減少焊接中的剩余應(yīng)力的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種壓力容器，所述壓力容器包括被設(shè)置用于容納壓力介質(zhì)的壓力室(5)，所述壓力容器包括：至少一個(gè)圓筒段(2)，所述至少一個(gè)圓筒段被設(shè)置用于縱向連接以形成圓筒主體(1)，藉此，被設(shè)置用于互連部分(12)的接合部(7)形成在至少一個(gè)圓筒段的相鄰縱向邊緣(6)處。所述壓力容器還包括預(yù)施加應(yīng)力裝置(20)，所述預(yù)施加應(yīng)力裝置被設(shè)置在所述圓筒主體的外殼表面(4)周?chē)糜趯?duì)所述圓筒主體徑向預(yù)施加應(yīng)力并用于至少部分降低沿所述至少一個(gè)圓筒段的相鄰縱向邊緣之間的每個(gè)接合部的至少一部分延伸的間隙(11)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】減少焊接中的剩余應(yīng)力
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高壓擠壓領(lǐng)域，并且具體地，涉及一種用于等靜壓擠壓的壓力容器。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓擠壓經(jīng)常用于粉末或模型材料的密封，例如飛機(jī)用的渦輪機(jī)葉片，以實(shí)現(xiàn)材料孔隙度的消除。因此，壓力被施加到放置在壓力機(jī)中的物體，以便大致增加物體的使用壽命和強(qiáng)度，特別是增加疲勞強(qiáng)度。本申請(qǐng)的另一個(gè)領(lǐng)域涉及一種產(chǎn)品的制造，該產(chǎn)品需要被充分密集并具有無(wú)孔表面。
[0003]受到高壓擠壓處理的物體被定位在壓力室的裝填隔室中。裝填后，壓力室被密封并且液體或氣體壓力介質(zhì)被引入到壓力室和壓力室的裝填隔室中。壓力機(jī)通常包括設(shè)有電熱元件的熔爐，用于增加壓力室中的溫度。壓力介質(zhì)的壓力和溫度增加，使物體在選擇的時(shí)間段經(jīng)受高壓和高溫。當(dāng)物體擠壓完成時(shí)，物體經(jīng)常需要在從壓力室移除或卸載之前被冷卻。
[0004]壓力、溫度和處理時(shí)間取決于諸如待處理的物體的材料特性、應(yīng)用范圍和/或所需要的物體的質(zhì)量等因素。基于等靜壓擠壓過(guò)程期間的壓力介質(zhì)的溫度，該過(guò)程可以被稱(chēng)作熱等靜壓擠壓(以下被稱(chēng)作HIP)，其中壓力通?？梢赃_(dá)到300MPa，溫等靜壓擠壓(在此處被稱(chēng)作WIP)，或冷等靜壓擠壓(以下被稱(chēng)作CIP)，其中壓力可以達(dá)到700MPa。
[0005]用于高壓壓力機(jī)的圓筒是通過(guò)鍛造傳統(tǒng)制造的，其中主體首先被鑄造并且然后被鍛造。更具體地，大致圓柱形主體先被鑄造，然后被鍛造以擴(kuò)展成具有適當(dāng)直徑和壁厚度的中空?qǐng)A筒主體。鍛造過(guò)程提供了增加鑄造材料的強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)。為了承受高的內(nèi)部壓力，圓筒主體然后通過(guò)徑向壓縮圓筒的方式被預(yù)施加應(yīng)力，由此，圓筒壁經(jīng)歷正切壓縮應(yīng)力。預(yù)施加應(yīng)力還使圓筒壁中的裂縫形成/蔓延的風(fēng)險(xiǎn)最小化，并因此減少了壓力容器失效的風(fēng)險(xiǎn)。
[0006]在制造非常大的圓筒時(shí)，對(duì)用于鍛造、熱處理、和機(jī)械加工過(guò)程的設(shè)備的要求要求是高的。近來(lái)，對(duì)于待擠壓的物品的尺寸越來(lái)越大的需求的增加日益發(fā)展，這暗示了增加壓力室的容量的需求，經(jīng)常超過(guò)使用現(xiàn)有壓力容器可能的情況。另外，上述傳統(tǒng)的制造方法是復(fù)雜且耗時(shí)的。與有限數(shù)量的合格供應(yīng)者相結(jié)合，這會(huì)導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間才能交付的問(wèn)題。因此具有改善壓力容器的需要，并且特別地，需要能夠應(yīng)對(duì)持續(xù)增加的需求和滿足業(yè)務(wù)和顧客的需要的壓力容器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的一種目標(biāo)是提供一種減輕至少一些上述問(wèn)題的改善的裝置和方法。
[0008]該目標(biāo)和其它目標(biāo)通過(guò)提供壓力容器、高壓壓力機(jī)和用于制造具有限定在獨(dú)立權(quán)利要求中的特征的壓力容器的方法。優(yōu)選實(shí)施例被限定在從屬權(quán)利要求中。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供有一種壓力容器，該壓力容器包括被設(shè)置用于容納壓力介質(zhì)的壓力室。該壓力容器還包括被設(shè)置用于縱向連接以形成圓筒主體的至少一個(gè)圓筒段，藉此，被設(shè)置用于互連部分的接合部形成在至少一個(gè)圓筒段的相鄰縱向邊緣處。此夕卜，壓力容器包括設(shè)置在圓筒主體的外殼表面周?chē)念A(yù)施加應(yīng)力裝置，用于對(duì)圓筒主體徑向預(yù)施加應(yīng)力，和用于至少部分減少沿至少一個(gè)圓筒段的相鄰縱向邊緣之間的每個(gè)接合部的至少一部分延伸的間隙。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供有用于物品的等靜壓力處理的高壓壓力機(jī)，該高壓壓力機(jī)包括根據(jù)本發(fā)明第一方面的壓力容器，該高壓壓力機(jī)具有設(shè)置在力吸收壓力主體周?chē)牧ξ諌毫C(jī)框架。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供有用于制造壓力容器的方法，該壓力容器包括被設(shè)置用于容納壓力介質(zhì)的壓力室。所述方法包括提供沿在所述至少一個(gè)圓筒段的相鄰縱向邊緣之間的每個(gè)接合部的至少一部分延伸的間隙的步驟。所述方法還包括對(duì)圓筒主體的外殼表面預(yù)施加應(yīng)力的步驟，用于對(duì)圓筒主體徑向預(yù)施加應(yīng)力，其中在對(duì)圓筒主體預(yù)施加應(yīng)力時(shí)，沿至少一個(gè)圓筒段的相鄰縱向邊緣之間的接合部延伸的間隙至少部分減小。將認(rèn)識(shí)到:產(chǎn)生的圓筒主體在其開(kāi)口端能夠通過(guò)閉合蓋關(guān)閉，從而圍起壓力室。
[0012]本發(fā)明的壓力容器基于以下理解:具有增加強(qiáng)度的壓力容器可以通過(guò)提供沿壓力容器的至少一個(gè)圓筒段的相鄰縱向邊緣之間的每個(gè)接合部的至少一部分延伸的間隙而實(shí)現(xiàn)，其中預(yù)施加應(yīng)力裝置被設(shè)置用于在預(yù)施加應(yīng)力期間至少部分地減小所述間隙。在將至少一個(gè)圓筒段裝配到圓筒主體中時(shí)，所述間隙可以被設(shè)置用于互連部分的收縮。因此，拉伸應(yīng)力被減小，產(chǎn)生增加的焊接部強(qiáng)度的結(jié)果，并因此產(chǎn)生圓筒主體的強(qiáng)度增加的結(jié)果。然后，在預(yù)施加應(yīng)力時(shí)，預(yù)施加應(yīng)力裝置至少部分減小所述間隙。
[0013]更具體地，在相鄰的縱向邊緣處的接合部處的互連部分可以在冷卻時(shí)使至少一個(gè)圓筒段之間的間隙縮短，從而避免沿圓筒主體的圓周方向的剩余應(yīng)力，其中互連部分可以是例如焊接、銅焊和/或焊錫部分?；旧显诤附訒r(shí)，焊接部的局部溫度可以基本上超過(guò)被連接的圓筒段的金屬的溫度。這導(dǎo)致了在焊接期間的焊接部的局部熱膨脹以及焊接之后的焊接部的隨后收縮。因此，在冷卻時(shí)，當(dāng)焊接部由于熱收縮而凝固和收縮時(shí)，拉伸應(yīng)力可以沿所述段之間的圓周方向被屈服。本發(fā)明的壓力容器克服了這種問(wèn)題，因?yàn)樵谕ㄟ^(guò)沿接合部焊接圓筒段而裝配圓筒段時(shí)提供的間隙允許焊接部隨沿圓筒主體的圓周方向的應(yīng)力的明顯減小而收縮。
[0014]此外，在壓力容器的操作期間，預(yù)施加應(yīng)力裝置沿圓筒主體的圓周方向?qū)⒘κ┘釉趫A筒段上，即，力沿圓周方向被引導(dǎo)使得圓筒段擠壓在一起。然而圓筒段之間的接合部會(huì)受到通過(guò)增壓介質(zhì)施加的分離力的影響。預(yù)施加應(yīng)力裝置被設(shè)置以抵消該分離力并且還充分大以完全抵消和中和所述分離力，使得合力是沿圓筒主體的圓周方向的壓縮力。接著，這還導(dǎo)致互連部分不受到沿圓周方向的拉伸應(yīng)力，這是有利的，因?yàn)閮?yōu)選地是在焊接部中具有壓縮應(yīng)力(與焊接部中具有拉伸應(yīng)力的情況相比)，從而增加焊接部的強(qiáng)度，并因此增加圓筒主體的強(qiáng)度。
[0015]此外，從壓力容器沿圓筒主體的軸向方向預(yù)施加應(yīng)力沿所述軸向方向抵消互連部分中的任何拉伸應(yīng)力。因此，在壓力介質(zhì)增壓時(shí)，當(dāng)沿軸向和徑向?qū)毫θ萜黝A(yù)施加應(yīng)力時(shí)，互連部分(例如焊接部)可以幾乎或完全不受到沿圓筒主體的圓周和/或軸向方向的拉伸應(yīng)力。
[0016]本發(fā)明的一種優(yōu)點(diǎn)在于等靜壓擠壓中的壓力容器的操作在安全方面具有改善。由于在預(yù)施加應(yīng)力之前，沿每個(gè)接合部的至少一部分延伸的間隙沿圓筒主體的圓周方向提供減小的焊接部應(yīng)力，所以增加了焊接部的強(qiáng)度。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，焊接部變得更能夠承受高壓，并且在HIP的情況下，與更能夠承受高溫。這是一個(gè)有意義的重要性，因?yàn)楸景l(fā)明的壓力容器減少了壓力容器失效的風(fēng)險(xiǎn)。作為一個(gè)實(shí)例，壓力容器的失效緣由可以是由于例如材料裂縫，這在裂紋開(kāi)裂和蔓延時(shí)會(huì)出現(xiàn)。本發(fā)明在操作壓力容器時(shí)改善了上述提及的安全方面并提供了改進(jìn)的可靠性。例如，本發(fā)明可以提高非常有力的HIP壓力機(jī)(正在發(fā)展的)的壓力容器的安全性。在這些壓力機(jī)(又名“千兆HIP)中，可以達(dá)到數(shù)百M(fèi)Pa的極限壓力。
[0017]本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)在于圓筒段之間的互連部分可以例如通過(guò)使用焊接加成材料而執(zhí)行。由于加成材料可以在焊接期間提高可熔性并在固化之后提供高蠕變斷裂強(qiáng)度，所以本發(fā)明提供了圓筒段的更加改進(jìn)的互連部分以形成圓筒主體。此外，在焊接之后，可以通過(guò)退火處理焊接以為焊接部提供以下優(yōu)點(diǎn):諸如改進(jìn)的延展性、內(nèi)應(yīng)力減少、通過(guò)其單一性產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)改進(jìn)、和/或改善的冷加工特性。
[0018]通過(guò)諸如焊接部的互連部分將圓筒段裝配成圓筒主體，本發(fā)明還提供了比現(xiàn)有制造的圓柱形壓力容器的尺寸更大的圓柱形壓力容器的尺寸的制造的優(yōu)點(diǎn)。包括焊接在一起的圓筒段的圓筒主體不受到與單個(gè)大圓筒的制造過(guò)程相關(guān)的障礙的限制。
[0019]此外，本發(fā)明對(duì)于將壓力容器運(yùn)送到裝配場(chǎng)地是有利的，即，壓力容器可以從鍛工等等以段的方式被運(yùn)送到制造和裝配場(chǎng)地。例如，本發(fā)明可以有助于“千兆HIP”的運(yùn)送和裝配，這種千兆HIP高于12m并超過(guò)600噸重。用于構(gòu)造圓筒主體的圓筒段的布置從本發(fā)明的改進(jìn)的焊接部布置獲益，這減少了焊接部的剩余應(yīng)力。因此，HIP壓力機(jī)的圓筒主體可以由圓筒段構(gòu)成，與單件圓筒相比，這更便于運(yùn)送。因此，可以避免非常大的壓力機(jī)圓筒的單件構(gòu)造。
[0020]本發(fā)明的壓力容器的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于圓筒主體的制造和運(yùn)送變得更便宜。將圓筒主體制造成段(其中段可以是相同的)比非常大的單件圓筒主體的制造更具有經(jīng)濟(jì)效益。此外，與單件圓筒主體相比，圓筒主體的段具有更小的體積，可以更簡(jiǎn)便且快速地提供圓筒主體段的運(yùn)輸，這也可以具有更便宜的運(yùn)輸?shù)慕Y(jié)果。本發(fā)明的壓力容器包括至少一個(gè)圓筒段，所述至少一個(gè)圓筒段被設(shè)置用于縱向相互連接以在壓力室周?chē)纬蓤A筒主體。換句話說(shuō)，被裝配(安裝)成圓筒主體的圓筒段沿圓筒主體軸線的方向延伸。這里，術(shù)語(yǔ)“至少一個(gè)圓筒段”表示圓筒主體包括形成圓筒主體的一個(gè)或多個(gè)圓筒段。在單個(gè)段的情況下，該單個(gè)段可以被形成為單個(gè)圓筒形狀的主體，其中該段的縱向邊緣到達(dá)它們彼此鄰接的位置。還能夠由例如金屬板形成多個(gè)彎曲的圓筒段，并將它們布置以形成圓筒主體。這種彎曲圓筒段還可以被鑄造成段毛坯，并且然后被鍛造成它們最終的形狀。在一些情況下，圓筒段可以被直接鑄造成它們最終的曲線形狀，并然后，如果有需要，通過(guò)鍛造給出額外的強(qiáng)度。
[0021]這里，術(shù)語(yǔ)“接合部”表示在圓筒主體裝配時(shí)圓筒段的相鄰縱向邊緣處的連接區(qū)或連接部。
[0022]術(shù)語(yǔ)“圓周方向”在這里表示圓筒主體的垂直于軸向方向的外圍的方向，或者換句話說(shuō)，表不平行于正切方向的方向。
[0023]這里，術(shù)語(yǔ)“互連部分”表示至少一個(gè)圓筒段之間的剛性連接。互連部分優(yōu)選地可以是焊接部，為了便于理解，術(shù)語(yǔ)“互連部分”在本文中通常是指焊接部。通過(guò)沿圓筒段的接合部的相鄰縱向邊緣處提供的焊接部，可以獲得包括連接的圓筒段且在接合部流體密封的壓力容器，從而防止壓力介質(zhì)泄漏通過(guò)圓筒段的接合部。
[0024]在壓力室中流體被清空的操作期間，諸如在HIP的操作期間，互連部分的密封將防止流體流出室從而泄漏到壓力室中。這增加了真空周期的效率。因此，互連部分可以提供雙向密封，產(chǎn)生接合部在雙方向上防止泄漏的結(jié)果，即，防止從室泄漏到外部并且反之亦然。
[0025]在圓筒段之間進(jìn)行焊接之后，可以沿圓筒段的相鄰縱向邊緣之間的接合部的至少一部分保持間隙，從而使圓筒段沿每個(gè)接合部的至少一部分略微分離。間隙可以通過(guò)焊接被至少部分地包圍，或換句話說(shuō)，間隙被實(shí)現(xiàn)作為至少一個(gè)圓筒段之間的在軸向方向、徑向方向和/或沿圓周方向上的空隙。
[0026]壓力容器包括設(shè)置在圓筒主體的外殼表面周?chē)念A(yù)施加應(yīng)力裝置，并且所述預(yù)施加應(yīng)力裝置被設(shè)置用于對(duì)圓筒主體徑向預(yù)施加應(yīng)力。在沿徑向方向被預(yù)施加應(yīng)力時(shí)，即，在壓力容器周?chē)念A(yù)施加應(yīng)力裝置將預(yù)應(yīng)力施加到圓筒主體的圓筒段上時(shí)，圓筒段將沿圓周方向被擠壓在一起。在圓筒段被擠壓在一起時(shí)，相鄰圓筒段之間的間隙將被減小/降低，并且在越來(lái)越多的預(yù)應(yīng)力從預(yù)施加應(yīng)力裝置被施加時(shí)，最終、幾乎或完全消失。因此，在對(duì)壓力容器預(yù)施加應(yīng)力之后，可能在相鄰圓筒段之間只有部分的間隙，或?qū)嶋H上根本沒(méi)有間隙。
[0027]當(dāng)壓力容器的圓筒段通過(guò)預(yù)施加應(yīng)力裝置被擠壓在一起時(shí)，適當(dāng)?shù)氖菆A筒段的相鄰縱向邊緣均勻地互相連接，使得圓筒主體的圓周變得平滑。為此，圓筒段的縱向邊緣可以被全面處理，用于提供平整的互連部分。然而，在通過(guò)預(yù)施加應(yīng)力裝置對(duì)壓力容器預(yù)施加應(yīng)力時(shí)，從預(yù)施加應(yīng)力裝置沿徑向方向施加的壓力力爭(zhēng)使圓筒主體沿圓周方向的任何不規(guī)則結(jié)構(gòu)變平整。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例，沿至少一個(gè)圓筒段的相鄰縱向邊緣之間的每個(gè)接合部的至少一部分延伸的至少一個(gè)凹部可以被設(shè)置用于解除來(lái)自壓力容器的應(yīng)力。換句話說(shuō)，在圓筒主體中形成裂縫的情況下，凹部可以被設(shè)置用于解除來(lái)自壓力容器中的壓力介質(zhì)的壓力?？梢匝亟雍喜吭诳v向方向上被設(shè)置的凹部可以因此沿縱向方向從圓筒主體的內(nèi)部吸收和運(yùn)送壓力介質(zhì)，從而降低圓筒主體內(nèi)的壓力和/或降低甚至更嚴(yán)重的在圓筒主體中形成裂縫的風(fēng)險(xiǎn)。例如，在壓力容器的操作期間，裂縫可以出現(xiàn)在圓筒段的內(nèi)部部分上或圓筒主體的段的內(nèi)部部分上。裂縫可能會(huì)出現(xiàn)在例如圓筒段之間的接合部處的互連部分處，或者在該互連部分附近。在出現(xiàn)這種裂縫的情況下，在圓筒主體段之間會(huì)出現(xiàn)從圓筒主體內(nèi)部朝向凹部的泄漏。
[0029]在本發(fā)明實(shí)施例中的至少一個(gè)凹部可以緩和與圓筒主體中裂縫形成相關(guān)的問(wèn)題，并可以更進(jìn)一步防止裂縫在圓筒主體中蔓延。因此，本實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于等靜壓擠壓中的壓力容器的操作在安全方面有更進(jìn)一步的改善。由于在圓筒主體的圓筒段之間的例如焊接部的互連部分可以構(gòu)成圓筒主體的臨界點(diǎn)，特別是在壓力容器的極限壓力處，設(shè)置在圓筒段的相鄰縱向邊緣之間的接合部處的凹部可以更進(jìn)一步地防止在焊接部處出現(xiàn)的裂縫的蔓延。在該實(shí)施例中，術(shù)語(yǔ)“凹部”可以被解釋為孔、空腔等等。
[0030]因此，壓力容器可以包括沿至少一個(gè)圓筒段的相鄰縱向邊緣之間的每個(gè)接合部的至少一部分延伸的間隙/或凹部，其中所述間隙被設(shè)置用于互連部分的收縮和互連部分的拉伸應(yīng)力的釋放，并且其中所述凹部被設(shè)置用于在裂縫形成的情況下釋放應(yīng)力/壓力。換句話說(shuō)，由于在預(yù)施加應(yīng)力之前焊接部中的拉伸應(yīng)力的減小，所以間隙可以提供改善的互連部分的優(yōu)點(diǎn)，并且凹部可以提供在互連部分處形成裂縫的情況下應(yīng)力的釋放。而相鄰圓筒段之間的間隙將降低/減少，并且在越來(lái)越多的預(yù)應(yīng)力從預(yù)施加應(yīng)力裝置被施加時(shí)最終幾乎或完全消失，設(shè)置在接合部處的凹部仍然可以是幾乎或完全未經(jīng)觸動(dòng)。將要理解的是凹部可以獨(dú)立于設(shè)置的間隙而被設(shè)置在圓筒段中，即，壓力容器可以包括間隙、凹部、或間隙和凹部。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，互連部分可以是例如焊接部、銅焊部、焊錫部和/或冷焊部。因此，在包括焊接、銅焊或焊錫時(shí)，相鄰縱向邊緣的連接可以通過(guò)包括熔合的過(guò)程而提供?？蛇x地，在冷焊的情況下，互連部分可以不包括熔合。在這種情況下，冷焊表示將被擠壓在一起的至少一個(gè)圓筒段的相鄰縱向邊緣之間的接觸。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，互連部分可以形成在接合部的至少一部分處，來(lái)自壓力容器的壓力施加到該接合部的至少一部分處。換句話說(shuō)，對(duì)于在高壓壓力機(jī)的操作期間被施加壓力的接合部的至少一部分，互連部分可以形成在接合部增加其強(qiáng)度的部分處。本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于提供了用以承受高壓的進(jìn)一步增加的圓筒主體的強(qiáng)度。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，沿至少一個(gè)圓筒段的接合部的互連部分可以沿圓筒主體內(nèi)部上的接合部的至少一部分延伸。換句話說(shuō)，沿著面對(duì)圓筒主體的外部、內(nèi)部、頂部和底部的接合部，互連部分可以沿面對(duì)圓筒主體的內(nèi)部的接合部的至少一部分延伸。因此，至少在接合部的提及的部分處，例如焊接部的互連部分提供了可以承受極限壓力的互連部分的優(yōu)勢(shì)。此外，至少在提及的部分處，互連部分密封圓筒主體，從而避免了包含在圓筒主體中的壓力介質(zhì)的泄漏。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，沿至少一個(gè)圓筒段的接合部的互連部分的深度可以為0.25-10毫米之間，優(yōu)選地在0.5-3毫米之間。術(shù)語(yǔ)“深度”，這里表示基本上垂直于接合部延伸方向的方向上的深度。例如，對(duì)于在圓筒段之間縱向延伸的接合部，互連部分、或焊接部的深度是沿圓筒主體的徑向方向。
[0035]在互連部分是焊接部的情況下，過(guò)于深的焊接部會(huì)導(dǎo)致焊縫結(jié)構(gòu)的塌陷并使焊接移動(dòng)速度減慢，這會(huì)導(dǎo)致圓筒段之間互連部分以未焊透的形式變壞。此外，在焊接期間產(chǎn)生的氣體不能容易地退出，并且熔融焊接金屬的表面可以被不規(guī)則地扭曲。另一方面，過(guò)淺的焊接深度會(huì)導(dǎo)致焊接不會(huì)整體下沉，這會(huì)具有過(guò)多孔和/或弱焊接的結(jié)果。通過(guò)提供焊接部沿著圓筒段的接合部的焊接部深度在0.25-10毫米之間，并且優(yōu)選地在0.5-3毫米之間，焊接部可以更容易提供圓筒段之間的密封且堅(jiān)固的互連部分。對(duì)于相對(duì)小的高壓壓力機(jī)，焊接部的深度可以大致為0.5-1毫米，而對(duì)于高壓力壓力機(jī)，例如在100-200MPa范圍內(nèi)，焊接部深度可以是2-7毫米，或甚至更大。將認(rèn)識(shí)到的是焊接部的深度可以與圓筒段的厚度相關(guān)。例如，焊接部深度可以?xún)?yōu)選地為小于圓筒段的厚度的5%。例如，具有例如50毫米厚度的圓筒段的4%的焊接部深度為2毫米的焊接深度。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，壓力容器還可以包括設(shè)置在接合部的至少一側(cè)上的至少一個(gè)預(yù)應(yīng)力表面，用于獲得從預(yù)施加應(yīng)力裝置施加在該表面上的周向力，并且其中至少一個(gè)預(yù)應(yīng)力表面被設(shè)置用于經(jīng)由至少一個(gè)圓筒段將所述周向力傳遞到接合部，使得在接合部處獲得額外的周向壓縮應(yīng)力。
[0037]實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于傳遞的力還可以導(dǎo)致在接合部獲得壓縮應(yīng)力。更具體地，至少一個(gè)預(yù)應(yīng)力表面被設(shè)置用于朝向接合部沿圓周方向傳遞施加在其上的作用力。由于預(yù)應(yīng)力表面的面積小于圓筒段的邊緣的面積，所以壓力在預(yù)應(yīng)力表面處增加，從而提高壓力容器的密封性能。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，壓力容器可以在至少一個(gè)圓筒段之間設(shè)有至少一個(gè)支撐裝置，至少一個(gè)支撐裝置被設(shè)置用于提供在對(duì)圓筒主體預(yù)施加應(yīng)力之前提供的間隙。這里術(shù)語(yǔ)“支撐裝置”表示諸如螺紋、肩部、柱腳、頸部、唇狀部、插頭等等的相對(duì)小的元件，該元件用以提供圓筒段之間的間隙。在圓筒段之間的互連部分利用具有密封焊點(diǎn)的、諸如電子束焊接和/或激光焊接的焊接方法實(shí)現(xiàn)時(shí)的情況下，可以設(shè)置支撐裝置。然而，該實(shí)施例還可以適用諸如電弧焊、等離子焊、TIG焊接、MAG焊接等等的其它焊接技術(shù)。在應(yīng)用精細(xì)或密封焊接方法時(shí)使用支撐裝置可以是優(yōu)選的，因?yàn)橐恍┖附臃椒ú荒茉诰哂邢鄬?duì)大間隙的圓筒段的兩個(gè)相鄰縱向邊緣之間的接合部焊接。本發(fā)明的實(shí)施例的支撐裝置可以在圓筒段之間提供相對(duì)小的間隙。例如，支撐裝置可以被設(shè)置在間隙的端部，用于提供圓筒段之間的間隙。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在對(duì)圓筒主體預(yù)施加應(yīng)力之前提供的間隙可以在軸向方向上沿每個(gè)接合部的至少一部分、在徑向方向上沿每個(gè)接合部的至少一部分延伸、和沿圓周方向在至少一個(gè)圓筒段之間延伸。換句話說(shuō)，間隙可以實(shí)現(xiàn)作為空隙，在預(yù)施加應(yīng)力裝置至少部分地減小間隙之前，該空隙在至少一個(gè)圓筒段之間沿軸向方向、徑向方向、和/或圓周方向至少部分地延伸。
[0040]該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于可以沿每個(gè)接合部的至少一部分提供的間隙仍然沿圓筒主體的圓周方向提供減少的焊接部應(yīng)力，而不通過(guò)間隙分開(kāi)的縱向邊緣的部分可以例如為圓筒段的互連部分提供額外的穩(wěn)定性。
[0041]作為沿圓周方向延伸的間隙的實(shí)例，圓筒段的縱向邊緣可以被設(shè)置成臺(tái)階的形狀或任何其它形狀，是的沿每個(gè)接合部的間隙是不連續(xù)的。換句話說(shuō)，縱向邊緣的至少一部分的邊緣可以不通過(guò)間隙分隔開(kāi)。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在對(duì)圓筒主體預(yù)施加應(yīng)力之前提供的間隙的寬度可以在
0.1-5毫米之間，優(yōu)選地在0.5-1毫米之間。這里術(shù)語(yǔ)“寬度”表示圓筒主體的沿圓周方向的寬度，即，面對(duì)圓筒段的相鄰緣部之間的寬度。如果圓筒段之間的間隙過(guò)小，則在焊接后焊接部在圓筒段之間的接合部中收縮的可能被限制。另一方面，如果圓筒段之間的間隙過(guò)寬，則會(huì)出現(xiàn)不密封和/或弱焊接的風(fēng)險(xiǎn)。因此，如果間隙在0.1-5毫米之間，優(yōu)選地在0.5-1毫米之間，則間隙可以改善焊接的情況，這提供了圓筒段之間的密封且堅(jiān)固的互連部分，并且其中間隙可以抵消沿圓筒主體的圓周方向的剩余應(yīng)力。
[0043]將認(rèn)識(shí)到:間隙的寬度可以與將被相互連接的圓筒段的厚度有關(guān)。作為一種實(shí)例，間隙的寬度可以為圓筒段厚度的大致10%。例如，如果圓筒段的厚度是10毫米，則間隙的寬度可以為大致I毫米。
[0044]此外，將認(rèn)識(shí)到在至少一個(gè)圓筒段互連之后，預(yù)施加應(yīng)力裝置被設(shè)置以至少部分減少/減小沿至少一個(gè)圓筒段的相鄰縱向邊緣之間的每個(gè)接合部的至少一部分延伸的間隙。
[0045]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，至少兩個(gè)、優(yōu)選地在四個(gè)到八個(gè)的范圍內(nèi)的圓筒段可以被設(shè)置以在壓力室周?chē)纬蓤A筒主體。設(shè)置四個(gè)到八個(gè)圓筒段以形成圓筒主體的優(yōu)點(diǎn)在于圓筒段的數(shù)量足以具有提供與這種布置相關(guān)的益處，例如與相對(duì)較少和較大的圓筒段的布置相比，使相對(duì)小的圓筒段能夠更容易地運(yùn)送和制造。此外，圓筒段的優(yōu)選數(shù)量足夠低，用于避免其中過(guò)多數(shù)量的圓筒段會(huì)導(dǎo)致在圓筒段的每個(gè)接合部處過(guò)多焊接的設(shè)置和/或在所有圓筒段相互連接時(shí)增加出現(xiàn)圓筒主體的不均勻圓筒形狀的風(fēng)險(xiǎn)。
[0046]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，至少一個(gè)圓筒段的接合部可以沿圓筒主體的圓周相對(duì)于其縱向軸線基本上成螺旋狀且同軸地延伸。換句話說(shuō)，圓筒段可以是厚板，該厚板基本上具有平行四邊形的形狀，并且還沿圓周方向成拱形。在該實(shí)施例中，代替平行于圓筒主體的軸線延伸的接合部，相鄰圓筒段邊緣之間的接合部從圓筒主體的一端沿著圓筒主體中的螺旋形路徑延伸到另一端。因此，在此實(shí)施例中，設(shè)置在圓筒段的相鄰螺旋形邊緣之間的間隙也可以具有螺旋形形狀。本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于:如果裂縫結(jié)構(gòu)開(kāi)始出現(xiàn)，則裂縫可以沿從焊接部向外的方向蔓延。例如，沿基本上軸向方向蔓延的裂縫在這種情況下可以不會(huì)沿著焊接部(即在圓筒主體周?chē)菪归_(kāi)的方向)發(fā)展。因此，本發(fā)明的實(shí)施例有助于圓筒主體具有更高的強(qiáng)度。
[0047]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，預(yù)施加應(yīng)力裝置可以具有帶形或線形形狀，具有橢圓形、圓形、正方形、或矩形橫截面形狀，并且被旋繞在圓筒主體的外殼表面周?chē)＞€繞組包括緊密卷繞到壓力容器的圓筒主體的外表面上或周?chē)木€或帶。在卷繞期間，線或帶被伸展，從而感應(yīng)線和帶中的預(yù)應(yīng)力，該線或帶提供作用于圓筒主體上的徑向向內(nèi)的力并感應(yīng)預(yù)施加于此的應(yīng)力。因此，在可操作的壓力容器周?chē)o密卷繞的預(yù)應(yīng)力線將使壓力容器處于壓縮和預(yù)施加應(yīng)力狀態(tài)。
[0048]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，壓力容器可以包括被設(shè)置用于軸向連接以形成圓筒主體的至少兩個(gè)子圓筒，其中軸向連接的子圓筒相互連接。換句話說(shuō)，在本實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè)子圓筒可以包括被設(shè)置用于縱向互連以形成圓筒主體的圓筒段，而這些子圓筒然后可以被軸向設(shè)置。軸向連接的子圓筒可以沿相互連接的子圓筒的每個(gè)接合部焊接或銅焊，其中接合部被設(shè)置在垂直于圓筒主體軸線的平面中。
[0049]包括軸向相互連接的沿接合部被焊接在一起的子圓筒的壓力容器與通過(guò)圓筒段的縱向連接部布置而獲得的單件容器相比可以允許更大的容器，因?yàn)槊總€(gè)子圓筒可以被單獨(dú)制造。如果壓力容器在壓力機(jī)操作場(chǎng)地當(dāng)場(chǎng)被裝配，則由單獨(dú)的子圓筒形成的圓筒主體由于部件較小能夠允許其便利的運(yùn)送。
[0050]上述討論和在附圖中說(shuō)明的任何一種實(shí)施例可以有利地與同一 申請(qǐng)人:申請(qǐng)的“壓力圓筒容器的焊接密封”和“壓力容器和高壓壓力機(jī)”的共同未決申請(qǐng)相結(jié)合，因此，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。
[0051]此外，在本發(fā)明的壓力容器的實(shí)施例中，壓力容器可以在大約20MPa到大約1500MPa的壓力范圍內(nèi)操作，并且更優(yōu)選地，在大約80到大約220MPa的壓力范圍內(nèi)操作。
[0052]將認(rèn)識(shí)到:上述參照壓力容器的具體實(shí)施例和任何附加特征可被同樣地應(yīng)用并且可以與根據(jù)本發(fā)明第二方面的包括壓力容器的高壓壓力機(jī)和根據(jù)本發(fā)明的第三方面的用于制造壓力容器的方法相結(jié)合。
[0053]通常，在權(quán)利要求中使用的所有術(shù)語(yǔ)根據(jù)【技術(shù)領(lǐng)域】中的它們的普通含義被解釋?zhuān)窃诖颂幜硗馇宄叵薅ā３橇碜饕?guī)定，所有對(duì)元件、設(shè)備、部件、裝置、步驟等的引用將被廣泛地解釋為參照所述元件、設(shè)備、部件、裝置、步驟等等。除非另作規(guī)定，在此處公開(kāi)的任何方法中的步驟不必須按照公開(kāi)的確切順序來(lái)執(zhí)行。[0054]本發(fā)明的其它目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)將從以下的詳細(xì)說(shuō)明、附加的從屬權(quán)利要求和附
圖中變得更明顯。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0055]本發(fā)明的上述以及另外的目的、特征和和優(yōu)點(diǎn)將參照附圖通過(guò)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明性和非限制性的詳細(xì)說(shuō)明而被更好地理解，其中相同的附圖標(biāo)記用于相似的元件，其中:
[0056]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的圓筒主體的示意圖；
[0057]圖2是被設(shè)置用于圓筒主體的兩個(gè)圓筒段的互連部分的接合部；
[0058]圖3是圖2的設(shè)有預(yù)施加應(yīng)力繞線的示意圖；和
[0059]圖4-7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圓筒主體的橫截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0060]本發(fā)明主要參照幾個(gè)實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地了解到，如所附權(quán)利要求所限定的，除了公開(kāi)的實(shí)施例之外的其它實(shí)施例能夠相等地落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0061]參照?qǐng)D1，示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圓筒主體I。圓筒主體I包括五個(gè)圓筒段2，其中每個(gè)圓筒段2具有基本上矩形平板的形狀。圓筒段2的長(zhǎng)度平行于圓柱軸Ca延伸，其中圓筒段2的長(zhǎng)度限定Q為圓筒主體I的長(zhǎng)度。圓筒段2的寬度沿圓周方向Cd略微成拱形，使得圓筒段2被設(shè)置用于沿圓周方向Cd彼此連接，從而形成圓筒主體I。
[0062]雖然在圖1中描述的圓筒主體I包括被設(shè)置以形成圓筒主體I的五個(gè)圓筒段2，但是顯然能夠想到實(shí)際上可以以多個(gè)圓筒段2構(gòu)造圓筒主體I。優(yōu)選地，根據(jù)在此處說(shuō)明的形成圓筒段2，這要求圓筒段2可以根據(jù)共同未決申請(qǐng)“壓力圓筒容器的焊接密封”和/或“壓力容器和高壓壓力機(jī)”中的說(shuō)明裝配以形成圓筒主體I。圓筒段的其它優(yōu)點(diǎn)和設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)在同一 申請(qǐng)人:的所述共同未決申請(qǐng)中被全面說(shuō)明，其內(nèi)容通過(guò)引用在此處結(jié)合。
[0063]圓筒主體I具有從圓筒軸線Ca通過(guò)圓筒I的中心到圓筒主體I的內(nèi)表面3的內(nèi)圓筒半徑Cki，和從圓筒軸線Ca到圓筒段2的外表面4的外半徑CK2。因此圓筒段2的厚度T = CK2-CK1。在圓筒主體I被組裝時(shí)，圓筒段2的內(nèi)表面3限定壓力室5。此外，圓筒主體I可以在端部通過(guò)蓋(不顯示)閉合，蓋通過(guò)框架(不顯示)被夾持在適當(dāng)?shù)奈恢谩?br> [0064]在圓筒段2的相鄰縱向邊緣6處，接合部7形成在圓筒段2之間，其中每個(gè)接合部7基本上平行于圓柱軸線Ca延伸并沿整個(gè)圓筒主體長(zhǎng)度Q延伸。
[0065]在段2的頂部和底部處，段2分別形成頂部邊緣和底部邊緣9，其中這些邊緣是平坦的。頂部邊緣8和底部邊緣9的每個(gè)都形成共同平面，即，段2是水平的。
[0066]在圖2a中，示意性地顯示了兩個(gè)圓筒段2a，2b之間的圓筒主體I的裝配的一部分。間隙11沿接合部7在圓筒段2a，2b的相鄰縱向邊緣6之間延伸。在使圓筒段2a，2b例如通過(guò)焊接相互連接以形成圓筒主體I時(shí)，焊接部的溫度可以基本上超過(guò)圓筒段2a，2b的金屬的溫度。在焊接部12冷卻時(shí)，當(dāng)焊接部12由于熱收縮凝固并收縮時(shí)，應(yīng)力會(huì)沿圓周方向Cd出現(xiàn)，即，在垂直于圓柱軸線Ca且垂直于接合部7的延伸部的圓筒主體I的平面中的方向上出現(xiàn)。此外，應(yīng)力14還在軸向方向Ca出現(xiàn)。通過(guò)在焊接或銅焊時(shí)沿接合部7延伸的間隙11，沿接合部I的圓筒段2允許焊接部12隨明顯減小的應(yīng)力13和14沿圓筒主體I的圓周方向Cd和軸向方向Ca收縮。
[0067]圖2b顯示從圖2a上方觀察的，即，沿軸向方向CA觀察的視圖，用于更好地理解視圖。將認(rèn)識(shí)到:圖2b僅用于說(shuō)明性目的，而且例如間隙11的任何尺寸可以不同于這些顯示的尺寸。
[0068]參照?qǐng)D3,示意性地顯示了部分圓筒主體I的說(shuō)明。如先前圖2a所示，圖3顯示了兩個(gè)圓筒段2a，2b之間的連接，其中已經(jīng)在圓筒段2a，2b之間的縱向邊緣6的接合部7處執(zhí)行了焊接。兩個(gè)圓筒段2，2b通過(guò)沿圓筒段2a，2b之間的接合部7延伸的焊接部12連接。焊接部12由此提供用于接合部7的密封裝置，S卩，其中使圓筒段2a，2b彼此連接并接觸的密封。
[0069]圓筒主體4的外表面設(shè)有具有卷繞鋼帶20組件形式的預(yù)施加應(yīng)力裝置。帶20以螺旋形方式沿圓筒主體I的圓周方向CD緊緊地卷繞在外殼表面周?chē)栽趬毫κ抑醒貜较蚍较駽k提供壓縮應(yīng)力。在包括縱向設(shè)置的多個(gè)圓筒段的圓筒主體I被圓筒主體I周?chē)貓A周方向設(shè)置的帶20預(yù)施加應(yīng)力時(shí)，構(gòu)造可以類(lèi)似于啤酒桶。
[0070]來(lái)自帶20的預(yù)應(yīng)力使圓筒段2a，2b相對(duì)彼此在相鄰縱向邊緣6處沿圓周方向Cd擠壓，從而在焊接部12中產(chǎn)生壓縮應(yīng)力15。當(dāng)響應(yīng)于該壓縮應(yīng)力15時(shí)，焊接部12需要沿圓周方向Cd以及沿軸向方向Ca膨脹。高壓壓力機(jī)抵消焊接部12沿軸向方向Ca的任何膨脹，從而抵消焊接部12中的軸向拉伸應(yīng)力。因此，代替焊接部12中的沿軸向方向(；和/沿圓周方向Cd的拉伸應(yīng)力，預(yù)施加應(yīng)力裝置20在焊接部12中提供沿圓周方向Cd的壓縮應(yīng)力，并且從高壓壓力機(jī)沿軸向方向Ca施加的應(yīng)力在焊接部12中沿軸向方向Ca提供壓縮應(yīng)力。
[0071]由于來(lái)自帶20的預(yù)應(yīng)力，在越來(lái)越多的預(yù)應(yīng)力從帶20施加時(shí)，相鄰圓筒段2a，2b之間的間隙11將減小/減少，和最終幾乎或完全消失。換句話說(shuō)，來(lái)自帶20的預(yù)應(yīng)力的大小可以導(dǎo)致間隙11的完全或至少部分皺縮。更具體地，間隙11的減少可以從利用帶20預(yù)施加應(yīng)力的半圓柱體段解釋。到圓筒主體I上的力將通過(guò)到例如圓筒段的兩個(gè)預(yù)施加應(yīng)力邊緣/表面上的力在圓筒段的每個(gè)端點(diǎn)被抵消。施加到圓筒主體I上的壓力，即，通過(guò)圓筒主體I的徑向突出的凸起區(qū)域劃分的力根據(jù)到圓筒段的兩個(gè)邊緣/表面上的壓力而大大增強(qiáng)，因?yàn)檫吘壍拿娣e明顯小于圓筒主體I的范圍的面積。因此，當(dāng)來(lái)自帶20的預(yù)應(yīng)力可以具有上百個(gè)GPa的大小時(shí)，壓力變得比圓筒段邊緣的拉伸屈服極限更高，并且由于圓筒段被擠壓在一起，相鄰設(shè)置的圓筒段之間的間隙11將減少并最終消失。
[0072]至少一個(gè)預(yù)施加應(yīng)力表面(不顯示)可以被設(shè)置在接合部7的每個(gè)側(cè)部上，用于在壓力介質(zhì)增壓時(shí)獲得施加在其上的周向力。預(yù)施加應(yīng)力表面被設(shè)置用于經(jīng)由圓筒段2a，2b將周向力傳遞至接合部7，從而在接合部7處獲得額外圓周壓縮應(yīng)力。因此，預(yù)施加應(yīng)力表面可以進(jìn)一步導(dǎo)致焊接部12中的沿圓周方向Cd的壓縮應(yīng)力15。
[0073]在圖4a中，圓筒主體I的一部分沿圓柱軸線Ca的方向被顯示，其中第一圓筒段21和第二圓筒段22被設(shè)置用于縱向連接。接合部25分別形成在圓筒段21，22的相鄰縱向邊緣23，24處。接合部25被設(shè)置用于互連部分26，其中互連部分26可以是例如焊接部?？梢岳缭趫A筒主體I的內(nèi)部上和圓筒主體I的外部上的相鄰縱向邊緣23，24處的接合部25的部分設(shè)置互連部分26。在圖4a中，互連部分26被顯示為圓筒主體I的內(nèi)部上的焊接部28和圓筒主體I的外部上的焊接部29。焊接部28，29沿軸向(縱向)方向，即，沿圓柱軸線CA的方向延伸。此外，焊接部28，29沿徑向方向Ck突出，使焊接部28，29具有深度。例如，焊接部28，29的深度可以小于圓筒段21，22的厚度的大約5%。
[0074]可選地，可能在圓筒段21，22的相鄰縱向邊緣23，24處的接合部25僅有一個(gè)互連部分。例如，可以?xún)H提供沿著圓筒主體I的內(nèi)部上的接合部25的至少一部分設(shè)置的焊接部28。
[0075]在對(duì)圓筒主體預(yù)施加應(yīng)力之前，間隙30在圓柱軸線的方向CA、CD和Ck上沿第一圓筒段21和第二圓筒段22的相鄰縱向邊緣之間的接合部25的至少一部分延伸。例如，間隙30可以基本上沿方向Ca在縱向邊緣23，24的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸，還沿作為間隙的寬度W的Cd方向延伸，和沿作為間隙的深度D的方向Ck延伸。
[0076]如圖4a所示，在第一和第二圓筒段21，22之間沿圓周方向Cd的矩形形狀的間隙30的寬度W可以為0.1-5毫米，優(yōu)選地在0.5-1.5毫米之間。
[0077]在徑向方向Ck上，間隙30可以延伸第一圓筒段21和第二圓筒段22的相鄰縱向邊緣之間的接合部25的至少一部分延伸深度D。例如，如圖4a所示的間隙30的深度D可以延伸圓筒段21，22的厚度的大致90%。
[0078]頂部部分和底部部分(不顯示)利用互連部分密封，從而包圍間隙30。
[0079]圖4b顯示其中間隙30具有臺(tái)階狀形狀的實(shí)例，即，從圓筒主體I的內(nèi)部到外部，間隙30沿圓周方向Cd改變其寬度W，從例如0.1-5毫米的間距范圍內(nèi)的寬度W改變成基本上沒(méi)有寬度(即，圓筒段21，22不具有任何中間間隙30而連接)。雖然具有臺(tái)階狀形狀的間隙30在圖4b中被示出，但是沿每個(gè)接合部25的至少一部分延伸的間隙30可以具有任何其它形狀。例如，間隙30可以在圓筒段21，22之間具有鋸齒形狀，或任何其它規(guī)則或不規(guī)則圖案。
[0080]在圖5a中，與圖4a和圖4b相似，圓筒主體I的一部分沿圓柱軸線Ca的方向被顯示。支撐裝置40朝向圓筒主體I的內(nèi)部被設(shè)置在接合部25的端部部分處。相似的，支撐裝置41朝向圓筒主體I的外部被設(shè)置在接合部25的端部部分處。支撐裝置40，41可以為相對(duì)小的元件(例如螺紋、肩部、柱腳、頸部、唇狀部、插頭等等)，以提供圓筒段21，22之間的間隙30。支撐裝置40，41可以在圓筒段21，22之間的互連部分26利用具有相對(duì)致密焊接點(diǎn)的焊接方法實(shí)現(xiàn)的情況下被提供。接合部25通過(guò)接合部25處的焊接部42沿圓筒主體I的內(nèi)部相互連接，并且通過(guò)接合部25處的焊接部43沿圓筒主體I的外部相互連接?？蛇x地，焊接部42、43可以比圖5a中描述的那些焊接部穿透較小深度。
[0081]在圖5a中，支撐裝置40、41從圓筒段22突出。以這種方式，圓筒段22的邊緣輪廓在接合部30的端部處包括臺(tái)階狀形狀，而圓筒段21被顯示具有基本上平坦邊緣?？蛇x地，如圖5b所示，支撐裝置44、45可以在接合部的端部部分處、在圓筒主體I的外部和內(nèi)部從圓筒段21突出。這里，間隙被對(duì)稱(chēng)地設(shè)置在圓筒段21，22之間。此外，接合部的其它輪廓也是可行的。例如，多個(gè)支撐裝置沿接合部25被設(shè)置。這導(dǎo)致接合部25的臺(tái)階狀輪廓，如圖5c所示。
[0082]此外，在圖5a中的支撐裝置40、41可以用作設(shè)置在接合部25的一側(cè)上的預(yù)施加應(yīng)力表面40、41的實(shí)例，用于獲得從預(yù)施加應(yīng)力裝置(不顯示)施加在其上的周向力，從而獲得接合部25處的額外圓周壓縮應(yīng)力。
[0083]在圖5d中，支撐裝置50被設(shè)置在圓筒段21，22之間，其中該支撐裝置可以是線或帶。焊點(diǎn)51可以被設(shè)置用于將支撐裝置50連接到圓筒段21，22。
[0084]將認(rèn)識(shí)到:在從帶20施加預(yù)應(yīng)力之間在圖2-5中顯示相鄰縱向邊緣之間的間隙。因此，在預(yù)施加應(yīng)力時(shí)，相鄰圓筒段之間的間隙將減少，并且在越來(lái)越多的預(yù)應(yīng)力從帶20被施加時(shí)，間隙最終幾乎或完全消失。換句話說(shuō)，來(lái)自帶20的預(yù)應(yīng)力的大小導(dǎo)致間隙完全或至少部分皺縮。這如圖6所示，其中來(lái)自帶20的預(yù)應(yīng)力使接合部25處的間隙減小，使得在相鄰圓筒段21，22之間實(shí)際上沒(méi)有間隙。
[0085]在圖7中，凹部60沿圓筒段21，22的相鄰縱向邊緣之間的接合部25延伸。在出現(xiàn)裂縫的情況下，凹部60被設(shè)置用于解除來(lái)自壓力容器的應(yīng)力。凹部60(或空腔、孔)縱向延伸，即，沿軸向方向Ca延伸。在圖6中，凹部60具有圓形形狀，這表示凹部60以孔或空腔圓筒的形狀沿軸向方向Ca延伸。然而，凹部60的任何其它形狀是可行的。此外，凹部在圖中被設(shè)置在圓筒段21，22的厚度的大致中間。然而，凹部60可以基本上沿圓筒段21，22的厚度設(shè)置在任何地方。例如，凹部60可以接近于圓筒主體的內(nèi)部上的互連部分(例如焊接部)28被設(shè)置，或接近于圓筒主體的外部上的焊接部29被設(shè)置。
[0086]在壓力容器的操作期間，并且特別地在高壓力操作期間，可能有圓筒主體出現(xiàn)裂縫結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)。裂縫可以出現(xiàn)在例如圓筒段21，22的內(nèi)部部分上的互連部分28處、例如圓筒段21，22之間的接合部處的焊接部28處、或出現(xiàn)在其附近。因此，可能會(huì)在圓筒段21，22之間從圓筒主體的內(nèi)部出現(xiàn)壓力介質(zhì)的泄漏。通過(guò)在圓筒段21，22的相鄰縱向邊緣之間設(shè)置凹部60，凹部60可以將來(lái)自圓筒主體內(nèi)部的任何壓力介質(zhì)傳遞到凹部60。然后，凹部60可以使壓力介質(zhì)沿軸向方向Ca遠(yuǎn)離圓筒主體的內(nèi)部傳遞。因此，圓筒主體內(nèi)的壓力可以被減小。此外，可以通過(guò)凹部60減小在圓筒主體中出現(xiàn)更嚴(yán)重的裂縫結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)。
[0087]凹部60的長(zhǎng)度可以是圓筒段21，22的整個(gè)長(zhǎng)度。因此，在裂縫出現(xiàn)在例如焊接部28處的情況下，壓力介質(zhì)可以穿過(guò)圓筒段21，22之間到凹部60中，并進(jìn)一步從凹部60離開(kāi)壓力容器。凹部60的直徑可以是在出現(xiàn)裂縫的情況下的壓力容器的可靠應(yīng)力消除的能力和圓筒段21，22的結(jié)構(gòu)之間的折中方案，這在圓筒主體的內(nèi)部和外部之間提供足夠厚的益處。例如，凹部60的直徑可以例如是圓筒主體的厚度的大致10%。
[0088]可選地，除了從圓筒主體內(nèi)部在接合部25處產(chǎn)生裂縫之外，裂縫從任何其它方向產(chǎn)生。例如，裂縫可以作為替代從圓筒主體的外部處的焊接部29蔓延，并到達(dá)凹部60。除了圓筒段21，22之間的接合部25處的互連部分28，29之外，還可以在任何其它位置產(chǎn)生裂縫結(jié)構(gòu)。
[0089]雖然已經(jīng)顯示和說(shuō)明了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，但是對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的是:可以具有對(duì)此處說(shuō)明的本發(fā)明進(jìn)行的多種改變、變形或變化。因此，可以理解的是本發(fā)明的上述說(shuō)明和附圖將被認(rèn)為并非是對(duì)本發(fā)明實(shí)例的限制，并且本發(fā)明的保護(hù)范圍由所附權(quán)利要求限定。
【權(quán)利要求】
1.一種壓力容器，所述壓力容器包括被設(shè)置用于容納壓力介質(zhì)的壓力室(5)，所述壓力容器包括: 至少一個(gè)圓筒段(2)，所述至少一個(gè)圓筒段被設(shè)置用于縱向連接以形成圓筒主體(1)，藉此，被設(shè)置用于互連部分(12)的接合部(7)形成在至少一個(gè)圓筒段的相鄰縱向邊緣(6)處，和 預(yù)施加應(yīng)力裝置(20)，所述預(yù)施加應(yīng)力裝置被設(shè)置在所述圓筒主體的外殼表面(4)周?chē)糜趯?duì)所述圓筒主體徑向預(yù)施加應(yīng)力并用于至少部分降低沿所述至少一個(gè)圓筒段的相鄰縱向邊緣之間的每個(gè)接合部的至少一部分延伸的間隙(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力容器，其中所述互連部分是例如焊接部、銅焊部、焊錫部和/或冷焊部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓力容器，其中所述互連部分形成在所述接合部的至少一部分處，壓力從壓力容器被施加到所述互連部分。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的壓力容器，其中沿所述至少一個(gè)圓筒段的接合部的所述互連部分沿著所述圓筒主體的內(nèi)部上的接合部的至少一部分延伸。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的壓力容器，其中所述互連部分的沿所述至少一個(gè)圓筒段的接合部的深度在0.25-10毫米之間，優(yōu)選地在0.5-3毫米之間。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的壓力容器，還包括至少一個(gè)預(yù)施加應(yīng)力表面，所述至少一個(gè)預(yù)施加應(yīng)力表面設(shè)置在接合部的至少一側(cè)上，用于獲得從預(yù)施加應(yīng)力裝置施加在該表面上的周向力，并且其中至少一個(gè)預(yù)施加應(yīng)力表面被設(shè)置用于經(jīng)由至少一個(gè)圓筒段將所述周向力傳遞到接合部，從而在所述接合部處獲得額外的周向壓力。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的壓力容器，其中至少一個(gè)支撐裝置(40，41，44，45)設(shè)置在所述至少一個(gè)圓筒段之間，所述至少一個(gè)支撐裝置被設(shè)置用于在對(duì)所述圓筒主體預(yù)施加應(yīng)力之前提供間隙。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的壓力容器，其中在對(duì)所述圓筒主體預(yù)施加應(yīng)力之前設(shè)置的所述間隙在軸向方向(Ca)上沿每個(gè)接合部的至少一部分延伸，其中所述間隙在徑向方向(Ck)上沿每個(gè)接合部的至少一部分延伸，和其中所述間隙在圓周方向(Cd)上在至少一個(gè)圓筒段之間延伸。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的壓力容器，其中在對(duì)圓筒主體預(yù)施加應(yīng)力之前設(shè)置的所述間隙的寬度(W)在0.1-5毫米之間，優(yōu)選地在0.5-1.5毫米之間。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的壓力容器，其中至少一個(gè)圓筒段的接合部沿所述圓筒主體的圓周基本上成螺旋狀和同軸向地延伸到其縱向軸線。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的壓力容器，其中所述預(yù)施加應(yīng)力裝置具有帶狀或線狀形狀，具有例如橢圓形、圓形、正方形、或矩形橫截面，并且被卷繞在所述圓筒主體的外殼表面周?chē)?br> 12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的壓力容器，還包括至少兩個(gè)子圓筒，所述至少兩個(gè)子圓筒被設(shè)置用于軸向連接以形成圓筒主體，其中所述軸向連接的子圓筒相互連接。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的壓力容器，其中所述壓力容器被設(shè)置成能夠在20MPa-1500MPa的壓力范圍內(nèi)操作，優(yōu)選地能夠在80MPa_220MPa之間操作。
14.一種用于物品的等靜壓力處理的高壓壓力機(jī)，所述高壓壓力機(jī)包括如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的壓力容器，所述高壓壓力機(jī)包括設(shè)置在力吸收壓力主體周?chē)牧ξ諌毫C(jī)框架。
15.一種用于制造壓力容器的方法，所述壓力容器包括被設(shè)置用于容納壓力介質(zhì)的壓力室(5)，包括:提供至少一個(gè)圓筒段(2)，所述至少一個(gè)圓筒段被設(shè)置用于縱向連接以形成圓筒主體(1)，藉此，被設(shè)置用于互連部分(12)的接合部(7)形成在至少一個(gè)圓筒段的相鄰縱向邊緣(6)處，所述方法包括以下步驟: 提供間隙(11)，所述間隙沿至少一個(gè)圓筒段的相鄰縱向邊緣之間的每個(gè)接合部的至少一部分延伸，和 對(duì)所述圓筒主體的外殼表面預(yù)施加應(yīng)力，從而對(duì)圓筒主體徑向預(yù)施加應(yīng)力，其中在對(duì)所述圓筒主體預(yù)施加應(yīng)力時(shí)，沿所述至少一個(gè)圓筒段的相鄰縱向邊緣之間的接合部延伸的間隙至少部分地 減小。
【文檔編號(hào)】B30B11/00GK103501950SQ201180064472
【公開(kāi)日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2011年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2011年1月7日
【發(fā)明者】馬茨·加德恩, 斯特凡·塞爾斯泰特 申請(qǐng)人:艾維爾技術(shù)公司