KR102232721B1 - 물품을 처리하는 방법 및 물품을 고압 처리하는 방법 - Google Patents

Abstract

프레싱 장치에서 적어도 하나의 물품을 처리하는 처리 방법(100)이 제공된다. 이 방법은 노 챔버 내의 적어도 하나의 가열 요소에 의해 적재실 내의 온도를 증가시키는 단계(110); 증가된 온도를 선택된 시간(t1) 동안 미리 결정된 온도 레벨(T1)로 유지하는 단계(120); 온도를 증가시키고 증가된 온도를 유지하는 단계들 동안, 적어도 하나의 유동 발생기에 의해 압력 용기 내에서 압력 매체를 순환시키는 단계(130)를 포함한다.

Description

물품을 처리하는 방법 및 물품을 고압 처리하는 방법

본 발명은 일반적으로 압력 처리 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 예를 들어 열간등압 압축성형(HIP)과 같은 열간 프레싱에 의해 물품 및/또는 제품을 처리하는 동안 온도를 증가시키고 유지하는 방법에 관한 것이다.

HIP(Hot Isostatic Pressing)은 점점 널리 사용되는 기술이다. HIP는 예컨대 사용 수명 및 강도(예를 들어, 피로 강도)를 실질적으로 증가시키기 위해 주물(예를 들어, 터빈 블레이드)의 공극을 감소시키거나 심지어 제거하기 위해 사용될 수 있다. HIP는 또한 분말을 압축 성형에 의해 제품을 제조하기 위해 사용될 수 있으며, 여기서 분말은 시트 금속 캡슐에 넣어져 제품에 원하는 형상을 부여한다. HIP는 완전히 또는 실질적으로 완전히 조밀하고 기공이 없거나 실질적으로 기공이 없는 외부 표면 등을 갖거나 요구되는 제품을 제공하는데 특히 관심이 있다.

HIP에 의해 압력 처리될 물품은 단열 압력 용기의 적재실 또는 챔버에 위치될 수 있다. 처리 사이클은 물품을 로딩하고, 물품을 처리하고, 물품을 언로딩하는 것을 포함할 수 있다. 여러 물품들이 동시에 처리될 수 있다. 처리 사이클은 가압 단계, 가열 단계 및 냉각 단계와 같은 여러 부분 또는 단계로 분할될 수 있다. 물품을 압력 용기에 로딩한 후, 다음에 압력 용기가 밀봉될 수 있고, 후속해서 압력 용기 및 그 적재실에 압력 매체(예를 들어, 아르곤 함유 가스와 같은 불활성 가스를 포함하는)가 도입될 수 있다. 그 후, 압력 매체의 압력 및 온도가 증가되어, 물품은 선택된 시간 동안 증가된 압력 및 증가된 온도에 노출된다. 물품의 온도를 증가시키게 되는 압력 매체의 온도 증가는 압력 용기의 노 챔버 내에 배열된 가열 요소 또는 가열로에 의해 제공된다. 압력, 온도 및 처리 시간은 예를 들어 처리된 물품의 원하는 또는 필요한 재료 특성, 특정 적용 분야 및 처리 물품의 원하거나 또는 요구되는 품질에 의존할 수 있다. HIP의 압력은 예를 들어 200 bar 내지 5000 bar, 예컨대 800 bar 내지 2000 bar의 범위일 수 있다. HIP의 온도는 예를 들어 300℃ 내지 3000℃, 예컨대 500℃ 내지 2000℃의 범위일 수 있다.

자연 대류를 이용하여 고온 가스 재순환 하는 오토클레이브가 종래 기술로부터 알려져 있으며, 이에 따라 존재하거나 요구되는 온도 차이(외벽에서의 가열 또는 냉각)로 인한 오토클레이브 내의 압력 분포가 사용될 수 있다. 오토클레이브에서, 열역학의 법칙에 따라 차가운 유체는 아래로 떨어지고 뜨거운 유체는 상승한다. 가열 동안, 노 챔버 내의 가열 요소 또는 노는 압력 매체의 유동을 개시하며, 유동은 가열 요소 또는 노의 배열에 의존할 수 있다.

압력 용기에서 온도 증가 및 증가된 온도를 유지하는 특성들은 처리 물품의 야금학적 성질에 영향을 줄 수 있음을 이해할 것이다. 불균일한 가열은, 예를 들어, 물품 또는 제품의 내부 응력, 적재실의 상이한 위치에 배치된 물품 또는 제품의 불균일한 처리, 가열을 제어하는 어려움 등을 초래할 수 있다. 따라서, 일반적으로 균일한 가열을 제공할 수 있는 것이 바람직하고, 또한 가능하다면 가열 및/또는 가열 속도를 제어할 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 적재실 내에서 심한 온도 변화를 유발하지 않으면서, 압력 매체(및 그에 따라 물품)의 온도를 증가시키고 유지하는 것이 요구되거나 바람직할 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같은 종래 기술의 장치 및 방법은 작동 중에 압력 용기에서 비교적 심한 온도 차이를 겪을 수 있음을 유의해야 한다. 이는 상대적으로 커다란 압축 장치에 사용되는 종래 기술은 프레싱 장치의 작동 동안 적재실에서 심한 온도 차이 및/또는 빈번하게 발생하는 온도 차이를 유발하기 때문에, 비용 및/또는 효율의 이유로 커다란 및/또는 많은 물품 및/또는 제품을 처리할 수 있는 대형 프레싱 장치의 개발에서 특히 문제이다.

따라서, (실질적으로) 균일한 가열이 달성될 수 있도록 물품 및/또는 제품의 처리에서, 및 특히 열간등압 압축성형을 위한 프레싱 장치에서 가열 단계를 개선하는 것이 요구된다.

전술한 것을 고려하여, 본 발명의 과제는 예를 들어 HIP에 의해 프레싱 장치에서 적어도 하나의 물품을 처리하는 방법을 제공하는 것이며, 여기서 프레싱 장치의 적재실에서 (실질적으로) 균일한 가열이 처리 사이클의 가열 및/또는 유지 단계 동안 획득될 수 있다.

이들 과제 및 다른 과제들 중 적어도 하나를 해결하기 위해, 독립 청구항에 따른 방법이 제공된다. 바람직한 실시예들은 종속항에 의해 정의된다.

본 발명의 제1 양태에 따라, 프레싱 장치에서 적어도 하나의 물품을 처리하기 위한 방법이 제공된다. 프레싱 장치는 압력 실린더를 포함하는 압력 용기, 및 압력 매체를 가열하기 위해 압력 용기 내에 배열된 노 챔버를 포함한다. 노 챔버는 적어도 하나의 가열 요소, 및 하나 이상의 물품을 보유하기 위한 적재실을 포함하고, 적재실은 노 챔버 내부에 배열된다. 프레싱 장치는 압력 용기 내에서 압력 매체를 순환시키기 위한 적어도 하나의 유동 발생기를 또한 포함한다. 방법은 노 챔버에서 적어도 하나의 가열 요소에 의해 적재실의 온도를 증가시키는 단계를 포함한다. 방법은 선택된 기간 동안 증가된 온도를 미리 결정된 온도 레벨로 유지하는 단계를 또한 포함한다. 온도를 증가시키고 증가된 온도를 유지하는 단계들 동안, 방법은 압력 용기 내에서 압력 매체를 적어도 하나의 유동 발생기에 의해 순환시키는 단계를 또한 포함한다.

따라서, 본 발명은 하나 이상의 물품을 프레싱 장치에서 처리하기 위한 방법, 예를 들어 HIP에 의해 물품의 압력 처리를 수행할 수 있는 방법을 제공하는 발상에 기초한 것이다. 상기 방법은 물품(들)이 배치되는 적재실의 온도를 증가시키고, 이러한 온도 증가 동안 압력 용기 내에서 압력 매체를 순환시키기 위해 하나 이상의 유동 발생기를 작동시킬 수 있다. 또한, 적재실 내에서 미리 정해진 또는 원하는 온도에 도달할 때, 방법은 압력 용기 내에서 압력 매체를 순환시키기 위해 적어도 하나의 유동 발생기가 작동되는 미리 정해진 또는 원하는 기간 동안 이 온도를 유지할 수 있다. 따라서, 적재실에서 온도를 증가시키는 제1 하위 단계 및 적재실에서 증가된 온도를 유지하는 후속하는 제2 하위 단계 동안, 방법의 프레싱 장치의 유동 발생기(들)을 작동시킴으로써 프레싱 장치에서의 강제 대류는 적재실 내에서 (적어도 실질적으로) 균일한 가열을 얻을 수 있다.

본 발명은, 적재실에서 온도가 증가되는 가열 단계 동안뿐만 아니라 증가된 온도가 적재실에서 유지되는 유지 단계 동안 유동 발생기(들)의 작동이 적재실에서 비교적 균일하거나 균일한 온도 분포를 나타낸다는 점에서 유리하다. 이는 프레싱 장치에서 처리 또는 처리되는 물품(들)이 처리 사이클 동안 동일하거나 실질적으로 동일한 온도(들)에 노출될 수 있어서, 물품(들)의 처리에 일치성을 나타낸다는 점에서 매우 유리하다. 본 발명의 균일한 가열을 제공하는 가능성은 상대적으로 큰 적재실이 사용되는 경우 특히 중요할 수 있으며, 이에 따라 적재실에 이격되어 있는 물품들이 상이하게 처리되는 것을 방지할 수 있다. 본 발명의 다른 이점은 균일한 가열이 물품(들)의 재료의 석출 경화를 포함하는 공정을 개선할 수 있다는 것이다. 보다 구체적으로, 석출 경화 공정 전의 용체화 처리는 온도 변동에 민감할 수 있으며, 온도 변동은 결과적으로 처리된 물품의 재료 특성의 저하로 이어질 수 있음을 유의해야 한다. 본 발명은 처리 사이클 동안 균일한 가열을 제공하는 혁신적인 개념에 의해 이 문제를 극복할 수 있다.

본 발명은 균일하고 균등한 가열 및/또는 냉각이 물품(들)의 재료에서 내부 응력의 발생 위험을 감소시킬 수 있다는 점에서 또한 유리하다.

본 발명은 균일한 가열이 처리 사이클의 가열 단계의 제어를 증가시킬 수 있다는 점에서 또한 유리하다.

본 발명의 창의적인 가열 개념이 또한 프레싱 장치의 처리 주기를 단축시킬 수 있음을 이해할 것이다. 이것은 단지 시간 절약을 고려한 프레싱 장치의 개선된 작동을 의미할 뿐만 아니라, 프레싱 장치의 작동의 개선된 비용 효율로 이어진다.

프레싱 장치에서 적어도 하나의 물품을 처리하기 위한 방법이 제공된다. 프레싱 장치는 프레싱, 예를 들어 HIP와 같은 열간 프레싱에 의한 적어도 하나의 물품의 처리를 위해 적합할 수 있다. 프레싱 장치는 압력 실린더를 포함하는 압력 용기, 및 압력 매체를 가열하기 위해 압력 용기 내에 배열된 노 챔버를 포함한다. 프레싱 장치에 사용되는 압력 매체는 예를 들어 프레싱 장치에서 처리될 물품(들)과 관련하여 비교적 낮은 화학적 친화도를 가질 수 있는 유체 매체를 포함하거나 이로 구성될 수 있다. 압력 매체는 예를 들어 가스, 예를 들어 아르곤 가스와 같은 불활성 가스를 포함할 수 있다. 노 챔버는 적어도 하나의 가열 요소, 및 하나 이상의 물품을 보유하기 위한 적재실을 포함하고, 적재실은 노 챔버 내부에 배열된다. 프레싱 장치는 압력 용기 내에서 압력 매체를 순환시키기 위한 적어도 하나의 유동 발생기를 또한 포함한다. "유동 발생기"라는 용어는 여기서 팬, 이젝터, 순환 수단 등과 같은 (압력 매체의) 유동을 발생시킬 수 있는 실질적으로 임의의 요소, 장치, 장비 등을 의미한다.

이 방법은 노 챔버에서 적어도 하나의 가열 요소에 의해 적재실의 온도를 증가시키는 단계를 포함한다. 방법은 증가된 온도를 선택된 기간 동안 미리 결정된 온도 레벨로 유지 또는 유지하는 단계를 또한 포함한다. 온도를 증가시키고 증가된 온도를 유지하는 단계들 동안, 방법은 하나 이상의 유동 발생기에 의해 압력 용기 내에서 압력 매체를 순환시키는 단계를 또한 포함한다. 다시 말해, 상기 방법은 프레싱 장치의 적재실에서 온도를 증가시키고 증가된 온도를 유지할 때 하나 이상의 유동 발생기를 작동시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 방법은 온도를 증가시키는 단계 동안 적어도 하나의 유동 발생기를 제1 속도로 작동시킴으로써 압력 용기 내에서 압력 매체를 순환시키는 단계를 또한 포함할 수 있다. 또한, 증가된 온도를 유지하는 단계 동안, 방법은 적어도 하나의 유동 발생기를 제2 속도로 작동시킴으로써 압력 용기 내에서 압력 매체를 순환시키도록 구성되며, 여기서 제2 속도는 제1 속도보다 낮다. "속도"라는 용어는 여기에서 작동 속도, 예를 들어 유동 발생기의 분당 회전수(rpm)를 의미한다. 적재실에서 증가된 온도를 유지하는 하위 단계에서 유동 발생기(들)을 제2 속도로 작동시킴으로써, 여기서 제2 속도는 온도를 증가시키는 유동 발생기(들)의 제1 작동 속도보다 낮고, 제2 속도는 압력 용기에서 강제 대류를 유지하기 위해 상대적으로 낮을 수 있고 및/또는 최소로 유지될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 방법은 압력 매체의 적어도 하나의 특성의 함수로서 적어도 하나의 유동 발생기를 작동시키는 단계를 또한 포함할 수 있다. 따라서, 온도를 증가시키는 단계 및/또는 압력 용기에서 증가된 온도를 유지하는 단계 동안, 방법은 압력 매체의 하나 이상의 유체 특성에 의존하는 속도로 적어도 하나의 유동 발생기를 작동시킴으로써 압력 용기 내에서 압력 매체를 순환시키도록 구성된다. 압력 매체의 유체 특성은 압력 매체의 압력 및/또는 온도, 압력 매체의 가열 속도 등과 같은 다양한 파라미터에 의존할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 압력 매체의 유체 특성의 예들은 압력 매체의 밀도, 열(열적) 용량 및/또는 열 전도도 등일 수 있다. 본 실시예는 압력 용기에서 온도를 증가시키는 단계 및/또는 증가된 온도를 유지하는 단계가 훨씬 높은 수준으로 제어될 수 있다는 점에서 유리하다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 방법은 온도를 증가시키는 단계 동안 10℃/분 이상, 바람직하게는 30℃/분 이상의 가열 속도로 온도를 증가시키는 단계를 또한 포함할 수 있다. 본 실시예는 균일한 가열의 장점을 여전히 제공하면서, 비교적 빠른 온도 증가가 얻어질 수 있다는 점에서 유리하다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 방법은 온도를 증가시키는 단계 동안, 적재실에서의 온도차를 50℃, 바람직하게는 35℃, 가장 바람직하게는 20℃의 온도 간격(ΔT) 내에 유지하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 따라서, 이 방법의 실시예는 온도를 증가시키는 단계 동안 적재실에서 비교적 작은 온도 차이를 제공할 수 있다. 본 실시예는 프레싱 장치에서 훨씬 더 균일한 가열 절차가 제공될 수 있다는 점에서 유리하다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 방법은 증가된 온도를 유지하는 단계 동안, 적재실에서의 온도차를 8℃, 바람직하게는 5℃, 가장 바람직하게는 2℃의 온도 간격(ΔT) 내에 유지하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 본 실시예는 상기 방법이 적재실에서 비교적 작은 온도차를 달성할 수 있고, 프레싱 장치에서 물품을 처리하는 동안 물품의 훨씬 높은 수준의 균일한 가열로 이어질 수 있다는 점에서 유리하다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 방법은 적재실에서 압력을 증가시키는 단계를 또한 포함할 수 있다. 방법은 증가된 압력을 선택된 기간(t3) 동안 소정의 압력 레벨(P1)에서 유지하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 적재실에서 증가된 압력을 유지하는 단계는 반드시 그런 것은 아니지만 이전에 설명한 적재실에서 증가된 온도를 유지하는 단계 동안에 일어날 수 있다. 따라서, 방법은 온도를 증가시키고 압력을 증가시키는 것 및 후속해서 증가된 온도 및 증가된 압력을 유지하는 것의 조합을 포함할 수 있으며, 여기에서 상기 방법은 적재실에서 강제 대류를 달성하도록 유동 발생기(들)을 동시에 작동시킬 수 있다. 본 실시예는 방법에 의해 제공되는 것과 같이 균일한 가열의 이점이 비교적 높은 온도 및 고압이 제공되는 프레싱 장치, 예를 들어 HIP를 위한 프레싱 장치에서 편리하게 제공될 수 있다는 점에서 유리하다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 방법은 온도를 증가시키고 증가된 온도를 유지하는 단계들 후에, 적재실의 온도를 감소시키는 단계를 또한 포함할 수 있다. 따라서, 물품의 (고압) 압력 처리가 완료될 때, 물품이 임의의 후속 처리 단계를 거치거나 압력 용기로부터 제거하거나, 또는 언로딩하기 전에 물품을 냉각시킬 필요가 있을 수 있다. 물품의 냉각 특성, 예를 들어 그 속도는 처리된 물품의 야금학적 특성에 영향을 줄 수 있음을 이해할 것이다. 본 실시예는 상기 방법이 전술한 바와 같이 유리한 가열 단계 및 유지 단계와 함께 또한 처리 사이클에서 효율적이고 신속한 냉각 단계를 제공할 수 있다는 점에서 유리하다. 본 발명의 실시예는 물품(들)의 원하는 재료 특성을 달성하는 능력뿐만 아니라 비교적 짧은 냉각 사이클을 달성하는 가능성에서 유리하며, 이에 의해 처리 시간 및/또는 비용을 절감한다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 프레싱 장치의 압력 용기는 상단 폐쇄부 및 하단 폐쇄부를 또한 포함할 수 있다. 상기 방법은 압력 용기 내에서 압력 매체를 순환시키는 단계를 또한 포함할 수 있고, 이에 의해 압력 매체는 적재실을 통과하도록 배치되고, 압력 매체의 냉각을 위해 상단 폐쇄부 및 하단 폐쇄부 중 적어도 하나를 지나는 압력 매체를 안내한다. 상단 폐쇄부 및/또는 하단 폐쇄부는 상기 상단 폐쇄부 및/또는 하단 폐쇄부와 (열) 접촉하도록 배치된 압력 매체로부터 열을 전달하는 열 소산기로서 작용할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 본 실시예는 압력 매체를 위한 열 소산기로서 상단 폐쇄부 및/또는 하단 폐쇄부를 사용함으로써, 압력 매체의 냉각이 비교적 빠르고 편리한 방식으로 수행될 수 있다는 점에서 유리하다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 프레싱 장치는 압력 매체를 냉각시키기 위한 적어도 하나의 요소를 포함할 수 있고, 방법은 압력 매체가 적어도 하나의 요소를 통과할 수 있게 함으로써 압력 매체를 냉각시키는 단계를 또한 포함할 수 있다. 본 실시예는 처리 사이클에서의 냉각 단계가 훨씬 짧고 및/또는 효율적일 수 있다는 점에서 유리하다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 프레싱 장치의 압력 용기는 상단 폐쇄부 및 하단 폐쇄부, 및 상기 상단 폐쇄부 및 하단 폐쇄부 중 적어도 하나에 배열된 적어도 하나의 열교환 요소를 또한 포함할 수 있다. 방법은 압력 용기 내에서 압력 매체를 순환시키는 단계를 또한 포함할 수 있고, 이에 의해 압력 매체는 적재실을 통과하도록 배열된다. 방법은 적어도 하나의 열교환 요소를 통한 압력 매체의 유동을 허용하기 위해 상기 적어도 하나의 열교환 요소의 통로를 통해 압력 매체를 안내하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 방법은 적어도 하나의 열교환 요소를 통해 유동하도록 배열된 압력 매체의 냉각을 위해 상기 적어도 하나의 열교환 요소 내에서 냉각 매체를 순환시키는 단계를 또한 포함할 수 있다. 이에 의해 압력 매체는 적재실을 통과하고 하나 이상의 열교환 요소가 배열되는 프레싱 장치의 상단 폐쇄부 및/또는 하단 폐쇄부를 통과하도록 배열된다. 실시예에 따른 열교환 요소는 냉각 매체가 열교환 요소로, 열교환 요소 내에서, 그리고/또는 열교환 요소로부터 멀어지게 이송되는 '능동' 요소인 것이 이해될 것이다. 본 발명의 실시예는 열교환 요소(들) 내에서 냉각 매체의 순환에 의한 능동 냉각에 의해 압력 매체의 냉각이 매우 효율적이라는 점에서 유리하다. 따라서, 압력 매체와 냉각 매체 사이의 효율적인 열교환은 압력 매체의 실질적이고 신속한 온도 감소로 이어지고, 이는 결국 적재실에서 물품(들)의 비교적 빠른 냉각으로 이어진다. 본 발명의 실시예는 프레싱 장치의 압력 처리 사이클이 더 짧아질 수 있다는 점에서 또한 유리하다. 이것은 단지 시간 절약을 고려한 프레싱 장치의 개선된 작동을 의미할 뿐만 아니라, 프레싱 장치의 작동의 개선된 비용 효율로 또한 이어질 수 있음을 유의해야 한다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 프레싱 장치의 압력 용기는 압력 용기 내에 배치되고 압력 매체로부터 열을 흡수하도록 구성된 열흡수 요소를 또한 포함할 수 있다. 상기 방법은 압력 용기 내에서 압력 매체를 순환하는 것을 또한 포함할 수 있으며, 이에 의해 압력 매체는 열흡수 요소를 통과하도록 배열된다. 대안적으로 히트 싱크 유닛 또는 열교환기 유닛으로 지칭될 수 있는, 열흡수 요소는 전체적으로 압력 용기 내에 배치될 수 있다. 열흡수 요소는 열흡수 요소에 또는 열흡수 요소로부터 냉각 매체를 전달하기 위한 도관, 통로, 채널 등이 제공되지 않을 수 있다는 점에서 '수동' 요소일 수 있다. 열흡수 요소는 압력 용기의 외부와 연결되지 않을 수 있다. 특히, 열흡수 요소는 압력 용기의 외부와 유체 연통하지 않을 수 있다. 대조적으로, 상단 폐쇄부에서의 열교환 요소는 냉각 매체가 열교환 요소로, 열교환 요소 내에서 및/또는 열교환 요소로부터 멀어지게 이송하는 '능동' 요소인 것이 이해될 것이다. 본 발명의 실시예는, 적재실에 놓인 임의의 물품의 비교적 빠른 냉각이 예를 들어 처리 사이클의 냉각 단계 동안 요구되는 또는 원하는 온도로 달성될 수 있다는 점에서 유리하다. 또한, 예를 들어 열 흡수 용량 또는 능력과 관련하여 열흡수 요소를 적절하게 구성함으로써, 예를 들어 처리 사이클의 냉각 단계 동안 물품의 비교적 높은 냉각 속도를 달성하는 것이 가능할 수 있다. 프레싱 장치에서 냉각 목적을 위해 열교환 요소와 열흡수 요소를 제공하는 개념 사이에 시너지 효과가 있음을 이해할 것이다. 따라서, 본 명세서에 기재된 하나 이상의 실시예에 따라 열흡수 요소 및 열교환 요소를 모두 포함하는 프레싱 장치에 의해, 압력 매체의 훨씬 더 효율적인 냉각이 얻어질 수 있다. 결과적으로, 이것은 프레싱 장치에서 프레싱 처리 사이클의 훨씬 더 효율적이고 및/또는 더 짧은 냉각으로 이어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 노 챔버는 단열부 및 단열부를 적어도 부분적으로 둘러싸는 하우징을 포함하는 단열 케이싱에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸 일 수 있다. 프레싱 장치는 단열 케이싱 내에 배열된 제1 유동 발생기, 및 단열 케이싱 아래에 배열된 제2 유동 발생기를 또한 포함할 수 있다. 상기 방법은 제1 유동 발생기 및 제2 유동 발생기 중 적어도 하나에 압력 매체의 공급을 제어하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 방법은 이에 의해 각각의 제1 및 제2 유동 발생기에 압력 매체의 제1 부분(따뜻한 부분)의 공급 및 압력 매체의 제2 부분(차가운 부분)의 공급을 제어할 수 있다. "압력 매체의 공급을 제어"라는 용어는 공급되는(예를 들어, 시간 단위당) 압력 매체의 양을 제어하는 것을 의미한다. 본 실시예는 프레싱 장치 내의 압력 매체의 온도 제어가 더욱 개선될 수 있다는 점에서 유리하다. 예를 들어, 프레싱 장치의 처리 사이클에서의 가열 단계 동안, 제어 장치는 상대적으로 차가운 압력 매체를 순환시키도록 구성된 (제2) 유동 발생기에 압력 매체의 공급을 중단하도록 구성될 수 있다. 이는 (상대적으로 차가운) 압력 매체가 유동 발생기를 향해 전혀 이송되지 않도록하거나 또는 최소로 이송되도록 하나 이상의 밸브를 닫음으로써 달성될 수 있다. 이와 조합하여, 옵션으로 제어 장치는 (상대적으로 따뜻한) 압력 매체의 순환을 위한 (제1) 유동 발생기에 압력 매체의 공급을 위해 하나 이상의 밸브를 개방하도록 구성될 수 있다. 대조적으로, 프레싱 장치의 처리 사이클에서 비교적 빠른 냉각이 요구되는 경우, 상기 방법은 예를 들어 하나 이상의 밸브를 (완전히) 개방함으로써 압력 매체의 제2 부분(차가운 부분)의 비교적 많은 부분을 (제2) 유동 발생기에 공급할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 방법은 제1 유동 발생기 및 제2 유동 발생기 중 적어도 하나의 작동을 제어하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 용어 "작동"은 유동 발생기가 팬인 경우에 속도, 분당 회전수 등을 의미할 수 있다. 대안적으로, 유동 발생기로서 이젝터의 경우에, 용어 "작동"은 유속을 의미할 수 있다. 본 실시예는 프레싱 장치 내의 압력 매체의 온도가 더욱 제어될 수 있다는 점에서 유리하다. 예를 들어, 가열 단계의 경우, 상기 방법은 제1 유동 발생기를 비교적 고속으로 작동시킬 수 있다. 대안적으로, 프레싱 장치의 처리 사이클에서 비교적 빠른 냉각이 요구되는 경우, 상기 방법은 제2 유동 발생기를 비교적 고속으로 작동시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 압력 실린더를 포함하는 압력 용기, 압력 매체를 가열하기 위해 압력 용기 내에 배열된 노 챔버, 및 압력 용기 내에서 압력 매체를 순환시키기 위한 적어도 하나의 유동 발생기를 포함하는 프레싱 장치에서 적어도 하나의 물품의 고압 처리 방법이 제공되며, 상기 노 챔버는 적어도 하나의 가열 요소 및 적어도 하나의 물품을 보유하기 위한 적재실을 포함하고, 상기 적재실은 노 챔버 내부에 배치된다. 상기 방법은 적재실 내부에 처리될 적어도 하나의 물품을 배치하고, 적재실 내의 온도를 증가시키고 적재실 내의 압력을 증가시키는 순차적인 단계들을 포함할 수 있다. 적재실에서 온도를 증가시키고 압력을 증가시키는 단계들은 동시에 수행될 수 있음에 유의해야 한다. 상기 방법은 앞서 설명한 실시예들 중 하나 이상에 따른 방법을 수행함으로써, 증가된 온도를 선택된 기간(t1) 동안 미리 결정된 온도 레벨(T1)에서 유지하고, 증가된 압력을 선택된 기간(t3) 동안 미리 결정된 압력 레벨(P1)에서 유지하며, 앞서 설명한 실시예들 중 하나 이상에 따른 방법을 수행함으로써 적재실에서 온도를 감소시키는 단계를 또한 포함할 수 있다. 따라서, 실시예는 압력 처리가 수행되는 동안 적재실에서 온도를 증가시키고 온도를 유지하는 처리 사이클 단계들을 또한 포함하는, HIP와 같은 열간 프레싱에 관한 것일 수 있다. (HIP) 처리 후, 물품이 압력 용기로부터 제거되기 전에 (신속한) 냉각이 수행된다. 본 발명의 실시예는 (고온) 및 (고압) 처리 방법이 보다 효율적인 처리 사이클을 나타내는 전술한 방법 실시예들 중 하나 이상에 따른 바람직한 가열, 유지 및 냉각의 하위 단계들을 포함할 수 있다는 점에서 유리하다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 전술한 고압 처리 방법은 이러한 특징을 설명하는 앞서 설명한 실시예에 따른 압력 매체의 공급을 제어하는 단계를 또한 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 전술한 고압 처리 방법은 이러한 특징을 설명하는 앞서 설명한 실시예에 따른 제1 유동 발생기 및 제2 유동 발생기 중 적어도 하나의 작동을 제어하는 단계를 또한 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 이하에서 예시적인 실시예들에 의해 설명된다. 본 발명은 청구범위에 기재된 특징들의 모든 가능한 조합에 관한 것임을 유의해야 한다. 본 발명의 다른 특징 및 장점들은 첨부된 청구범위 및 본 명세서의 설명을 연구할 때 명백해질 것이다. 당업자는 본 발명의 상이한 특징들이 조합되어 본원에 기재된 것과 다른 실시 양태를 생성할 수 있음을 알 것이다.

이하에서 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 개략적인 일부 단면으로 도시된 프레싱 장치의 측면도이다.
도 2a 내지 도 2b는 개략적인 일부 단면으로 도시된 프레싱 장치의 저부의 측면도이다.
도 3은 개략적인 일부 단면으로 도시된 프레싱 장치의 측면도이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 방법들의 개략도이다.
모든 도면은 개략적인 것이고, 반드시 축척에 따른 것은 아니며, 일반적으로 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 필요한 부분만을 도시한 것이고, 다른 부분들은 생략되거나 또는 단순히 제안될 수 있다.

이하에서, 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 있는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 설명할 것이다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 본 발명의 실시예들로 국한되는 것으로 해석되어서는 안되며, 오히려 이들 실시예는 이러한 개시가 당업자에게 본 발명의 범위를 전달하도록 예로서 제공된다.

도 1은 개략적인 일부 단면으로 도시된 프레싱 장치(100)의 측면도이다. 프레싱 장치(100)는 참조 번호 5로 개략적으로 표시된 적어도 하나의 물품의 가압을 위해 사용되도록 의도된 것이다. 프레싱 장치(100)는 압력 용기(2)를 포함한다. 도 1에 도시되지 않았지만, 압력 용기(2)는 압력 매체를 압력 용기(2)에 공급 및 압력 용기(2)로부터 배출하기 위한 하나 이상의 포트, 입구, 출구, 밸브 등과 같은 요소, 수단, 모듈 등을 포함할 수 있다.

압력 용기(2)는 압력 실린더(1), 상단 폐쇄부(3) 및 하단 폐쇄부(9)를 포함한다. 압력 용기(2)는 노 챔버(18)를 포함한다. 노 챔버(18)는 예를 들어 처리 사이클의 가압 단계 동안 압력 용기 내의 압력 매체의 가열을 위한 노, 또는 히터 또는 가열 요소를 포함한다. 노는 도 1에서 참조 부호 36으로 개략적으로 표시되어 있다. 도 1에 도시된 본 발명의 실시예에 따라, 노(36)는 노 챔버(18)의 하부에 배치될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 노(36)는 노 챔버(18)의 내측면 또는 측면에 근접하여 배치될 수 있다. 노 챔버(18)와 관련하여, 예컨대 노 챔버 내에서 노(36)의 다른 구성 및 배열이 가능하다는 것이 이해되어야 한다. 노 챔버(18)와 관련하여 예를 들어, 노 챔버(18) 내에서 그 배치와 관련하여 노(36)의 임의의 구현이 본 명세서에 기술된 본 발명의 실시예들 중 어느 하나에서 사용될 수 있다. 본 출원의 맥락에서, "노"라는 용어는 가열을 제공하기 위한 요소 또는 수단을 지칭하는 반면에, "노 챔버"라는 용어는 노 및 가능하게는 적재실 및 임의의 물품이 그 안에 위치하는 구역 또는 영역을 지칭한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 노 챔버(18)는 압력 용기(2)의 전체 내부 공간을 차지하지 않을 수 있지만, 노 챔버(18) 주위에 압력 용기(2) 내부의 중간 공간(10)을 남길 수 있다. 중간 공간(10)은 압력 매체 안내 통로(10)를 형성한다. 프레싱 장치(100)의 작동 동안, 중간 공간(10)의 온도는 노 챔버(18)의 온도보다 낮을 수 있지만, 중간 공간(10)과 노 챔버(18)는 동일하거나 또는 실질적으로 동일한 압력에 있을 수 있다.

압력 용기(2)의 외벽의 외부 표면에는 채널, 도관 또는 튜브 등이 제공될 수 있고(도시되지 않음), 예를 들어 채널, 도관 또는 튜브는 압력 용기(2)의 외벽의 외부 표면과 연결되도록 배치될 수 있고 압력 용기(2)의 축선 방향과 평행하게 배치될 수 있다. 압력 용기(2)의 벽을 냉각시키기 위한 냉각제가 채널, 도관 또는 튜브에 제공될 수 있고, 이에 의해 압력 용기(2)의 벽은 압력 용기(2)의 작동 중에 유해한 열 축적으로부터 벽을 보호하기 위해 냉각될 수 있다. 채널, 도관 또는 튜브 내의 냉각제는 예를 들어 물을 포함할 수 있지만, 다른 냉각제 또는 다른 유형의 냉각제들이 가능하다. 압력 용기(2)의 외벽의 외부 표면에 제공된 채널, 도관 또는 튜브에서의 냉각제의 예시화된 유동은 압력 용기(2)의 외부에 화살표로 도 1에 표시되어 있다.

비록 도면에 명시적으로 나타내지 않았지만, 압력 용기(2)는 압력 용기(2) 내의 임의의 물품(5)이 삽입 또는 제거될 수 있도록 개방 및 폐쇄될 수 있도록 배열될 수 있다. 압력 용기(2)가 개방 및 폐쇄될 수 있도록 하는 압력 용기의 배열은 당해 기술에 공지된 바와 같이 다수의 상이한 방식으로 실현될 수 있다. 도 1에 명시적으로 나타내지 않았지만, 상단 폐쇄부(3) 및 하단 폐쇄부(9) 중 하나 또는 모두가 개폐 가능하도록 배치될 수 있다.

노 챔버(18)는 단열 케이싱(6, 7, 8)에 의해 둘러싸이고, 압력 매체가 노 챔버(18)에 출입할 수 있도록 배열된다. 도 1에 도시된 본 발명의 실시예에 따라, 단열 케이싱(6, 7, 8)은 단열부(7), 상기 단열부(7)를 부분적으로 둘러싸는 하우징(6) 및 바닥 단열부(8)를 포함한다. 비록 단열 케이싱은 참조 번호 6, 7, 8에 의해 집합적으로 표시되지만, 단열 케이싱(6, 7, 8)의 모든 요소가 단열 또는 단열되도록 배열되는 것은 아니다. 예를 들어, 하우징(6)은 단열 또는 단열되도록 배열되지 않을 수 있다.

제1 안내 통로(13)가 단열부(7)의 안쪽에, 단열부(7)와 적재실(19)의 벽 사이에 형성되고, 적재실(19)를 통과한 압력 매체를 아래쪽으로 안내하도록 배치된다. 안내 통로(11)가 단열부(7)와 하우징(6) 사이에 형성된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 안내 통로(10, 11, 13)들은 압력 용기(2) 내에 루프의 적어도 일부를 형성하도록 배열된다. 처리 사이클의 단계 동안 압력 매체의 유동은 도 1에 도시된 압력 용기(2) 내의 화살표로 표시되어 있다. 루프의 일부는 하우징(6)의 부분과 단열부(7) 사이에 형성된 압력 매체 안내 통로(11)를 포함한다. 압력 매체 안내 통로(11)는 노 챔버(18)를 빠져 나간 후 상단 폐쇄부(3)를 향해 압력 매체를 안내하도록 배열된다.

도 1의 프레싱 장치는 단열 케이싱(6, 7, 8) 내에 배열된 제1 유동 발생기(30)를 추가로 포함한다. 여기서, 제1 유동 발생기(30)는 노 챔버(18) 내의 압력 매체의 순환을 위한 팬 등으로 예시된다. 안내 통로(13)는 제1 유동 발생기(30)와 유체 연통하여, 안내 통로(13)로부터의 압력 매체가 제1 유동 발생기(30)를 경유하여 적재실에 재진입 할 수 있다. 프레싱 장치(100)는 단열 케이싱(8) 아래에 배열된 제2 유동 발생기(32)를 추가로 포함한다. 제1 유동 발생기(30)와 유사하게, 또한 제2 유동 발생기(32)는 압력 매체의 순환을 위한 팬 등으로 예시된다. 제2 유동 발생기(32)는 제1 유동 발생기(30)와 유체 연통하여, 제2 유동 발생기(32)에 의해 순환되는 압력 매체가 프레싱 장치(100)의 적재실(19) 내로 추가로 공급하기 위해 제1 유동 발생기(30)에 공급된다.

도 2a 내지 도 2b는 예를 들어 도 1에 기술되고 개시된 바와 같이, 개략적인 일부 단면으로 도시된 프레싱 장치(100)의 하부의 측면도이다.

도 2a는 프레싱 장치의 처리 사이클의 냉각 단계 또는 시기 동안의 압력 매체의 유동을 설명하고, 도 2b는 프레싱 장치의 처리 사이클의 가열 단계 또는 시기 동안의 압력 매체의 유동을 설명한다. 도 2a 내지 도 2b에서, 프레싱 장치는 단열 케이싱 내에 배열된 제1 유동 발생기(30)를 포함한다. 여기서, 제1 유동 발생기(30)는 노 챔버(18) 내에서 압력 매체의 순환을 위한 팬 등으로 예시된다. 도 1에 도시된 본 발명의 실시예에 따라, 예를 들어 팬(30)은 하부 단열부에서의 상기 개구에 배치될 수 있다. 제1 안내 통로(13)는 제1 유동 발생기(30)와 유체 연통하여, 안내 통로(13)로부터의 압력 매체가 제1 유동 발생기(30)를 통해 적재실(19)에 재진입 할 수 있다. 프레싱 장치(100)는 단열 케이싱 아래에 배치된 제2 유동 발생기(32)를 또한 포함한다. 제1 유동 발생기(30)와 유사하게, 제2 유동 발생기(32)는 또한 압력 매체의 순환을 위한 팬 등으로 예시된다. 제2 유동 발생기(32)는 튜브(31)를 통해 제1 유동 발생기(30)와 유체 연통하여, 제2 유동 발생기(32)에 의해 순환되는 압력 매체가 프레싱 장치의 적재실로 추가로 공급되도록 제1 유동 발생기(30)에 공급된다.

프레싱 장치의 처리 사이클의 냉각 단계 또는 시기 동안의 유동을 설명하는 도 2a에서, 제2 안내 통로(10)에서 노 챔버(18)를 향해 다시 안내되는 압력 매체는 노 챔버(18) 또는 하부 단열부와 하단 폐쇄부 사이의 공간에 들어갈 수 있다. 압력 실린더의 벽들의 내부 표면에 근접하여 유도됨으로써 압력 매체가 더 냉각되었을 수 있는 제2 안내 통로(10)를 통과한 압력 매체가 상대적으로 낮은 온도를 가질 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 비교적 낮은 온도의 압력 매체가 제2 유동 발생기(32)를 통해 적재실로의 추가 수송을 위한 제1 유동 발생기(30)를 향하여 수송될 수 있다. 프레싱 장치(100)는 제1 안내 통로(13)로부터 제1 유동 발생기(30) 로의 압력 매체 공급을 제어하고 제2 안내 통로(10)로부터 제2 유동 발생기(32) 로의 압력 매체의 공급을 제어하도록 구성된 제어 장치(도시되지 않음)를 또한 포함할 수 있다. 제어 장치는 제1 유동 발생기(30) 및/또는 제2 유동 발생기(32)의 작동(예를 들어 분당 회전수, rpm)을 제어하도록 또한 구성될 수 있다. 프레싱 장치의 처리 사이클에서 비교적 신속한 냉각이 요구되는 경우, 제어 장치는 예를 들어 하나 이상의 밸브를 (완전히) 개방함으로써 안내 통로(10)로부터 상대적으로 차거운 압력 매체의 비교적 많은 부분을 제2 유동 발생기(32)를 통해 적재실을 향하여 공급하도록 구성될 수 있다.

프레싱 장치의 처리 사이클의 가열 단계 또는 시기 동안의 유동을 설명하는 도 2b에서, 제어 장치는 (상대적으로 차가운) 압력 매체가 전혀 또는 최소로 튜브(31)를 통해 제1 유동 발생기(30)를 향해 이송되도록 하나 이상의 밸브를 폐쇄함으로써, 제2 유동 발생기(32)에 대한 압력 매체의 공급을 중지시키도록 구성될 수 있다. 이와 결합하여, 옵션으로 제어 장치는 (상대적으로 따뜻한) 압력 매체의 순환을 위해 제1 유동 발생기(30)에 대한 압력 매체의 공급을 위한 하나 이상의 밸브를 개방하도록 구성될 수 있다. 따라서, 안내 통로(13)로부터의 압력 매체 만이 제1 유동 발생기(30) 내로 끌어 들여져서 프레싱 장치의 적재실에 또한 이송될 수 있다.

도 3은 개략적인 일부 단면으로 도시된 예시적인 실시예에 따른 프레싱 장치(100)의 측면도이다. 도시된 바와 같이 프레싱 장치(100)는 도 1에 도시된 프레싱 장치와 공통인 많은 특징 및 구성요소를 가지며, 간략화를 위해 도 1을 참조한다는 것이 이해될 것이다. 도 3에서, 열교환 요소(170)는 프레싱 장치(100)의 상단 폐쇄부(3)에 배열된다. 열교환 요소(170)는 상단 폐쇄부(3)에서 열교환 요소(170)를 통과하도록 배열된 압력 매체의 냉각을 위해, 열교환 요소(170)의 회로(180) 내에서 냉각 매체의 순환을 허용하기 위한 회로(180)를 포함한다. 압력 매체는 하우징(6)의 개구로부터, 상단 폐쇄부(3)에 배열된 열교환 요소(170)의 통로(200)를 통과할 수 있다. 보다 구체적으로, 압력 매체는 열교환 요소(170)의 중앙 부분에서 통로(200)의 입구(205)를 통해 통로(200)로 들어가고, 열교환 요소(170)의 주변부에서 출구(210)를 통해 통로(200)를 빠져 나갈 수 있다. 그 후, 압력 매체는 제2 안내 통로(10) 내로 들어갈 수 있다. 열교환 요소(170) 내로 들어간 압력 매체는 회로(180)를 통과하는 냉각 매체에 의해 냉각되는 열교환 요소(170)와 비교적 밀접한 열 접촉될 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 압력 매체는 열교환 요소(170)에 의해 효율적으로 및/또는 신속하게 냉각될 수 있다. 열교환 요소(170)의 회로(180)는 회로(18)에 냉각 매체의 공급을 위해 채널(197)을 통해 상기 회로(180)에 유체 연결되는 입구 튜브(185)를 포함한다. 유사하게, 회로(180)는 회로(180)로부터 냉각 매체의 배출을 위해 회로(180)에 유체 연결되는 출구 튜브(195)를 포함한다. 열교환 요소(170)의 작동 동안, 냉각 매체는 이에 의해 상단 폐쇄부(3)를 통과하는 압력 매체의 열 전달 또는 냉각을 위해 열교환 요소(170)의 회로(180) 내에서 순환하도록 배열된다. 냉각 매체의 온도가 압력 매체의 온도보다 상당히 낮기 때문에, 냉각 매체로부터 압력 매체로 차가움이 전달되거나, 또는 유사하게 압력 매체로부터 냉각 매체로 열이 전달된다. 도 3에 설명된 바와 같은 열교환 요소(170)는 개략적이며, 다른 배치 구성이 가능하다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 대안적으로 열교환 요소(170)는 대안적으로 상단 폐쇄부(3)에서와 동일하거나 유사한 회로(180)와 함께 하단 폐쇄부(9)에 배치될 수 있다.

도 4는 예를 들어 도 1에 예시한 바와 같은 프레싱 장치(100)에서 적어도 하나의 물품을 처리하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 방법(101)의 개략도이다. 먼저, 방법(101)은 노 챔버 내의 적어도 하나의 가열 요소에 의해, 하나 이상의 물품이 배열되는 적재실 내의 온도를 증가시키는 단계(110)를 포함한다. 방법(101)은 시간(t0) 동안 온도(110)를 증가시킬 수 있고, 여기서 t0는 처리되거나 처리될 물품의 재료, 프레싱 장치의 크기 및/또는 구성 등과 같은 인자에 의존할 수 있다. 시간(t0)은, 예를 들어 5 시간, 바람직하게는 3 시간, 더욱 바람직하게는 1.5 시간일 수 있다.

방법(101)은 온도를 임의로, 즉 특정되지 않는 방식으로 증가시킬 수 있다(110). 그러나, 바람직한 실시예에 따라, 방법(101)은 10℃/분 이상, 바람직하게는 30℃/분 이상의 속도(구배) ΔTi/Δt로 적재실 내의 온도를 증가시킬 수 있다(110). 또한, 바람직한 실시예에 따라, 방법(101)은 온도를 증가시키는 단계(110) 동안 50℃, 바람직하게는 35℃, 가장 바람직하다 20℃의 온도 간격(ΔT0) 내에서 적재실의 온도차를 유지할 수 있다.

프레싱 장치(100)의 적재실 내의 온도를 증가시키는(110) 방법(101)의 단계 후에, 적재실 내의 온도 레벨 Ti은 500 - 3000℃, 바람직하게는 1000 - 1400℃, 보다 바람직하게는 약 1200℃일 수 있다.

프레싱 장치(100)에서 온도를 증가시키는 단계(110) 후에, 방법(101)은 선택된 기간(t1) 동안 상기 소정의 온도 레벨(T1)에서 (증가된) 온도를 유지하는 단계(120)를 또한 포함할 수 있다. T1을 유지하는 선택된 기간(t1)은 0.1 - 6 시간, 바람직하게는 0.5 - 4 시간, 더욱 바람직하게는 1 - 2 시간일 수 있다. 바람직한 실시예에 따라, 방법(101)은 적재실에서 증가된 온도를 유지하는 단계(120) 동안, 적재실의 온도 차이를 8℃, 바람직하게는 5℃, 가장 바람직하게는 2℃의 온도 간격(ΔT1) 내에서 유지할 수 있다.

방법(101)은 프레싱 장치에서 온도를 증가시키는 단계(110) 및 증가된 온도를 유지하는 단계(120) 후에, 적재실에서 온도를 감소시키는 단계(140)를 또한 포함할 수 있다. 적재실 내의 온도는 시간 t2 동안 감소될 수 있다(140). 온도 감소의 속도(구배), (즉, 냉각 속도) ΔTd/Δt는 200℃/분 이상, 바람직하게는 250℃/분 이상, 더욱 바람직하게는 300℃/분 이상일 수 있다.

도 4에 개략적으로 나타낸 바와 같이, 프레싱 장치의 적재실(19)에서 온도를 증가시키고(110) 증가된 온도를 유지하는(120) 방법(101)의 단계들 동안, 방법(101)은 프레싱 장치에서 적어도 하나의 유동 발생기에 의해 압력 용기 내에서 압력 매체를 순환시키는 단계(130)를 또한 포함한다. 따라서, 방법(101)은 상기 방법(101)에서 적재실의 온도를 증가시키는(110) 가열 단계뿐만 아니라 방법(101)에서 적재실의 증가된 온도를 유지하는(120) 유지 단계 동안 하나 이상의 유동 발생기를 작동시키는 것을 포함한다. 이에 의해 상기 방법(101)은 온도를 증가시키는 하위 단계(110)[가열 단계] 및 증가된 온도를 유지하는 하위 단계(120)[유지 단계] 동안 적재실에서 비교적 균일하거나 또는 균일한 온도 분포가 초래된다는 것을 이해할 것이다. 다시 말해, 온도를 증가시키는 단계(110) 동안 프레싱 장치의 적재실에서의 온도 차이(ΔT0) 및 온도를 유지하는 단계(120) 동안 프레싱 장치의 적재실에서의 온도 차이(ΔT1)는 본 발명의 방법에 의해 비교적 작을 수 있다.

도 4는 본 발명의 방법(101)의 추가 실시예를 도시한다. 여기서, 압력 용기 내의 압력 매체는 적재실 내의 온도를 증가시키는 단계(110) 동안에 적어도 하나의 유동 발생기를 제1 속도(R1)로 작동시킴으로써 순환된다. 또한, 압력 용기 내의 압력 매체는 적재실 내의 온도를 유지하는 단계(120) 동안에 적어도 하나의 유동 발생기를 제2 속도(R2)로 작동시킴으로써 순환되는데, 여기서 제2 속도(R2)는 제1 속도(R1)보다 낮다(즉, R2 < R1이다). 예를 들어, 방법(101)은 하나 이상의 유동 발생기를 t0 동안 속도 R1 및 t1 동안 속도 R2로 작동시킬 수 있다. 또한, 방법(101)은 제2 속도(R2)를 비교적 낮게, 예를 들면 압력 용기에서 유동 발생기에 의한 강제 대류를 유지하기 위한 최소 속도를 유지할 수 있다. 방법(101)은 또한 압력 매체의 유체 특성의 함수로서 속도에서 하나 이상의 유동 발생기를 작동시킬 수 있다. 따라서, 온도를 증가시키는 단계(110) 및/또는 증가된 온도를 유지하는 단계(120) 동안, 방법은 압력 매체의 유체 특성에 의존하는 속도에서 유동 발생기(들)을 작동시킴으로써 압력 용기 내에서 압력 매체를 순환시키도록 구성될 수 있다.

도 5는 예를 들어 도 1에 예시된 바와 같은, 프레싱 장치(100)에서 적어도 하나의 물품을 처리하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 방법(200)의 개략도이다. 또한, 방법(200)의 단계들은 명세서 및 도 4에 의해 이전에 설명된 바와 같은 방법(101)의 단계들 중 하나 이상의 단계를 포함한다는 것이 이해될 것이고, 이해를 돕기 위해 명세서 및 도면을 참조한다. 초기에, 즉 도 5의 T, P 다이어그램의 가장 왼쪽 부분에서, 가열(즉, 온도(T)의 증가)이 진공 하에서 수행되고, 이에 의해 압력(P)은 대기압 레벨로부터 약간 감소한다. 그 후, 하나 이상의 유동 발생기의 작동 중에 압력 용기의 적재실에서 온도를 증가, 유지 및/또는 냉각시키는 전술한 단계들과 조합하여, 방법(200)은 적재실에서 압력을 증가시키는 단계(210)를 또한 포함한다. 방법(200)은 선택된 기간(t3) 동안 소정의 압력 레벨(P1)의 증가된 압력을 유지하는 단계(220)를 또한 포함한다. 소정 압력(P1)은 20 - 500 MPa, 바람직하게는 50 - 300 MPa, 더욱 바람직하게는 80 - 250 MPa 일 수 있다. 적재실에서 압력을 유지하는 단계(220)는 이전에 설명된 적재실에서 온도를 유지하는 단계와 동시에 수행될 수 있다는 것이 이해될 것이다(하지만, 반드시 동시에 수행되어야 하는 것은 아니다). 다시 말해서, P1을 유지하는 선택된 기간(t3)은 적재실에서 T1을 유지하는 선택된 기간(t1)에 대응할 수 있다.

도 6은 적어도 하나의 물품을 처리하기 위한 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 방법(400)의 개략도이다. 예를 들어 도 1에 예시된 바와 같은 프레싱 장치는, 압력 매체를 냉각시키기 위한 적어도 하나의 요소를 또한 포함할 수 있다. 따라서, 온도를 증가시키고 증가된 온도를 유지하는 단계 후에, 방법(400)은 요소(들)에 의해 적재실 내의 온도를 감소시키는 단계(410)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 요소는 도 3에 설명된 바와 같은 프레싱 장치의 상단 폐쇄부에 배열된 열교환 요소를 구성하거나 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 열교환 요소는 상단 폐쇄부에서 열교환 요소를 통과하도록 배열된 압력 매체의 냉각을 위해 열교환 요소의 회로 내에서 냉각 매체의 순환을 허용하기 위한 회로를 포함할 수 있다. 요소는 대안적으로 또는 이와 조합하여 프레싱 장치의 하단 폐쇄부에 배열된 열교환 요소를 구성하거나 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 이와 조합하여, 요소는 압력 용기 내에 배열되고 압력 매체로부터 열을 흡수하도록 구성된 열흡수 요소를 또한 구성하거나 포함할 수 있다. 방법(400)은 압력 용기 내에서 압력 매체를 순환시키는 단계(420)를 또한 포함할 수 있으며, 이에 의해 압력 매체는 적재실을 통과하도록 배열된다. 프레싱 장치가 프레싱 장치의 상단 폐쇄부에 배열된 열교환 요소를 포함하는 경우, 방법(400)은 열교환 요소의 통로를 통한 압력 매체의 유동을 허용하기 위해 열교환 요소의 통로를 통해 압력 매체를 안내하는 단계(430), 그리고 열교환 요소를 통해 유동하도록 배열된 압력 매체의 냉각을 위해 열교환 요소 내의 냉각 매체를 순환시키는 단계(440)를 또한 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 열교환 요소와 조합하여, 프레싱 장치는 압력 용기 내에 배열된 열흡수 요소를 포함할 수 있다. 방법(400)은 압력 용기 내에서 압력 매체를 순환시키는 단계(450)를 또한 포함할 수 있으며, 이에 의해 압력 매체는 열흡수 요소를 통과하도록 배열된다.

방법(400)은 하나 이상의 단계(410, 420, 430, 440 및/또는 450) 동안 하나 이상의 유동 발생기들 중 적어도 하나에 압력 매체의 공급을 제어하는 단계(460)를 또한 포함할 수 있다. 방법(400)은 하나 이상의 단계(410, 420, 430, 440 및/또는 450) 동안 하나 이상의 유동 발생기들 중 적어도 하나의 작동을 제어하는 단계(470)를 또한 포함할 수 있다. 도 1에 예시된 바와 같은 프레싱 장치(100)에 따라, 압력 매체 안내 통로에서 용광노 챔버를 향해 다시 안내되는 압력 매체는 노 챔버 또는 바닥 단열부와 하단 폐쇄부 사이의 공간으로 들어갈 수 있다. 열교환 요소를 통과하고 압력 실린더의 벽의 내부 표면에 근접하여 안내됨으로써 압력 매체가 더욱 차가울 수 있는 제2 안내 통로를 통과한 압력 매체는 온도가 상대적으로 낮을 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 비교적 낮은 온도의 압력 매체는 제2 유동 발생기를 경유하여 적재실 내로 추가 수송을 위해 제1 유동 발생기 쪽으로 수송될 수 있다. 따라서, 제1 및/또는 제2 유동 발생기에 압력 매체의 공급을 제어하는 단계(460) 및/또는 제1 및/또는 제2 유동 발생기의 작동(예를 들어, 분당 회전수 rpm)을 제어하는 단계에 의해, 처리 사이클의 훨씬 더 제어되고 및/또는 더 빠른 가열, 유지 및/또는 냉각 단계가 방법(400)에 의해 달성될 수 있다. 예를 들어, 방법(400)은 (상대적으로 차가운) 압력 매체가 전혀 순환되지 않거나 최소로 순환되도록 하나 이상의 밸브를 닫음으로써 제2 유동 발생기로의 압력 매체의 임의의 공급을 중단할 수 있다. 이와 조합하여, 제어 장치가 옵션으로 (상대적으로 따뜻한) 압력 매체의 순환을 위해 제1 유동 발생기에 압력 매체를 공급하기 위한 하나 이상의 밸브를 개방하도록 구성될 수 있다.

도 7은 하나 이상의 물품을 처리하기 위한 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 방법(500)의 개략도이다. 방법(500)은 먼저 프레싱 장치의 적재실 내부에서 처리될 적어도 하나의 물품을 배치하는 단계(510)를 포함할 수 있다. 방법(500)은 그 후 적재실에서 온도를 증가시키는 단계(520) 및 적재실에서 압력을 증가시키는 단계(530)를 포함할 수 있다. 적재실에서 온도를 증가시키는 단계(520)와 압력을 증가시키는 단계(530)는 동시에 수행될 수 있음에 유의해야 한다. 방법(500)은 전술한 방법들(100, 200, 400) 중 적어도 하나의 단계를 수행함으로써, 선택된 기간(t1) 동안 미리 결정된 온도 레벨(T1)에서 증가된 온도를 유지하는 단계(540)를 또한 포함한다. 선택된 기간(t3) 동안 미리 결정된 압력 레벨(P1)에서 증가된 압력을 유지하는 단계(550)를 또한 포함할 수 있다. 증가된 온도를 유지하는 단계(540) 및 증가된 압력을 유지하는 단계(550)는 동시에 수행될 수 있으며, 즉 P1을 유지하는 선택된 기간(t3)은 적재실에서 T1을 유지하는 선택된 기간(t1)에 대응할 수 있다. 방법(500)은 전술한 방법들(100, 200, 400) 중 적어도 하나의 단계를 수행함으로써, 적재실에서의 온도를 감소시키는 단계(560)를 또한 포함할 수 있다. 방법(500)은 압력 매체의 공급을 제어하는 단계(570) 및/또는 제1 및 제2 유동 발생기 중 적어도 하나의 작동을 제어하는 단계(580)를 또한 포함할 수 있다.

결론적으로, 프레싱 장치에서 적어도 하나의 물품을 처리하기 위한 방법이 개시된다. 프레싱 장치는 압력 실린더를 포함하는 압력 용기, 및 압력 매체를 가열하기 위해 압력 용기 내에 배열된 노 챔버를 포함한다. 노 챔버는 하나 이상의 가열 요소, 및 하나 이상의 물품을 보유하기 위한 적재실을 포함하고, 적재실은 노 챔버 내부에 배열된다. 프레싱 장치는 압력 용기 내에서 압력 매체를 순환시키기 위한 적어도 하나의 유동 발생기를 또한 포함한다. 상기 방법은 노 챔버에서 적어도 하나의 가열 요소에 의해 적재실의 온도를 증가시키는 단계를 포함한다. 방법은 선택된 기간 동안 미리 결정된 온도 레벨에서 증가된 온도를 유지하는 단계를 또한 포함한다. 온도를 증가시키는 단계 및 증가된 온도를 유지하는 단계 동안, 방법은 하나 이상의 유동 발생기에 의해 압력 용기 내에서 압력 매체를 순환시키는 단계를 또한 포함한다.

본 발명은 첨부된 도면 및 전술한 설명에서 예시되었지만, 이러한 예시는 예시적이거나 예시적인 것이지 제한하고자 하는 것은 아니며, 본 발명은 개시된 실시예로 제한되지 않는다. 개시된 실시예들에 대한 다른 변형은 도면, 상세한 설명 및 첨부된 청구범위를 고려하여 본 발명을 실시함에 있어 당업자에 의해 이해되고 실현될 수 있다. 첨부된 청구범위에서, "포함하는"이라는 단어는 다른 요소 또는 단계를 배제하지 않으며, 부정 관사 "a" 또는 "an"은 복수를 배제하지 않는다. 특정 조치들이 서로 다른 종속항들에서 인용된다는 사실은 이러한 조치들의 조합이 유리하게 사용될 수 없음을 나타내는 것은 아니다. 청구범위의 임의의 참조 부호가 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.

Claims (15)

1. 압력 실린더를 포함하는 압력 용기, 압력 매체를 가열하기 위해 압력 용기 내에 배열된 노 챔버, 및 압력 용기 내에서 압력 매체를 순환시키기 위한 적어도 하나의 유동 발생기를 포함하는 프레싱 장치에서 적어도 하나의 물품을 처리하는 처리 방법(100)으로서, 상기 노 챔버는 적어도 하나의 가열 요소 및 적어도 하나의 물품을 보유하기 위한 적재실을 포함하고, 상기 적재실이 노 챔버 내부에 배열되어 있는, 상기 방법에 있어서,
   노 챔버의 적어도 하나의 가열 요소에 의해 적재실 내의 온도를 증가시키는 단계(110);
   증가된 온도를 선택된 기간(t1) 동안 미리 결정된 온도 레벨(T1)로 유지하는 단계(120);
   온도를 증가시키고 온도를 유지하는 단계 동안, 적어도 하나의 유동 발생기에 의해 압력 용기 내에서 압력 매체를 순환시키는 단계(130);를 포함하고,
   상기 방법은,
   온도를 증가시키는 단계 동안, 적어도 하나의 유동 발생기를 제1 속도(R1)로 작동시킴으로써 압력 용기 내에서 압력 매체를 순환시키는 단계; 및
   증가된 온도를 유지하는 단계 동안, 적어도 하나의 유동 발생기를 제2 속도(R2)로 작동시킴으로써 압력 용기 내에서 압력 매체를 순환시키는 단계;를 또한 포함하며,
   상기 제2 속도는 제1 속도보다 낮은 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서,
   온도를 증가시키는 단계 동안,
   10℃/분 이상, 또는 30℃/분 이상의 속도로 온도를 증가시키는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서,
   온도를 증가시키는 단계 동안,
   적재실의 온도차를 50℃, 또는 35℃, 또는 20℃의 온도 간격(ΔT0) 내에 유지하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에 있어서,
   증가된 온도를 유지하는 단계 동안,
   적재실의 온도차를 8℃, 또는 5℃, 또는 2℃의 온도 간격(ΔT1) 내에 유지하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항에 있어서,
   적재실의 압력을 증가시키는 단계; 및
   증가된 압력을 선택된 기간(t3) 동안 미리 결정된 압력 레벨(P1)로 유지하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항에 있어서,
   온도를 증가시키고 증가된 온도를 유지하는 단계들 후에,
   적재실의 온도를 감소시키는 단계(140)를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항에 있어서,
   프레싱 장치는 압력 매체를 냉각시키기 위한 적어도 하나의 요소를 포함하고,
   상기 방법은 압력 매체가 상기 적어도 하나의 요소를 통과하게 함으로써 압력 매체를 냉각시키는 단계(410)를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제7항에 있어서,
   프레싱 장치의 압력 용기는 상단 폐쇄부 및 하단 폐쇄부, 및 상기 상단 폐쇄부 및 하단 폐쇄부 중 적어도 하나에 배열된 적어도 하나의 열교환 요소를 또한 포함하고,
   상기 방법은,
   적재실을 통과하도록 배열된 압력 매체를 압력 용기 내에서 순환시키는 단계(420);
   적어도 하나의 열교환 요소를 통한 압력 매체의 유동을 허용하기 위해 적어도 하나의 열교환 요소의 통로를 통해 압력 매체를 안내하는 단계(430); 및
   하나 이상의 열교환 요소를 통해 유동하도록 배열된 압력 매체의 냉각을 위해 상기 적어도 하나의 열교환 요소 내에서 냉각 매체를 순환시키는 단계(440)를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제7항에 있어서,
   프레싱 장치의 압력 용기는 상기 압력 용기 내에 배치되고 압력 매체로부터 열을 흡수하도록 구성된 열흡수 요소를 또한 포함하고,
   상기 방법은 열흡수 요소를 통과하도록 배열된 압력 매체를 압력 용기 내에서 순환하는 단계(450)를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제1항에 있어서,
    노 챔버는 단열부(7) 및 상기 단열부를 적어도 부분적으로 둘러싸는 하우징(6)을 포함하는 단열 케이싱(6, 7, 8)에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이고,
    프레싱 장치는 상기 단열 케이싱 내에 배열된 제1 유동 발생기(30) 및 상기 단열 케이싱 아래에 배열된 제2 유동 발생기(32)를 또한 포함하고,
    상기 방법은,
    제1 유동 발생기 및 제2 유동 발생기 중 적어도 하나에 압력 매체의 공급을 제어하는 단계(460)를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제10항에 있어서,
    제1 유동 발생기 및 제2 유동 발생기 중 적어도 하나의 작동을 제어하는 단계(470)를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 압력 실린더를 포함하는 압력 용기, 압력 매체를 가열하기 위해 압력 용기 내에 배열된 노 챔버, 및 압력 용기 내에서 압력 매체를 순환시키기 위한 적어도 하나의 유동 발생기를 포함하는 프레싱 장치에서 적어도 하나의 물품을 고압 처리하는 고압 처리 방법(500)으로서, 상기 노 챔버는 적어도 하나의 가열 요소 및 적어도 하나의 물품을 보유하기 위한 적재실을 포함하고, 상기 적재실이 노 챔버 내부에 배열되어 있는, 상기 방법에 있어서,
    처리될 적어도 하나의 물품을 적재실 내부에 배열하는 단계(510);
    적재실의 온도를 증가시키는 단계(520) 및 적재실의 압력을 증가시키는 단계(530);
    제1항에 따른 방법을 수행함으로써, 증가된 온도를 선택된 기간(t1) 동안 미리 결정된 온도 레벨(T1)로 유지하는 단계(540) 및 증가된 압력을 선택된 기간(t3) 동안 미리 결정된 압력 레벨(P1)로 유지하는 단계(550); 및
    제6항에 따른 방법을 수행함으로써 적재실 내의 온도를 감소시키는 단계(560)의 순차적인 단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제12항에 있어서,
    제10항에 따라 압력 매체의 공급을 제어하는 단계(570)를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제12항에 있어서,
    제11항에 따라 제1 유동 발생기 및 제2 유동 발생기 중 적어도 하나의 작동을 제어하는 단계(580)를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 삭제

Images