SE513277C2 - Anordning för hetisostatisk pressning - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 513 277 2 materials smälttemperatur. Som tryckmedium används vanligtvis en inert gas, såsom argon.

Anordningar för hetisostatisk pressning har i regel ej värmeele- ment placerade i området av mantelns innertak, eftersom sådana lösningar är dyra och resulterar i problem med funktionssäker- heten hos anordníngen. värmeelement sitter därför normalt en- dast på insidan av mantelväggarna och/eller i botten av anord- ningen under lastutrymmet. Även om ugnstaket är mycket väl isolerat, orsakar värmeflödet genom taket att gasen närmast innertaksytan kyls. Härvid upp- står en instabilitet genom att den kallare gasen, som har högre täthet faller ned på olika ställen i lastkorgen. Detta orsakar en ej acceptabel onoggrannhet i temperaturen i lastens övre del. För att råda bot på detta problem har anordningar av det inlednings- vis beskrivna slaget inrättats.

Enligt tidigare teknik är styrmedlet för styrningen av tryckmediet från utrymmet mellan styrmedlet och mantelns innertak företrä- desvis bildat av en väsentligen horisontellt anordnad skärm.

Sådana anordningar har emellertid nackdelen att den av man- telns innertak kylda gasen tenderar att bli stående i utrymmet mellan skärmen och innertaket eller endast i ringa mängd flöda ut mot skärmens periferi, det vill säga i riktning mot mantelns si- dovägg. Detta resulterar i att gasen i nämnda utrymme blir rela- tivt kraftigt nedkyld och därigenom i sin tur kyler skärmen. En nedkyld skärm resulterar i att gas i lastutrymmet i kontakt med skärmens undersida kommer att kylas och därigenom kunna bilda kalla gaspartier som faller ned i lastutrymmet och påverkar tem- peraturförhållandena ofördelaktigt i denna.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med den föreliggande uppfinningen är att tillhandahålla en anordning som gör det möjligt att undvika att ett tryckmedium 10 15 20 25 30 35 513 277 3 som kyls genom inverkan av mantelns innertak direkt eller indi- rekt ger upphov till att kylda ansamlingar av tryckmediet faller ned i lastutrymmet och ofördelaktigt påverkar temperaturförhål- landena i detta. Anordningen ska gynna en tillförlitlig hetisosta- tisk pressning med så få ogynnsamma temperaturvariationer som möjligt i lastutrymmet.

Detta syfte uppnås med hjälp av en anordning av det inlednings- vis definierade slaget, vilken är kännetecknad av att öppningen mynnar ut i nämnda utrymme pà en högre nivå än vad ett perife- riparti av styrmedlet är lokaliserat vid i ett område nära mantelns sidovägg. Genom en sådan nivåskillnad gynnas flödet av det kallare tryckmediet från nämnda utrymme i rikting mot och utmed mantelns sidoväggar. Tack vare ett kontinuerligt och tillräckligt stort flöde undviks en så kraftig nedkylning av styrmedlet att ett tryckmedium, företrädesvis en gas, som befinner sig i lastutrym- met direkt under styrmedlet kyls och bildar kalla ansamlingar som sedan faller ned i lastutrymmet. Risken för att kalla ansamlingar av tryckmediet i utrymmet mellan styrmedlet och innertaket ska falla ned i lastutrymmet via öppningen i styrmedlet reduceras el- ler elimineras dessutom.

Det skall inses att styrmedlets periferiparti ligger nära mantelns sidovägg, men att det finns en spalt mellan nämnda periferiparti och mantelväggen, så att tryckmediet kan tillåtas att fortsätta falla utmed mantelväggen till en plats i ugnskammaren där det åter kan värmas upp och därefter åter föras in i lastutrymmet.

Gränsen mellan lastutrymmet och det område nära mantelvägg- en, dit det kylda tryckmediet leds, kan vara något diffus eftersom det inte behöver förekomma någon vägg eller liknande som av- skiljer dessa områden i ugnskammaren. Av primär betydelse för uppfinningen är emellertid att det område som det kylda tryckme- diet leds till är så lateralt förskjutet relativt lastutrymmet att det nedströmmande, kalla tryckmediet inte når in i och skapar lokala kallzoner i lastutrymmet och påverkar pressresultatet. 10 15 20 25 30 35 513 277 4 Enligt ett föredraget utförande innefattar styrmedlet en skärm som är väsentligen gastät och som skärmar av lastutrymmet från utrymmet mellan styrmedlet och mantelns innertak. Skärmen är företrädesvis gjord av ett varmhàllfast material, till exempel en varmhàllfast metall eller metallegering. Den har företrädesvis en ytterperiferi med en form som väsentligen motsvarar formen hos mantelns inneromfàng i det område där nämnda ytterperiferi och _ lnneromfàng är närliggande varandra. Eftersom manteln företrä- desvis definierar en cylinder, är skärmens períferi företrädesvis cirkulär.

Enligt ytterligare ett föredraget utförande är den nämnda öpp- ningen anordnad väsentligen centralt i styrmedlet. Företrädesvis är styrmedlet anordnat så att öppningen därvid är anordnad vä- sentligen centralt över lastutrymmet. På så vis gynnas ett stabilt, kontinuerligt flöde av tryckmediet från lastutrymmet in i utrymmet mellan styrmedlet och innertaket och vidare mot mantelns sido- vägg. Då styrmedlet är anordnat som en skärm, är en rad olika skärmformer möjliga. Till exempel kan skärmen ha formen av en stympad kon med öppningen i konens centrum.

Enligt ytterligare ett föredraget utförande har styrmedlet en så- dan utsträckning i horisontalled att det väsentligen täcker lastut- rymmet och hindrar av mantelns innertak kylt tryckmedium från att falla ned från nämnda utrymme till lastutrymmet. Ett styrmedel eller en skärm med alltför liten utsträckning i horisontalled skulle kraftigt reducera eller helt eliminera effekten av uppfinningen.

Enligt ytterligare ett föredraget utförande är skärmen som defini- erar styrmedlet värmeisolerad. Därigenom underlättas upprätt- hällandet av temperaturskillnaden över och under skärmen, lik- som flödet av tryckmediet från nämnda utrymme till området nära mantelns sidovägg.

Anordningen innefattar företrädesvis värmeelement för uppvärm- ning av tryckmediet, vilka är anordnade utmed mantelns sidor eller vid dess botten. Styrmedlet är därvid anordnat att styra ett 10 15 20 25 30 35 513 277 5 flöde av det av mantelns innertak kylda tryckmediet från utrym- met mellan styrmedlet och innefrtaket till nämnda värmeelement utan att det kylda tryckmedietflödar igenom lastutrymmet. Då värmeelementen' är anordnadeïutmed mantelns sldoväggar, är företrädesvis styrmedlet anordnat att styra flödet av tryckmediet till en spalt mellan mantelväggen och nämnda värmeelement. När sedan tryckmediet värmts upp tillräckligt av värmeelementen, kan det tillåtas flöda in i lastutrymmet. l fallet med en öppen ugns- kammare, utan skiljevägg mellan lastutrymmet och området vid mantelväggen, kommer detta att ske med automatik på grund av den strömningsbild som uppståri ugnskammaren.

Ytterligare särdrag hos och fördelar med anordningen enligt upp- finningen kommer att framgå av den detaljerade beskrivningen samt av de bifogade patentkraven.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen skall härefter i exemplifierande syfte beskrivas med hänvisning till de bifogade ritningarna, på vilka fig. 1 är en tvärsnittsvy från sidan av ett första utförande av anordningen enligt uppfinningen, och fig. 2 är en tvärsnittsvy från sidan av ett andra utförande av anordningen enligt uppfinningen.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRANDEN l fig. 1 visas ett första utförande av anordningen enligt uppfin- ningen. Anordningen är en anordning för hetisostatisk pressning, och det skall därför inses att olika i anordningen ingående delar därför är dimensionerade på ettför detta ändamål lämpligt sätt.

Anordningen innefattar ett med streckade linjer antytt tryckkärl 1, vars väggar företrädesvis innefattar en lindning av pianotråd för att motstå de inuti kärlet alstrade, höga trycken. Vidare antyds schematiskt genom en ruta 2 en kompressor anordnad att pumpa in en gas, företrädesvis en inert gas som argon, i en ugnskam- mare 3 under komprimering för att ett mycket högt gastryck skall 10 15 20 25 30 35 513' 277 6 uppnås, exempelvis i storleksordningen 300-5000 bar, i ugns- kammaren. Anordningen uppvisar dessutom en värmeisolerande mantel 4, vilken omger ugnskammaren 3 och är anordnad för att reducera värmebortgång till det omgivande tryckkärlet 1.

Ugnskammaren 3 innefattar ett lastutrymme 5, i vilket laster i form av pressgods 6 är anordnade i ett flertal hyllplan på galler 7. Gallren 7 och presskropparna 6 är anordnade att tillåta tryck- mediet, det vill säga den heta gasen, att strömma uppåt förbi dessa igenom lastutrymmet 5.

Manteln 4 har en väsentligen cylindrisk form, med en sidovägg som definierar ett väsentligen cirkulärt inneromfång. Utmed mantelns 4 sidovägg är ett antal värmeelement 8 anordnade. Fö- reträdesvis innefattar dessa metalltrådar anordnade på i sig känt sätt. Anordningen innefattar företrädesvis även värmeelement 9, anordnade vid ugnskammarens 3 botten, under lastutrymmet 5.

Lastutrymmet 5 sträcker sig upp mot ett innertak 10 hos manteln 4. I området av innerväggen 10 förekommer av i sig kända skäl inte några värmeelement. Hetgas som strömmar från lastutrym- met 5 upp mot innertaket 10 kommer därför att överföra värme till innertaket 10 och kylas. För att undvika att ansamlingar av kyld gas blir stående i detta område och därefter faller ned i och på- verkar temperaturförhållandena i lastutrymmet 5, innefattar an- ordningen ett första styrmedel 11, vilket utbreder sig som en skärm i ett område nära innertaket 10. Mellan sig själv och in- nertaket 10 definierar skärmen 11 ett utrymme 12 som i ett om- råde nära skärmens 11 ytterperiferi kommunicerar med ett områ- de av ugnskammaren 3 nära mantelns 4 sidovägg 19. Skärmen 11 innefattar en öppning 13, som företrädesvis är ett väsentligen cirkulärt hål anordnat i skärmens 11 centrum. Öppningen 13 är anordnad väsentligen rakt ovanför lastutrymmets 5 centrum eller centrumlinje. Skärmen 11 är anordnad att styra ett flöde av het gas från lastutrymmet 5 via öppningen 13 till utrymmet 12 och vidare till området nära mantelns 4 sidovägg 19. Skärmen 11 är anordnad att hindra ansamlingar av av innertaket 10 kyld gas 10 15 20 25 30 35 513 277 7 från att falla tillbaka rakt ned i lastutrymmet 5. I stället leder skärmen 11 gasen snett nedåt, ut mot mantelns 4 sidovägg 19.

Eftersom kall gas är tätare än varm gas, kommer gasen att falla utmed mantelns 4 sidovägg 19.. Den kommer emellertid att vär- mas av värmeelementen 8 och/eller 9, så att den slutligen har väsentligen samma temperatur som övrig gas och kan strömma in och blanda sig med denna i lastutrymmet 5 utan menlig inver- kan på temperaturförhållandena där.

För att uppnå ett jämnt fördelat .och kontinuerligt flöde av gasen igenom utrymmet 12 och vidare mot mantelns 4 sidovägg 19, ut- mynnar öppningen 13 i utrymmet 12 på en högre nivå i ugns- kammaren 3 än vad skärmens 11 ytterperiferi 14 är anordnad i det område där utrymmet 12 kommunicerar med ugnskammaren 3 vid mantelns 4 sidovägg 19. 'Genom nämnda nivåskillnad ut- nyttjas det faktum att den kylda gasen har större täthet än den heta gasen. Följaktligen genereras en självkonvektion som driver flödet igenom utrymmet 12, varigenom det förhindras att kall gas blir stående i utrymmet 12.

Skärmen 11 är företrädesvis värmeisolerad. På så vis kan en temperaturdifferens mellan skärmens undersida och ovansida er- hållas, vilket i sin tur gynnar flödet genom utrymmet 12.

Anordningen enligt fig. 1 och 2 innefattar dessutom ett andra styrmedel 15, vilket har formen 'av en i ugnskammaren 3 anord- nad cylinder som sträcker sig i en väsentligen vertikal riktning inuti ugnskammaren 3, omger lastutrymmet 5 och definierar ett mellanrum 16 mellan sig och mantelns 4 sidovägg 19 och är an- ordnad att styra ett flöde av ett tryckmedium, d.v.s. gasen, uppåt i lastutrymmet 5. Det första styrmedlet, d.v.s. skärmen 11, styr flödet av gasen från utrymmet 12' till mellanrummet 16. Det andra styrmedlet, d.v.s. cylindern 15, definierar en öppning mot det för- sta styrmedlet, d.v.s. skärmen 11:, varvid det första styrmedlet 15 ha en sådan utbredning i horisontell riktning att det täcker nämn- da öppning i horisontalled. Om så inte vore fallet skulle det fin- nas en risk för att ansamlingar av kall gas inte leddes ut tillräck- 10 15 20 25 30 35 513 277 s ligt långt åt sidan relativt lastutrymmet 5, utan föll in i lastutrym- met 5 på insidan om cylindern 15.

Fig. 2 visar ett alternativt utförande av anordningen enligt upp- finningen. Här överlappar dessutom det första styrmedlet 11 det andra styrmedlet 15 i vertikal riktning, vilket ytterligare minskar, i praktiken eliminerar, risken för att kalla gasansamlingar skall falla ned från utrymmet 12 i lastutrymmet 5.

Det första styrmedlet 11 har här en något annorlunda utformning än i det första utföringsexemplet. Fortfarande ligger emellertid öppningens 13 mynning in i utrymmet 12 på en högre nivå än det första styrmedlets, d.v.s. skärmens 11, periferi 14 som definierar den vertikalt lägsta delen av det första styrmedlet 11. l detta fall är periferipartiet 14 änden hos en väsentligen cirkulär fläns som bildar del av skärmen 11 och som sträcker sig ett stycke nedåt i ugnskammaren 3 utmed mantelns 4 sidovägg 19. På så viss har periferipartiet 14 anordnats på en lägre nivå än vad som är fallet i utföringsexemplet enligt fig. 1. På motsvarande sätt har en vä- sentligen cylindrisk fläns eller ett rörstycke 17 anordnats vid öppningen 13. Rörstycket 17 bildar en förlängning av skärmens 11 vägg kring öppningen 13 och resulterar i att öppningens 13 mynning in i utrymmet 12 förläggs till en högre nivå.

För anordningen enligt såväl fig. 1 som fig. 2 gäller att åtminsto- ne en kanal eller spalt 18 är anordnad mellan det första styr- medlet 11 och det andra styrmedlet 15, vilken kanal eller spalt 18 medger en direkt kommunikation mellan nämnda mellanrum 16 och lastutrymmet 5. På sà vis kan kall gas från utrymmet 12 som värmts upp av värmeelementen 8 ledas tillbaka in i lastutrymmet 5 via nämnda spalt eller kanal 18. Detta är visat med pilar i fig. 1.

Som ett alternativ skulle spalten/kanalen 18 kunna undvaras och skärmen 11 tillåtas vila på cylinderns 15 övre rand, varvid en an- nan strömningsbild uppnås än vid förekomst av spalten/kanalen 8. .nJ 10 15 513 277 9 Det skall inses att en rad alternativa utföranden av den uppfin- ningsenliga anordningen kommer att vara uppenbara för en fackman inom området utan att denna frångàr uppfinningens ram, såsom denna är definierad genom de bifogade patentkraven med stöd av beskrivningen och ritningarna. l synnerhet bör det noteras att en mångfald av olika utformningar av det första styrmedlet 11 torde vara möjliga inom ramen för uppfinningen så länge grundtanken, d.v.s. anordnandet av en ni- våskillnad mellan inloppet till och utloppet ur utrymmet 12, hos uppfinningen utnyttjas.

Med uttrycket område vid mantelns 4 sidovägg 19 avses primärt alla områden lateralt vid sidan om lastutrymmet 5, men i synner- het mycket nära sidoväggen 19.; Det kan till och med tänkas att någon skärm eller kanal hindrar den kylda gasen från att komma i direkt kontakt med själva sidoväggen 19 utan att uppfinningens ram därigenom frångås. "

Claims (13)

10 15 20 25 30 35 513 277 10 Patentkrav

1. Anordning för hetisostatisk pressning, innefattande - ett tryckkärl (1), - en värmeisolerande mantel, anordnad inuti tryckkärlet (1), - en av manteln (4) innesluten ugnskammare (3) och ett däri anordnat Iastutrymme (5) för mottagning av pressgods (6), - ett styrmedel (11) som är anordnat mellan lastutrymmet (5) och ett innertak (10) hos manteln (4) och som definierar ett ut- rymme (12) mellan sig och nämnda innertak (10), varvid styr- medlet (11) är inrättat att styra ett flöde av ett tryckmedium från lastutrymmet (5) till nämnda utrymme (12) och därifrån mot ett område nära en sidovägg (19) hos manteln (4), och varvid styr- medlet (11) innefattar åtminstone en öppning (13) för att tillåta nämnda flöde av tryckmediet från lastutrymmet (5) till nämnda utrymme (12), att öppningen (13) mynnar ut i nämnda utrymme (12) på en högre nivå än vad ett periferiparti (14) hos styrmedlet (11) är lokaliserat i vid ett område nära mantelns (4) vägg (19).

2. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att styrmedlet (11) innefattar en skärm som väsentligen avskärmar lastutrymmet (5) från nämnda utrymme (12).

3. Anordning enligt krav 2, kamnetecknad av att skärmen (11) är väsentligen gastät.

4. Anordning enligt något av kraven 1-3, kännetecknad av att nämnda öppning (13) är anordnad väsentligen centralt i styr- medlet (11).

5. Anordning enligt något av kraven 1-4, att styrmedlet (11) har en sådan utsträckning i horisontalled att det väsentligen täcker lastutrymmet (5) och hindrar av mantelns (4) innertak (10) kylt tryckmedium från att falla ned från nämnda ut- rymme (12) till lastutrymmet (5)., 10 15 20 25 30 35

6. Anordning enligt något av kraven 2-5, kännatacknad av att skärmen (11) är värmeisolerad.

7. Anordning enligt något av kraven 1-6, kangeteçknad av att den innefattar värmeelement (8, 9) för uppvärmning av tryckme- diet, vilka är anordnade utmed mantelns (4) sidor eller vid dess botten.

8. Anordning enligt krav 7, kagnataçknad av att styrmedlet (11) är anordnat att styra ett flöde av av mantelns (4) innertak (10) kylt tryckmedium från utrymmet (12) mellan styrmedlet (11) och innertaket (10) till nämnda värmeelement (8, 9) utan att det kylda tryckmediet flödar igenom lastutrymmet.

9. Anordning enligt något av kraven 1-8, kannetacknad av att den innefattar ett andra styrmedel (15), som sträcker sig i en vä- sentligen vertikal riktning inuti ugnskammaren (3), omger lastut- rymmet (5) och definierar ett mellanrum (16) mellan sig och mantelns (4) sidovägg (19) och är anordnat att styra ett flöde av ett tryckmedium uppåt i lastutrymmet (5), varvid det första styr- medlet (11) styr flödet av tryckmediet fràn nämnda utrymme (12) till nämnda utrymme (16).

10. Anordning enligt krav 9, kagnatecknad av att det andra styr- medlet (15) definierar en öppning mot det första styrmedlet (11), och att det första styrmedlet (11) har en sådan utbredning i hori- sontell riktning att det täcker nämnda öppning i horisontalled.

11. Anordning enligt krav 9 eller 10, kannategknad av att det för- sta styrmedlet (11) överlappar det andra styrmedlet (15) i vertikal riktning.

12. Anordning enligt något av kraven 9-11, kännetecknad av att åtminstone en kanal eller spalt (18) är anordnad mellan det för- sta styrmedlet (11) och det andra styrmedlet (15), vilken kanal eller spalt (18) medger en direkt kommunikation mellan nämnda mellanrum (16) och lastutrymmet (5). 513 277 12

13. Anordning enligt något av kraven 9-12, Igagneteçknad av att det andra styrmedlet (15) har väsentligen cylindrisk form och sträcker sig i vertikal riktning innanför manteln (4).