УПЛОТНЕНИЕ ДЛЯ ИЗОСТАТИЧЕСКОГО ПРЕССА Российский патент 2008 года по МПК B01J3/03 F16J15/00 

Область техники

Данное изобретение относится к уплотнению съемной крышки, которая предназначена для закрывания камеры высокого давления изостатического пресса. Уплотнение используется для обеспечения возможности создания герметизации между крышкой и стенкой камеры высокого давления. Данное изобретение также относится к способу герметизации подобной крышки, а также к изостатическому прессу, крышке, держателю уплотнения и применению уплотнения для герметизации крышки.

Предпосылки изобретения

В изостатических прессах для горячего прессования изделие вводят в цилиндрическую камеру высокого давления, которую затем заполняют газом под высоким давлением (например, 2000 бар) и высокой температуре (например, 500°С). Изделие подвергают воздействию горячим газом для изостатической, т.е. однородной, обработки высоким давлением, что означает, что изделие подвергается воздействию одинакового давления со всех сторон. Примерами использования горячего изостатического прессования являются спекание алмазных инструментов, уплотнение или прессование металлического или керамического порошка и т.д.

После введения в камеру высокого давления заготовки или изделия, которые должны подвергнуться обработке высоким давлением, ее закрывают крышкой. Крышка обычно выполнена с кольцевым основным уплотнением и по меньшей мере одним вторичным уплотнением в виде уплотнительных колец, ограничивающих конвекцию (может быть достаточно одного уплотнительного кольца в зависимости от давления/температуры). Назначение уплотнительных колец заключается, в числе прочего, в защите основного уплотнения. При отсутствии уплотнительных колец возможно просачивание горячего газа к основному уплотнению и его разрушение. Помимо герметизирующего назначения они также служат для проведения тепла к смежной стенке камеры высокого давления.

Каждое уплотнительное кольцо выполнено в форме разомкнутого кольца с двумя концами. Концы имеют крючки, которые могут быть выполнены с возможностью их соединения друг с другом для замыкания кольца. При удалении крышки с камеры высокого давления отделение уплотнительного кольца не допускается, поэтому оно конструктивно выполнено с ограниченной упругостью. Уплотнительное кольцо изготавливается из чугуна и несмотря на то, что оно обладает ограниченной упругостью, этой упругости достаточно для изменения его размера в соответствии с диаметром цилиндрической стенки камеры высокого давления, которая расширяется при создании высокого давления.

Проблема, связанная с обычным уплотнительным кольцом, обнаружилась при проведении монтажа и демонтажа, например при осмотре трещин, если они имеются, или удалении грязи. Крючки уплотнительного кольца, которые, так сказать, создают замок с защелкой, легко ломаются при монтаже и демонтаже, поскольку для их соединения и/или разъединения требуются значительные усилия. Более того, производство уплотнительных колец этого типа является дорогостоящим.

Сущность изобретения

Целью данного изобретения является создание уплотнения, в котором решена проблема, возникающая при монтаже и демонтаже обычного уплотнительного кольца.

Другой целью данного изобретения является создание уплотнения, которое является простым и недорогим при изготовлении.

Еще одной целью данного изобретения является создание пресса, крышки и держателя уплотнения, которые можно легко герметизировать.

Дополнительной целью данного изобретения является создание простого способа герметизации крышки, предназначенной для изостатического пресса.

Эти и другие цели, которые станут очевидными из последующего описания, достигаются за счет уплотнения, способа, изостатического пресса, крышки, держателя уплотнения и применения уплотнения, охарактеризованных в прилагаемой формуле изобретения.

В соответствии с одним аспектом данного изобретения предлагается уплотнение, которое содержит уплотнительное средство для крышки изостатического пресса, которое может быть установлено в монтажном приспособлении. Крышка имеет первое положение, в котором она закрывает камеру высокого давления изостатического пресса, и второе положение, в котором она отделена от камеры высокого давления. Уплотнительное средство может быть установлено в монтажном приспособлении таким образом, что в указанном первом положении оно создает герметизацию между крышкой и стенкой камеры высокого давления. Уплотнительное средство содержит по меньшей мере два отдельных сегмента в форме кольцевой дуги, которые при их установке в монтажное приспособление совместно образуют замкнутое кольцо. Для ограничения перемещений сегментов имеется упорное приспособление, также удерживающее сегменты в монтажном приспособлении в указанном втором положении.

Данное изобретение основано на знании того, что можно создать оптимальную герметизацию за счет разделения уплотнения вместо использования целого кольца, поэтому уплотнение содержит по меньшей мере два отдельных сегмента в форме кольцевой дуги, которые совместно образуют замкнутое кольцо при их установке в монтажное приспособление. Благодаря таким отдельным сегментам достигается значительно более легкий демонтаж уплотнительного средства, чем это было возможно при обычном кольце, соединяемом крючками. В сочетании с упорным приспособлением становится возможным удерживать сегменты в монтажном приспособлении также при крышке, удаленной с камеры высокого давления и не ограничивающей радиальное перемещение сегментов. С точки зрения производства преимуществом использования сегментов является дешевизна их изготовления. Сегменты могут быть изготовлены, например, фрезерованием непосредственно из листовой металлической заготовки.

Сегменты в форме кольцевой дуги совместно образуют замкнутое кольцо при их установке в монтажное приспособление, т.е. сегменты имеют кольцевую форму и образуют полностью замкнутое кольцо без какого-либо зазора между сегментами. Такая конструкция препятствует утечке горячего газа из камеры высокого давления, создавая тем самым хорошую герметизацию между крышкой и камерой высокого давления. Таким образом, сегменты выполняют функцию герметизации.

Упорное приспособление предпочтительней выполнять таким, чтобы по меньшей мере одна его часть была разъемной и независимой от сегментов, причем удаление такой части упорного приспособления позволяет удалить по меньшей мере один сегмент из монтажного приспособления. Такое решение также позволяет легко осуществлять монтаж и удерживать, или по меньшей мере частично закреплять, сегменты указанной частью, которая установлена на сегментах.

Под монтажным приспособлением здесь понимается некоторая разновидность такого захватывающего приспособления или держателя, как паз. Подобное монтажное приспособление предпочтительнее выполнять в виде кругового паза в цилиндрической наружной поверхности крышки или на внешней поверхности держателя уплотнения, являющегося частью крышки и имеющего наружный диаметр, несколько меньший диаметра камеры высокого давления, задающей границы внутренней стенки изостатического пресса, в этом случае уплотнительное средство, которое помещено в монтажное приспособление, может герметизировать окружающую стенку. Однако также возможно, но менее предпочтительно создание фактической стенки с монтажным приспособлением и, таким образом, размещение уплотнительного средства в стенке до установки крышки для закрывания камеры высокого давления. Хотя возможны оба варианта выполнения, последующее изложение будет сосредоточено на описании первого варианта, т.е. монтажное приспособление должно быть создано на крышке или объединенном с ней держателе уплотнения.

Поскольку уплотнительное средство выполнено не в виде одного элемента, а состоит из нескольких отдельных сегментов, предпочтительным является конструктивное решение, при котором сегменты перекрывают друг друга при установке их в монтажное приспособление. Такое перекрытие препятствует утечке газа из камеры высокого давления между размещенными рядом сегментами. Перекрытие создается соответствующим образом каждым сегментом, содержащим на обоих концах выступающий участок, который при установке сегментов в монтажное приспособление перекрывает соответствующий выступающий участок примыкающего сегмента. Например, каждый элемент может иметь один конец, выполненный с верхним выступающим участком, а второй конец, выполненный с нижним выступающим участком, при этом верхний выступающий участок одного сегмента соответствует нижнему выступающему участку примыкающего сегмента. Однако следует иметь в виду, что перекрытие может быть создано и при других конструктивных решениях концов.

В качестве альтернативы перекрытию сегменты могут быть выполнены так, что упруго впритык примыкают друг к другу при установке их в монтажное приспособление. Результатом такого решения является хорошая герметизация между сегментами при установке их в монтажное приспособление и предотвращение утечки газа из камеры высокого давления между размещенными рядом сегментами. Соответствующая упругость достигается выполнением одного или обоих концевых участков каждого сегмента из упругого материала, причем при установке сегментов в монтажное приспособление концы одного сегмента примыкают к концам соседних сегментов.

В одном варианте выполнения данного изобретения сегменты выполнены с возможностью индивидуальной фиксации, т.е. упорное приспособление может быть расположено так, что ограничивает перемещение одного сегмента, не ограничивая перемещения других сегментов. Данное условие может быть выполнено с помощью упорного приспособления, которое содержит ряд упорных элементов, которые в предпочтительном случае могут быть установлены и сняты независимого друг от друга и в предпочтительном случае также независимы друг от друга, исходя из их назначения, причем перемещение каждого сегмента ограничено по меньшей мере одним упорным элементом, каждый из которых ограничивает лишь перемещение этого сегмента. В самой простейшей форме каждый сегмент, таким образом, содержит один связанный с ним упорный элемент. Однако также возможно наличие по меньшей мере двух упорных элементов у по меньшей мере одного сегмента. Все эти варианты допускают индивидуальную фиксацию или удержание сегмента. В другом варианте выполнения данного изобретения каждый упорный элемент может быть подсоединен к по меньшей мере двум сегментам, что, однако, влияет на возможность индивидуального монтажа и демонтажа сегментов.

Каждый упорный элемент в предпочтительном случае может быть установлен так, что проходит между образующим монтажное приспособление участком и сегментом. Образующий монтажное приспособление участок может содержать, например, участок, который задает границы кругового паза в крышке или держателе уплотнения, предназначенном для крышки. Если паз имеет, например, поперечное сечение в форме символа U или разомкнутого прямоугольника с тем, чтобы при установке сегмента в паз он был окружен с трех сторон, то любая из трех сторон может составлять указанный образующий монтажное приспособление участок.

В одном варианте выполнения данного изобретения упорный элемент установлен с возможностью перемещения относительно сегмента, но зафиксирован относительно образующего монтажное приспособление участка. Такое решение может быть осуществлено, например, упорным элементом в форме винта, болта, штифта или подобного элемента, прикрепленного к образующему монтажное приспособление участку и проходящему в углубление с относительно избыточным размером, расположенное в сегменте. При таком выполнении углубления, когда его размер в радиальном направлении расширения уплотнительного средства, т.е. крышки и камеры высокого давления, превышает соответствующий размер проходящего в углубление упорного участка упорного элемента, допускается некоторая подвижность сегментов в радиальном направлении. Подвижность сегмента ограничена в радиальном направлении внутрь указанным упорным участком, примыкающим к поверхности наружного края углубления, если смотреть в радиальном направлении (или, в другом варианте, за счет прилегания сегментов к внутренней стенке, задающей границу паза, или какому-либо другому типу упора). Подвижность ограничена в радиальном направлении наружу указанным упорным участком, прилегающим к поверхности внутреннего края углубления, если смотреть в радиальном направлении. Таким образом, такая установка позволяет удалять крышку с камеры высокого давления без возможного выскальзывания сегмента из монтажного приспособления. Однако такая установка допускает некоторое радиальное перемещение сегмента, так что уплотнительное средство, т.е. кольцо из сегментов, может проходить в радиальном направлении, изменяя размер в соответствии с радиальным расширением стенки камеры высокого давления при создании высокого давления.

В другом варианте выполнения данного изобретения упорный элемент установлен с возможностью перемещения относительно образующего монтажное приспособление участка, но зафиксирован относительно сегмента. Как и в предыдущем варианте выполнения в этом варианте также допускается относительно перемещение между сегментом и образующим монтажное приспособление участком. Вместо этого в последнем варианте упорный элемент прикреплен к сегменту так, что упорный участок упорного элемента проходит в углубление с избыточным размером или отверстие в образующем монтажное приспособление участке. Однако принцип относительного перемещения и ограничения в радиальном направлении соответствует описанному выше.

Описанные выше углубления с избыточным размером в предпочтительном случае имеют избыточный размер только в радиальном направлении, тогда как в тангенциальном направлении они относительно плотно прилегают к упорному элементу. Следовательно, упорный элемент эффективно препятствует тангенциальному смещению сегмента. Это также означает, что опасность блокирования сегментами друг друга сведена к минимуму.

Для гарантии того, что уплотнение достигает намеченного герметизирующего эффекта между крышкой и стенкой камеры высокого давления, уплотнение соответственно содержит некоторую разновидность исполнительного средства, которое изменяет радиальное положение сегментов в соответствии с изменением диаметра стенки камеры высокого давления. Исполнительное средство может быть чисто механическим приспособлением, которое толкает или вытягивает сегменты. Другим вариантом выполнения является управление перемещением сегмента гидравлическим или пневматическим способом, например применением жидкости под давлением в промежутке между сегментами и образующим монтажное приспособление участком таким образом, чтобы жидкость оказывала давление на сегменты в радиальном направлении к стенке камеры высокого давления. Дополнительный вариант включает воздействие на сегменты посредством электрической схемы или магнитных устройств (например, с отталкивающими постоянными магнитами).

В преимущественном варианте выполнения на сегменты осуществляется механическое воздействие в виде пружинного блока. Усилие пружин стремится сместить сегменты в радиальном направлении расширения уплотнительного средства, т.е. кольца из сегментов, так, чтобы кольцо из сегментов, которое образовано исполнительными сегментами, увеличивалось в диаметре. Усилие пружины может быть создано посредством упругого кольца или ряда раздельных упругих элементов, например резиновых прокладок.

В одном варианте выполнения данного изобретения пружинный блок содержит ряд отдельных пружин, причем каждый сегмент приводится в действие по меньшей мере одной пружиной, а каждая пружина воздействует только на один сегмент. В противоположность обычному уплотнительному кольцу, выполненному в виде одного элемента и имеющему крючки, которые обладают упругостью, эта функция, в соответствии с описанным вариантом выполнения данного изобретения, передана внешней пружине. Следует иметь в виду, что преимуществом воздействия внешней пружины является то, что поврежденный пружинный блок, например при одной поврежденной пружине, легко может быть заменен другим без необходимости замены всего уплотнения. Чем больше пружин используется в расчете на один сегмент, тем меньше требуется усилия от каждой пружины. Преимуществом использования ряда пружин является более легкое приложение равномерного давления на сегменты и, таким образом, на стенку камеры высокого давления, при этом достигается равномерный эффект уплотнения.

Для данных пружин подходящим является спиральный тип пружины. Пружины в предпочтительном случае выполнены из материала с хорошими свойствами по термостойкости, сопротивлению коррозии и окислению. Примерами таких материалов являются металлы или сплавы, например никелевые сплавы, в частности марки нимоник 90 (Nimonic 90).

Хотя с точки зрения монтажа достоинством является то, что каждая пружина воздействует на один предназначенный для нее сегмент, пружина в соответствии с альтернативным вариантом выполнения может быть расположена так, что воздействует на несколько сегментов. Однако такое решение может повлиять на требуемую свободу перемещения сегментов. При воздействии пружины только на один сегмент и отсутствии чего-либо другого, соединяющего сегменты друг с другом, сегменты могут свободно устанавливаться по стенке камеры высокого давления. Если на одном участке стенка камеры высокого давления расширяется больше, чем на другом участке по ее окружности, то по меньшей мере один сегмент в результате этого смещается больше, чем другие сегменты. Кроме того, при возникновении неравномерностей или износе в некоторых участках стенки камеры высокого давления сегменты, которые обладают подвижностью независимо друг от друга, устанавливаются соответственным образом.

Предпочтительней, чтобы каждая пружина имела возможность проходить от образующего монтажное приспособление участка к сегменту. Каждый сегмент соответственно имеет полость, предназначенную для каждой пружины, воздействующей на сегмент. Таким образом, при воздействии на сегмент нескольких пружин, например двух, трех или четырех, сегменты содержат две, три или четыре полости. Каждая полость выполнена с возможностью размещения в ней связанной с ней пружины. Преимуществом использования полостей такого типа является возможность легкого введения пружин.

В предпочтительном случае пружины могут быть расположены свободно без фиксации в указанных полостях. При установке сегментов в монтажном приспособлении крышки или держателя уплотнения, связанного с ней, пружину просто помещают в полость, после чего сегмент вставляют в монтажное приспособление. Для того чтобы предотвратить выталкивание сегмента пружиной из монтажного приспособления до установки крышки в закрытое положение на камеру высокого давления, имеется упорное приспособление в соответствии с приведенным выше описанием.

В другом варианте пружины могут быть прикреплены к сегментам так, что один конец пружины подсоединен к образующему монтажное приспособление участку, а другой конец пружины подсоединен к сегменту. В этом варианте пружины также выполняют функцию упорного приспособления. В качестве описанного выше упорного элемента может быть рассмотрена, например, точка крепления в виде крючка, расположенная на сегменте и действующая как фактический упорный элемент, вследствие чего он жестко зафиксирован относительно сегмента, но имеет возможность перемещения относительно образующего монтажное приспособление участка. Возможно и обратное, если точка крепления на образующем монтажное приспособление участке рассматривается в качестве фактического упорного элемента.

Предпочтительней, если уплотнительное средство, или по меньшей мере его основная часть, выполнено жестким, т.е. в противоположность резиновой прокладке, которая является сравнительно мягкой, уплотнительное средство выполнено относительно жестким и с трудом поддается изгибу. Примером материала, который следует выбирать для сегментов, входящих в состав уплотнительного средства, является металл или сплав металлов, например бронза, в частности марки JM1.

Предлагаемое уплотнение может быть использовано как для вертикального, так и горизонтального пресса. В вертикальном прессе камера высокого давления закрыта по меньшей мере верхней съемной крышкой, расположенной сверху камеры высокого давления и может быть закрыта нижней съемной крышкой на днище камеры высокого давления. Поскольку назначение уплотнения заключается, среди прочего, в защите окружающей среды от горячего газа, используемого при создании высокого давления и поднимающегося вверх, то оно должно быть расположено вокруг всей верхней крышки. Однако следует иметь в виду, что также возможно использование уплотнения и вокруг нижней крышки, при ее наличии. В горизонтальном прессе, где крышки занимают по существу одинаковое положение по высоте на соответствующих концах камеры высокого давления, уплотнение соответственно используется вокруг обеих крышек.

В соответствии с другим аспектом данного изобретения предлагается способ уплотнения крышки, предназначенной для закрывания камеры высокого давления изостатического пресса. В соответствии с предлагаемым способом в качестве уплотнения используются ряд отдельных сегментов в форме кольцевой дуги. Каждый сегмент установлен в монтажное приспособление, являющееся частью крышки так, что сегменты совместно образуют замкнутое кольцо и уплотнение между крышкой и стенкой камеры высокого давления при закрывании камеры высокого давления крышкой. Каждый сегмент закреплен так, что его подвижность в радиальном направлении расширения крышки ограничена, а сегменты удерживаются в монтажном приспособлении также и при удалении крышки с камеры высокого давления.

Следует отметить, что монтажное приспособление, являющееся частью крышки, может составлять либо часть фактической крышки, либо часть съемного держателя уплотнения, который выполнен с возможностью монтажа на крышке. В случае, включающем держатель уплотнения, сегменты могут быть установлены в монтажное приспособление, когда держатель уплотнения уже установлен на крышке или, в альтернативном случае, до установки держателя уплотнения на крышку. Сегменты устанавливают и закрепляют в монтажном приспособлении соответствующим образом независимо друг от друга, например по одному за один раз.

В соответствии с еще одним аспектом данного изобретения предлагается изостатический пресс, предпочтительней изостатический пресс горячего прессования. Изостатический пресс содержит камеру высокого давления и крышку, предназначенную, как описано выше, для закрывания камеры высокого давления. Кроме того, изостатический пресс содержит уплотнение, описанное выше.

В соответствии с еще одним аспектом данного изобретения предлагается крышка, которая предназначена для закрывания камеры высокого давления изостатического пресса и содержит уплотнение, выполненное в соответствии с приведенным выше описанием.

В соответствии с другим аспектом данного изобретения предлагается держатель уплотнения, который предназначен для установки, предпочтительней с возможностью удаления, на крышку, предназначенную для закрывания камеры высокого давления изостатического пресса. Держатель уплотнения содержит уплотнение и монтажное приспособление в соответствии с приведенным выше описанием.

В соответствии с дополнительным аспектом данного изобретения для уплотнения крышки камеры высокого давления изостатического пресса предлагается применение уплотнения, выполненного в соответствии с приведенным выше описанием.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой покомпонентный вид в аксонометрии верхней части изостатического пресса, выполненного в соответствии с одним вариантом данного изобретения;

фиг.2 представляет собой более подробный вид в аксонометрии уплотнительного средства, используемого в изостатическом прессе в соответствии с фиг.1;

фиг.3 представляет в аксонометрии и в поперечным разрезе часть держателя уплотнения, который используется в изостатическом прессе в соответствии с фиг.1;

фиг.4а-е представляют собой поперечные разрезы альтернативных приспособлений, предназначенных для ограничения радиального перемещения уплотнительного средства, выполненного в соответствии с данным изобретением.

Подробное описание изобретения

Фиг.1 представляет собой покомпонентный вид в аксонометрии верхней части изостатического пресса 10, выполненного в соответствии с одним вариантом выполнения данного изобретения. Изостатический пресс 10 содержит сосуд 12 высокого давления в форме цилиндра, внутренняя поверхность 14 цилиндрической стенки которого задает границы камеры высокого давления, в которой размещают одно или несколько изделий, которые должны подвергнуться обработке высоким давлением. Камеру высокого давления заполняют газом под высоким давлением и при высокой температуре. Горячий газ поднимается вверх в камере высокого давления, которая при обработке давлением закрыта крышкой 16.

Крышка 16 содержит верхнюю крышку 18, 20 и охлаждающую крышку (не показана). Верхняя крышка, выполненная в виде одной детали, имеет форму двух концентрических и круглых дискообразных участков 18, 20. Верхняя крышка предназначена для введения в камеру высокого давления для ее закрывания, при этом нижний дискообразный участок 18 в опущенном положении по существу полностью вводится в камеру высокого давления, а верхний дискообразный участок 20 с большим диаметром выполнен так, что прилегает к верхней кольцевой поверхности 22 камеры высокого давления. Вокруг крышки 16 и сосуда 12 высокого давления соответствующим образом расположена круглая рама (не показана), предназначенная для их совместного удержания и противодействия открывающим усилиям, которые возникают при повышении давления в камере высокого давления. Под нижней частью нижнего дискового участка 18, прилегая к ней, установлена охлаждающая крышка (не показана). Вокруг охлаждающей крышки расположено основное уплотнение 21.

Круглый кольцевой держатель 30 уплотнения установлен на охлаждающей крышке или основном уплотнении 21. Держатель 30 уплотнения имеет наружный диаметр, по существу равный диаметру основного уплотнения 21 и нижнего дискообразного участка 18 верхней крышки. Держатель 30 уплотнения в своей наружной периферической поверхности имеет кольцевой паз 32. В пазе 32 может быть установлено уплотнительное средство 34 (см. фиг.2) для создания герметизации между крышкой 18 (держателем 30 уплотнения) и стенкой 14, задающей границы камеры высокого давления. Как будет описано ниже, уплотнительное средство 34 вводится путем перемещения в радиальном направлении внутрь. Среди прочего уплотнительное средство 34 совместно с некоторыми другими компонентами в предлагаемом уплотнении обладает функцией защиты вышележащего основного уплотнения 21. Дополнительной функцией является проведение тепла к стенке 14, задающей границы камеры высокого давления.

Уплотнительное средство 34 содержит ряд изогнутых сегментов 36, которые совместно образуют замкнутое кольцо при введении их в паз 32 (см. фиг.1 и 2). В показанном варианте выполнения уплотнительное средство 34 содержит шесть изогнутых сегментов 34, но следует иметь в виду, что в качестве альтернативных решений возможны как меньшее количество сегментов, например 2-5, так и большее их количество, например 7-12, или даже больше. Каждый сегмент 36 на одном конце имеет верхний выступающий участок 38, а на другом конце нижний выступающий участок 40. Каждый сегмент 36 расположен так, что верхний выступающий участок 38 перекрывает, в совмещенном положении, нижний выступающий участок 40 примыкающего сегмента. На фиг.1 и 2, если смотреть в направлении часовой стрелки, видно, что таким образом у всех сегментов 36 нижний выступающий участок 40 находится в самом переднем положении, а верхний выступающий участок 38 - в самом заднем положении. Перекрытие сводит к минимуму возможность утечки восходящего горячего газа через уплотнение, которое выполнено посредством сегментов 36.

Между уплотнительными средствами 34, т.е. сегментами 36, и держателем 30 уплотнения расположены пружины 50. Каждая пружина 50 в пазе 32 проходит в радиальном направлении в полость 52, выполненную в уплотнительном средстве 34. На фиг.1 и фиг.2 показано, что каждый сегмент 36 имеет четыре полости 52 и, таким образом, каждый сегмент 36 должен приводиться в действие четырьмя пружинами 50. Пружины 50 соответствующим образом размещены в полостях сегментов 36 до установки сегментов 36 в паз 32. Усилие пружин 50, действующее наружу в радиальном направлении, заставляет сегменты 36, в закрытом положении крышки 16, прижаться к стенке 14, задающей границы камеры высокого давления, при этом достигается хороший уплотняющий эффект.

На фиг.3 более подробно показана часть держателя 30 уплотнения в аксонометрии и в поперечном разрезе. В частности, на фиг.3 показаны сегмент 36, установленный в держателе 30 уплотнения, и размещение пружины 50 между держателем 30 уплотнения и сегментом 36. Кроме того, показано, что держатель 30 уплотнения содержит монтажные отверстия 56, предназначенные для крепления держателя 30 уплотнения к охлаждающей крышке (см. также фиг.1) крепежным средством, например винтом.

При необходимости удаления крышки 16 с камеры высокого давления, когда стенка 14, задающая границы камеры высокого давления, больше не создает ограничения для радиального расширения уплотнительного средства 34, давящему воздействию пружин противодействуют ряд упорных элементов 60 (см. фиг.1). Работа упорных элементов 60 используется также тогда, когда крышку 16 надо опустить для закрывания камеры высокого давления так, чтобы пружины 50 не вызывали выпадения сегментов 36 из паза 32 держателя 30 уплотнения. Как следует из фиг.1 и фиг.2, каждый сегмент 36 выполнен с углублением 62. Кроме того, как следует из фиг.1 и фиг.3, держатель 30 уплотнения содержит разнесенные с промежутками сквозные отверстия 64, которые должны в вертикальном направлении совмещаться со связанным с ними углублением 62 при помещении сегментов 36 в паз 32. Каждый упорный элемент 60 помещен в отверстие 64, расположенное в держателе 30 уплотнения, так, что проходит также в углубление 62 сегмента 36 и, таким образом, прикрепляет, по меньшей мере частично, сегмент 36 к держателю 30 уплотнения. Как будет пояснено при последующем описании фиг.4а-4е, допускается создание некоторой подвижности. Как следует из предшествующего описания, каждый сегмент 36 может быть введен и закреплен в пазе 32 держателя 30 уплотнения независимо от другого сегмента 36.

На фиг.4а-е показаны в поперечном разрезе альтернативные приспособления, предназначенные для ограничения радиального перемещения уплотнительного средства в соответствии с данным изобретением. Эти чертежи представляют собой поперечные разрезы различных типов держателя уплотнения с установленными в нем сегментами и связанным с ним упорным приспособлением. На различных чертежах фиг.4а-4е детали, которые показаны на одном из них и имеют эквиваленты на другом чертеже, имеют одинаковые обозначения позиций с добавлением соответствующего символа а-е. Общей особенностью этих четырех альтернативных вариантов является, среди прочего, наличие в каждом держателе 70а-70е уплотнения сквозных монтажных отверстий 68а-68е, в которые введены крепежные средства, предназначенные для крепления держателя уплотнения к крышке.

На фиг.4 показано, что можно использовать два уплотнительных средства для дополнительного повышения надежности и характеристик герметизации. Таким образом, показанный держатель 70а уплотнения имеет два периферических паза 72а, 74а, предназначенных для размещения двух комплектов образующих кольцо сегментов 76а, 78а. Каждый сегмент 76а, 78а имеет радиально расположенную наружную сторону 80а, предназначенную для уплотнения стенки, задающей границы камеры, и внутреннюю сторону 82а. Когда сегменты 76а, 78а размещаются соответственно в пазах 72а и 74а и тем самым образуют два кольцевых уплотнительных средства, радиально расположенная наружная сторона 80а задает наружный диаметр уплотнительного средства, а радиально расположенная внутренняя сторона 82а задает его внутренний диаметр. Радиально расположенная внутренняя сторона 82а сегментов 76а, 78а имеет проходящие в радиальном направлении полости 84а, в которые без специального крепления помещены пружины 86а. При введении сегментов 76а, 78а соответственно в пазы 72а и 74а держателя 70а уплотнения, каждая пружина 86а проходит между вертикальной торцевой поверхностью 88а полости 84а и вертикальной поверхностью 90а, определяющей границы паза держателя 70а уплотнения. Пружины 86а оказывают давление на сегменты 76а, 78а в радиальном направлении наружу так, что наружная сторона 80а сегментов прилегает к стенке, задающей границы камеры высокого давления, также и при расширении этой стенки в процессе обработки давлением.

На фиг.4а также показано, что возможность сегментов 76а, 78а к радиальному перемещению ограничена упорным приспособлением. Упорное приспособление содержит стопорные винты 92а, которые вставлены в сквозные отверстия 94а в держателе 70а уплотнения, закреплены в них и проходят в углубления 96а сегментов 76а, 78а. Размер углублений 96а в радиальном направлении расширения кольцевого уплотнительного средства превышает размер участка стопорного винта 92а, который проходит внутрь связанного с ним углубления. Это различие в размерах допускает возможность ограниченного перемещения в радиальном направлении (проиллюстрировано двойными стрелками). Если сегменты 76а, 78а не окружены сосудом высокого давления, то направленное наружу усилие упругой деформации уплотнительного средства блокируется тогда, когда наблюдаемые в радиальном направлении поверхности 98а внутреннего торца углублений 96а соприкасаются с соответствующими стопорными винтами 92а.

Сегменты, или по меньшей мере сегмент 76а верхнего уплотнительного средства, размещены и закреплены в пазах, предпочтительней до монтажа держателя 70а уплотнения на крышке, поскольку при этом доступ к верхним стопорным винтам осуществить легче, чем при установленном держателе уплотнения. Альтернативным решением может быть корректировка конструктивного решения крышки для того, чтобы сделать возможным введение стопорного винта через сквозное отверстие держателя уплотнения также и при смонтированном на крышке держателе уплотнения.

Альтернатива показанному на фиг.4а упорному приспособлению для двух кольцевых уплотнительных средств показана на фиг4b. В этом случае для каждого стопорного винта 92b выполнена одна полость, проходящая в вертикальном направлении. Если смотреть снизу, то полость в свою очередь образована:

- сквозным отверстием 94b, проходящим от нижней части держателя уплотнения к нижнему пазу 74b;

- сквозным отверстием 100, расположенным в сегменте 78b в нижнем уплотнительном средстве;

- сквозным отверстием 102, расположенным в центральной части держателя 70b уплотнения и проходящим от нижнего паза 74b к верхнему пазу 72b; и

- углублением 96b, выполненным в нижнем участке сегмента 76b, расположенном в верхнем уплотнительном средстве.

Таким образом, для ограничения радиального перемещения и верхнего сегмента 76b и нижнего сегмента 78b используется обычный стопорный винт 92b. Преимущество этого варианта выполнения заключается в возможности крепления держателя уплотнения к крышке при монтаже/или демонтаже уплотнительных средств, поскольку до стопорного винта 76b можно дотянуться снизу без помех со стороны конструкции расположенной сверху крышки.

На фиг.4с показано, что вместо двух уплотнительных средств в некоторых случаях может быть достаточным наличие одного уплотнительного средства в держателе 70с уплотнения. Таким образом, это упорное приспособление, совместно со стопорным винтом 92с, взаимодействующим с сегментом 78с, соответствует показанному на фиг.4а упорному приспособлению для стопорного винта 92а и сегмента 78а в нижнем уплотнительном средстве.

На фиг.4d проиллюстрирован вариант выполнения, в котором стопорный винт 110 закреплен в сегменте 78d, a не в держателе 70d уплотнения, а сквозное отверстие 94d держателя уплотнения в радиальном направлении расширения превышает по размеру диаметр стопорного винта 110. Таким образом, если смотреть в радиальном направлении, то поверхность 112 наружного торца отверстия 94d входит в соприкосновение со стопорным винтом 110 и тем самым предотвращает выпадение сегмента 78d из паза 74d тогда, когда крышка не помещена в сосуд высокого давления. К стопорному винту 110 легко дотянуться, и его можно завинтить и вывинтить из сегмента 78d через отверстие 94d в держателе 70d уплотнения.

На фиг.4е показан другой вариант выполнения, в котором радиальное перемещение ограничено той же пружиной 114, оказывающей давление в радиальном направлении. До пружины 114 можно дотянуться через сквозное отверстие 94е в держателе уплотнения и зафиксировать ее крепежными средствами 116, 118, например крючками и проушинами, одним концом к сегменту 78е, а другим концом к стенке 90е, задающей границы паза держателя 70е. Таким образом, пружина 114 удерживает сегменты 78е в пазе 74е и тогда, когда крышка не находится в закрытом положении на камере высокого давления.

Следует отметить, что несмотря на то, что все чертежи приведены с держателем уплотнения, приспособления, показанные на фиг.4b-e, могут быть, например, присоединены непосредственно к крышке без держателя уплотнения. Таким образом, устраняется один элемент. В подобном случае крышку выполняют с необходимыми пазом и сквозными отверстиями.

Изобретение относится к уплотнениям для изостатического пресса. Уплотнение содержит уплотнительное средство, которое может быть установлено в монтажное приспособление и предназначено для крышки изостатического пресса. Уплотнительное средство может быть установлено так, что позволяет создать герметизацию между крышкой и стенкой камеры высокого давления. Уплотнительное средство содержит по меньшей мере два отдельных сегмента в форме кольцевой дуги, которые совместно образуют замкнутое кольцо при их установке в монтажное приспособление. Кроме того, уплотнение содержит упорное приспособление, которое установлено так, что ограничивает перемещения сегментов, удерживая их в монтажном приспособлении также и при удалении крышки со стенки камеры высокого давления. Также описаны способ герметизации крышки, изостатический пресс, крышка, держатель уплотнения и применение уплотнения для герметизации крышки. Изобретение повышает надежность уплотнения. 6 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Уплотнение, содержащее уплотнительное средство (34), которое может быть установлено в монтажное приспособление (32) и предназначено для крышки (16) изостатического пресса (10), которая имеет первое положение, в котором она закрывает камеру высокого давления изостатического пресса, и второе положение, в котором она отделена от камеры высокого давления, при этом уплотнительное средство может быть установлено в монтажное приспособление таким образом, что в указанном первом положении оно создает герметизацию между крышкой и стенкой (14) камеры высокого давления, отличающееся тем, что уплотнительное средство содержит, по меньшей мере, два отдельных сегмента (36, 76а-b, 78а-е) в форме кольцевой дуги, которые при их установке в монтажное приспособление совместно образуют замкнутое кольцо, и имеется упорное приспособление, предназначенное для ограничения перемещений сегментов таким образом, что эти сегменты удерживаются в монтажном приспособлении также и в указанном втором положении.2. Уплотнение по п.1, в котором по меньшей мере одна часть указанного упорного приспособления установлена на сегментах с возможностью отсоединения.3. Уплотнение по п.1, в котором указанное упорное приспособление содержит ряд упорных элементов (60), а перемещение каждого сегмента ограничено по меньшей мере одним упорным элементом, при этом каждый упорный элемент ограничивает перемещение только одного сегмента.4. Уплотнение по п.3, в котором каждый упорный элемент может быть установлен так, что проходит между образующим монтажное приспособление участком и сегментом, и так, что может перемещаться относительно сегмента, но жестко зафиксирован относительно образующего монтажное приспособление участка, или наоборот.5. Уплотнение по п.4, в котором упорный элемент, например, винт, болт или штифт, может быть зафиксирован на указанном образующем монтажное приспособление участке и имеет упорный участок, проходящий в выполненное в сегменте углубление (96а), размер которого в радиальном направлении расширения уплотнительного средства превышает размер упорного участка в указанном направлении.6. Уплотнение по п.1, которое дополнительно содержит пружинный блок, установленный так, что приводит в действие сегменты, каждый из которых при размещении в монтажном приспособлении подвергается воздействию усилия, направленного наружу в радиальном направлении расширения уплотнительного средства.7. Уплотнение по п.6, в котором указанный пружинный блок содержит ряд отдельных пружин (50, 86а, 114), причем каждый сегмент приводится в действие по меньшей мере одной пружиной, каждая из которых приводит в действие только один сегмент.8. Уплотнение по п.7, в котором каждый сегмент содержит полости (52, 84а), каждая из которых предназначена для размещения пружины, которая может расширяться в радиальном направлении расширения уплотнительного средства от образующего монтажное приспособление участка в полость.9. Уплотнение по п.8, в котором каждая пружина установлена свободно без фиксации в указанной полости.10. Уплотнение по п.1, в котором каждый сегмент на обоих концах имеет выступающий участок (38, 40), который при размещении сегментов в монтажном приспособлении перекрывает соответствующий выступающий участок примыкающего сегмента.11. Уплотнение по п.1, в котором указанное монтажное приспособление содержит кольцевой паз (32) в держателе (30) уплотнения, являющегося частью крышки.12. Способ герметизации крышки (16), предназначенной для закрывания камеры высокого давления изостатического пресса (10), включающий применение в качестве уплотнения ряда отдельных сегментов (36, 76а-b, 78а-е) в форме кольцевой дуги, установку каждого сегмента в монтажное приспособление (32), являющееся частью крышки, таким образом, что сегменты совместно образуют замкнутое кольцо и уплотнение между крышкой и стенкой (14) камеры высокого давления при закрытой крышкой камере высокого давления, и закрепление каждого сегмента таким образом, что его подвижность в радиальном направлении расширения крышки ограничена, а сегменты удерживаются в монтажном приспособлении также и при удалении крышки с камеры высокого давления.13. Способ по п.12, который дополнительно включает приведение в действие каждого сегмента за счет усилия пружины (50, 86а, 114), направленного наружу в радиальном направлении расширения крышки таким образом, что радиальное положение сегментов устанавливается в соответствии с расширением камеры высокого давления во время работы пресса.14. Способ по п.12, в котором уплотнение создается путем размещения и фиксации одного сегмента за один прием.15. Изостатический пресс, содержащий камеру высокого давления, крышку, предназначенную для закрывания камеры высокого давления, и уплотнение по любому из пп.1-11.16. Крышка, предназначенная для закрывания камеры высокого давления и содержащая уплотнение по любому из пп.1-11.17. Держатель уплотнения, предназначенный для установки на крышке для закрывания камеры высокого давления изостатического пресса и содержащий уплотнение и монтажное приспособление по любому из пп.1-11.18. Применение уплотнения по любому из пп.1-11 для герметизации крышки, предназначенной для камеры высокого давления изостатического пресса.