專利名稱：用于高壓壓制機(jī)的壓力容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓壓制機(jī)，所述高壓壓制機(jī)包括軸向連接并通過密封裝置密封的第一子缸和第二子缸。本發(fā)明還涉及一種更換密封裝置的部件的方法。
背景技術(shù)：
在高壓壓制機(jī)的高壓壓制操作期間，壓力介質(zhì)被非常高的壓力壓制。壓力介質(zhì)為流體。高壓壓制機(jī)可以用于各種應(yīng)用。高壓壓制機(jī)例如可以用于通過高度擠壓設(shè)置在封閉壓力容器中的流體將金屬板材零件形成預(yù)定形狀，并用作到中間隔板或類似物的施加力。 如果高壓壓制機(jī)將相等的壓力施加在壓力容器中的內(nèi)容物的每一側(cè)，則壓制機(jī)被稱為等靜壓機(jī)，等靜壓機(jī)可以用于對(duì)金屬或陶瓷粉末進(jìn)行壓緊或壓實(shí)，以便減少鑄造或燒結(jié)制品中的孔隙或空隙，對(duì)食品進(jìn)行殺菌和保存食品等。基于壓力介質(zhì)在等靜壓制過程期間的溫度， 該過程可以被稱作為高溫等靜壓(HIP)、熱等靜壓或冷等靜壓(CIP)。傳統(tǒng)的高壓壓制機(jī)的壓力容器包括缸主體。缸主體由缸頭處的封閉蓋封閉?？蚣鼙徊贾贸蓪⒎忾]蓋保持在缸主體的端部處。為了增加壓力容器抗裂縫形成和擴(kuò)展的能力，壓力容器通常被預(yù)加應(yīng)力。容器例如可以通過自緊法、通過收縮或通過繞線而被預(yù)加應(yīng)力。壓力容器中的壓力水平取決于壓制機(jī)類型和要被壓制的材料。在金屬板成型中， 壓制機(jī)典型地被設(shè)計(jì)成達(dá)到HOMPa的壓力，在CIP中，壓制機(jī)典型地被設(shè)計(jì)成在IOOMPa與 600MPa之間的壓力，而在HIP中，壓制機(jī)典型地被設(shè)計(jì)成達(dá)到300MPa的壓力。用于高壓壓制機(jī)的缸傳統(tǒng)地通過鍛造制造而成。缸主體首先被鑄造隨后被鍛造以形成缸主體。在熱處理之后，缸主體被機(jī)械加工成其最終形狀和尺寸。為了制造非常大的缸，對(duì)鍛造過程、熱處理和機(jī)械加工處理的設(shè)備具有高要求。近年來，對(duì)尺寸越來越大的物品的壓制需要增加，意味著需要越來越大的壓制機(jī)。 制造更大的壓制機(jī)的一種可選辦法是制造具有包括連接子缸的缸主體的壓力容器。缸主體則可以包括兩個(gè)或更多個(gè)單獨(dú)的子缸，所述兩個(gè)或更多個(gè)單獨(dú)的子缸被布置成相互連接， 藉此等靜壓機(jī)的缸主體的尺寸不會(huì)受限于單個(gè)大缸的制造過程。大型壓制機(jī)不僅受益于包括連接在一起的子缸的缸主體。具有這種結(jié)構(gòu)的較小尺寸的壓力容器具有較短的交貨時(shí)間。這種軸向分離高壓容器的問題在于子缸之間的連接處的充分密封。滲漏的壓力介質(zhì)可能會(huì)產(chǎn)生腐蝕或與不能達(dá)到或保持期望高壓有關(guān)的困難。壓力介質(zhì)可能會(huì)泄露到連接處并被圈閉，泄漏的壓力介質(zhì)可能將相當(dāng)大的分離力傳遞給子缸，從而可能會(huì)導(dǎo)致子缸之間的連接的損壞或甚至導(dǎo)致子缸的分離。與高壓壓制機(jī)中的密封裝置相關(guān)聯(lián)的另一個(gè)問題在于所述密封裝置易于磨損并難以更換
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是至少減少上述問題中的一些。該目的通過具有根據(jù)所述權(quán)利要求1和17的特征的壓力容器來實(shí)現(xiàn)?？蛇x的實(shí)施例限定在從屬權(quán)利要求2-16中。根據(jù)本發(fā)明的用于高壓壓制機(jī)的壓力容器包括至少第一子缸和第二子缸，所述第一子缸和所述第二子缸軸向連接以形成用于封閉高壓介質(zhì)的缸主體；和密封裝置，所述密封裝置布置在缸主體的內(nèi)壁處，用于密封第一子缸與第二子缸之間的連接部，從而防止高壓介質(zhì)泄漏。密封裝置包括環(huán)形密封帶；第一周向突出凸緣，其布置在第一子缸的內(nèi)壁上，并且從連接部遠(yuǎn)離第二子缸軸向延伸；第二周向突出凸緣，其布置在第二子缸的內(nèi)壁上，并且從連接部遠(yuǎn)離第一子缸軸向延伸。密封帶在處于安裝位置時(shí)同心地位于第一突出凸緣和第二突出凸緣內(nèi)，使得密封帶以徑向被預(yù)加應(yīng)力的方式鄰接第一突出凸緣和第二突出凸緣，并且與第一子缸與第二子缸之間的連接部密封地交迭。密封裝置還包括第一周向安裝空間，所述第一周向安裝空間布置在第一子缸的內(nèi)壁中，并且從第一突出凸緣遠(yuǎn)離第二子缸軸向延伸，以便于密封裝置的部件的更換。根據(jù)本發(fā)明的用于更換如上所述的壓力容器的磨損密封帶的方法，包括以下步驟將磨損的密封帶移出壓力容器；將具有楔形表面的工具插入到第一安裝空間中，使得楔形表面至少軸向沿著第一安裝空間的底部與第一突出凸緣的最內(nèi)側(cè)徑向端部之間的距離和至少在選擇的周向部分處形成滑動(dòng)表面；使圓形更換密封帶變形成為橢圓形形狀；將變形后的更換密封帶引入到壓力容器中；將變形后的更換密封帶放置在第一安裝空間中；在第一安裝空間中使變形后的更換密封帶大致變形回到更換密封帶的初始圓形形狀；在工具的楔形表面上將更換密封帶推到同心地位于第一突出凸緣和第二突出凸緣內(nèi)的密封位置，使得更換密封帶以被徑向預(yù)加應(yīng)力的方式鄰接第一突出凸緣和第二突出凸緣，并與第一子缸與第二子缸之間的連接部密封地交迭。由于密封帶以被預(yù)加應(yīng)力的方式鄰接連接部，因此可實(shí)現(xiàn)密封帶與連接部之間期望的接觸壓力，所述接觸壓力確保能實(shí)現(xiàn)足夠的所關(guān)心的高壓密封。期望的接觸壓力由抵靠在連接部上從而試圖擴(kuò)大到初始的松弛狀態(tài)的被預(yù)加應(yīng)力的密封帶提供。通過選擇密封帶的適當(dāng)直徑和厚度以及突出凸緣的適當(dāng)?shù)膹较蛲怀?，可以?shí)現(xiàn)期望的接觸壓力，并因此實(shí)現(xiàn)期望的密封。由于設(shè)置第一安裝空間，因此可以用新的密封帶更換根據(jù)本發(fā)明的密封帶，此外， 新密封帶將以充足的接觸壓力倚靠在連接部上，所述接觸壓力由密封帶中的預(yù)應(yīng)力提供。 在磨損的密封帶已經(jīng)被移除之后(例如，通過將密封帶切割成碎片)，新的密封帶可以被引入壓力容器中，其中密封帶被變形并適當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)動(dòng)，使得密封帶的外密封表面不會(huì)被缸主體的內(nèi)壁損壞。接著，使用安裝空間的另外的空間，可以將新的密封帶轉(zhuǎn)動(dòng)到適當(dāng)?shù)奈恢?，用于被壓縮并在突出凸緣上推動(dòng)，而占據(jù)預(yù)加應(yīng)力的安裝位置。由于根據(jù)本發(fā)明的突出凸緣和安裝空間，密封帶僅需要在最大預(yù)應(yīng)力狀態(tài)下被推動(dòng)突出凸緣的軸向延伸部的短距離，藉此能夠降低密封帶的外密封表面被損壞的風(fēng)險(xiǎn)。與此相反，在包括具有齊平內(nèi)壁的缸主體的壓力容器的現(xiàn)有技術(shù)中，在壓力容器仍然松弛的階段，在壓力容器的組裝期間，通常在連接部上施加密封。接著，密封帶被預(yù)加應(yīng)力，用于在應(yīng)用預(yù)加應(yīng)力裝置期間與壓力容器一起提供期望的接觸壓力，所述預(yù)加應(yīng)力裝置例如為繞壓力容器的外包絡(luò)面纏繞的金屬帶。在這樣的壓力容器現(xiàn)有技術(shù)中，例如，當(dāng)壓力容器被徑向預(yù)加應(yīng)力時(shí)用新密封帶更換舊密封帶時(shí)，不能或至少很難將密封帶放置到適當(dāng)位置同時(shí)又不對(duì)密封帶的外密封表面造成嚴(yán)重?fù)p壞，因?yàn)槊芊鈳г趦?nèi)壁表面上滑動(dòng)時(shí)要承受很高的壓力。由于根據(jù)本發(fā)明的方法，通過使用具有楔形表面的工具將密封帶從安裝空間推動(dòng)到突出凸緣上并越過突出凸緣，密封帶的壓縮變得方便，并且能夠減小帶密封帶的外密封表面或突出凸緣的角被損壞的風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明的壓力容器包括在端部處例如由蓋封閉的缸主體。在把要在壓力容器中的壓力處理中被壓力處理的物體或物品裝載到壓力容器中時(shí)，一個(gè)蓋例如可以被布置成被打開和關(guān)閉。缸主體和蓋通常通過框架被保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。因此，由現(xiàn)有技術(shù)公知的是通過外框架將缸主體和缸主體的所述蓋軸向地保持在一起，其中所述外框架在缸主體外從一端處的蓋延伸到另一端處的蓋。壓力容器的缸主體被布置成保持要被高壓處理的物品。缸主體通常在高壓處理開始之前填滿高壓介質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的壓力容器適于在高壓下進(jìn)行操作。本發(fā)明的壓力容器中的壓力水平取決于壓制機(jī)類型和要被壓制的材料。在金屬板成型中，壓制機(jī)典型地被設(shè)計(jì)成達(dá)到140MPa的壓力，在CIP中，壓制機(jī)典型地被設(shè)計(jì)成在IOOMPa與600MPa之間的壓力，而在HIP中，壓制機(jī)典型地被設(shè)計(jì)成達(dá)到300MPa的壓力。高壓介質(zhì)通常為流體，例如氬氣、油或水。這里使用的缸主體總體表示具有大致圓形橫截面和圓筒形壁的管狀主體。為了本申請(qǐng)的目的，軸向方向是沿著缸主體的中心軸線的方向。徑向方向垂直于軸向方向，并因此在缸主體中徑向地指向。周向延伸部表示缸主體的例如沿著內(nèi)表面或繞外表面的圓形延伸部。本發(fā)明的缸主體包括兩個(gè)或更多個(gè)子缸。子缸是缸形部分。當(dāng)一個(gè)子缸軸向連接到另一個(gè)子缸時(shí)，缸主體被形成為包括兩個(gè)子缸。因此，本發(fā)明不局限于使用兩個(gè)子缸，缸主體可以包括三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)或任意其它適當(dāng)數(shù)量的子缸。本發(fā)明的環(huán)形密封帶例如由青銅材料制成。密封帶為在其軸向方向上具有延伸部的環(huán)形形狀。密封帶被布置成當(dāng)在突出凸緣處的位置時(shí)在徑向方向上被壓縮，使得突出凸緣之間的連接部被密封帶密封。密封帶的外表面和幾何形狀設(shè)有適于關(guān)于凸緣形成密封的形狀和表面粗糙度。密封帶的面對(duì)缸主體的內(nèi)部的內(nèi)表面和幾何形狀可以具有任意輪廓或表面粗糙度。內(nèi)部幾何形狀優(yōu)選地被成形為使得缸主體的空間和形狀大致與單個(gè)缸的相同。周向突出凸緣被布置為內(nèi)缸壁的突出部分。凸緣從安裝空間突出，使得安裝空間中的內(nèi)徑大于凸緣處的直徑。凸緣是周向的并在軸向方向上具有延伸部，使得在連接部的每一側(cè)形成高臺(tái)，其中密封帶鄰接到所述高臺(tái)上。凸緣優(yōu)選地繞連接部對(duì)稱布置，盡管非對(duì)稱配置也屬于本發(fā)明的一部分。本發(fā)明的周向安裝空間被布置成有助于更換密封裝置的部件，其中安裝空間布置在第一子缸的內(nèi)壁中，并且從第一突出凸緣軸向延伸并遠(yuǎn)離第二子缸。密封裝置的部件的更換例如包括輔助密封裝置的更換和密封帶的更換。本發(fā)明的更換磨損密封帶的方法可應(yīng)用于更換安裝在預(yù)加應(yīng)力的壓力容器中的密封帶。密封帶無須一定被磨損后才被更換，可以基于安全或操作可靠性方面的原因而更換?？梢岳缤ㄟ^鋸、折疊或使密封帶塑性變形來執(zhí)行密封帶的移除，使得所述密封帶在不會(huì)損害缸主體的內(nèi)壁的情況下從壓力容器移出。通過使圓形更換密封帶變形成橢圓形形狀，在將新密封帶插入到缸主體中期間可以避免缸主體的內(nèi)表面與密封帶之間的任意接觸。所述缸主體的內(nèi)表面與密封帶之間的任何接觸都意味著具有刮擦形成的風(fēng)險(xiǎn)，因而在密封性能方面是不利的。安裝空間的尺寸、深度和寬度適于幾何地配合新密封帶的變形(從橢圓形形狀變形回到其大致初始的未受應(yīng)力的形狀)。安裝空間還同時(shí)配合工具和密封帶，使得可以執(zhí)行更換密封帶的方法。此外，安裝空間的內(nèi)徑的尺寸被形成為使得在更換磨損密封帶的方法期間當(dāng)密封帶位于安裝空間中時(shí)，可以使新密封帶大致變形回到其初始圓形形狀。安裝位置中的密封帶與突出凸緣之間的接觸壓力取決于諸如未受應(yīng)力密封帶的初始直徑、密封帶在抵靠突出凸緣安裝在密封位置中時(shí)的直徑、密封帶的材料、幾何形狀和厚度、并因此所述密封帶對(duì)于壓縮變形的彈性響應(yīng)、以及密封帶與突出凸緣之間的界面的總面積等參數(shù)。優(yōu)選地選擇密封帶的特性和接觸位置，使得密封帶被彈性變形到其密封位置。因此，即使在汽缸壁的移動(dòng)(在高壓處理期間可能會(huì)發(fā)生此)期間，也可以保持密封帶的密封性能。此外，在完成壓力容器其高壓水平的設(shè)計(jì)和參數(shù)之后，接觸壓力的水平被進(jìn)一步匹配。安裝空間例如可以通過在凸緣處形成具有小于缸的其余部分的內(nèi)徑的尺寸的內(nèi)徑而形成?？蛇x地，缸的其余部分具有與凸緣處的直徑相同的內(nèi)徑，而安裝空間具有更大的直徑、在汽缸壁內(nèi)部被鉆出埋頭孔。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，突出凸緣在徑向方向上朝向缸主體的中心突出的徑向距離以及密封帶在未受應(yīng)力狀態(tài)下的外徑使得，密封帶在安裝位置時(shí)通過被彈性壓縮而被徑向預(yù)加應(yīng)力，并且密封帶與突出凸緣之間的接觸壓力至少為2MPa。壓力容器的尺寸越小， 接觸壓力優(yōu)選地更高。因此可以通過改變凸緣突出率、密封帶的材料、密封帶在未受應(yīng)力狀態(tài)下的外徑而選擇接觸壓力和確定接觸壓力的大小。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，突出凸緣分別具有用于密封地接觸密封帶上的相應(yīng)密封表面的周向密封接觸表面，并且其中所述接觸表面平行于缸主體的中心軸線軸向延伸。 接觸表面平行于缸主體的中心軸線延伸的優(yōu)點(diǎn)在于可以在軸向方向上以相等的壓力推或拉密封帶。此外，在施加預(yù)應(yīng)力期間或在壓力處理期間作用于密封帶上的壓力主要在徑向方向上，并且往往不會(huì)使密封帶在軸向方向上移出其密封位置。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，密封帶沿其周向邊中的至少一個(gè)設(shè)有斜切邊。根據(jù)權(quán)利要求17的方法，該斜切邊可以在安裝新密封帶時(shí)使用，其中斜切邊可以被布置成沿著工具的表面滑動(dòng)。密封帶的斜切邊的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于降低了密封帶、工具或突出凸緣的刮擦或材料損壞的風(fēng)險(xiǎn)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，密封帶由金屬材料制成，優(yōu)選地由青銅制成。密封帶優(yōu)選地由在預(yù)加應(yīng)力或高壓處理期間不會(huì)塑性變形的材料制成，且硬度低于子缸的硬度，并且具有優(yōu)越的密封性能。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一安裝空間的尺寸被形成為使得當(dāng)處于預(yù)安裝位置的密封帶位于第一安裝空間時(shí)，密封帶優(yōu)選地大致未受應(yīng)力。大致未受應(yīng)力密封帶在更換磨損的密封帶時(shí)是有利的。與使受應(yīng)力的密封帶變成其初始圓形形狀相比，將未受應(yīng)力密封帶變成其初始圓形形狀更加簡單。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，密封帶處于安裝位置時(shí)具有周向部分，所述周向部分軸向延伸通過第一突出凸緣并穿過第一安裝空間的一部分，使得周向密封通道形成在密封帶、第一突出凸緣的徑向表面和第一子缸的內(nèi)壁之間；并且其中密封裝置還包括周向輔助密封裝置，所述周向輔助密封裝置布置在密封通道中，用于密封密封帶與第一突出凸緣之間的連接部。輔助密封裝置的優(yōu)點(diǎn)在于密封裝置和連接部因此被額外地密封。此外，在移除磨損密封帶和放置并推動(dòng)替換密封帶時(shí)，密封帶軸向延伸通過第一突出凸緣的部分可以用作抓握構(gòu)件。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一安裝空間具有軸向延伸部，所述軸向延伸部使得能夠從缸主體內(nèi)部接近密封通道以用于更換輔助密封裝置的至少一些部件。因此可以更換輔助密封裝置的部件，同時(shí)密封帶被留在安裝位置。此外，可以通過安裝空間例如通過用非破壞性鑄造材料鑄造在控制裂紋發(fā)生的情況中檢查密封通道?？蛇x地，通過在露出密封通道的方向上稍微軸向移動(dòng)密封帶，可以用眼睛或目視檢查或控制密封通道。輔助密封裝置在一個(gè)實(shí)施例中包括柔性密封件，例如0形環(huán)、方形環(huán)或U形杯狀密封件。輔助密封裝置可以可選地包括布置在相同的密封通道中的多于一個(gè)的柔性密封件， 并且兩個(gè)柔性密封件之間的間距可以用于例如保持諸如潤滑脂的防腐蝕劑。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，密封裝置還包括布置在第一安裝空間中用于防止密封帶在安裝位置中軸向移動(dòng)的鎖定構(gòu)件。鎖定構(gòu)件還可以被用作在更換密封帶和將密封帶推動(dòng)到密封位置時(shí)的滑動(dòng)停止件或?qū)蚣Ｔ诒景l(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，鎖定構(gòu)件包括簧環(huán)?；森h(huán)的優(yōu)點(diǎn)在于其有助于安裝和移除鎖環(huán)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一安裝空間由第一子缸的內(nèi)壁中的周向安裝溝槽形成，鎖定構(gòu)件的徑向厚度等于第一突出凸緣和密封帶的組合徑向厚度，并且其中鎖定構(gòu)件從密封帶的周向邊軸向地延伸到安裝溝槽的遠(yuǎn)端，藉此密封帶的徑向內(nèi)表面、鎖定構(gòu)件和缸主體的在安裝溝槽外的內(nèi)表面齊平。在用于要被壓力處理的物品或物體的保持器的內(nèi)部布置時(shí)缸主體齊平的內(nèi)表面是有利的。在加載或卸載物品或物體時(shí)齊平的內(nèi)表面也是有利的。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，密封裝置還包括第二周向安裝空間，所述第二周向安裝空間布置在第二子缸的內(nèi)壁中，從第二突出凸緣軸遠(yuǎn)離第一子缸軸向延伸，并且以與第一周向安裝空間相同的方式布置，并以與第一周向安裝空間相同的方式與密封裝置的相應(yīng)部件協(xié)作。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，密封裝置關(guān)于第一子缸與第二子缸之間的連接部對(duì)稱。對(duì)稱的密封裝置的優(yōu)點(diǎn)在于例如輔助密封裝置可以被設(shè)置成進(jìn)一步密封密封帶與第二突出凸緣之間的連接部。關(guān)于以上公開的對(duì)稱密封裝置的特征的優(yōu)點(diǎn)還可以應(yīng)用于不對(duì)稱密封裝置。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)加應(yīng)力裝置繞缸主體的包絡(luò)面設(shè)置，使得缸主體被徑向預(yù)加應(yīng)力。預(yù)加應(yīng)力裝置可以是繞線式或收縮式或任意其它預(yù)加應(yīng)力裝置。向缸主體徑向預(yù)加應(yīng)力的優(yōu)點(diǎn)在于能夠提高壓力容器抗裂縫形成和擴(kuò)展的能力。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一子缸和第二子缸通過固定構(gòu)件軸向連接，其中第一子缸設(shè)有用于容納固定構(gòu)件的第一部分的第一基座，第二子缸設(shè)有用于容納固定構(gòu)件的第二部分的第二基座，固定構(gòu)件配合在第一基座和第二基座中，固定構(gòu)件、第一基座和第二基座被布置成使得固定構(gòu)件、第一基座和第二基座協(xié)作以防止第一子缸與第二子缸之間的相對(duì)軸向移動(dòng)，以及其中預(yù)加應(yīng)力裝置繞缸主體的包絡(luò)面設(shè)置，使得缸主體被徑向預(yù)加應(yīng)力并且固定構(gòu)件被鎖定在第一基座和第二基座中。本發(fā)明的固定構(gòu)件是被布置成將第一子缸和第二子缸保持、緊固、連接或固定在一起以防止所述子缸之間的分離的軸向移動(dòng)的構(gòu)件。由于壓力容器的供給包括第一和第二子缸且固定構(gòu)件布置在第一和第二子缸的基座中，因此固定構(gòu)件可以被預(yù)加應(yīng)力裝置被鎖定，并因此可以防止分離軸向移動(dòng)。兩個(gè)子缸之間的軸向連接一方面基于被構(gòu)造和布置成協(xié)作以防止分離軸向力的固定構(gòu)件和第一以及第二基座的組合，而另一方面基于被布置成將固定構(gòu)件鎖定在基座中的預(yù)加應(yīng)力裝置。除了保持吸收固定構(gòu)件可靠地位于基座中適當(dāng)位置的力之外，預(yù)加應(yīng)力裝置給機(jī)械連接器(基座和固定構(gòu)件)增加額外的強(qiáng)度。因此，可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)子缸之間的可靠連接。固定構(gòu)件優(yōu)選地被定位成連接到兩個(gè)子缸之間的連接部，并因此在缸處不需要遠(yuǎn)離連接部的另外的空間。這在壓力容器設(shè)計(jì)的其余部分無需被適應(yīng)或從包括同類缸主體的壓力容器重新設(shè)計(jì)時(shí)是有利的。由于例如不需要連接空間，因此連接的子缸的數(shù)量不受限制，缸主體因此可以包括多于兩個(gè)的連接子缸。理想地，從壓力容器不會(huì)發(fā)生泄露。然而，如果在密封裝置處出現(xiàn)泄漏，則壓力介質(zhì)將從缸主體流出。在一個(gè)實(shí)施例中，第一子缸與第二子缸之間的連接部設(shè)有至少一個(gè)徑向排放通道，所述排放通道在缸主體的內(nèi)側(cè)從密封裝置延伸，徑向通過缸主體并出來達(dá)到固定構(gòu)件的直通排放孔的入口。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，固定構(gòu)件布置有至少一個(gè)直通排放孔，所述直通排放孔具有在第一子缸與第二子缸之間的連接部處的入口，并徑向延伸通過固定構(gòu)件。排放通道在一個(gè)實(shí)施例中沿缸主體的軸向方向布置在缸主體與預(yù)加應(yīng)力裝置之間。這種結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例使桿繞缸主體的包絡(luò)面布置。當(dāng)桿沿著缸主體的外表面布置時(shí)， 桿與缸主體的包絡(luò)面之間的空間則在缸主體的軸向方向上形成排放通道。桿可以具有圓形通切部，但是優(yōu)選地具有棱，并且最優(yōu)選地具有6個(gè)棱。在一個(gè)實(shí)施例中，排放孔和排放通道的橫截面面積被設(shè)置成使得從缸主體泄露出來的壓力介質(zhì)通過第一子缸與第二子缸之間的連接部并進(jìn)入到徑向排放通道、排放孔和軸向排放通道的壓力介質(zhì)的泄漏流沿著所述橫截面面積相同或擴(kuò)大的路徑。這是為了降低排放流方向上的流動(dòng)阻力，使得能夠避免產(chǎn)生例如作用在子缸的分離方向上的力。
布置在壓力容器中的排放裝置的優(yōu)點(diǎn)在于可以在初始階段觀察泄漏。出于安全和性能原因，泄漏控制是重要的。如果在初始階段沒有注意到泄漏，則壓力容器破裂的風(fēng)險(xiǎn)增加。除非這里另外進(jìn)行明確地限定，通常根據(jù)其在本技術(shù)領(lǐng)域中的普通意思解釋權(quán)利要求中使用的所有術(shù)語。本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將從以下詳細(xì)說明所附權(quán)利要求和所附附圖清楚呈現(xiàn)。


參考附圖，下面通過對(duì)說明性的并且非限制性的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述以及另外的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將得到更好的理解圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的壓力容器的示意性截面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的密封裝置的示意性視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的與圖2相對(duì)應(yīng)的示意性視圖，其中0形環(huán)將被替換；以及圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的與圖2相對(duì)應(yīng)的示意性視圖，其中密封帶將被替換。
具體實(shí)施例方式圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的壓力容器1的示意性橫截面圖。壓力容器1包括缸主體2，所述缸主體包括兩個(gè)連接的子缸4、6。缸主體2在端部處被蓋10、11被封閉， 其中所述蓋被框架12保持在適當(dāng)?shù)奈恢谩８字黧w2被布置成保持要被高壓處理的物品。缸主體2的外包絡(luò)面設(shè)有一捆纏繞鋼帶8形式的預(yù)加應(yīng)力裝置。所述帶繞缸主體 2的包絡(luò)面徑向緊密地纏繞，以在壓力容器壁中提供徑向壓縮應(yīng)力。該帶以螺旋形方式從缸的一端纏繞到另一端并纏繞回去。所述帶具有矩形橫截面形狀并以邊緣到邊緣的方式纏繞。從一端到另一端的每一次纏繞形成單獨(dú)的預(yù)加應(yīng)力層，并且整個(gè)預(yù)加應(yīng)力裝置包括多層纏繞鋼帶。框架12還設(shè)有一捆纏繞鋼帶14以協(xié)助框架12承受(take up)軸向載荷。為了打開壓力容器1，框架12在垂直于缸主體2的軸向方向的方向上移動(dòng)，藉此蓋10、11可以移除，從而提供到缸主體2的內(nèi)側(cè)的接近途經(jīng)(access)。兩個(gè)子缸4、6通過固定構(gòu)件16軸向連接，所述固定構(gòu)件由所述一捆卷繞鋼帶8形式的徑向預(yù)加應(yīng)力裝置被保持在適當(dāng)?shù)奈恢茫鲆焕砝@鋼帶繞著缸主體2的包絡(luò)面布置。缸主體2的內(nèi)壁設(shè)有密封兩個(gè)子缸4、6之間的連接部3的密封裝置。密封裝置包括由鎖定構(gòu)件20、21軸向保持在適當(dāng)位置的密封帶18。以下參照?qǐng)D2更加詳細(xì)地說明密封
直ο圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的兩個(gè)子缸4、6之間的連接部3的局部放大圖。在連接部3的區(qū)域處切開缸主體2的壁和所述一捆卷繞鋼帶8。條紋區(qū)域表示剖切部分的細(xì)節(jié)。
11
所示的兩個(gè)子缸4、6是具有圓形橫截面的缸形部件，并且子缸壁的厚度及其外徑和內(nèi)徑具有相同的尺寸。兩個(gè)子缸4、6通過布置在缸主體2的外壁中的固定構(gòu)件16軸向連接。第一基座 22布置在第一子缸4的外壁中，而第二基座沈布置在第二子缸6的外壁中。固定構(gòu)件16 配合在子缸4、6的第一基座22和第二基座沈中，從而對(duì)稱地與兩個(gè)子缸4、6之間的連接部 3交迭。固定構(gòu)件16的第一部分M布置在第一子缸4的第一基座22中，而固定構(gòu)件16的第二部分觀布置在第二子缸6中布置的第二基座沈中。固定構(gòu)件包括兩個(gè)圓弧形部分， 當(dāng)配合在基座22、26中時(shí)，所述圓弧形部分繞缸主體2周向地延伸。固定構(gòu)件16在缸主體2的壁中被鉆出埋頭孔，使得包括兩個(gè)連接的子缸的缸主體 2的外表面齊平。第一基座22在第一子缸4中被鉆出埋頭孔，而第二基座沈在第二子缸 28中被鉆出埋頭孔，使得固定構(gòu)件16配合在基座22、26中，并使得固定構(gòu)件的徑向最外側(cè)表面平行于兩個(gè)連接的子缸的徑向最外側(cè)表面。因此，能夠避免應(yīng)力集中，并且預(yù)加應(yīng)力裝置施加的壓縮應(yīng)力被均勻分布。壓力容器1設(shè)有密封裝置，所述密封裝置布置在缸主體2的內(nèi)壁處，從而密封兩個(gè)子缸4、6之間的連接部3。密封裝置包括密封帶18、鎖環(huán)20、21、0形環(huán)33、34、35、36、突出凸緣30、32、間隔件38、39和安裝空間51、52。密封帶18由青銅制成，間隔件38、39由塑性材料制成。鎖環(huán)20、21是簧環(huán)。密封帶18同心地位于第一突出凸緣30和第二突出凸緣32處，并以徑向預(yù)加應(yīng)力的方式鄰接第一突出凸緣30和第二突出凸緣32，并且以密封的方式與第一子缸4與第二子缸6之間的連接部3交迭。為了另外地密封兩個(gè)子缸4、6之間的軸向連接部，設(shè)置輔助密封裝置。密封帶18 的周向部分軸向延伸通過突出凸緣30、32，從而在兩個(gè)突出凸緣30、32的下方形成密封通道。密封通道形成在密封帶18的軸向延伸部分、突出凸緣30、32的徑向表面以及子缸4、6 的內(nèi)壁之間。每一個(gè)密封通道設(shè)有兩個(gè)0形環(huán)33、34、35、36和間隔件38、39。潤滑脂設(shè)置在兩個(gè)相鄰的0形環(huán)33、34或35、36之間，以用作防腐蝕劑。間隔件38、39被安裝成用作妨礙裝置并防止0形環(huán)33、34、35、36離開密封通道。密封帶18由鎖定構(gòu)件20、21軸向地保持在適當(dāng)?shù)奈恢?，所述鎖定構(gòu)件在密封帶18 的兩側(cè)布置在安裝空間51、52中。鎖定構(gòu)件20、21的尺寸被形成為軸向地配合在安裝空間 51,52 中。在安裝密封裝置的情況下，缸主體2的內(nèi)表面被布置成平齊，使得缸主體2內(nèi)部的幾何結(jié)構(gòu)和形狀不受密封裝置的影響。安裝空間51、52是周向的并且被布置成有助于密封裝置的部件的更換。安裝空間 51、52的尺寸被形成為當(dāng)移除相鄰的鎖環(huán)20、21和間隔件38、39時(shí)足以提供到0形環(huán)33、 34、35、36的接近途經(jīng)，但是同時(shí)密封帶位于安裝位置。圖3示出了更換過程中的0形環(huán)33。 上鎖定構(gòu)件20已經(jīng)從壓力容器移出，藉此可接近最外側(cè)0形環(huán)33。設(shè)置最內(nèi)側(cè)0形環(huán)34 通過安裝空間51也可接近并藉此可被更換。例如，兩個(gè)新0形環(huán)和潤滑脂可以放置在密封通道中。此外，可以通過安裝空間51、52檢查密封通道，尤其是子缸4、6的表面。本發(fā)明還包括一種更換磨損密封帶18的方法。圖4顯示了多個(gè)更換步驟中的一個(gè)的示例。具有楔形表面的工具50已經(jīng)插入第一安裝空間51中，使得楔形表面軸向沿著第一安裝空間51的底部與第一突出凸緣30的最內(nèi)側(cè)徑向端部之間的距離以及徑向沿著安裝空間51的周向部分形成滑動(dòng)表面。新密封帶以橢圓形形狀已經(jīng)被引入壓力容器1。密封帶18已經(jīng)被放置在安裝空間 51中并變形回到其初始的圓形形狀。圖4顯示在工具50的楔形表面上將密封帶18推動(dòng)到密封位置的步驟期間的密封帶18，所述密封位置同心地位于第一突出凸緣30和第二突出凸緣32中。密封帶18設(shè)有斜切邊40，密封帶18沿著所述斜切邊抵靠工具50滑動(dòng)。密封帶18的推動(dòng)指的是，密封帶 18從(在安裝空間51中時(shí)的)初始未受應(yīng)力狀態(tài)被壓縮到密封帶18 (鄰接突出凸緣30、 32時(shí))的徑向壓縮狀態(tài)。當(dāng)新更換的密封帶18已經(jīng)移動(dòng)到突出凸緣30、32的頂部上的位置時(shí)，所述新更換的密封帶18與兩個(gè)子缸4、6之間的連接部3密封地交迭。在圖4中，兩個(gè)鎖定構(gòu)件20、21從缸主體2移除，雖然為了有助于更換密封帶18， 但是僅鎖定構(gòu)件20、21中的一個(gè)需要從安裝空間51、52被移除。新的0形環(huán)33、34、35、36 和間隔件38、40優(yōu)選地作為要安裝的新密封帶被安裝。圖1-4的壓力容器1還包括排放裝置，所述排放裝置包括布置在第一和第二子缸的連接部中的界面處的徑向排放通道44，還包括排放孔42，所述排放孔布置在缸主體2的包絡(luò)面與預(yù)加應(yīng)力裝置8之間中布置的固定構(gòu)件和桿46中，從而形成軸向引導(dǎo)的排放通道。固定構(gòu)件16設(shè)有直通排放孔42，所述直通排放孔42具有在第一子缸4與第二子缸6之間的連接部3處的入口，并徑向延伸通過固定構(gòu)件16。這種直通排放孔42以頻繁間隔繞固定構(gòu)件16的周向布置，參見圖3。兩個(gè)子缸4、6之間的連接部3設(shè)有徑向延伸排放通道44，所述排放通道44在缸主體2的內(nèi)側(cè)從密封裝置18延伸，并徑向穿過缸主體2并到達(dá)固定構(gòu)件16的直通排放孔42 的入口。6棱桿46布置成在缸主體2與預(yù)加應(yīng)力裝置之間中繞著缸主體2的外包絡(luò)面。所述桿46繞缸主體2并排布置，隨后施加預(yù)加應(yīng)力裝置。軸向延伸通道形成在一對(duì)相鄰桿中的每一個(gè)與缸主體2的表面之間，藉此排放通道形成在缸主體2的軸向方向上并沿著缸主體2的包絡(luò)面。理想地，壓力容器不會(huì)發(fā)生泄露。然而，如果在密封裝置處發(fā)生泄漏，則壓力介質(zhì)將從缸主體2流出。泄露流將沿著經(jīng)由密封裝置、首先通過徑向延伸排放通道44，接著通過直通排放空42的路徑，并最后沿著軸向延伸排放通道。泄露流的路徑的橫截面的直徑被布置成使得所述流動(dòng)將沿著所述橫截面面積的直徑相同或擴(kuò)大的路徑。因此，已經(jīng)通過連接部3泄漏出來的壓力介質(zhì)將以低流動(dòng)阻力流動(dòng)，而作用在子缸上的分離力將被減小。該排放裝置使得可以在初始階段注意到泄漏?；跈M截面的形狀，該橫截面的尺寸可以被另外調(diào)節(jié)以實(shí)現(xiàn)低流動(dòng)阻力的期望結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種用于高壓壓制機(jī)的壓力容器，包括至少第一子缸和第二子缸，所述第一子缸和所述第二子缸軸向連接以形成用于封閉高壓介質(zhì)的缸主體；和密封裝置，所述密封裝置布置在所述缸主體的內(nèi)壁處，用于密封所述第一子缸與所述第二子缸之間的連接部，從而防止所述高壓介質(zhì)泄漏，所述密封裝置包括環(huán)形密封帶；第一周向突出凸緣，其布置在所述第一子缸的內(nèi)壁上，并且從所述連接部遠(yuǎn)離所述第二子缸軸向延伸；第二周向突出凸緣，其布置在所述第二子缸的內(nèi)壁上，并且從所述連接部遠(yuǎn)離所述第一子缸軸向延伸，其中所述密封帶在處于安裝位置時(shí)同心地位于所述第一突出凸緣和所述第二突出凸緣內(nèi)，使得所述密封帶以徑向被預(yù)加應(yīng)力的方式鄰接所述第一突出凸緣和所述第二突出凸緣，并且與所述第一子缸與所述第二子缸之間的連接部密封地交迭；以及其中所述密封裝置還包括第一周向安裝空間，所述第一周向安裝空間布置在所述第一子缸的內(nèi)壁中，并且從所述第一突出凸緣遠(yuǎn)離所述第二子缸軸向延伸，以便于所述密封裝置的部件的更換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高壓壓制機(jī)的壓力容器，其中，所述突出凸緣在徑向方向上突出的徑向距離以及所述密封帶在未受應(yīng)力狀態(tài)下具有的外徑使得所述密封帶在處于安裝位置時(shí)通過被彈性壓縮而被徑向預(yù)加壓力，并且所述密封帶與所述突出凸緣之間的接觸壓力至少為2MPa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于高壓壓制機(jī)的壓力容器，其中，所述突出密封凸緣分別具有周向密封接觸表面，所述周向密封接觸表面用于密封地接觸所述密封帶上的相應(yīng)的密封表面，其中所述接觸表面平行于所述缸主體的中心軸線軸向延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的用于高壓壓制機(jī)的壓力容器，其中，所述密封帶沿著所述密封帶的周向邊中的至少一個(gè)設(shè)有斜切邊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的用于高壓壓制機(jī)的壓力容器，其中，所述密封帶由金屬材料制成，優(yōu)選地所述密封帶由青銅制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的用于高壓壓制機(jī)的壓力容器，其中，所述第一安裝空間的尺寸被形成為使得當(dāng)處于預(yù)安裝位置的所述密封帶位于所述第一安裝空間中時(shí)， 所述密封帶優(yōu)選地基本上未受應(yīng)力。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的用于高壓壓制機(jī)的壓力容器，其中，所述密封帶在處于安裝位置時(shí)具有下述周向部分，所述周向部分軸向延伸通過所述第一突出凸緣并延伸穿過所述第一安裝空間的一部分，使得在所述密封帶、所述第一突出凸緣的徑向表面和所述第一子缸的內(nèi)壁之間形成周向密封通道；其中，所述密封裝置還包括周向輔助密封裝置，所述周向輔助密封裝置布置在所述密封通道中，用于密封所述密封帶與所述第一突出凸緣之間的連接部。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于高壓壓制機(jī)的壓力容器，其中，所述第一安裝空間具有軸向延伸部，所述軸向延伸部使得能夠從所述缸主體內(nèi)接近所述密封通道以更換所述輔助密封裝置的至少一些部件。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的用于高壓壓制機(jī)的壓力容器，其中，所述輔助密封裝置包括柔性密封件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的用于高壓壓制機(jī)的壓力容器，其中，所述密封裝置還包括鎖定構(gòu)件，所述鎖定構(gòu)件布置在所述第一安裝空間中，用于防止所述密封裝置在處于安裝位置時(shí)軸向移動(dòng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于高壓壓制機(jī)的壓力容器，其中，所述第一安裝空間由所述第一子缸的內(nèi)壁中的周向安裝溝槽形成，所述鎖定構(gòu)件的徑向厚度等于所述第一突出凸緣和所述密封帶的組合徑向厚度，其中所述鎖定構(gòu)件從所述密封帶的周向邊軸向地延伸到所述安裝溝槽的遠(yuǎn)端，藉此所述鎖定構(gòu)件和所述密封帶的徑向內(nèi)表面及所述缸主體的在所述安裝溝槽外的內(nèi)表面齊平。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的用于高壓壓制機(jī)的壓力容器，其中，所述鎖定構(gòu)件包括簧環(huán)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的用于高壓壓制機(jī)的壓力容器，其中，所述密封裝置還包括第二周向安裝空間，所述第二周向安裝空間布置在所述第二子缸的內(nèi)壁中，并從第二突出凸緣遠(yuǎn)離所述第一子缸軸向延伸，并以與第一周向安裝空間相同的方式布置， 并以與所述第一周向安裝空間相同的方式與所述密封裝置的相應(yīng)部件協(xié)作。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于高壓壓制機(jī)的壓力容器，其中，所述密封裝置關(guān)于所述第一子缸與所述第二子缸之間的連接部對(duì)稱。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)所述的用于高壓壓制機(jī)的壓力容器，其中，所述壓力容器還包括預(yù)加應(yīng)力裝置，所述預(yù)加應(yīng)力裝置繞所述缸主體的包絡(luò)面設(shè)置，使得所述缸主體被徑向預(yù)加應(yīng)力。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用于高壓壓制機(jī)的壓力容器，其中，所述第一子缸和所述第二子缸通過固定構(gòu)件軸向連接，其中所述第一子缸設(shè)有用于容納所述固定構(gòu)件的第一部分的第一基座；所述第二子缸設(shè)有用于容納所述固定構(gòu)件的第二部分的第二基座；所述固定構(gòu)件配合在所述第一基座和所述第二基座中；所述固定構(gòu)件、所述第一基座和所述第二基座被布置成使得所述固定構(gòu)件、所述第一基座和所述第二基座協(xié)作以防止所述第一子缸與所述第二子缸之間的相對(duì)軸向移動(dòng)；以及其中所述預(yù)加應(yīng)力裝置繞所述缸主體的包絡(luò)面設(shè)置，使得所述缸主體被徑向預(yù)加應(yīng)力，并且所述固定構(gòu)件被鎖定在所述第一基座和所述第二基座中。
17.一種用于更換根據(jù)權(quán)利要求1的壓力容器的被磨損的密封帶的方法，包括以下步驟將磨損的密封帶移出壓力容器；將具有楔形表面的工具插入到所述第一安裝空間中，使得所述楔形表面至少沿著所述第一安裝空間的底部與所述第一突出凸緣的最內(nèi)側(cè)徑向端部之間的距離和至少在選擇的周向部分處軸向形成滑動(dòng)表面；使圓形更換密封帶變形成為橢圓形形狀；將變形后的所述更換密封帶引入到所述壓力容器中；將變形后的所述更換密封帶放置在所述第一安裝空間中；在所述第一安裝空間中使變形后的所述更換密封帶大致變形回到所述更換密封帶的初始圓形形狀；以及步驟在所述工具的楔形表面上將所述更換密封帶推到同心地位于所述第一突出凸緣和所述第二突出凸緣內(nèi)的密封位置，使得所述更換密封帶以被徑向預(yù)加應(yīng)力的方式鄰接所述第一突出凸緣和所述第二突出凸緣，并與所述第一子缸與所述第二子缸之間的連接部密封地交迭。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于高壓壓制機(jī)的壓力容器(1)，該壓力容器包括至少第一子缸(4)和第二子缸(6)，他們軸向連接以形成用于封閉高壓介質(zhì)的缸主體(2)；和密封裝置，其布置在缸主體的內(nèi)壁處，用于密封第一與第二子缸(4，6)之間的連接部(3)，從而防止高壓介質(zhì)泄漏。密封裝置包括環(huán)形密封帶(18)；第一周向突出凸緣(30)，其布置在第一子缸的內(nèi)壁上，并從連接部(3)遠(yuǎn)離第二子缸(6)軸向延伸；第二周向突出凸緣(32)，其布置在第二子缸(6)的內(nèi)壁上，并從連接部(3)遠(yuǎn)離第一子缸(4)軸向延伸。密封帶(18)在處于安裝位置時(shí)同心地位于第一和第二突出凸緣(30，32)內(nèi)，使得密封帶以徑向被預(yù)加應(yīng)力的方式鄰接第一和第二突出凸緣(30，32)，并且與第一與第二子缸(4，6)之間的連接部(3)密封地交迭。密封裝置還包括第一周向安裝空間(51)，其布置在第一子缸(4)的內(nèi)壁中，并從第一突出凸緣(30)遠(yuǎn)離第二子缸(6)軸向延伸，以便于密封裝置的部件的更換。
文檔編號(hào)F17C1/00GK102439348SQ200980159218
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2009年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月11日
發(fā)明者雷納特·斯文森 申請(qǐng)人:艾維爾技術(shù)公司