[19]
中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公布说明书
[11]公开号CN 101347837A [43]公开日2009年1月21日
[21]申请号200810214731.0[22]申请日2008.05.21
[21]申请号200810214731.0
[30]优先权
[32]2007.05.22 [33]DE [31]102007023699.0
[71]申请人迪芬巴赫有限两合公司
地址德国埃平根
[72]发明人M·格拉夫 [74]专利代理机构上海专利商标事务所有限公司代理人马洪
[51]Int.CI.B22F 3/15 (2006.01)
权利要求书 3 页 说明书 6 页 附图 5 页
[54]发明名称
热等静压机快速冷却方法以及热等静压机
[57]摘要
本发明涉及一种热等静压机快速冷却方法，所
述热等静压机由一个压力容器(1)构成，压力容器
内部有炉料区(19)以及布置于其间的隔热体(8)， 且在隔热体(8)范围内有加热元件(4)以及炉料(18)
力容器(1)的炉料区(19)内部通过至少一个喷嘴(13)
喷入流体形成旋流(23)，流体在旋流(23)经过隔热 体(8)附近的过程中与炉料(18)附近的流体混合，
且从喷嘴(13)流出的流体其温度低于炉料区(19)中
的流体或者炉料(18)。在本发明所推荐的热等静压
机中，在压力容器(1)之内至少有一个导管(12)与
炉料区(19)内的至少一个喷嘴(13)相连，并且给导
管(12)供应低温流体。
200810214731.0权 利 要 求 书第1/3页 1.一种热等静压机快速冷却方法，所述热等静压机由一个压力容器(1)构成，压力容器内部有炉料区(19)以及布置于其间的隔热体(8)，且在隔热体(8)范围内有加热元件(4)以及炉料(18)布置于炉料托板(6)上，
其特征在于：
通过至少一个喷嘴(13)在压力容器(1)的炉料区(19)内部形成旋流(23)， 流体在旋流(23)经由隔热体(8)附近的过程中与炉料(18)附近的流体混合，并且
从喷嘴(13)流出的流体所具有的温度低于炉料区(19)以及/或者炉料(18)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从喷嘴(13)喷出的低温流体相对于压力容器(1)的中轴线(26)沿切向喷入炉料区(19)之中。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从喷嘴(13)喷出的低温流体向下或者向上与水平线相交成轻微的角度沿切向喷入炉料区(19)之中。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从喷嘴(13)喷出的低温流体以高速喷入炉料区(19)之中。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从喷嘴(13)流出的流体以较低的温度从底层空间(22)直接喷入导管(12)之中。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过入口(24)将流体输送到压力容器(1)外侧的流体冷却器(10)，然后通过入口(25)将其送入导管(12)。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在底层空间(22)之中通过由一个喷射管(15)和一个文丘里喷嘴(16)构成的真空喷射泵，将在压力容器(1)外侧经过冷却后的流体直接或者将其混合来自底层空间(22)的流体之后送入导管(12)之中。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用(两个彼此平行布置的环形间隙(9，17)中的)自然对流建立一个完全布置于隔热体(8)之外的外侧循环回路(20)进一步优化快速冷却效果。
9.根据权利要求1所述的方法，其特特征在于，从炉料区(19)的环流(23)中流出的流体在炉料区(19)下方经由隔热体(8)中的通孔(14)进入外侧循环回路(20)
之中，并且与外侧循环回路(20)中的流体混合，接着在环流作用下流经压力容器(1)的壁面，变成低温流体经由通孔(14)回流到炉料区(19)下方。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，流体可以通过垂直通孔(7)从炉料区(19)和/或从水平通孔(7)流入底层空间(22)之中。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从喷嘴(13)喷出的低温流体在进入炉料区(19)之前被喷入导流装置(27)之中，导流装置(27)在靠近隔热体(8)壁面的外侧区域内将低温流体送往炉料区(19)。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从喷嘴(13)喷出的低温流体在进入炉料区(19)之前被喷入导流装置(27)之中，在导流装置(27)在靠近隔热体(8)壁面的外侧区域内将低温流体送往炉料区(19)之前，导流装置(27)内产生第一旋流。
13.一种用于实施权利要求1所述方法的热等静压机，由一个压力容器(1)构成，压力容器内部有炉料区(19)以及布置于其间的隔热体(8)，且在隔热体(8)范围内有加热元件(4)以及炉料(18)布置于炉料托板(6)上，其特征在于，在压力容器(1)之内至少有一个导管(12)与炉料区(19)内部的至少一个喷嘴(13)相连，且供应给该导管(12)的流体其温度低于炉料区(19)中的流体和/或炉料(18)。
14.根据权利要求13所述的热等静压机，其特征在于，喷嘴(13)的出流方向布置成水平和/或与压力容器(1)的中轴线(26)相切。
15.根据权利要求13或14所述的热等静压机，其特征在于，喷嘴(13)的出流方向与中轴线(26)相切，并且向下或者向上与水平线斜交。
16.根据上述权利要求13～15中任一项所述的热等静压机，其特征在于，导管(12)通入并且/或者穿过底层空间(22)。
17.根据上述权利要求13～16中任一项所述的热等静压机，其特征在于，在底层空间(22)中安装有用来从底层空间(22)将流体供应给导管(12)的循环装置(5)。
18.根据上述权利要求13～17中任一项所述的热等静压机，其特征在于，在底层空间(22)中有一个用来输送冷却流体的入口(25)。
19.根据上述权利要求13～18中任一项所述的热等静压机，其特征在于，在底层空间(22)中有一个出口(24)，该出口与压力容器(1)之外的一个流体冷却
器(10)以及/或者与一个压缩机(11)相连，且最终与入口(25)相连。
20.根据上述权利要求13～19中任一项所述的热等静压机，其特征在于，在底层空间(22)中安装有一个由喷射管(15)和文丘里喷嘴(16)构成的真空喷射泵，且喷射管与入口(25)相连。
21.根据上述权利要求13～20中任一项所述的热等静压机，其特征在于，隔热体(8)外侧具有一个上、下均有通孔的导流板(21)形成一个环状间隙(9)。
22.根据上述权利要求13～21中任一项所述的热等静压机，其特征在于，在炉料区(19)和底层空间(22)之间的隔热体(8)之中布置有若干通孔(14)。
23.根据上述权利要求13～22中任一项所述的热等静压机，其特征在于，在炉料区(19)和/或者环形腔(17)与底层空间(22)之间布置有若干通孔(7)。
24.根据上述权利要求13～23中任一项所述的热等静压机，其特征在于，在炉料区(19)和喷嘴(13)之间安装有至少由一个水平板构成的导流装置(27)。
200810214731.0说 明 书第1/6页
热等静压机快速冷却方法以及热等静压机
技术领域
本发明涉及一种热等静压机的快速冷却方法，以及一种热等静压机。背景技术
热等静压机(HIP)或者高压釜在当今的应用领域十分广泛。在高温高压条件下，在型模中对固体工件或者粉末构成的模压材料进行致密化处理。可以将同类材料以及不同材料结合在一起。通常将工件置于被一个高压容器包围的加热炉中。在加热过程中或者在加热之后，通过一种流体或者惰性气体(通常是氩气)从各个方向施加压力，实施彻底的等静压处理，直至工件达到最佳致密度。这种方法也被用来对构件进行再致密化处理，例如陶瓷材料制成的构件，例如用于髋关节假体、汽车或者发动机制造用的铝铸件、轿车发动机的汽缸盖或者钛合金精密铸件，例如涡轮机叶片。在高温高压条件下进行再致密化处理，可封闭前道生产工序中产生的微孔、愈合缺陷部位、改善结构特性。另一个应用领域是制造粉末材料近终成形构件，在工艺过程中对其进行致密化和烧结处理。 HIP周期通常要持续非常长的时间，从几小时到几天不等。周期成本的主要部分是占压资金的机器小时率所引起的。尤其是从工作温度降低到能够安全打开压机的允许温度所需的冷却时间相当长，通常占到周期时间的三分之一以上，且在工艺过程中无法加以利用。现在已经知道：冷却过程对于生产零件的材料特性有着至关重要的作用。许多材料均需要严格遵守一定的最大冷却速度，以便保证材料质量。此外，在冷却过程中还要注意：应当使工件整体均匀冷却，不得不均匀地有不同的温度区。在制造大型构件时，温度差异所引起的内应力可能会导致翘曲、切口应力集中开裂或者导致彻底毁坏。即使是通常放在加热炉内的支架上的小型构件，也有可能出现此类问题。
已知现有技术水准下的高压釜均采用热气体循环方式，配有或者没有机械式辅助设备，例如风机。在没
有机械式辅助设备的应用中，通过现有的或者强制的温度差(加
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