SE509760C2 - Anordning vid ett tryckkärl för varmisostatisk pressning - Google Patents

Description

' 20 25 30 35 509 760 En anordning av det inledningsvis definierade slaget är ti- digare känd exempelvis genom US 4 212 087. Hos denna anord- ning är värmeelementen placerade i. ugnskammaren i. höjdled utmed lastbäraren för' att tillse att temperaturskillnaden mellan olika delar av ungskammaren blir så liten som möjligt och därigenom de laster som samtidigt är belägna i ungskam- maren erhåller väsentligen samma behandling med samma resul- tat som följd. Därvid blir tillverkningen av nämnda isole- ringsmantel förhållandevis komplicerad på grund av de käns- liga värmeelementen som måste anordnas utmed denna. Vidare krävs ett noggrant reglerande av värmeelementen för att er- hålla önskad temperaturprofil i ungskammaren.

SAMANEAIINlNQ_Ay_HEEElNNlN§EN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en anordning av det inledningsvis definierade slaget, hos vilken ovannämnda nackdelar hos tidigare kända sådana anord- ningar väsentligt reducerats genom att göra anordningen enk- lare och därmed framställbar till en lägre kostnad, men än- dock utan avkall på tillförlitlig funktion och ett gott re- sultat av den varmisostatiska pressningen.

Detta syfte uppnås enligt uppfinningen genom att hos en sä- dan anordning åtminstone de den huvudsakliga delen av värm- ningsinrättningens värmning åstadkommande värmeelementen är anordnade i kammarens bottenregion, och åtminstone betydande partier av nämnda sidoväggar hos bäraren är försedda med skikt med god värmeisoleringsförmàga.

Genom att förse nämnda sidoväggar med skikt med god värme- isoleringsförmåga kommer temperaturskillnaden mellan nämnda sidoväggars insida och mellanrummet mellan dessas utsida och isoleringsmanteln att ökas, så att en mycket god drivkraft för en självkonvektion av nämnda gaser kommer att uppnås. 10 15 20 25 30 35 _ 509 760 Temperaturen i. ugnskammaren. kommer att utjämnas i. dennas höjdledsriktning genom självkonvektion, då de vid passeran- det av värmeelementen i bottenregionen uppvärmda gaserna kommer att stiga i ugnskammaren, och drivkraften för denna stigrörelse är beroende av temperaturskillnaden mellan utrymmet invändigt om lastbärarens sidoväggar och mellanrum- met mellan nämnda sidoväggar och isolermanteln. Genom denna ökade drivkraft för självkonvektionen uppnås en minskning av temperaturskillnaderna inom lastbäraren, och denna utjämning blir än bättre genom att mindre energi förloras genom nämnda sidoväggar hos lastbäraren pä gasernas väg upp igenom last- bäraren genom den goda isolationen sidoväggarna har hos den uppfinningsenliga anordningen. Således kan temperaturskill- naderna mellan olika delar inom själva lastbärarens utrymme hållas på en acceptabelt låg nivå trots att åtminstone de den huvudsakliga delen av värmeinrättningens värmning åstad- kommande värmeelementen anordnas i. kammarens bottenregion, vilket ju har flera fördelar. För det första kan själva iso- lermanteln framställas på enklare sätt utan några känsliga värmeelement på insidan därav. Vidare är det enkelt att alstra erforderlig värme i. bottenregionen hos en ugnskam- mare. Därtill kan material som är för sprött för att kunna dras upp efter väggar och där användas som värmeelement ge- nom att det skulle kunna gå sönder, nu användas som värme- element vid en anordning därav i bottenregionen, så att mera prisvärda material kan användas för uppvärmningen.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen är samt- liga värmeelement hos värmningsinrättningen anordnade i kam- marens bottenregion, Detta gör uppbyggnaden av anordningen ytterst enkel och därigenom både framställbar till en låg kostnad och mycket tillförlitlig till sin funktion.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen sträcker sig nämnda skikt med god värmeisoleringsförmàga över' väsentligen hela sidoväggarna hos bärarna. Härigenom 10 l5 20 25 30 35 509 760 uppnås en ytterligare ökad temperaturskillnad medan de båda sidorna av lastbärarens vägg och därigenom en ökad drivkraft för självkonvektionen eller den naturliga konvektionen, vil- ket i kombination med att än mindre värme går förlorad genom väggen på gasernas väg uppåt i lastbäraren leder till ökad temperaturutjämning i lastbärarens höjdled.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är nämnda skikt med god värmeisoleringsförmåga anordnat utvän- digt och på i en stomme hos bäraren ingående sidoväggar. Ge- nom en sådan anordning av värmeisoleringsskiktet kan redan utan sådant värmeisoleringsskikt förekommande lastbärare i efterhand förses med sådant värmeisoleringsskikt genom applicerande därav på nämnda sidoväggar.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är nämnda sidoväggar hos lastbäraren anordnade att nedtill sträcka sig väsentligen förbi och omgiva de i nämnda botten- region anordnade värmeelementen hos värmningsinrättningen för ledande av i nämnda mellanrum nedåt strömmande gaser un- derifrån och upp förbi värmeelementen för uppvärmning därav.

En sådan utformning av sidoväggarna och lokalisering av vär- meelementen medför en mycket god värmeöverföring mellan vär- meelementen och de gaser som strömmar inuti ugnskammaren.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen uppvisar värmningsinrättningen i kammarens bottenregion kon- centriskt i varandra med inbördes mellanrum placerade tunna plåtar med uppåtriktad centrumaxel anordnade att uppbära därpå i Inellanrummen däremellan. anordnade 'värmeelement så att gas tillåts strömma mellan nämnda plåtar förbi värmeele- menten. Ett anordnande av sådana koncentriska plåtar för uppbärande av värmeelementen, vilka även styr nämnda gaser förbi värmeelementen, kan en mycket effektiv överföring av värme från värmeelementen till gaserna ske under tillförsäk- 10 15 20 25 30 35 509 760 rad god gasströmning igenom värmningsinrättningen och uppåt igenom lastbäraren.

Ytterligare fördelar med samt fördelaktiga särdrag hos uppfinningen kommer att framgå av den efterföljande beskriv- ningen samt övriga osjälvständiga patentkrav.

KQEI_BESKRl¥NlNQ_A¥_RIINlNGEN Härnedan beskrivs en såsom exempel anförd föredragen utfö- ringsforvl av uppfinningen under hänvisning till bifogade ritning, på vilken den enda figuren 1 i skuren vy framstäl- ler en anordning enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen vid ett tryckkärl för varmisostatisk pressning.

DETALJERAD BESKRIVNING AV EN FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM AV UPPFINNINGEN I fig 1 illustreras schematiskt uppbyggnaden av en anordning vid ett tryckkärl för varmisostatisk pressning enligt en fö- redragen utföringsfonn av uppfinningen. De väggar som ett sådant tryckkärl uppvisar, vilka vanligtvis innehåller en kraftig förstärkning genom en mångvarvig lindning av piano- tråd för att motstå de inuti kärlet alstrade höga trycken, har endast antytts i figuren genom streckning 1, då utform- ningen av sådana är välkända och ej har något med förelig- gande uppfinning att skaffa. Vidare antydes schematiskt ge- nom en ruta 2 en kompressor anordnad att pumpa in en gas, företrädesvis en inert gas som argon, i en ugnskammare 3 un- der komprimering för att uppnå ett mycket högt gastryck, ex- empelvis i storleksordningen 500-5 000 bar, i ugnskammaren.

Anordningen uppvisar en värmeisolerande mantel 4, vilken om- ger ugnskammaren 3 och är anordnad för att hålla värmebort- gången till den omgivande tryckkärlsväggen 1 nere. 10 15 20 25 30 35 509 760 I ugnskammaren 3 är en bärare 5 för laster 6 som skall vär- mas och pressas, en s k lastkorg, anordnad. Lastkorgen uppvisar ett antal ovanför varandra anordnade hyllplan 7, som är perforerade för tillåtande av god gasgenomströmning, och den totala hálytan är exempelvis cirka 30% av respektive hyllas totala area. Genom att anordna flera sådana hyllplan hos bäraren kan ett större antal laster samtidigt behandlas, men detta innebär i sig samtidigt en större risk för att olika laster behandlas på olika sätt, d v s erhåller olika temperaturer, beroende på hur högt upp i lastkorgen de är anordnade. Detta är mycket viktigt att undvika och undvikes i tillfredsställande grad genom anordningen enligt uppfin- ningen. Lastkorgen 5 uppvisar även omgivande sidoväggar 8, vilka är anordnade så att ett mellanrum 9 loildas mellan lastkorgen och isolermanteln för tillåtande av gasströmning däremellan uppifrån och ned runt bäraren, såsom indikeras genom pilarna 10.

Som brukligt i dessa sammanhang är formen på isoleringsman- teln och lastkorgen cylindrisk genom att de yttre väggarna hos tryckkärlet har att vara cylindriska för att motstå det höga tryck som alstras inuti kärlet. ' I ugnskammarens bottenregion 11 är en inrättning 12 med vär- meelement 13 anordnad för värmning av i kammaren befintlig gas. Därvid år värmningsinrättningen anordnad under det un- dersta hyllplanet 7' hos lastbäraren 5 och innanför en för- längning 14 av sidoväggarna 8 väsentligen förbi värmningsin- rättningen för ledande av i mellanrummet 9 nedåt strömmande gaser underifrån och upp förbi värmeelementen 13 för upp- värmning därav.

Värmningsinrättningen uppvisar koncentriskt med en uppåtrik- tad centrumaxel i varandra med inbördes mellanrum placerade tunna plåtar 15 anordnade att uppbära därpå i mellanrummen däremellan anordnade värmeelement 13, så att gas tillåts 10 15 20 25 30 35 509 760 strömma mellan nämnda plåtar förbi värmningselementen. I praktiken är antalet plåtar väsentligt större och dessa an- ordnade väsentligt tätare än vad som visas i figuren, vilken endast är till för att förklara uppfinningstankarna.

Genom att pà detta sätt anordna en s k bottenvärmare 12 i ugnskammaren kommer genom självkonvektion av värmeelementen 13 uppvärmda gaser att strömma uppåt igenom ugnskammaren för utjämning av temperaturen däri. Vid ugnskammarens övre ände 16 kommer sedan gasen att strömma tillbaka i mellanrummet 9 på utsidan av lastkorgen ned till ugnskammarens bottenre- gion, för att där ånyo uppvärmas.

På utsidan av sidoväggarna 8 är skikt 17 med god värmeisole- ringsförmåga anordnade. Dessa skikt kan exempelvis vara bil- dade av keramiska fibrer. Genom skikten uppnås en minskad värmeöverföring igenom lastkorgens sidoväggar till mellan- rummet 9, så att temperaturskillnaden mellan lastkorgens in- re och yttre blir större än utan dessa isoleringsskikt. Ju tjockare dessa isoleringsskikt är, eller rättare sagt ju större dessas värmeisoleringsförmåga är, desto större blir nämnda temperaturskillnad. Denna temperaturskillnad är direkt avgörande för drivkraften för nämnda självkonvektion, så att genom anordnandet av skikten 17 drivkraften kan ökas väsentligt i förhållande till fallet av frånvaro av sådana skikt. Denna ökade hastighet på gaserna igenom ugnskammaren kommer att medföra en förbättrad utjämning av temperaturen i dennas höjdledsriktning, så att exempelvis i fallet av en temperatur av cirka 1 150°C ovanför lastkorgens nedre hyll- plan 7' temperaturen vid den övre änden 16 kan vara mindre än 10 K lägre. Därvid kan nämnas att i ett sådant fall ett temperaturfall från den övre änden 16 till den nedre änden 18 av mellanrummet 9 skulle kunna vara i storleksordningen 30 K. 10 15 20 589 760 De varma gaserna kommer' att mjuka upp» och tack 'vare det mycket höga trycket de uppvisar bearbeta lasterna 6 på i in- ledningen beskrivet sätt.

Uppfinningen är givetvis inte på något sätt begränsad till den ovan beskrivna föredragna utföringsformen, utan en mängd möjligheter till modifikationer därav torde vara uppenbara för en fackman på området, utan att denne för den skull av- viker från uppfinningens grundtanke.

Exempelvis vore det möjligt att göra isoleringsskiktet sammanhängande till ett enda stycke.

Själva värmningsinrättningen skulle kunna vara utformad pà en mängd andra sätt, varvid det dock är väsentligt att den är anordnad i ugnskammarens bottenregion, även om det i princip vore tänkbart att anordna något litet värmeelement, som endast har en effekt som endast är en bråkdel av den to- tala effekt de i bottenregionen anordnade värmeelementen har, någonstans högre upp i ugnskammaren, för någon smärre reglering.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 9 509 760 Patentkrav

1. Anordning vid ett tryckkärl för varmisostatisk pressning innefattande en ugnskammare (3) (4), gasströmning därigenom perforerade hyllplan (7) omgiven av en värmeisoleran- de mantel en i kammaren anordnad, ett eller flera för för uppbä- rande av laster som skall pressas uppvisande lastbärare (5) och en i kammaren anordnad inrättning (12) med värmeelement (13) bäraren uppvisar omgivande sidovàggar (8) för värmning av i kammaren befintlig gas, varvid last- och är anordnad med ett mellanrum (9) mellan dessa och isoleringsmanteln för tillåtande av gasströmning däremellan uppifrån och ned runt bäraren, samt varvid åtminstone de den huvudsakligen delen av -värmningsinrättningens 'värmning åstadkommande 'värmeele- nenten är anordnade i kammarens bottenregion (ll), känne- tecknad därav, att åtminstone betydande partier av nämnda sidovàggar hos bäraren är försedda med skikt (17) med god värmeisoleringsförmåga så att temperaturskillnaden mellan nämnda sidoväggars insida och mellanrummet mellan dessas ut- sida och isoleringsmanteln ökas och därigenom en drivkraft för en självkonvektion av nämnda gas uppnås. kšnaefesënëd därav, (12)

2. Anordning enligt krav 1, att samtliga (13) nade i kammarens bottenregion (11). värmeelement hos värmningsinrättningen är anord-

3. Anordning enligt krav 1 eller 2, kånnetecknad därav, att nämnda i kammarens bottenregion (11) anordnade värmeelement (13) är anordnade under lastbärarens understa hyllplan (7').

4. Anordning enligt något av kraven 1-3, kånnetecknad därav, (17) åtminstone utmed ytor hos sidoväggarna belägna ut- att nämnda skikt med god värmeisoleringsförmåga är an- ordnade vändigt om sådana volymer hos bäraren (5) som är utformade att kunna mottaga laster. 10 15 20 25 30 509 760 10

5. Anordning enligt något av kraven 1-4, kännetecknad därav, att nämnda skikt (17) med god värmeisoleringsförmåga sträck- er sig över väsentligen hela sidoväggarna (8) hos bäraren (5).

6. Anordning enligt något av kraven 1-5, kännetecknad därav, att nämnda skikt (17) med god värmeisoleringsförmåga är ett enda kontinuerligt skikt.

7. Anordning enligt något av kraven 1-6, kánnetecknad därav, att nämnda skikt (17) med god värmeisoleringsförmåga är an- ordnat utvändigt och på i en stomme hos bäraren ingående si- (8). doväggar

8. Anordning enligt något av kraven 1-7, kännetecknad därav, att nämnda sidoväggar (8) hos lastbäraren (5) är anordnade att nedtill sträcka sig väsentligen förbi och omgiva de i (11) (13) hos värmningsinråttningen för ledande av i nämnda mellanrum (9) nämnda bottenregion anordnade vàrmeelementen nedåt strömmande gaser underifrån och upp förbi värmeelemen- ten för uppvärmning därav.

9. Anordning enligt något av kraven 1-8, kånnetecknad därav, att vårmeinrättningen uppvisar i kammarens bottenregion (11) koncentriskt i varandra med inbördes mellanrum placerade tunna plåtar (15) med uppåtriktad centrumaxel anordnade att uppbära därpå i mellanrummen däremellan anordnade värmeele- (13) förbi värmeelementen. ment så att gas tillåts strömma nællan nämnda plåtar

10. Anordning enligt krav 9, kännetecknad därav, att nämnda värmeelement år bildade av elektriskt uppvärmda nwtstånds- trådar (13).