NO328472B1 - Fremgangsmate for a fremstille ulike massive emner med innkapslete rorforbindelser ved pulverstoping - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for å fremstille ulike massive emner med innkapslete rørforbindelser ved presstøping av pulvermaterialer av metall, som en kapslet manifold (1) på en bunnplate (2). I en åpen form av stålplater installeres et nettverk av såvel buede som rette rør (4) for fluider, via en rekke kontrollventiler (3) til en kontrollmodul for hydrauliske koplinger, og gjennomføringsrør (5) for koplinger for hydraulisk og elektrisk distribusjon. Ut gjennom hull i formens vegger stikker rørstusser, som forsegles til hullene i formens plater. Rørnettverkets geometri holdes med utvendige plater, som tres på rørstussene og låses før HIP prosessen. Når nettverket av rør- og kabelforbindelser er etablert, forsegles topplaten til formen. Til topplaten tilfestes en fleksibel stålbelg, som brukes for å fylle formen med støpepulver og for etterfylling for å eliminere krymping av volumet i formen under HIP prosessen, hvoretter formen fjernes, og det HIP støpte emnet maskineres før tilkopling av utvendig rørnett og kabelforbindelser.

Description

FREMGANGSMÅTE FOR Å FREMSTILLE ULIKE MASSIVE EMNER MED INNKAPSLETE RØRFORBINDELSER VED PULVERSTØPING

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for å fremstille ulike massive emner med innkapslete rørforbindelser ved pulverstø-ping, som angitt i innledningen til det medfølgende krav 1.

Ved fremstilling av enheter til blant annet distribusjon av hydraulikkvæske i kontrollventilmanifold og bunnplate til kontrollmoduler, også til bruk under vann, er det i dag ingen alternativ til såkalt langhullsboring.

Problemer/ulemper med langhullsboring er:

• Høy fremstillingskostnad.

• Krevende maskinering med risiko for vrak.

• Dårlige strømningsforhold for hydraulikkvaesken gjennom rette kanaler.

• Lommer, der skitt kan samle seg.

• Dagens design medfører at manifold og bunnplate produseres hver for seg, med grensesnitt mellom manifold og plate med tilhørende tetninger for de hydrauliske løpe-ne . • Det er begrensninger ved design av utstyret som er knyt-tet til geometri og plassering av komponenter.

Langhullsboring av manifolder og bunnplate har vært benyttet helt siden man begynte å produsere undervanns kontrollmoduler. Hughes Aircraft hadde på 1980-tallet en spesiell teknikk med å laminere bunnplater med kanaler på sine undervanns kontrollmoduler. Selskapet forsvant fra markedet på slutten av 1980-årene, og ingen utfører slikt arbeid i dag.

Formålet med oppfinnelsen er å få frem et konkurransedyktig produkt, så som:

Redusert fremstillingskostnad.

Enklere maskinering tillater flere aktører med kortere

leveringstid.

Redusert produksjonstid.

Forbedrede strømningsforhold for hydraulikkvæske gjennom

buede kanaler.

Ingen lommer der skitt kan samle seg.

Manifold og bunnplate integreres og dermed unngås grensesnitt mellom disse, og videre reduseres antall poten-sielle lekkasjepunkter.

Større frihet ved design av utstyrets geometri og plassering av komponenter.

Volum- og vektreduksjon.

Enkelt å tilby manifolder med mange funksjoner, der re-servefunksjoner kan blindes av.

Foreliggende søknad vedrører en fremgangsmåte for å fremstille ulike massive emner med innkapslete rørforbindelser ved pulverstøping, og fremgangsmåten er kjennetegnet ved de i pa-tentkravet fremsatte karakteristikker.

Fig. IA - ID viser en delvis gjennomskåret del av innredningen sett fra siden, ovenfra og i perspektiv, og som danner en manifold 1 og bunnplate 2, med detaljer av rør 4 og gjennom-føringsrør 5 i overgangen mellom bunnplate 2 og manifold 1. Innredningen er vist før en omsluttende form blir fylt med metallpulver som gjennomgår HIP-prosessen. De innvendige rørene 4 blir senere kanaler i emnet. Manifolden 1 og bunnplaten 2 blir laget i en sammenhengende del, og kanalene skal gå gjennom disse delene.

Med dagens teknikk er manifold og bunnplate atskilte deler som monteres sammen. Bunnplaten blir den nedre delen av en ferdig kontrollmodul og monteres på en tilhørende plate med elektriske og hydrauliske koplinger som står i forbindelse med et distribusjonssystem for hydraulikkvæske og elektrisk energi på en undervannsinstallasjon.

Manifolddelen 1 for kontrollventilene 3, som blir stående inne i en undervanns kontrollmodul i sin endelige anvendelse, er ikke vist i sin fulle høyde på tegningen. Det kan typisk være ti kontrollventiler 3 plassert ved siden av hverandre oppover langs to av sidene av manifolden 1. Fremtidig plassering av tre hydrauliske kontrollventiler 3 på manifolden 1 er tatt med på figurene IB, 1C og ID for å illustrere dette. På toppen av formen blir det plassert en metallbelg, ikke vist, for styring av krympingen av materialet. Denne og rørendene som stikker ut av emnet etter gjennomført HIP-prosess, blir fjernet fra emnet i forbindelse med maskinering av manifolden 1 og bunnplaten 2.

Tegningene viser gjennomføringsrør 5 plassert i en sirkel i bunnplaten 2, der elektriske koplinger skal sitte i det ferdig maskinerte emnet. Hydrauliske utganger blir plassert i bunnplaten 2 i en sirkel innenfor de elektriske gjennomfør-ingsrørene 5, og disse blir forbundet med en rekke posisjoner for fremtidige ventilporter på to av sidene av manifolden 1 via innvendige rør 4, som etablerer løpene for hydraulikkvæsken. For å illustrere hvordan kontrollventilene 3 skal plasseres på det ferdig maskinerte emnet, er disse vist på tre av figurene IB, 1C og ID.

Fig. IA viser et sidesnitt av den nedre delen av formen for manifolden 1 og formen for bunnplaten 2. De innvendige rørene 4 i formen som danner manifolden 1, er vist, og rørstusser stikker ut av platene som danner den utvendige formen for bunnplaten 2 og manifolden 1. Rørene er åpne i endene, mens åpningene mellom rørgjennomføringene i platene og rørene er forseglet med sveis. Fig. IB er rotert 90° i forhold til fig. IA og viser formen for bunnplaten 2 utvendig. Øverst på den delen av manifolden 1 som er vist, ser man to grupper av hull der rørene ender. Disse hullene blir hydrauliske porter for kontrollventilene 3. Tre kontrollventiler 3 er tatt med på tegningen for å vise hvordan disse blir mon-tert på det ferdig maskinerte emnet. Fig. 1C viser manifold 1 og bunnplate 2 sett ovenfra, med et utsnitt gjennom toppen av bunnplaten 2 med to av de større gjennomføringsrør 5 for elektriske koplinger plassert vertikalt i en ytre sirkel på bunnplaten 1. Disse kan også ses på 3D-figuren ID. Tegningen viser også ruting av rør fra ulike posisjoner på manifolden 1, vertikalt ned gjennom midten av manifolden 1 og fordeling av disse ut til de hydrauliske ut-gangene i bunnplaten 2 plassert i en sirkel innenfor de elektriske gjennomføringene. Fig. ID viser en delvis gjennomskåret 3D-tegning av manifolden 1 og bunnplaten 2. Detaljene er forklart for fig IB og 1C. Figuren gir en bedre illustrasjon av hvorledes rørene blir bøyd for å gi optimale strømningsforhold i de fremtidige kanalene. Øverst på manifoldplaten og bunnplaten 2 kan man se gjennomføringsrørene 5 og rørene 4, som blir sveist til platene. Det vises også fremtidig plassering av kontrollventiler 3 etter maskinering.

Hensikten med oppfinnelsen er på forhånd å etablere løp ved hjelp av et nettverk av så vel buede som rette rørforbindel-ser for distribusjon av hydraulikkvæske mellom koplinger i bunnplaten 2 og porter for kontrollventiler 3. Også rette gjennomføringsrør 5 går gjennom bunnplaten 2. Disse løpene blir senere maskinert for montasje av elektriske koplinger. RørforbindeIsene blir kapslet inn i en form som fylles med pulver, som danner et omsluttende emne ved pulverstøping, slik at rørene danner integrerte strømningskanaler for fluider, så som hydraulikkvæske, i et maskinerbart emne, eller danner utgangspunkt for videre maskinering av gjennomføringer for elektriske koplinger.

Det omsluttende emnet produseres ved hjelp av kjent teknikk

(Hot Isostatic Pressing, varmeisostatisk presstøpning - HIP)

fra pulvermaterialer av metall. Emnet fremstilles ved at en form fylles med pulver og plasseres i en beholder, som varmes opp og vakuumeres for å fjerne oksygen og fuktighet fra pul-veret .

Beholderen forsegles, og HIP-prosessen utføres ved høyt inertgasstrykk og høy temperatur, 1000°C. Innvendige tomrom fylles, og man får et homogent, kompakt materiale med bedre styrke enn tilsvarende smidd materiale.

Det sveises sammen en form av stålplater med eksempelvis la-serbrente hull for å legge rørene gjennom, og formen repre-senterer det ferdige emnets ytre sider. Formen er åpen for å gi tilkomst, mens nettverket av rør 4 til kontrollventilene 3 legges opp. Når rørene 4 er installert, settes formens topp-og sideplater uten rørgjennomføringer på plass, og formen forsegles ved sveising. Rørender vil da stikke ut av hullene i formen. Åpningene mellom disse hullene i platene og røren-dene blir også forseglet med sveising, mens selve rørene for-blir åpne. På toppen av formen sveises det på en fleksibel stålbelg, som skal tjene som et ytre synkehode.

Formen fylles med pulver, og stålbelgen strekkes ut og etter-fylles med pulver, idet den skal ta opp og styre krympingen av volumet under HIP-prosessen, slik at ikke selve emnet på-virkes .

For å beholde geometrien mellom rørene 4 som danner grensesnitt mot ventilene på to av sidene av den ferdig maskinerte manifolden 1, holdes rørene 4 på plass under HIP-prosessen med utvendige plater i keramisk materiale med samme hullbilde som platene i formen. De utvendige platene tres inn på rør-stussene og låses sammen i riktig posisjon. Etter HIP-prosessen tas de utvendige platene av og brukes om igjen i neste prosess.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte for å fremstille ulike massive emner med innkapslete rørforbindelser ved varmeisostatisk press-støping av pulvermaterialer av metall (HIP-prosessen) som en kapslet manifold (1) på en bunnplate (2), karakterisert ved at fremgangsmåten om-fatter følgende trinn: å installere i en åpen form av stålplater et planlagt nettverk av buede så vel som rette rør (4) både for fluider, så som hydraulikkvæske, via en rekke kontrollventiler (3) til en kontrollmodul for hydrauliske koplinger, og for gjennomføringsrør (5) for elektriske koplinger som står i forbindelse med distri-busjonssystemer for hydraulikkvæske og elektrisk energi; ut gjennom hull i formens vegger å stikke rørenes (4) og gjennomføringsrørenes (5) rørstusser og å forsegle disse til hullene i formens plater; å tre utvendige plater på rørstussene og å låse disse fast før HIP-prosessen, for derved å beholde geometrien mellom rørene (4); når det planlagte nettverk av rør- og kabelforbindelser er etablert, å forsegle topplaten til formen; og til topplaten å feste en fleksibel stålbelg som brukes for å fylle formen med støpepulver og for etterfylling for å eliminere krymping av volumet i formen under HIP-prosessen; å fjerne formen; og å maskinere det HIP-støpte emnet før tilkopling av utvendig rørnett og kabelforbindelser.