[0001] 本发明总体上涉及压力处理领域。特别地，本发明涉及一种用于通过压制、例如通过比如热等静压(HIP)等热压制来处理至少一个制品的压制设备。

[0002] 热等静压(HIP)可以例如用于减少或者甚至消除铸件(例如，涡轮机叶片)中的孔隙率，以便显著增加它们的使用寿命和强度(例如，它们的疲劳强度)。此外，HIP可以用于通过压缩粉末来制造产品，期望或需要这些产品是完全或基本上完全致密的、并且具有无孔隙或基本上无孔隙的外表面等。

[0003] 要通过HIP进行压力处理的制品可以被定位在隔热压力容器的负载隔室或腔室中。处理周期可以包括装载制品、处理制品和卸载制品。可以同时处理若干个制品。处理周期可以被分成比如压制阶段、加热阶段和冷却阶段等若干个部分或阶段。在将制品装载到压力容器中之后，则可以密封该压力容器，随后将压力介质(例如，包括比如含氩气体等惰性气体)引入到压力容器及其负载隔室中。然后增加压力介质的压力和升高其温度，使得制品在选定的时间段期间经受已增加的压力和已升高的温度。通过布置在压力容器的炉腔中的加热元件或炉来升高压力介质的温度，这又会导致制品的温度升高。压力、温度和处理时间可以例如取决于被处理制品的期望的或需要的材料特性、具体的应用领域、以及被处理制品的质量要求。HIP中的压力可以例如在从200巴至5000巴(比如从800巴至2000巴)的范围内。HIP中的温度可以例如在从300℃至3000℃(比如从800℃至2000℃)的范围内。

[0004] 压力容器可以包括一个或多个入口，用于例如从布置在压力容器外部的压力介质源将压力介质供应到压力容器中。用于将压力介质供应到压力容器中的入口可以例如用于在处理周期开始之前将压力介质从压力介质供应装置引入到压力容器中，例如以便在处理周期开始之前使用压力介质至少部分地填充压力容器。如前述内容中所指示的，一旦处理周期开始，可以通过增加压力容器中的压力来增加压力介质的压力。替代地或附加地，可能期望在处理周期期间将压力介质引入到压力容器中。在处理周期中被引入到压力容器中的压力介质可以例如通过压缩机形式的压力介质供应装置被加压。

[0036] 现在将参考附图在下文中描述本发明，附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不应被解释为限于本文阐述的本发明的实施例；而是，这些实施例是通过示例方式提供的，使得本公开将本发明的范围传达给本领域技术人员。

[0037] 图1是根据本发明的实施例的压制设备100的示意性局部截面侧视图。压制设备100被布置用于通过压制、例如通过比如热等静压(HIP)等热压制来处理至少一个制品。

[0038] 压制设备100包括压力容器，该压力容器包括压力缸1、顶端封闭件17和底端封闭件16。应当理解，压力容器(以下将通过附图标记1、16和17统称)可以包括未在图1中图示的附加部件、组件或元件。

[0039] 压制设备100包括被配置为输出压力介质流的压力介质供应装置(由图1中的元件30示意性地指示)。例如，并且根据图1所示的本发明的实施例，压力介质供应装置30可以例如包括至少一个可以被配置为输出加压的压力介质流的压缩机。压力介质供应装置30可以(附加地或替代地)包括至少一个压力介质源(例如，包括压力介质的储罐或储器)。

[0040] 压制设备100包括图1中的元件40示意性地指示的压力介质储蓄器。压力介质储蓄器40包括入口41和出口42，入口与压力介质供应装置30处于流体连通、用于接收由压力介质供应装置30输出的压力介质流，出口与压力容器1、16、17处于流体连通、用于将压力介质流输出到压力容器1、16、17。应当理解，根据本发明的一个或多个实施例的压力介质储蓄器40可以包括多于一个入口和/或多于一个出口。压力介质储蓄器40可以例如包括至少一个储罐或储器。

[0041] 压力介质储蓄器40包括内部空间43，该内部空间分别与入口41和出口42处于流体连通。根据本发明的一个或多个实施例，压力介质储蓄器40可以包括几个可能可以彼此互连的内部空间。根据另一个示例，每个内部空间可以分别与可以对应于该内部空间的至少一个入口和至少一个出口处于流体连通。因此，每个内部空间可以具有与其相关联的(可能专用的)相应入口和出口。

[0042] 压力介质储蓄器40被配置为在压力介质储蓄器40的内部空间43内连续地或不断地积聚经由入口41接收的压力介质，其中，积聚的压力介质量经由出口42从内部空间43连续地或不断地输出，使得压力介质储蓄器40经由入口41将压力介质流输出到压力容器1、16、17。

[0043] 如图1所示，压制设备100包括压力介质引导通路31和32，这些压力介质引导通路被配置为分别允许压力介质在压力介质供应装置30与压力介质储蓄器40之间以及在压力介质储蓄器40与压力容器1、16、17之间通过。因此，压力容器1、16、17和压力介质供应装置30通过压力介质引导通路31和32以及压力介质储蓄器40彼此处于流体连通。

[0044] 根据图1所示的本发明的实施例，压制设备100包括压力介质流量调节装置45(例如图1中所示的一个或多个阀的形式)，其可以在压力介质引导通路32中、位于压力介质储蓄器40和压力容器1、16、17的中间。如图1进一步所示，压力介质流量调节装置45可以具有与压力介质储蓄器40处于流体连通的入口和与压力容器1、16、17处于流体连通的出口。压力介质流量调节装置45可以被配置为控制从压力介质储蓄器40到压力容器1、16、17的压力介质流。

[0045] 例如(并且根据图1所示的本发明的实施例)，压力容器1、16、17可以包括流动发生器29。压力容器1、16、17包括压力介质导管33，该压力介质导管具有入口和出口，入口与压力介质储蓄器40处于流体连通、用于接收从压力介质储蓄器40输出的压力介质流，出口与流动发生器29处于流体连通，使得从压力介质储蓄器40输出的压力介质流输入到流动发生器29。例如，流动发生器29可以包括喷射器29(或几个喷射器)，但可替代地或附加地包括一个或多个风扇或泵等。下面将结合可能包括在压力容器1、16、17中并且为了例示目的在图1中所示的其他元件和组件的描述来进一步描述流动发生器29。

[0046] 压力容器1、16、17可以被包括在压力机中，例如前述内容中指示的HIP装置。如图1所指示的，压力介质供应装置30和压力介质储蓄器40都可以与压力机分开布置，同时与压力机、特别是与其压力容器1、16、17处于流体连通。然而，根据其他示例，压力介质供应装置30和/或压力介质储蓄器40可以布置在压力机中，使得它或它们不与压力机分开布置，例如，使得压力介质供应装置30和/或者压力介质储蓄器40机械地连接到压力机。

[0047] 根据图1所示的本发明的实施例，压力容器1、16、17包括炉腔18。炉腔18可以包括炉子、或加热器或加热元件，用于例如在处理周期的压制阶段期间加热压力容器中的压力介质。炉子未在图1中示出。炉子可以例如布置在炉腔18的下部部分和/或靠近炉腔18的内侧或侧向表面。应当理解，炉子相对于炉腔18(例如在其之内)的不同构型和布置是可能的。炉子关于其相对于炉腔18(例如在其之内)的布置的任何实施方式可以用在本文描述的本发明的任一个实施例中。在本申请的上下文中，术语“炉子”指的是用于提供加热的元件或装置，而术语“炉腔”指的是炉子以及可能地负载隔室和任何制品所在的区域或区。如图1所示，炉腔18可以不占据压力容器1、16、17的整个内部空间，而是可以在炉腔18的周围留下压力容器1、16、17的内部的中间空间10。中间空间10形成压力介质引导通路10。在压制设备
100的操作期间，中间空间10内的温度可以低于炉腔18内的温度，但是中间空间10和炉腔18可以处于相等或基本相等的压力。

[0048] 压力容器1、16、17的外壁的外表面可以设有通道、导管或管件等(未示出)，这些通道、导管或管件可以例如被布置为与压力容器1、16、17的外壁的外表面连接、并且可以被布置为平行于压力容器1、16、17的轴向方向延伸。用于冷却压力容器1、16、17的壁的冷却剂可以设置在通道、导管或管件中，由此压力容器1、16、17的壁可以被冷却，以便在压力容器1、16、17的操作期间保护壁免受有害的热量积聚。通道、导管或管件中的冷却剂可以例如包括水，但是另一类型或其他类型的冷却剂是可能的。在图1中用压力容器1、16、17的外侧的箭头指示了在压力容器1、16、17的外壁的外表面上设置的通道、导管或管件中的冷却剂的例示性流动。

[0049] 在压力缸1的外壁的外侧表面上，并且可能地在如上所述的用于冷却剂的任何通道、导管和/或管件等上，可以设置预应力装置。可以例如以线(例如，由钢制成)的形式设置预应力装置(图1中未示出)，这些线缠绕多圈以便围绕压力缸1的外壁的外侧表面以及可能地还围绕其上可以设置冷却剂的任何通道、导管和/或管件等形成一个或多个带、优选地分成几个层。预应力装置可以被布置用于在压力缸1上施加径向压缩力。

[0050] 即使在任何附图中没有明确指明，压力容器1、16、17也可以被布置为使得其可以被打开和关闭，从而使得任何制品可以插入压力容器1、16、17内或被移除。压力容器1、16、17的使其可以被打开和关闭的布置可以以本领域已知的多种不同方式实现。尽管在图1中没有明确指明，但是顶端封闭件17和底端封闭件16中的一个或两个可以被布置为使得它或它们可以被打开和关闭。

[0051] 炉腔18由隔热外壳3围成并且被布置为使得压力介质可以进入和离开炉腔18。根据图1中所示的本发明的实施例，隔热外壳3包括隔热部分7、部分地包围隔热部分7的壳体2、以及底部隔热部分8。并非隔热外壳3的所有元件都可以被布置为是被隔热的或具有隔热性。例如，壳体2可以不必被布置为是被隔热的或具有隔热性。

[0052] 压力容器1、16、17或压制设备100中使用的压力介质可以例如包括液态或气态介质或由液态或气态介质构成，该液态或气态介质相对于要在压力容器1、16、17中处理的(多个)制品具有相对低的化学亲和性。压力介质可以例如包括气体、例如比如氩气等惰性气体。

[0053] 如图1所指示的，压力介质可以在其顶部部分离开负载隔室19、随后在负载隔室19的壁与隔热部分7之间的压力介质引导通路12中被引导，在此之后压力介质可以通过隔热部分7与壳体2之间的开口14进入到压力介质引导通路11中。可能地，隔热部分7与壳体2之间的开口14可以设有阀或任何其他类型的可调节流阀或压力介质流量限制装置。

[0054] 如图1所示，通过隔热部分7与壳体2之间的开口14进入压力介质引导通路11的压力介质在压力介质引导通路11中被引导向顶端封闭件17，在顶端封闭件处它可以通过壳体2中的开口13离开压力介质引导通路11和隔热外壳3。

[0055] 由顶端封闭件17的内表面和压力介质引导通路10部分地限定的空间所限定的压力介质引导通路被布置为在压力介质重新进入炉腔18之前，靠近顶端封闭件17并靠近压力容器1、16、17的壁(例如，分别为压力缸1的壁，如图1所示)的内表面引导已离开壳体2中的开口13的压力介质。由此，可以至少由压力介质引导通路10和压力介质引导通路11形成外部冷却回路。在外部冷却回路的一部分中，压力介质被靠近顶端封闭件17的内表面和压力缸1的壁的内表面引导。在压力介质在靠近顶端封闭件17的内表面和压力缸1的壁的内表面经过期间，从压力介质可以传递的热能的量可以取决于以下中的至少一个：压力介质的速度、与顶端封闭件17的内表面和压力缸1的壁的内表面(直接)接触的压力介质量、压力介质与顶端封闭件17的内表面和压力缸1的壁的内表面之间的相对温度差、顶端封闭件17的厚度和压力缸1的厚度、以及设置在压力缸1的壁的外表面上的通道、导管或管件中的任何冷却剂流(在图1中由压力缸1的外侧的箭头指示)的温度。

[0056] 在压力介质引导通路10中被往回朝向炉腔18引导的压力介质进入炉腔18(或底部隔热部分8)与底端封闭件16之间的空间26。炉腔18可以布置为使得压力介质可从空间26进入炉腔18、以及离开炉腔18进入该空间。例如，并且根据图1所图示的本发明的实施例，炉腔18可以在底部隔热部分8中设有开口，从而允许压力介质流入或流出炉腔18。如图1所示的，压制设备100可以包括用于压力介质在炉腔18内流通的风扇35或类似物。根据图1所示的本发明的实施例，风扇35可以例如布置在底部隔热部分8上方的负载隔室19中的开口处，该开口允许压力介质流入或流出负载隔室19。

[0057] 如图1所示的，可以设置压力介质导管28(例如，包括输送管)，压力介质导管可以从底部隔热部分8与底端封闭件16之间的空间26延伸并穿过底部隔热部分8，使得来自压力介质引导通路10的进入空间26中的压力介质可以经由压力介质导管28被引导到炉腔18中。可能地，压力介质导管28可以延伸到负载隔室19中，可能超过风扇35，使得压力介质导管28的出口位于负载隔室19内。压力介质导管28可能设有一个或多个开口(图1中未示出)，可能地，该一个或多个开口可以包括比如阀等一个或多个可调节流阀，从而允许压力介质流动到压力介质导管28中。在压力介质引导通路10中被引导之后进入底部隔热部分8与底端封闭件16之间的空间26中的压力介质可以经由压力介质导管28被引导朝向并进入到压力腔室18中。压力介质经由压力介质导管28的这种输送可以是对如上述内容中所述的从压力介质储蓄器40输出的经由压力容器1、16、17的压力介质导管33的出口输入到流动发生器29的压力介质流的添加。

[0058] 总之，公开了一种压制设备，该压制设备包括压力容器、被配置为输出压力介质流的压力介质供应装置、以及位于压力容器与压力介质供应装置中间的压力介质储蓄器。

[0059] 虽然已经在附图和前面的描述中对本发明进行了说明，但是这样的说明应被认为是说明性的或示例性的而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。从对附图、本公开和所附权利要求的研究中，本领域技术人员在实施所要求保护的本发明时可以理解和实现所公开的实施例的其他变化。在所附权利要求中，词语“包括”不排除其他的要素或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”并不排除多个。在相互不同的从属权利要求中引用某些措施的纯粹事实并不表明这些措施的组合不能被有利地使用。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。