冷却热等静压装置的方法和热等静压装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种冷却工件的方法，该工件装在热等静压装置炉子炉腔的工件隔间中。按照本方法，将高温压力介质从工件隔间中抽出来。提供冷却压力介质，使其可以下降穿过在工件隔间外侧的抽出的高温压力介质，将由此得到的混合压力介质输送到工件隔间中。本发明专利技术还涉及一种热等静压装置。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种冷却热等静压装置炉腔工件隔间中工件的方法以及一种热等静压装置。
技术介绍
可以采用热等静压压机来生产各种不同的制品，例如飞机的涡轮叶片或者植入人体的人造髋关节。该压机通常包括装有电热部件的炉子，该电热部件用于在装载空间中加压工件即加压制品时增加炉腔中的温度。在完成加压操作后，重要的是快速冷却该装载空间，使得其中的工件达到要求的特性，并避免或者尽量减小晶体的生长。另外，快速冷却也会提高生产率，因为可以很快地取出工件，减少操作时间。然而重要的是要在整个装载空间中达到均匀的冷却。已经作了各种努力，通过将冷却气体直接喷入装载空间来冷却装载空间和炉腔。即使用这种方法可以达到快速冷却，但缺点是工件不能得到均匀冷却，因为温度显著低于装载空间气体温度的气体将流过该工件。这样便造成工件质量的不均匀，甚至会造成裂纹。美国专利No.5123832公开一种可以更均匀冷却工件的热等静压压机。其中用喷射器使冷却气体与炉腔中的高温气体混合得到气体混合物。喷入装载空间的气体混合物比装载空间中存在的温度低约10％。在喷射器中冷却气体和高温气体的混合，为了达到充分的混合作用，需要进行很大的节流或者限流。因此进入装载空间的混合气体的入口很小，通常直径为100mm，而装载空间的直径通常约为1.2m。虽然可以得到满意的冷却作用，但是这种结构也是有缺点的。在进行加压操作期间，当加热炉腔时，对炉腔尤其是对装载空间的加热是极端不均匀的，因为通向装载空间的入口面积很小，除非加热部件配置在炉腔的侧壁上。在很多情况下，只希望将加热部件配置在炉腔的底部分，其主要理由例如为结构简单和降低成本。因此仍然需要一种简单的可以进行充分混合的不具有上述缺陷的替代装置。专利技术概要本专利技术的目的是提供一种热等静压的方法和装置，这种方法可以在炉腔中均匀冷却工件隔间，并能减轻先有技术的缺点。本专利技术的另一目的是提供一种热等静压的方法和装置，该方法也适合用于在炉子侧面上没有加热元件的炉子。采用如所附权利要求书说明的方法和热等静压装置可以达到这些和其他在下面可以明显看出的目的。本专利技术是基于这样的观点，不采用特别的混合装置，而使冷却加压介质与炉腔中工件隔间排出的高温压力介质得到充分混合。换言之，可以采用被动式混合，在这种混合中，使冷却压力介质独立地或不加外力地与高温压力介质混合。然后将混合的压力介质引入到炉腔中。这意味着，利用不同搀和的压力介质的运动即利用自对流的方法可以得到有效的混合作用。不用特殊混合装置例如喷射器的限流装置或者泵或者风扇进行混合的优点，除其他以外是维修成本和操作成本低。在下面可以明显看出其他优点。术语“冷却”压力介质具有相对意义，应当理解为该压力介质的温度低于在炉腔内已加热压力介质的温度。因此，“高温”压力介质是一种在炉腔中进行实际加压操作之前或者加压操作期间已经被加热的压力介质，该高温压力介质的温度相当高于冷却压力介质的温度。术语“混合”压力介质应当理解为是指一种压力介质，这种介质是通过混合冷却压力介质和高温压力介质得到的，其温度在高温和冷却压力介质温度之间。已经发现，利用自对流方式混合压力介质是特别有利的。使相当冷的冷却压力介质下降通过排出的温度相当高的高温压力介质可以达到这种对流。如果冷却压力介质从某一高度往下流或者下降，则冷却压力介质和高温压力介质，从温度方面看，将达到充分混合。然后将充分混合的压力介质送回到工件隔间，该混合压力介质温度稍低于工件隔间中现有温度。因此温度差将驱使压力介质流动，即造成自对流。在混合压力介质已经返回到炉腔冷却工件之后，它将从工件隔间中排出，再与其温度相对低于新排出压力介质温度的压力介质混合，然后再返回到工件隔间。这种循环可以稳定地降低工件隔间和炉腔中的温度，达到工件温度的均匀降低。最好这样进行混合压力介质的流动循环，使得进入工件隔间入口位于将温度相对低的冷却压力介质输送到的区域的下面。因此，冷却压力介质由于其密度较高，它将从一个高度下降穿过排出的高温压力介质，与其混合，到达较低的高度，因此可以在较低的高度将均匀搀和的混合压力介质输送到工件隔间。很明显这是一种容易的可行的方法。然而也可以将入口配置在其他位置，只要压力介质可以得到充分的混合，然后可以用泵泵到较高的高度。应当确定相当冷的冷却压力介质的下降或者下落距离，使得从温度的观点看，这种压力介质应在混合物返回到工件隔间之前，与排出高温压力介质达到充分混合。已经发现，如果将冷却压力介质输送到相当于工件隔间高度一半的高度，然后使其通过排出的高温压力介质向下降落，降到相当于工件隔间底部的高度，则可以达到充分的混合作用。工件隔间通常的高度约为500mm，因此其半高度对应于250mm。该冷却压力介质也可以输送到更高的高度，例如输送到靠近炉腔顶部的高度，以便确保充分的混合。不同搀和的压力介质的充分混合也取决于冷却压力介质和高温压力介质的比。适合的比是1∶4，然而采用较低量的冷却压力介质也是可以的。应当控制混入高温压力介质的冷却压力介质的量，以完全避免快速的而不均匀地冷却工件。相当高温的高温压力介质最好从炉腔的顶部排出，使其能够均匀地将热量从压力介质传送到整个工件，因此通过炉腔底部分引入压力介质，并且在穿过工件之后，从工件隔间顶部分排出。可以用各种方式输送相当冷的冷却压力介质。一种方法是，在整个冷却过程中，从外部气源输送新鲜的冷却压力介质。另一种方法是，冷却混合压力介质自身的一部分介质。换言之，冷却压力介质在从外部气源引入后与工件隔间外面的高温压力介质混合，然后将该混合压力介质的一部分引入到工件隔间，同时将另一部分分流出来，最好从炉腔中分流出来，将其冷却。然后再使该分流出来的冷却后的压力介质进行再循环，并且与新排出的温度较高的高温压力介质混合。然后再将新混合的压力介质分成两部分等等。也可以联用这两种方法，即在整个冷却过程期间，既采用外部气源的冷却压力介质，又采用循环的分流部分。除炉腔以外，本专利技术的装置可以包括标准的绝热层，该绝热层配置在压力容器里面，并包围炉腔。上述分流的混合压力介质最好由分流装置排出，该分流装置例如为形成在隔热层上的孔，一部分混合压力介质可以通过该孔流到隔热层的外面。该孔所在的高度最好低于工件隔间入口的高度。当一部分混合压力介质流到隔热层的外面时，可以用不同的方式进行冷却，例如采用热交换器冷却，采用具有水冷壁的迷宫式通道冷却，等等。该通道最后使压力介质返回，以便与排出的高温压力介质进行再一次混合。该压力容器最好具有装在管道上的阀门，以便排出过多的压力介质。冷却压力介质在与高温压力介质混合之前，可以采用很多不同方式进行输送。例如采用装在压力容器底部的马达驱动的泵或者采用风扇或者采用任何其他的供气装置进行输送。主要的问题是能使冷却压力介质从某个高度往下降落。涉及冷却压力介质的另一个重要问题是避免直接接触在工件隔间中待冷却的已加压的工件。一种方法是，通过配置在工件隔间外面的管道输送冷却压力介质。另一种方法是，以屏蔽的方式例如通过一个立管输送冷却压力介质，该立管穿过工件隔间，从底部分伸到其顶部分，由此可以防止冷却压力介质在工件隔间中与高温压力介质混合，但允许在隔间顶部分的隔间外面与高温压力介质混合。这种居中配置的优点是，可以采用输送冷却压力介质的直管，使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷却热等静压装置炉子炉腔工件隔间中工件的方法，该方法包括以下步骤：　　　　从工件隔间放出高温压力介质；　　　　提供冷却压力介质，使其能在工件隔间的外面下降穿过放出的高温压力介质；　　　　将由此得到的混合压力介质引入到工件隔间。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：卡尔伯格曼，
申请(专利权)人：阿吾尔技术股份公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]