用于操纵载荷以用于等静压力处理的装置和方法
【专利说明】用于操纵载荷以用于等静压力处理的装置和方法发明领域
[0001]本发明涉及高压处理领域。特别地，本发明涉及用于操纵载荷以用于等静压力处理的装置。另外，本发明还涉及用于操纵载荷以用于高压处理的方法。
[0002]发明背景
[0003]等静压机用于制造不同类型的物品，例如用于航空器的涡轮机叶片或者用于植入到人体中的人造髋关节。压机通常包括炉子，该炉子设置有电加热元件，电加热元件用于提高其中载荷，例如物品，在装载空间中被压制的炉腔中的温度。在最终的压制操作之后，通常重要的是快速冷却装载空间使得其中的载荷将获得所期望的性能，并使得避免或最小化晶粒生长。此外，快速的冷却产生提高的生产率，这是因为可以快速地移除载荷，从而减小了循环时间。然而，还重要的是实现了整个装载空间的均匀冷却。
[0004]在高压压机的高压压制操作期间，容纳在压力容器的压力腔中的压力介质被增压到非常高的压力。压力介质通常是液体气态介质，例如氩气。高压压机可用在各种应用中，例如，用在通过高度地增压设置在封闭容器中的液体而将片状金属部件形成为预定形状。如果高压压机在压力容器中的内置物的每一侧上施加相等的压力，那么该压机称为等静压机。基于等静压压制过程期间压力介质的温度，该过程可称作热等静压压制或HIP(下文称作HIP)、温等静压压制或冷等静压压制。
[0005]在过去的数十年内，HIP已经将其自身确立为用于由广泛范围的金属和/或陶瓷制造的部件的生产的具有竞争力的且经过验证的制造工艺过程，其中该部件用在多种工业领域，例如航天、海上作业、能源和医学领域中。气体压力在所有方向上均匀地作用，以提供均衡的特性和非常高的材料致密度。HIP提供许多益处，并且已经成为传统工艺例如锻造、铸造和机械加工的可行的和高性能的替代方式。HIP技术可以用于容器中的金属粉末的压密(粉末冶金HIP或PM HIP)。粉末通过压力压紧，同时温度将确保粉末晶粒之间的接触表面上的扩散，直至中空空间闭合，从而实现非常高的致密化。PM HIP技术在多个方面的优势在于，例如，其能够提供由良好的和均质各向同性的微结构所提供的改善的材料特性、提供通过扩展的熔合概率得到的改善的耐磨性和抗腐蚀性、提供焊接操作数量以及相关的费用和检测问题的减少，等等。
[0006]HIP压机通常布置在工作场所的坑或洞中。然而，存在与这类布置相关的问题，因为在高压压机损坏的情况下，这可能是危险性的。例如，高压压机的压力介质气体(例如，窒息性气体例如氩气)的泄漏可以导致坑中的气体浓度的快速上升。这对于因高压压机的维护和/或检测而出现在坑中的人来说是极度危险的。尽管需要提供用于测量压机内和其周围环境中的窒息性气体程度的计量器，以及针对操作该压机的人员的专门训练，然而，这些和其它措施对于高压压机的安全操作来说可能是不够的。此外，因为坑或洞通常相对狭窄或拥挤，因此对于各种高压压机操作，例如将压力容器插入到高压压机中和/或将压力容器从高压压机中移出，该空间是确实有限的。这可导致更不方便的高压压机操作，特别是在压力处理之前或之后。此外，将理解的是，市场不断地需求更大的载荷和/或更高效的HIP生产率，这导致了具有针对提高的效率的需求的甚至更大的HIP装置。然而，由于已知装置的限制，许多现有技术的装置不能够提供较大的HIP单元。
[0007]因此，存在对其减轻上述问题中的至少一些且能够提供更安全和更方便的操作的替代装置的愿望。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是缓解上述问题并提供实现了安全和方便的操作的装置。
[0009]该目的和其它目的通过提供具有在独立权利要求中限定的特征的装置和方法来实现。在从属权利要求中限定了优选的实施方案。
[0010]因此，根据本发明的第一个方面，提供了用于操纵载荷以用于在高压装置中等静压力处理的装置。该装置包括运输单元，该运输单元包含至少一个轨道，该至少一个轨道用于将载荷从高压装置外的工作空间运输到用于等静压力处理载荷的处理位置中。此外，运输单元还布置为用于在压力处理载荷之后将载荷从处理位置运输到工作空间。该装置还包括至少部分地布置在高压装置上方的分隔平面，其中工作空间设置在分隔平面的上方。该分隔平面布置为在高压装置气体泄漏的情况下将工作空间从高压装置遮蔽。
[0011]根据本发明的第二个方面，提供了用于操纵载荷以用于在高压装置中等静压力处理的方法。该方法包括步骤:在至少一个轨道上将载荷从高压装置外的工作空间运输到用于等静压力处理载荷的处理位置中；和在压力处理载荷之后将载荷从处理位置运输到工作空间。该方法还包括提供至少部分地在高压装置上方的分隔平面的步骤，其中工作空间设置在分隔平面上方。该方法还包括在高压装置气体泄漏的情况下，通过分隔平面将工作空间从高压装置遮蔽的步骤。
[0012]因此，本发明基于将载荷运入高压装置的用于等静压力处理的处理位置并从其运出的思路。至少部分地布置在高压装置上方的分隔平面在该分隔平面下方提供了用于将载荷以及任选的其它设备便利地运输到高压装置中的空间，并且该分隔平面还提供了在高压装置气体泄漏的情况下将工作空间从高压装置遮蔽。
[0013]本发明的优势在于分隔平面提供了相对宽敞的层或空间，使得相对较大和/或长的载荷(含有或不含辅助设备)可以(水平地)运入高压装置以及从其运出。换言之，载荷和/或设备可以在该空间中在运输单元的轨道上方便地运输。这在为满足大的载荷和/或高效的生产率的市场需求而需要的相对较大的载荷和/或设备的情况下是极具优势的。
[0014]本发明的分隔平面能够在分隔平面的上方界定工作空间，S卩，上部层，其中该工作空间可以布置为用于任何种类的生产操作，例如，操纵载荷。此外，分隔平面还能够在分隔平面下方界定空间，即，下部层，其中该空间布置为用于将载荷运输到高压装置的处理位置中。该(下部层)空间还可以布置为用于任何种类的维修作业。因此，分隔平面在该装置中实现了用于该装置的容易的操作的方便的分开。
[0015]本发明的另一个优势在于该装置可以以一个或多个模块提供，使得该装置被简单地制造并安装。对于本发明的装置，高压装置不需要坑或洞，并且不需要为载荷的运输提供高架起重机。
[0016]本发明另外的优势在于该装置允许与载荷相关的(辅助)设备的模块化。换言之，为载荷进行压力处理而提供的设备可以作为模块或单元(提前)提供。在现有技术的装置中，例如，当洞或坑用于高压装置时，通常存在很少的或不存在可用于与载荷相关的设备的空间，并且据此需要在高压装置的地点提供预安装设备。在本发明中，在另一方面，该设备可以作为整体式装置或单元提供。这具有优势，即用于载荷的设备可以提前组装成单元，并且该单元提供了到高压压机的地点的更方便的运输。
[0017]本发明另外的优势在于分隔平面能够在高压装置的任何损坏和/或故障，例如压力介质(例如，氩气)泄漏、爆炸等情况下，将工作空间从高压装置遮蔽。因此，分隔平面能够保护设置在分隔平面上方的任何人员和/或设备免遭分隔层下方的气体的(危险的)泄漏的危害。
[0018]用于操纵载荷以用于在高压装置中等静压力处理的装置包括含有至少一个轨道的运输单元。对于“轨道”，本文中大体上表示任何种类的导引装置，例如道轨、缆索诸如此类。该运输单元(运输单元的轨道)布置为用于将载荷从高压装置外的工作空间运输到用于等静压力处理载荷的处理位置中。对于“处理位置”，在此意指其中载荷在处理期间可经受来自高压装置的压力的位置。对于“工作空间”，在此意指其中载荷可以手动地和/或自动地操纵、存放或类似操作的空间、房间