Устройство и способ манипулирования садкой для обработки изостатическим давлением
Изобретение относится к области обработки высоким изостатическим давлением. Устройство для транспортировки садки для обработки изостатическим давлением в устройстве высокого давления содержит горизонтальную перегораживающую панель и транспортирующий узел. Панель имеет по меньшей мере одно отверстие и расположена по меньшей мере частично выше устройства высокого давления. Транспортирующий узел содержит подъемное устройство, включающее подъемное средство для подъема садки и по меньшей мере одну направляющую в рабочем пространстве для транспортировки подъемного средства. Подъемное устройство обеспечивает транспортировку садки в рабочем пространстве по упомянутой направляющей и через отверстие в перегораживающей панели. Предусмотрена по меньшей мере одна направляющая для транспортировки садки в положение обработки, расположенная под перегораживающей панелью. Направляющая в рабочем пространстве выровнена с направляющей под перегораживающей панелью. В результате обеспечивается повышение безопасности и удобства эксплуатации оборудования при обработке изостатическим давлением. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к области обработки высоким давлением. В частности, настоящее изобретение относится к устройству для манипулирования садкой для обработки изостатическим давлением. Кроме того, изобретение относится к способу манипулирования садкой для обработки высоким давлением.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изостатические прессы применяются для производства изделий разных типов, таких как лопатки турбин для самолетов или искусственных тазобедренных суставов для имплантации пациентам. Такой пресс обычно содержит печь, снабженную электрическими нагревательными элементами для повышения температуры в камере печи, в загрузочном пространстве которой прессуют садку, т.е. изделия. После завершающей операции прессования часто бывает важно быстро охладить загрузочное пространство так, чтобы находящаяся в нем садка приобрела требуемые свойства и для того, чтобы предотвратить или минимизировать рост зерен. Кроме того, быстрое охлаждение приводит к повышению производительности, поскольку садка может быть быстро извлечена, сокращая тем самым время цикла. Однако важно также добиться равномерного охлаждения во всем загрузочном пространстве.
Во время операции прессования под высоким давлением на прессе высокого давления давление рабочей среды, которая размещена в камере прессования, повышается до очень высокого давления. Рабочей средой под давлением часто является текучая газообразная среда, например газ аргон. Прессы высокого давления могут быть применены в разных областях, например, для формования деталей из листового металла в заранее заданную форму с помощью текучей среды под высоким давлением, подаваемой в замкнутый контейнер. Если пресс высокого давления прилагает одинаковое давление к каждой стороне содержимого в сосуде давления, такой пресс именуется изостатическим прессом. В зависимости от температуры рабочей среды под давлением во время процесса изостатического прессования процесс может называться горячим изостатическим прессованием или ГИП (далее именуется ГИП), теплым изостатическим прессованием или холодным изостатическим прессованием.
В последние десятилетия ГИП утвердился как конкурентоспособный и зарекомендовавший себя производственный процесс для производства компонентов, изготовленных из широкого ассортимента металлов и/или керамики, причем такие компоненты применяются в различных отраслях промышленности, таких как аэрокосмическая промышленность, морская добыча полезных ископаемых, энергетика и медицина. Давление газа действует равномерно во всех направлениях для обеспечения изостатических свойств и очень высокой степени уплотнения материала. ГИП обеспечивает много преимуществ и стал жизнеспособной и высокопроизводительной альтернативой обычно применяемым процессам, таким как ковка, литье и механическая обработка. Технология ГИП может быть применена для спрессовывания металлических порошков (ГИП порошковой металлургии или ГИП ПМ) в контейнере. Порошок сжимается давлением, в то время как температура обеспечивает диффузию на поверхностях контакта между зернами порошка, пока пустые пространства не сомкнутся, чтобы достичь очень высокой степени уплотнения. Технология ГИП ПМ является преимущественной во многих аспектах, например в том, что она способна предложить улучшенные свойства материалов, обеспеченные тонкой и гомогенной изотропной микроструктурой, повышенную коррозионную стойкость и износостойкость за счет расширенных возможностей сплавления, сокращение количества операций сварки и сопутствующих вопросов себестоимости и контроля, и т.д.
Пресс ГИП на месте производства работ часто размещают в яме или полости. Однако такому размещению сопутствуют некоторые проблемы, поскольку в случае поломки пресса высокого давления может возникнуть опасность. Например, утечка газообразной рабочей среды под давлением (например, вызывающего удушье газа, такого как аргон) в прессе высокого давления может привести к быстрому повышению концентрации этого газа в яме. Это может быть крайне опасным для лица, присутствующего в яме в целях ремонта и/или проверки пресса высокого давления. Хотя требуется устанавливать датчики, определяющие наличие удушающих газов внутри пресса и в окружающем пространстве, а также проводить специальное обучение персонала, работающего с такими прессами, таких мер может быть недостаточно для безопасной работы пресса высокого давления. Кроме того, поскольку яма или полость часто бывают относительно узкими или тесными, пространство для различных операций с прессом высокого давления, таких как установка сосуда давления в пресс высокого давления и/или извлечение из пресса высокого давления, строго ограничено. Это приводит к неудобству эксплуатации пресса высокого давления, особенно перед и после обработки давлением. Кроме того, следует понимать, что рынок постоянно требует все большего размера садки и/или более высокой производительности ГИП, что приводит к появлению более крупных установок ГИП с потребностью в более высокой производительности. Однако многие конструкции уровня техники не способны предложить более крупные устройства ГИП из-за ограничений этих известных конструкций.
Поэтому имеется желание создать альтернативную конструкцию, которая уменьшает по меньшей мере некоторые из вышеописанных проблем и способна обеспечить более безопасную и более удобную эксплуатацию.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является уменьшение вышеописанных проблем и создание конструкции, которая обеспечивает безопасную и удобную эксплуатацию.
Эта и другие задачи достигаются с помощью устройства и способа, обладающих признаками, определенными в независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления определены в зависимых пунктах.
Таким образом, согласно первому аспекту настоящего изобретения, предоставляется устройство для манипулирования садкой для обработки изостатическим давлением в устройстве высокого давления. Устройство содержит транспортирующий узел, содержащий по меньшей мере одну направляющую для транспортировки садки в положение обработки для обработки изостатическим давлением садки из рабочего пространства вне устройства высокого давления. Кроме того, транспортирующий узел дополнительно предназначен для транспортировки садки из положения обработки в рабочее пространство после обработки садки давлением. Устройство дополнительно содержит перегораживающую панель, расположенную по меньшей мере частично выше устройства высокого давления, причем над перегораживающей панелью предусмотрено рабочее пространство. Перегораживающая панель предназначена для экранирования рабочего пространства от устройства высокого давления в случае утечки газа в устройстве высокого давления.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предусмотрен способ манипулирования садкой для обработки изостатическим давлением в устройстве высокого давления. Способ содержит этапы транспортировки садки по по меньшей мере одной направляющей в положение обработки для обработки садки изостатическим давлением из рабочего пространства вне устройства высокого давления и транспортировки садки из положения обработки в рабочее пространство после обработки садки давлением. Способ дополнительно содержит этап обеспечения перегораживающей панели по меньшей мере частично выше устройства высокого давления, причем над перегораживающей панелью предусмотрено рабочее пространство. Способ дополнительно содержит этап экранирования рабочего пространства от устройства высокого давления посредством перегораживающей панели в случае утечки газа в устройстве высокого давления.
Таким образом, настоящее изобретение основано на идее транспортировки садки в положение обработки и из него в устройстве высокого давления для обработки изостатическим давлением. Перегораживающая панель, расположенная по меньшей мере частично выше устройства высокого давления, обеспечивает пространство под перегораживающей панелью для удобной транспортировки садки и, необязательно, другого оборудования в устройство высокого давления и, кроме того, перегораживающая панель обеспечивает экранирование рабочего пространства от устройства высокого давления в случае утечки газа в устройстве высокого давления.
Настоящее изобретение имеет преимущество в том, что перегораживающая панель обеспечивает относительно просторную площадь или пространство так, что в устройство высокого давления и из него может быть транспортирована (горизонтально) относительно большая и/или длинная садка (со вспомогательным оборудованием или без него). Другими словами, в этом пространстве садка и/или оборудование может быть удобно транспортирована по направляющей транспортирующего узла. Это дает большие преимущества в случае больших садок и/или оборудования, которые должны соответствовать потребностям рынка в больших садках и/или эффективном производстве.
Перегораживающая панель по настоящему изобретению выполнена с возможностью ограничивать собой рабочее пространство, т.е. верхний этаж над перегораживающей панелью, причем это рабочее пространство может быть предназначено для производственных операций любого типа, например, для манипулирования садкой. Кроме того, перегораживающая панель выполнена с возможностью ограничивать собой пространство под этой перегораживающей панелью, т.е. нижний этаж, причем это пространство предназначено для транспортировки садки в положение обработки в устройстве высокого давления. Это пространство (нижний этаж) дополнительно может быть использовано для любого типа операций по техническому обслуживанию. Поэтому перегораживающая панель обеспечивает удобное отделение в устройстве для облегчения эксплуатации устройства.
Другим преимуществом настоящего изобретения является то, что устройство может быть выполнено как один или более модуль так, чтобы облегчить изготовление и монтаж устройства. Благодаря устройству по настоящему изобретению не требуется ямы или полости для устройства высокого давления, а для транспортировки садки не требуется обеспечивать мостовой кран.
Дополнительным преимуществом настоящего изобретения является то, что устройство допускает модульное исполнение (вспомогательного) оборудования, связанного с садкой. Другими словами, оборудование, предназначенное для обработки давлением садки, может быть обеспечено как модуль или узел (заранее). В устройствах уровня техники, например, когда для устройства высокого давления используют яму или полость, часто мало или почти не остается места для оборудования, связанного с садкой, и в связи с этим возникает необходимость устанавливать заранее смонтированное оборудование в непосредственной близости к устройству высокого давления. С другой стороны в настоящем изобретении оборудование может быть выполнено как единое устройство или узел. Это дает преимущество, заключающееся в том, что оборудование для садки может быть собрано в узел заранее, и такой узел обеспечивает более удобную транспортировку к месту пресса высокого давления.
Дополнительно преимуществом настоящего изобретения является то, что перегораживающая панель выполнена с возможностью экранировать рабочее пространство от устройства высокого давления при любой поломке и/или неисправности устройства высокого давления, например, утечки рабочей среды (например, аргона), взрыва и пр. Поэтому перегораживающая панель выполнена с возможностью защитить людей и/или оборудование, находящихся над перегораживающей панелью от (опасной) утечки газа под перегораживающей панелью.
Устройство для манипулирования садкой для обработки изостатическим давлением в устройстве высокого давления содержит транспортирующий узел, содержащий по меньшей мере одну направляющую. Под термином "направляющая" в настоящем описании понимается направляющее средство любого типа, такого как рельс, трос и пр. Транспортирующий узел (направляющая транспортирующего узла) предназначен для транспортировки садки в положение обработки для обработки садки изостатическим давлением из рабочего пространства, расположенного вне устройства высокого давления. Под термином "положение обработки" в настоящем описании понимается положением, в котором садка может быть подвергнута давлению устройства высокого давления во время обработки. Под термином "рабочее пространство" в настоящем описании понимается пространство, помещение и т.п., в котором садкой можно манипулировать вручную и/или автоматически, хранить и т.п. Аналогично, транспортирующий узел (направляющая транспортирующего узла) предназначен для транспортировки садки из положения обработки в рабочее пространство после обработки садки давлением.
Устройство дополнительно содержит перегораживающую панель, расположенную по меньшей мере частично выше устройства высокого давления. Под термином "перегораживающая панель" в настоящем описании понимается (горизонтальный) пол, стенка и т.п., по меньшей мере частично отделяющая рабочее пространство от устройства высокого давления. Перегораживающая панель предназначена для экранирования рабочего пространства от устройства высокого давления в случае утечки газа в устройстве высокого давления или любой другой поломки устройства высокого давления, которая могла бы представлять опасность для людей и/или оборудования в рабочем пространстве.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения транспортирующий узел может быть выполнен с возможностью транспортировки узла оборудования по упомянутой по меньшей мере одной направляющей, причем узел оборудования содержит одно или более из группы, состоящей из сосуда давления для удержания садки для обработки изостатическим давлением, узла силового трансформатора, узла компрессора. Другими словами, транспортирующий узел выполнен с возможностью транспортировки одной или более частей (вспомогательного) оборудования для садки, подлежащей обработке. Преимуществом настоящего варианта осуществления является то, что оборудование может быть обеспечено как (предварительно собранный) модуль или узел. Устройства уровня техники часто могут страдать от недостатка пространства в непосредственной близости от пресса под давлением и могут быть вынуждены обеспечивать любое связанное с садкой оборудование отдельно от садки и/или предусматривать заранее смонтированное оборудование рядом с устройством высокого давления. В настоящем изобретении, с другой стороны, оборудование может обеспечено как единое устройство или узел, и садка и оборудование, кроме того, могут быть транспортированы как узел до обработки садки давлением. Это имеет преимущество в том, что оборудование может быть собрано в узел заранее, и это позволяет транспортировать оборудование к прессу высокого давления с большим удобством.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения транспортирующий узел может содержать подъемное устройство, предусмотренное в рабочем пространстве. Это подъемное устройство содержит подъемное средство для подъема садки и по меньшей мере одну направляющую в рабочем пространстве для транспортировки подъемного средства. Подъемное устройство, содержащее подъемное средство и упомянутую по меньшей мере одну направляющую, при этом выполнено с возможностью перемещения и/или транспортировки садки в рабочем пространстве устройства. Преимущество этого варианта осуществления заключается в том, что садка может быть перемещена/транспортирована в рабочем пространстве относительно быстро, эффективно и удобно. Подъемное средство может поднимать/опускать садку из/в место для хранения в рабочем пространстве и поднимать/опускать садку из/в транспортирующий узел под перегораживающей панелью до/после обработки садки давлением. Подъемное средство по настоящему изобретению обеспечивает дополнительное преимущество, заключающееся в том, что устраняется необходимость в мостовом кране, поскольку мостовые краны могут приводить к нестабильной, колеблющейся (и потому опасной) транспортировке садки. Кроме того, упомянутая по меньшей мере одна направляющая обеспечивает высокую степень стабильности и безопасности во время транспортировки садки по направляющей.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения упомянутая по меньшей мере одна направляющая транспортирующего узла в рабочем пространстве может быть выровнена с упомянутой по меньшей мере одной направляющей транспортирующего узла под перегораживающей панелью так, чтобы транспортирующий узел был выполнен с возможностью транспортировки садки в вертикальной плоскости из рабочего пространства в положение обработки до обработки садки давлением и из положения обработки в рабочее пространство после обработки садки давлением. Другими словами, вертикально отделенные направляющие могут быть обеспечены вдоль одного горизонтального направления (например, в направлении х в прямоугольной системе координат). Поэтому транспортировка садки из рабочего пространства в устройство высокого давления (и назад) может быть обеспечена горизонтально (например, в направлении х) и вертикально (например, в направлении z) в одной вертикальной плоскости. Преимущество этого варианта осуществления заключается в том, что такая конструкция обеспечивает перемещение и/или транспортировку садки, которая более стабильна и безопасна по сравнению с перемещением садки в обоих направлениях х и у, поскольку транспортировка такого типа может приводить к колебательным, изгибным и вращательным движениям садки.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения перегораживающая панель может содержать по меньшей мере одно отверстие, и при этом транспортирующий узел выполнен с возможностью транспортировки садки из рабочего пространства через упомянутое по меньшей мере одно отверстие в положение обработки перед обработкой садки давлением и транспортировки садки из положения обработки через упомянутое по меньшей мере одно отверстие в рабочее пространства после обработки садки давлением. Преимущество настоящего варианта осуществления заключается в том, что транспортирующий узел может с удобством перемещать/транспортировать садку из рабочего пространства к устройству высокого давления (и назад) через отверстие в перегораживающей панели. Кроме того, отверстие, которое может быть адаптировано к размеру садки, может посредством этого обеспечивать транспортировку садки через перегораживающую панель, в то же время обеспечивая достаточное экранирование (или по меньшей мере доводить до максимума эффект экранирования) во время транспортировки садки.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения устройство дополнительно может содержать по меньшей мере одну крышку для по меньшей мере частичного закрывания упомянутого по меньшей мере одного отверстия. Преимуществом этого варианта осуществления является то, что крышка еще дополнительно улучшает экранирование перегораживающей панели. Кроме того, за счет по меньшей мере частичного закрывания упомянутого по меньшей мере одного отверстия крышка обеспечивает поверхность рабочего пространства, которая может быть использована для (временного) хранилища, например для одной или более садки, оборудования и пр.
Согласно аспекту настоящего изобретения предлагается комплект оборудования для применения в устройстве по любому из вышеописанных вариантов. Комплект оборудования содержит одно или более из группы, состоящей из сосуда давления для удержания садки для обработки изостатическим давлением, узла силового трансформатора и узла компрессора. Комплект оборудования обладает преимуществом, которое заключается в том, что вспомогательное оборудования для обработки садки изостатическим давлением может быть обеспечено как единое устройство или интегрированный узел. Это имеет преимущество, заключающееся в том, что оборудование для садки может быть собрано в комплект заранее, и один или более комплект оборудования может быть собран и испытан заранее. Интегрированный комплект оборудования обеспечивает преимущество, заключающееся в относительно коротких кабельных и трубных соединениях, что недостижимо при раздельных частях оборудования, как обычно бывает в устройствах уровня техники. Такой комплект дополнительно обеспечивает преимущество, заключающееся в легкости технического обслуживания и более удобной транспортировке узла к прессу высокого давления.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения предусмотрена система управления, содержащая устройство по любому из вышеописанных вариантов осуществления и по меньшей мере один контроллер для автоматического управления устройством. Под термином "контроллер" понимается узел, конструкция, устройство и пр. контроллера, которое выполнено с возможностью управлять устройством автоматически, т.е. без ручных операций. Следует понимать, что контроллер может быть выполнен с возможностью управления по меньшей мере одним движением и, предпочтительно, всеми движениями, перемещениями и/или действиями устройства автоматически. Преимуществом этого варианта осуществления является то, что система управления осуществляет еще более эффективное, быстрое и удобное перемещение и/или транспортировку садки в устройство высокого давления и из него. Контроллер может быть дополнительно выполнен с возможностью работы в соответствии с управляющим алгоритмом (т.е., на основе обратной связи), введенным в контроллер для еще более эффективного перемещения/транспортировки садки. Автоматизированная транспортировка садки в положение обработки для обработки садки изостатическим давлением из рабочего пространства вне устройства высокого давления и назад может привести к сокращению времени цикла до 10 минут. Устройства уровня техники могут потребовать времени цикла 1 час или даже дольше в зависимости от количества ручных операций.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения предусмотрена система для обработки давлением, содержащая устройство по любому из вышеописанных вариантов осуществления, садку для обработки изостатическим давлением и поглощающую силу раму пресса для обработки садки изостатическим давлением. Под термином "садка" понимаются по существу любой элемент(ы), материал(ы), состав(ы), порошок (порошки) и пр., который (которые) должны быть подвернуты обработке высоким давлением. Преимущество этого варианта осуществления заключается в том, что система для обработки давлением обеспечивает эффективную, надежную и безопасную обработку садки высоким давлением, поскольку она содержит очень эффективное устройство, садку, подлежащую обработке, и поглощающую силу раму пресса для обработки садки.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения система для обработки давлением может дополнительно содержать комплект оборудования по вышеописанным вариантам осуществления. Преимуществом этого варианта осуществления является то, что система для обработки давлением может тем самым заранее обеспечивать комплект (вспомогательного) оборудования для садки.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения комплект оборудования системы для обработки давлением может содержать сосуд давления для удержания садки для обработки изостатическим давлением и крышку для сосуда давления. Система для обработки давлением дополнительно может содержать подъемное устройство, предназначенное для установки крышки на сосуд давления до обработки садки давлением и для снятия крышки с сосуда давления после обработки садки давлением. Преимущество настоящего варианта осуществления заключается в том, что система для обработки давлением удобно устанавливает крышку на сосуд после того, как в сосуд помещена садка и перед транспортировкой садки и сосуда давления в пресс высокого давления. Аналогично, система для обработки давлением может посредством этого снимать крышку с сосуда давления после обработки садки давлением для извлечения садки из сосуда давления.
Согласно варианту настоящего изобретения система для обработки давлением дополнительно может содержать по меньшей мере один контроллер для автоматического управления устройством. Контроллер может быть выполнен с возможностью автоматического управления по меньшей мере одним движением и, предпочтительно, всеми движениями, транспортировкой и/или действиями устройства. Преимуществом настоящего варианта осуществления является то, что контроллер выполнен с возможностью осуществлять еще более эффективное, более быстрое и более удобное перемещение и/или транспортировку садки в устройство высокого давления и из него в системе для обработки давлением.
Согласно варианту осуществления второго аспекта настоящего изобретения способ дополнительно может содержать этап транспортировки комплекта оборудования по упомянутой меньшей мере по одной направляющей, причем комплект оборудования содержит одно или более из группы, состоящей из сосуда давления, силового трансформатора и компрессор. Преимущество этого варианта осуществления заключается в том, что комплект оборудования, который может быть достаточно большим, может быть транспортирован по упомянутой по меньшей мере одной направляющей. Такая транспортировка может быть затруднена или даже невозможна в конструкциях уровня техники, в которых для устройства высокого давления предусматривается яма или полость в виду того, что мало или нет достаточного пространства для оборудования, связанного с садкой. Преимущество этого способа также заключается в том, что он делает возможной транспортировку оборудования как единого устройства или узла, тем самым устраняя необходимость в обеспечении заранее смонтированного оборудования на месте устройства высокого давления.
Согласно варианту осуществления второго аспекта настоящего изобретения по меньшей мере одним этапом способа и, предпочтительно, всеми этапами способа управляют автоматически. Преимущество этого варианта осуществления заключается в том, что автоматическое (т.е., не ручное) управление позволяет добиться еще более эффективного, быстрого и удобного перемещения и/или транспортировки садки в устройство высокого давления и из него.
Следует понимать, что конкретные варианты осуществления и любые дополнительные признаки, описанные выше со ссылками на устройство, таким же образом также применимы к способу по второму аспекту настоящего изобретения и могут комбинироваться с ним.
Другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения будут очевидны при изучении нижеследующего подробного описания, чертежей и приложенной формулы изобретения. Специалистам в области техники понятно, что разные признаки настоящего изобретения могут быть скомбинированы для создания дополнительных вариантов осуществления, к тем которые описаны выше.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Далее следует более подробное описание изобретения со ссылками на приложенные чертежи, иллюстрирующие предпочтительный в настоящее время вариант реализации изобретения, при этом:
Фиг. 1-3 - схематические иллюстрации устройства для манипулирования садкой для обработки изостатическим давлением в устройстве высокого давления.
Фиг. 4 - схематическая иллюстрация комплекта оборудования.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
В нижеследующем описании настоящее изобретение описано со ссылками на устройство для манипулирования садкой для обработки изостатическим давлением в устройстве высокого давления.
На фиг. 1 приведена схематическая иллюстрация устройства 100, содержащего транспортирующий узел 110. Транспортирующий узел 110 сдержит по меньшей мере одну направляющую 120, которая проиллюстрирована на примере одной линейной направляющей 120, содержащей два параллельных рельса, расположенных на первом этаже. Транспортирующий узел 110 с упомянутой по меньшей мере одной направляющей 120 предназначен для транспортировки садки 130. Садка 130, которая показана на фиг. 1 в виде цилиндра, может содержать элемент(ы), материал(ы), состав(ы), порошок (порошки) и пр., которые должны быть обработаны высоким давлением.
Транспортирующий узел 110 предназначен для транспортировки садки 130 из рабочего пространства 200 вне устройства 150 высокого давления и для транспортировки садки 130 в положение 140 обработки для обработки садки 130 изостатическим давлением. Положение 140 обработки показано как положение внутри устройства 150 высокого давления, при этом устройство 150 высокого давления на фиг. 1 содержит поглощающую силу раму 160 пресса. Транспортирующий узел 110 дополнительно предназначен для транспортировки садки 130 из положения 140 обработки в рабочее пространство 200 после обработки садки 130 давлением.
Устройство 100 содержит перегораживающую панель 300, расположенную по меньшей мере частично выше устройства 150 высокого давления. Перегораживающая панель 300 показана как практически горизонтальная панель или пол, который по меньшей мере частично отделяет рабочее пространство 200 от устройства 150 высокого давления. Следует понимать, что соотношение между перегораживающей панелью 300 и устройством 150 высокого давления на фиг. 1 показано как пример, причем перегораживающая панель 300 расположена выше положения 140 обработки в устройстве 150 высокого давления, и причем верхняя часть поглощающей силу рамы 160 пресса находится выше перегораживающей панели 300. Следует понимать, что перегораживающая панель 300 ограничивает собой рабочее пространство 200 над перегораживающей панелью 300, т.е. верхний этаж над перегораживающей панелью 300. Рабочее пространство предусмотрено для (первого) этапа транспортировки садки 130 до обработки давлением, т.е. транспортировки садки 130 из рабочего пространства 200 вне устройства 150 высокого давления. Следует понимать, что рабочее пространство 200 предусмотрено для любых ручных и/или автоматических производственных операций, например, для манипулирования садкой 130. Кроме того, перегораживающая панель 300 ограничивает собой пространство 400 под перегораживающей панелью 300, т.е., нижний этаж под перегораживающей панелью 300. Пространство 400 предусмотрено для (второго) этапа транспортировки садки 130 до обработки давлением, т.е. транспортировки садки 130 в положение 140 обработки в устройстве 150 высокого давления для обработки садки 130 изостатическим давлением. Следует понимать, что пространство 400 дополнительно предусмотрено для выполнения любых операций по ремонту и техническому обслуживанию. Устройство 100 дополнительно может содержать вертикальные стенки, перегородки и т.п., простирающиеся от перегораживающей панели 300 к нижнему этажу, чтобы ограждать устройство 150 высокого давления. Устройство 100 дополнительно может содержать в пространстве 400 устройство, обеспечивающее безопасность, содержащее один или более датчик кислорода и/или систему вентиляции для еще более безопасной работы устройства 100.
Поглощающая силу рама 160 пресса может быть расположена на нижнем (наземном) этаже, и следует понимать, что тяжелые операции, относящиеся к поглощающей силу раме 160 пресса, могут быть выполнены на первом этаже. Дополнительно трос поглощающей силу рамы 160 пресса может быть намотан на нижнем этаже. Кроме того, для установки поглощающей силу рамы 160 пресса может быть временно использован мостовой кран, при этом каждая рама может весить 200 тонн.
Перегораживающая панель 300 дополнительно предназначена для экранирования рабочего пространства 200 от устройства 150 высокого давления на случай утечки газа в устройстве 150 высокого давления. Поэтому перегораживающая панель 300 может быть выполнена из любого типа материала, который непроницаем для газа и который способен выдерживать относительно тяжелую садку 130, оборудование и пр.
Транспортирующий узел 110 дополнительно содержит подъемное устройство 500, обеспеченное в рабочем пространстве 200. Подъемное устройство 500 содержит подъемное средство 510 для подъема садки 130, при этом подъемное средство 510 содержит структуру, предназначенную для подъема садки в центральное положение подъемного средства 510. Более конкретно, подъемное средство 510 содержит четыре вертикальных балки 530, причем каждая балка 530 содержит подъемное устройство 540, предназначенное для зацепления верхней части садки 130. Каждая балка 520 дополнительно содержит по меньшей мере одно колесо 550 для стабилизации садки 130 во время подъема и/или транспортировки садки 130. Стабилизация садки 130 имеет большое значение, поскольку садка 130 может весить 175 тонн.
Транспортирующий узел 110 дополнительно содержит по меньшей мере одну направляющую 520 в рабочем пространстве 200 для транспортировки подъемного средства 510. Упомянутая по меньшей мере одна направляющая 520 показана как одиночная линейная направляющая, содержащая две параллельных рельсы, расположенных на перегораживающей панели 300. Нижние концы балок 530 подъемного средства 510 могут содержать средства качения (не показаны) для транспортировки по упомянутой по меньшей мере одной направляющей 520.
Рабочее пространство 200 устройства 100 содержит зону хранения для упомянутой по меньшей мере одной садки 130. В данном случае зона хранения раскрывается как содержащая два отверстия в перегораживающей панели 300, в которых может храниться имеющая форму цилиндра садка 130 до или после обработки садки 130 давлением. Упомянутая по меньшей мере одна садка 130 альтернативно может храниться в зоне слева от упомянутой по меньшей мере одной направляющей 510 в рабочем пространстве 200.
Упомянутая по меньшей мере одна направляющая 520 транспортирующего узла 110 в рабочем пространстве 200 выровнена с упомянутой по меньшей мере одной направляющей 120 транспортирующего узла под перегораживающей панелью 300. Таким образом, транспортирующий узел 110 выполнен с возможностью транспортировки садки 130 в вертикальной плоскости в рабочем пространстве 200 параллельно с упомянутой по меньшей мере одной направляющей 520 в рабочем пространстве 200. Кроме того, транспортирующий узел 110 выполнен с возможностью транспортировки садки 130 вниз, под перегораживающую панель 300. Затем транспортирующий узел 110 выполнен с возможностью транспортировки садки 130 в положение 140 обработки по упомянутой по меньшей мере одной направляющей 120 до обработки садки 130 давлением. После обработки садки 130 давлением транспортирующий узел 110 выполнен с возможностью транспортировки садки 130 из положения 140 обработки обратно в рабочее пространство 200 в той же вертикальной плоскости.
Перегораживающая панель 300 содержит по меньшей мере одно отверстие 600 и транспортирующий узел 110 выполнен с возможностью транспортировки садки 130 из рабочего пространства 200 через упомянутое по меньшей мере одно отверстие 600 в положение 140 обработки до обработки садки 130 давлением. Аналогично, транспортирующий узел 140 выполнен с возможностью транспортировки садки 130 из положения 140 обработки через упомянутое по меньшей мере одно отверстие 600 в рабочее пространство 200 после обработки садки 130 давлением. Устройство 100 дополнительно содержит по меньшей мере одну крышку 610 для по меньшей мере частичного закрывания упомянутого по меньшей мере одного отверстия 600. В данном случае крышка 610 обеспечена в виде двух частей створки, расположенных на противоположных сторонах упомянутого по меньшей мере одного отверстия 600. В створках крышки 610 предусмотрены полукруглые вырезы так, чтобы крышка 610 после закрывания позволяла принять садку 130 цилиндрической формы и/или сосуд давления через перегораживающую панель 300.
Устройство 100 дополнительно может содержать по меньшей мере один контроллер (не показан) для автоматического управления устройством. Автоматическое, т.е. не ручное, управление одним или более движением, операцией и/или действием устройства 100 может быть управляемым и/или контролируемым оператором из кабины 700.
Устройство 100 дополнительно может содержать подъемное устройство (не показано), предназначенное для установки крышки на сосуд давления до обработки садки 130 давлением и предназначенное для снятия крышки с сосуда давления после обработки садки 130 давлением.
Следует понимать, что время, необходимое для транспортировки садки в положение обработки для обработки садки изостатическим давлением из рабочего пространства, находящегося вне устройства высокого давления, и обратно, может составлять всего 10 минут. Устройства уровня техники могут потребовать время цикла 1 час и может быть даже более в зависимости от количества ручных операций.
На фиг. 2 показана еще одна схематическая иллюстрация устройства 100. Здесь транспортирующий узел 110 устройства 100 транспортировал садку 130 из рабочего пространства 200 вне устройства высокого давления и в пространство 400 под рабочим пространством 200. На фиг. 2 показано устройство 100 в состоянии, перед тем как транспортирующий узел готов транспортировать садку 130 в положение обработки для обработки садки 130 изостатическим давлением. Следует понимать, что садка 130 была вставлена в сосуд 750 давления подъемным средством 510. Кроме того, подъемное средство 510 расположило в сосуде 750 давления изолирующий кожух (не показан). Крышка 610 показана в закрытом положении, но выполнена с возможностью открываться перед введением садки 130 в положение обработки.
На фиг. 3 приведена еще одна схематическая иллюстрация устройства 100. Здесь транспортирующий узел 110 устройства 100 транспортировал садку 130 из рабочего пространства 200 вне устройства высокого давления в пространство 400 под перегораживающей панелью 300 и, далее в положение обработки для обработки садки 130 изостатическим давлением, при этом садка расположена внутри сосуда 750 давления. Крышка 610 показана в открытом положении. Подъемное устройство 770 предназначено для установки крышки на сосуд 750 давления до обработки садки 130 в сосуде 750 давления.
На фиг. 4 показан комплект 800 оборудования (узел подачи давления) для применения в устройстве 100 по любому из предшествующих вариантов осуществления. Комплект 800 оборудования содержит сосуд 810 давления для удержания садки 130 для обработки изостатическим давлением, узел силового трансформатора 820 и узел компрессора 830. Сосуд 810 давления может иметь относительно большой диаметр от более 3,0 м, а сосуд 810 давления может иметь диаметр 3,14 м и высоту 5 м. По сравнению с системой ГИП ближайшего размера, которая имеет диаметр 2,05 м и высоту 4,2 м, первый упомянутый сосуд 810 давления имеет в 2,8 раза больший объем. Кроме того, вес цилиндра 810 давления может составлять 158 тонн. Относительно большая система ГИП позволяет снизить издержки до относительно небольшой величины, менее 0,15 доллара за килограмм материала.
Единая или интегрированная конструкция комплекта 800 оборудования может быть предварительно собрана (т.е., собранной заранее) и заранее испытана. Интегрированный комплект 800 оборудования содержит только относительно короткие кабельные и трубные соединения (не показаны). Компрессорный узел 830 содержит нижний, первый уровень для размещения отсека двигателя, причем отсек двигателя предпочтительно является звукоизолированным. Узел 830 компрессора дополнительно содержит второй, верхний уровень для системы высокого давления (не показана). Компрессор 830 и/или узел 820 силового трансформатора также включают в себя систему подвода воды и электроэнергии, а также установлены функции приведения в действие компрессора 830 и/или узла 820 силового трансформатора.
Несмотря на то, что изобретение было описано со ссылками на конкретные иллюстративные варианты его осуществления, в них могут быть внесены различные изменения, замены и т.п., которые очевидны для специалистов в области техники. Таким образом, описанные варианты осуществления не предназначены для ограничения объема изобретения, который определен приложенной формулой. Например, любые размеры и/или количества узлов, устройств и т.п. могут отличаться от тех, которые описаны.
1. Устройство для транспортировки садки для обработки изостатическим давлением в устройстве высокого давления, содержащее
горизонтальную перегораживающую панель, имеющую по меньшей мере одно отверстие и расположенную по меньшей мере частично выше устройства высокого давления, причем упомянутая перегораживающая панель ограничивает рабочее пространство, расположенное над ней вне устройства высокого давления, по меньшей мере частично отделяет упомянутое рабочее пространство от устройства высокого давления и выполнена с возможностью экранирования рабочего пространства от устройства высокого давления в случае утечки газа в устройстве высокого давления,
транспортирующий узел, содержащий
подъемное устройство, расположенное в рабочем пространстве и включающее подъемное средство для подъема садки и по меньшей мере одну направляющую в рабочем пространстве для транспортировки подъемного средства, причем подъемное устройство выполнено с возможностью транспортировки садки в рабочем пространстве по упомянутой по меньшей мере одной направляющей и через упомянутое по меньшей мере одно отверстие в перегораживающей панели, и
по меньшей мере одну направляющую для транспортировки садки в положение обработки, расположенную под перегораживающей панелью,
причем упомянутая по меньшей мере одна направляющая в рабочем пространстве выровнена с упомянутой по меньшей мере одной направляющей под перегораживающей панелью, а транспортирующий узел выполнен с возможностью транспортировки садки в вертикальной плоскости из рабочего пространства в положение обработки до обработки садки изостатическим давлением и из положения обработки в рабочее пространство после обработки садки изостатическим давлением.
2. Устройство по п. 1, в котором транспортирующий узел выполнен с возможностью транспортировки по упомянутой по меньшей мере одной направляющей по меньшей мере одного узла устройства высокого давления из группы узлов, состоящей из сосуда давления для удержания садки для обработки изостатическим давлением, силового трансформатора и компрессора.
3. Устройство по п. 1 или 2, которое дополнительно содержит по меньшей мере одну крышку для по меньшей мере частичного закрывания упомянутого по меньшей мере одного отверстия горизонтальной перегораживающей панели.
4. Система для обработки садки изостатическим давлением, содержащая
устройство высокого давления в виде пресса высокого давления, выполненного с возможностью размещения сосуда давления для удержания садки для обработки изостатическим давлением, силового трансформатора и компрессора, и устройство для транспортировки садки по любому из пп. 1-3.
5. Система по п. 4, которая содержит крышку для сосуда давления и подъемное устройство для установки крышки на сосуд давления до обработки садки изостатическим давлением и снятия крышки с сосуда давления после обработки садки изостатическим давлением.
6. Система по п. 4 или 5, которая дополнительно содержит по меньшей мере один контроллер для автоматического управления устройством для транспортировки садки для ее обработки изостатическим давлением в устройстве высокого давления.
7. Способ транспортировки садки для обработки изостатическим давлением в устройстве высокого давления, включающий
использование горизонтальной перегораживающей панели, имеющей по меньшей мере одно отверстие и расположенной по меньшей мере частично выше устройства высокого давления, причем перегораживающая панель ограничивает рабочее пространство, расположенное над перегораживающей панелью вне устройства высокого давления, и по меньшей мере частично отделяет упомянутое рабочее пространство от устройства высокого давления,
транспортировку садки в рабочем пространстве по по меньшей мере одной направляющей,
транспортировку садки через упомянутое по меньшей мере одно отверстие в перегораживающей панели и
транспортировку садки по по меньшей мере одной направляющей под перегораживающей панелью в положение обработки изостатическим давлением,
причем обеспечивают выравнивание по меньшей мере одной направляющей в рабочем пространстве с упомянутой по меньшей мере одной направляющей под перегораживающей панелью, а садку транспортируют в вертикальной плоскости из рабочего пространства в положение обработки до обработки садки изостатическим давлением и из положения обработки в рабочее пространство после обработки садки изостатическим давлением,
при этом осуществляют экранирование рабочего пространства от устройства высокого давления с помощью перегораживающей панели в случае утечки газа в устройстве высокого давления.
8. Способ по п. 7, который дополнительно содержит этап транспортировки по упомянутой по меньшей мере одной направляющей по меньшей мере одного узла устройства высокого давления из группы узлов, состоящей из сосуда давления для удержания садки для обработки изостатическим давлением, силового трансформатора и компрессора.
9. Способ по п. 7 или 8, в котором осуществляют автоматическое управление по меньшей мере на одном этапе способа, предпочтительно на всех этапах.
