부(7b) 아래쪽인 압력 용기(1)의 하부에 위치하는 열교환기 유닛(15)을 포함한다. 도 1 및 도 2와 관련된 전술한 부분과 동일하거나 유사한 부분은 동일한 참조부호로 기재하였으며, 그에 관한 기재는 생략한다.

프레스 장치(500)는 적재실(19) 내에 배치되어 있는 제1 유동 발생기(90)를 포함한다. 본 실시형태에서, 프레스 장치(500)는 하부 단열부(7b) 아래에 그리고 하부 단열부(7b)를 관통하여 배치되어 있는 제1 이젝터(91)와 제2 이젝터(92)를 포함하는 제2 유동 발생기를 포함한다. 제1 이젝터(91)는 프레스 외부에 배치되어 있는 추진 가스 시스템(22)에 연결되어 있다. 제2 이젝터(92)의 운송관(95)은 제1 유동 발생기(90)의 구동축과 동축인 중심축(40)에 배치되어 있다. 즉, 구동축(98)은 운송관(95) 내부에 배치되어 있다. 운송관(95)은 압력 매체를 제1 이젝터(91) 및 제2 이젝터(92)의 적어도 하나의 배출구(94)가 적재실(19) 내의 팬(90)의 구동축(98)에 인접하여 배치되어 있는 적재실(19)로 운송하여, 압력 매체가 적재실(19) 내로 분출된다.

본 발명의 실시형태들에서, 적어도 하나의 배출구(94)는 적재실(19) 내에 배치되어 있으며, 운송관(95)에 연결되어 있는 분배관(미도시) 상에 위치하고 있다.

제1 이젝터(91)는 하부 단열부(7b) 아래의 공간(26) 내에 배치되어 있으며, 추진 가스 유동에 의해 구동된다. 케이스와 압력 용기 외벽 안쪽 사이에 형성되어 있는 제1 안내 통로(예컨대 도 4 참조) 내의 냉각 루프로부터 나온 가스는 제1 이젝터(91) 내로 흡입된다. 제1 안내 통로는 압력 매체를 압력 용기(1)의 상부로부터 하부로 안내하는 데에 사용된다. 제1 이젝터(91)는 제2 이젝터(92)에 추진 가스 유동을 제공한다.

제1 이젝터(91)와 제2 이젝터(92)의 작동이 조합되어, 냉각 가스 유동이 노(18) 내로 흐르게 된다. 팬(30)과 제1 및 제2 이젝터(91, 92)는 서로 독립적으로 작동한다.

도 11에, 도 10에서 단면 A-A를 따라 도 10에서 화살표(100) 방향으로 바라본(혹은 상부 단부 마개 위쪽에서 하부 단부 마개(16)를 향하는 방향에서 바라 본) 도면이 도시되어 있다. 실시예에 도시한 바와 같이, 구동축은 복수의 스포크(105)에 의해 팬(90)에 연결될 수 있다. 도시되어 있는 실시형태에서, 구동축(98)을 팬에 연결하는 데에 3개의 스포크(105)가 사용되고 있으며, 압력 매체를 적재실(19) 내로 분출하기 위해, 운송관(95)은 3개의 배출구(94)를 구비하고 있다. 통상의 기술자라면 스포크의 수량은 원리적으로 임의의 것이며, 예를 들어 스포크는 2개, 4개 혹은 5개의 스포크 수량에 맞추어 2개, 4개 혹은 5개일 수 있다는 것을 알 것이다.

본 발명에 대한 설명과 도면들이 부품들, 소재들, 온도 범위, 압력 범위 등의 선택을 포함하는 실시형태들과 실시예들을 설명하고 있지만, 본 발명이 이들 특정 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 첨부된 특허청구범위에 정의되어 있는 본 발명의 범위를 일탈하지 않으면서도 많은 변형 및 변조가 이루어질 수도 있다.

Claims (18)

1. 압력 용기(1)를 포함하여 구성되어, 피가공물을 열간 등압 프레스 가공하기 위한 프레스 장치(100; 200; 300; 400; 500)로,
   피가공물을 유지하기 위한 단열 케이스(3) 및 노를 포함하는 노실(18);
   처리 대상 피가공물을 유지하기 위한 적재실(19)로, 적어도 하나의 상부 개구부와 적어도 하나의 하부 개구부를 구비하며, 적재실을 통해 압력 매체가 유동할 수 있는, 적재실(19);
   적재실에 배치되어 있으며, 노실 내에서 압력 매체를 순환시키고, 상기 적재실을 통해 압력 매체가 위쪽으로 유동하고, 노실의 주변부(12)를 따라 압력 매체가 아래쪽으로 유동하는 내부 대류 루프를 향상하기 위한 팬(30; 90); 및
   상기 적재실 내로 유입되는 압력 매체 유동을 발생시켜 상기 내부 대류 루프를 향상시키고, 운송 압력 매체에 의해 발생된 상기 유동이 하부 단열부(7b) 아래이며, 하단부(16) 위쪽의 공간(26) 내에 유입구를 그리고 상기 적재실 내에서 상기 팬 하류에 배치되는 배출구(33, 54)를 구비하는 운송관(43; 55)을 통해 상향 이동하고, 상기 적재실 내로 압력 매체를 분출하여 상기 내부 대류 루프를 향상시키는, 적어도 하나의 유동 발생기(31; 51, 52; 61, 62; 91);를 포함하는 것을 특징으로 하는 프레스 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 유동 발생기는 제1 유동 발생기(51; 61; 91) 및 제2 유동 발생기(52; 62)를 포함하고, 상기 제1 유동 발생기는 상기 압력 용기의 외부에 배치되어 있는 추진 가스 시스템(22)에 연결되어 있고, 상기 제2 유동 발생기는 상기 제1 유동 발생기로부터 나오는 가스를 포함하는 추진 가스 유동과 함께 배치되는 것을 특징으로 하는 프레스 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 유동 발생기는 상기 팬 하류의 상기 적재실 내로 유입되는 압력 매체 유동을 발생시켜 상기 내부 대류 루프를 향상시키도록 배치되고, 운송 압력 매체에 의해 발생된 상기 유동은 하부 단열부(7b) 아래이며, 하단부(16) 위쪽의 공간(26)으로부터 상향 이동하고, 상기 팬 하류의 상기 적재실(19) 내로 압력 매체를 분출하여 상기 내부 대류 루프를 향상시키는 것을 특징으로 하는 프레스 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 유동 발생기의 배출구(33; 54; 64a; 64b)가 상기 팬과 관련된 위치 하류에 그리고 반경 방향으로 상기 팬의 바깥쪽에 배치되어 상기 압력 매체를 상기 팬의 하류로 그리고 상기 팬에 대해 반경 방향 바깥쪽으로 분출시키는 것을 특징으로 하는 프레스 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 유동 발생기 각각은 상기 적재실 내에 배치되어 있는 적어도 하나의 분배관(41; 53; 63a, 63b)을 포함하고, 상기 분배관은 상기 압력 용기의 중심축(40) 주위 반경 방향 및 실질적으로 수평 방향으로 연장하며, 적어도 하나의 배출구(33; 54; 64a; 64b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 프레스 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 적재실 내에 배치되어 있는 상기 적어도 하나의 분배관은 상기 압력 용기의 중심축 주위에 적어도 반원부를 형성하는 것을 특징으로 하는 프레스 장치.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
   상기 분출된 압력 매체가 실질적으로 상기 적재실의 측벽(42)을 향해 지향되도록, 상기 분배관이 상기 중심축에 대해 경사각을 이루며 배치되어 있는 적어도 하나의 배출구(33; 54; 64a; 64b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 프레스 장치.
8. 제1항에 있어서,
   적어도 하나의 유동 발생기는, 상기 압력 매체를 상기 공간으로부터 위쪽으로 이동시켜 상기 팬 하류의 상기 적재실 내로 압력 매체를 분출하는 적어도 2개의 운송관(65a, 65b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 프레스 장치.
9. 제8항에 있어서,
   운송관 각각은, 상기 팬 하류의 상기 적재실 내로 압력 매체를 분출하기 위한 적어도 하나의 배출구(64a, 64b)가 마련되어 있는, 상기 적재실 내에 배치되어 있는 분배관(63a, 63b)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 프레스 장치.
10. 제2항에 있어서,
    상기 제2 유동 발생기는 상기 팬의 구동축(98)과 동축으로 배치되어 있는 운송관(95)을 포함하고, 상기 압력 매체를 적재실 내로 분출하기 위한 적어도 하나의 배출구(94)를 포함하는 것을 특징으로 하는 프레스 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 구동축이 적어도 2개의 연결 요소(105)로 상기 팬에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 프레스 장치.
12. 제1항에 있어서,
    상기 노실 아래에 배치되어 있는 열교환기 유닛(15)을 추가로 포함하며, 압력 매체가 상기 열교환기 유닛을 통과할 때 압력 매체와 열교환기 유닛이 열 에너지를 교환하는 것을 특징으로 하는 프레스 장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 압력 매체의 통로가 되는, 상기 단열 케이스의 하부(26)에서 단열 케이스 내에 배치되어 있는 적어도 하나의 제1 유입구(24); 및
    상기 압력 매체의 통로가 되는, 상기 단열 케이스의 하부에서 단열 케이스 내에 배치되어 있으며, 상기 적어도 하나의 제1 유입구 아래에 배치되어 있는 적어도 하나의 제2 유입구(25)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 프레스 장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 단열 케이스는 하우징부(2)와 단열부(7) 사이에 형성되어 있는 안내 통로(11)를 포함하고, 상기 안내 통로는 상기 열교환기 유닛으로부터 상기 적어도 제1 유입구와 상기 적어도 제2 유입구를 통해 공급된 압력 매체를 안내하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 프레스 장치.
15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 열교환기 유닛이 적어도 하나의 제1 유입구 아래에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 프레스 장치.
16. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 열교환기 유닛이 적어도 하나의 제2 유입구 위쪽에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 프레스 장치.
17. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 열교환기 유닛이 실질적으로 상기 적어도 하나의 제1 유입구와 상기 적어도 하나의 제2 유입구 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 프레스 장치.
18. 피가공물을 유지하는 단열 케이스(3)와 노를 포함하는 노실(18) 및 처리 대상인 피가공물을 유지하는 적재실(19)을 포함하는 압력 용기(1)를 포함하며, 상기 적재실은 적어도 하나의 상부 개구부와 적어도 하나의 하부 개구부를 구비하여 배치되며, 상기 적재실을 통해 압력 매체가 유동할 수 있는, 피가공물을 열간 등압 프레스 처리하는 프레스 장치(100; 200; 300; 400; 500)에 사용되는 방법으로,
    압력 매체가 적재실을 따라 위쪽으로 유동하고, 노실의 주변부(12)를 따라 아래쪽으로 유동하는 내부 대류 루프를 향상시키기 위해, 적재실에 배치되어 있는 팬(30; 90)을 사용하여 노실 내의 압력 매체 유동을 순환시키는 단계; 및
    적어도 하나의 유동 발생기(31; 51, 52; 61, 62; 91)를 사용하여 내부 대류 루프를 향상시키기 위해 압력 매체를 하부 단열부(7b) 아래 그리고 하부 단부(16) 위쪽의 공간(26) 내에 유입구를 그리고 상기 적재실 내에서 상기 팬 하류에 배치되는 배출구(33; 54)를 구비하는 운송관(43; 55)을 통해 위쪽으로 운송하고, 상기 압력 매체를 상기 적재실 내로 분출시켜 압력 매체가 상기 적재실로 유입되는 유동을 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프레스 장치에 사용되는 방법.

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