Газостат

(51) ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН овательский и титут металм, А. И, Цели, Е, В. Орлова, В, Г. Тришкин, ч и И. Ю, Вахция газос АГ, Швей ное оборудоработки: Об- , 1987, сер, ие, 1, вып.З. ты конструкского СПО. - оизводство,72 - 272, 196 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(21) 4907257/02 (22) 31.01.91 (46) 07,01,93. Бюл. М 1 (71) Всесоюзный научно-исслед проектно-конструкторский ин лургического машиностроения кова (72) А, Д. Зверев, Г. А. Кривонос Л, Ю. Максимов, В, Я. Родькин, Н, Б, Розанова, С, Л. Лукашеви ромеев (56) Техническая документа та марки АДКА, фирма АБРА рия, 1980 и др,Зверев А. Д, и др. Зарубеж вание для газостатической об зор, - М ЦНИИТЭтяжмаш Металлургическое оборудованЗверев А, Д, и др. Газоста ции ВНИИМЕтмаша - Коломен Кузнечно-штамповочное пр 1983, В 5, с. 6 - 9. Патент США М 3042195, кл Техническая документа вание газостата марки 0 АЯЕА, Швеция, 1985.(54) ГАЗ ОСТАТ (57) Сущность; на центральную нижнюю пробку 6 устанавливают заготовку 20 и вводят ее в контейнер 2, после чего станину перемещают в положение, соосное с контейнером 2. В контейнере 2 создают необходимое давление газовой среды, а нагревательное устройство 13 обеспечивает необходимую температуру. Производят выдержку заготовки, после чего отключают нагрев, охлаждают заготовку, выпускают газ из контейнера и удаляют заготовку, Благодаря тому, что опорная стойка выполнена в виде двух кронштейнов 18 и 19, соединенных с контейнером, а контейнер состоит из внутренней втулки 3, скрепляющей обмотки 9 фланцев 10 с коллекторами,и втулки охлаждения 7, выполненной из стержней со сквозными отверстиями, соединенными с коллекторами, достигается высокий срок службы газостата, безопасность работы с ним, удобство обслуживания и снижение эксплуатационных оасходов. 3 3. п. ф-лы, 5 ил,1785809 водит к коррозии ленты и сокращению срока службы контейнера; во-вторых, наличие слоя этой обмотки между охлаждающей жидкостью и втулкой контейнера, что приводит к снижению эффективности ее охлаждения, поскольку увеличивает перепад температуры между охлаждаемой поверхностью обмотки и внутренней поверхностью втулки; в- третьих, возможность попадания газа в систему охлаждения при появлении трещины во втулке Наиболее близким к изобретению, принятым за прототип, является газостат шведской фирмы АСЕА марки 01 М - 250, предназначенный для обработки заготовок с диаметром до 1250 мм, высотой до 2200 мм при давлении до 150 МПа и температуре до 1260 С, Он содержит подвижную станину, конвейер с пробками, установленный нижним торцом на опорной стойке с двумя опорами, Контейнер газостата содержит 50 контейнера и повреждения системы охлаждения; в-четвертых, возможность использования консольного крепления контейнера п реимуществен но для обработки относительно небольших заготовок, т. к. для крупных 55 внутреннюю втулку, составную втулку охлаждения, высокопрочную обмотку и фланконтейнеров были бы необходимы массивные и металлоемкие опорные стойки,Известен газостат конструкции ВНИИцы. При этом составная втулка охлаждения выполнена из отдельных стержней, каждый МЕТМАШ модели КП, содержащий, как из которых имеет форму шестигранного и предыдущий, подвижную станину и кон- прутка, В результате пространства между Изобретение огносится к области порошковой металлургии, а именно к оборудованию для горячей изостатической обработки материалов, в том числе гранул и порошков. Наиболее эффективно оно может быть использовано в составе крупных газостатов для обработки предварительно разогретыхзаготовок с наружным диаметром свыше 800 мм при высоких (до 200 МПа и выше) давлениях и температурах (до 1500 С и выше) газовой рабочей среды.Известен газостат фирмы АБРА АГ (Швейцария) марки АДКА для обработки заг отовок с диаметром и высотой до 1000 мм при давлении до 60 МПа и температуре до 1100 С, Его общий вид представлен в приложении 1. Он содержит подвижную станину, контейнер с пробками и опорную стойку, состоящую из двух кронштейнов, которые крепятся к его нижней пробке, Газостат выполнен с верхней загрузкой заготовок,Недостатком описанного газостата является установка контейнера на нижней пробке. При этом нижний торец контейнера использован для опоры и его обслуживание затруднено, Также затруднено обслуживание уплотнений и других устройств, закрепленных на нижней пробке.Известен газостат фирмы АСЕА (Швеция), содержащий подвижную станину и контейнер с пробками, консольно закрепленный на опорной стойке. Контейнер состоит из внутренней втулки, фланцев, скрепляющей обмотки и кожуха с винтовыми каналами охлаждения, Недостатками этого конструктивного решения являются: во-первых, контакт охлаждающей жидкости со скрепляющей обмоткой контейнера, застой этой жидкости в слое обмотки, что при 5 10 15 20 25 30 35 40 тейнер с пробками, консольно закрепленный на опорной стойке. Контейнер газостата содержит три втулки, фланцы и скрепляющую обмотку. Охлаждаемой втулкой является средняя, На ее наружной поверхности образованы винтовые канавки, а вблизи торцов - кольцевые коллекторные канавки. Таким образом, между средней и наружной втулками образованы винтовые канавки для циркуляции охлаждающей жидкости, В этой конструкции охлаждаемая поверхность приближена ко внутренней втулке и повышена эффективность охлаждения. Появление трещины во внутренней втулке не приведет к попаданию газа в систему охлаждения, и охлаждающая жидкость не контактирует со скрепляющей обмоткой, торцы контейнера свободны для обслуживания.Недостатками такого газостата являются, как и в предыдущем случае, ограничение применения консольного крепления контейнера, а также необходимость использования трех втулок контейнера вместо одной, что увеличивает габариты, трудоемкость изготовления и стоимость контейнера.Известна также конструкция контейнера пресса для выдавливания металла, который выполнен из наружной и внутренней втулок, При этом внутренняя втулка состоит из продольных частей-секторов. В секторах предусмотрены каналы, которые используют для нагрева, охлаждения и размещения уплотнений. Канал ы могут быть образован ы канавками, выполненными на прилегающих боковых сторонах секторов или на их нарукных цилиндрических поверхностях, либо отверстиями, предусмотренными в секторах.Описанное решение не может использоваться в составе газостата, поскольку будут иметь место утечки газа высокого давления по стыкам между соседними секторами в стороны торцов контейнера, закрытого пробками,5 10 15 20 25 30 35 40 45 ними. В результате уменьшается перепад50 температур между охлаждаемой поверхно 55 прутками, наружной поверхностью внутренней втулки и внутренней поверхностью обмотки образуют каналы охлаждения, параллельно соединенные с коллекторами, выполненными в виде кольцевых полостей на внутренних цилиндрических поверхностях фланцев.Недостатком газостата, принятого за прототип, является контакт жидкости, охлаждающей контейнер, со слоем и.связанная с этим возможная коррозия ленты, что снижает срок службы контейнера и газостата в целом.Другим недостатком этого газостата является возможность попадания газа из контейнера в систему его охлаждения при появлении трещины в стенке внутренней втулки и связанная с этим возможность образования пара, повышения давления и повреждения системы охлаждения, т. е, пониженная безопасность эксплуатации оборудования.Третьим недостатком газостата, принятого за прототип, является параллельное соединение каналов охлаждения контейнера, неравномерное в осевом направлении охлаждение внутренней втулки, а следовательно, пониженная эффективность охлаждения и повышенные эксплуатационные расходы.Четвертым недостатком газостата, принятого за прототип, является использование нижнего торца контейнера для опоры. Это затрудняет техническое обслуживание оборудования,Целью изобретения является устранение указанных недостатков, т, е. увеличение срока службы, безопасность, удобство обслуживания и снижение эксплуатационных расходов газостата.Поставленная цель достигается созданием газостата, содержащего подвижную станину, контейнер, включающий внутреннюю втулку, втулку охлаждения, состоящую из стержней, скрепляющую обмотку, фланцы с коллекторами, а также пробки, нагревательное устройство и опорную стойку контейнера, при этом в стержнях выполнены сквозные отверстия, которые соединены с коллекторами, а опорная стойка выполнена в виде двух кронштейнов, соединенных с контейнером. В отверстиях стержней размещены сердечники. Между стержнями и втулкой размещена прокладка из пластичного теплопроводного материала, например меди, Между стержнями с отверстиями размещены стержни без отверстий,Данное техническое решение существенно отличается от известных, во-первых, использованием оригинальной системы охлаждения контейнера, которая максимально приближена к внутренней втулке и в то же время изолирована от нее и от скрепляющей обмотки; во-вторых, тем, что опорная стойка выполнена в виде двух соединенных с контейнером кронштейнов, что позволило независимо от размеров и массы контейнера освободить его торцы для технического обслуживания.Использование данного технического решения позволяет исключить контакт охлаждающей жидкости с обмоткой, предотвратить ее коррозию, что увеличивает срок службы контейнера и газостата в целом,Изоляция системы охлаждения от внутренней втулки позволяет(даже при появлении во втулке трещины) избежать попадания давления и повреждения системы. Это повышает безопасность эксплуатации газостата.Использование указанного технического решения позволяет в отличие от прототипа, избежать параллельного соединения каналов охлаждения контейнера, применяя последовательное или комбинированное параллельно-последовательное соединение, повысить равномерность охлаждения внутренней втулки контейнера. Варьируя количество стержней с отверстиями (то есть количество водоохлаждаемых стержней), форму сечения и размеры сердечников, можно изменять суммарную поверхность теплообмена стержней, поверхность тепло- обмена каждого из стержней, скорость жидкости в канале стержня, а в результате - предотвратить повышенный расход жидкости, охлаждающей контейнер, и снизить эксплуатационные расходы.Дальнейшего снижения эксплуатационных расходов можно достичь, разместив между стержнями и втулкой прокладку из пластичного теплопроводного материала, например меди, Такая прокладка за счет пластической деформации уже в процессе изготовления контейнера заполняет неизбежные зазоры между втулкой и стержнями, увеличивает поверхность контакта с этими деталями и улучшает теплопередачу между стью стержней и внутренней поверхностью втулки, снижается температура поверхностей, контактирующих с уплотнениями высокого давления, повышается стойкость последних, что приводит к дальнейшему снижению эксплуатационных расходов.Указанное техническое решение предусматривает соединение кронштейнов опорной стойки с боковой поверхностью контейнера или его фланцами, Это позволяет освободить (в отличие от прототипа) его нижний торец и существенно облегчает техническое обслуживание оборудования.На фиг. 1 схематично изображен газостат, вид спереди; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - его контейнер с опорной стойкой; на фиг, 4 - осевое сечение контейнера (в увеличенном виде) с фрагментом системы охлаждения и прокладкой из пластичного теплопроводного материала; на фиг, 5 - контейнер, вид сверху.Газостат содержит подвижную станину 1, контейнер 2, включающий внутреннюю втулку 3, закрытую верхней 4, промежуточной 5 и центральной нижней 6 пробками, втулку охлаждения 7, составленную из стержней 8, скрепляющую обмотку 9, фланцы 10 с коллекторами 11, а также опорную стойку 12 контейнера 2, нагревательное устройство 13 и стенды 14, Газостат снабжен сердечниками 15, размещенными в сквозных отверстиях 16 стержней 8, которые соединены с коллекторами 11 с помощью трубопроводов 17. Опорная стойка 12 выполнена в виде двух кронштейнов, 18 и 19, соединенных с контейнером 2. В контейнере 2 размещается нагревательное устройство 13 и заготовка 20. На стендах 14 размещены печи 21 предварительного нагрева заготовок 20 или оснастка для их сборки-разборки (на фигурах не показана),Газостат может быть снабжен прокладкой 22 из пластичного теплопроводного материала, например меди, которая размещается между внутренней втулкой охлаждения 7, составленной из стержней 8 (фиг. 4).Газостат может быть снабжен стержнями 23 без отверстий, размещенными между стержнями 8 с отверстиями 16 (фиг, 4 и 5). Стержни 23 применяются в случаях, когда размеры стержней 8 и их сквозных отверстий 16 не позволяют крепить трубопроводы 17 непосредственно к стержням 8. Тогда трубопроводы 17 крепятся к торцам стержней 23, как показано на фиг. 5,Газостат работает следующим образом, В исходном положении станина 1 отведена и центральная нижняя пробка 6 выведена из контейнера 2. На центральную нижнюю пробку 6 устанавливают заготовку 20 и вводят ее в контейнер 2. Если в печи 21 заготовка 20 предварительно разогрета, ее можно вводить в контейнер 2 вместе с центральной нижней пробкой 6 и нагревательным устройством 13, установленным на промежуточной пробке 5. После загрузки заготовки 20 станину 1 перемещают в положение, при котором она соосна контейнеру 2. В контейнере 2 создают технологически необходимое давление газовой рабочей5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 среды, При этом нагревательное устройство13 обеспечивает поддержание в контейнере2 технологически необходимой температуры. Выдержку заготовки 20 проводят призаданных давлении и температуре втечениетехнологически необходимого времени. После выдержки нагревательное устройство13 отключают и охлаждают заготовку 20 вконтейнере 2. После снижения температурыгаз из контейнера 2 выпускают. По достижении в контейнере 2 атмосферного давлениястанину 1 смещают в положение эагрузкивыгрузки, извлекают центральную нижнююпробку 6 и удаляют изделие. Возможно удаление изделия вместе с нагревательным устройством 13, промежуточной 5 ицентральной нижней 6 пробками. В этом слчае их перемещают на стенд 14, где послеостывания извлекают готовое изделие.Как описано выше, заявленные конструктивные отличия, по сравнению с прототипом, позволяют получить экономическийэффект за счет увеличения срока службыгазостата и сокращения его эксплуатационных расходов, Численное определение эффекта по сравнению с прототипомзатруднено, так как необходимые исходныеданные отсутствуют.В настоящее время заявленные конструктивные отличия использованы в газостате конструкции ВНИИМЕТМАШ с осевойсилой 400 МН, предназначенном для обработки заготовок с диаметром до 1100 мм,высотой до 2000 мм при давлении до 200МПа и температуре до 1250 С,Экономический эффект от использования заявленных конструктивных отличий вописанном газостате можно проиллюстрировать в результате его сравнения с газостатом с осевой силой 400 МН модели Я 06022,спроектированным ВНИИМЕТМАШем иимеющим такие же технологические возможности, Этот газостат в настоящее времяработает в ВИЛ Се, В нем использован трехвтулочный контейнер, скрепленный обмоткой из высокопрочной ленты (такаяконструкция описана выше в качестве аналога), В нутренний диаметр контейнера 1600мм, высота 3900 мм, вес примерно 120 т.Втулки контейнера изготовлены из поковок,В конструкции контейнера вновь разработанного газостата применяется лишь однаиз таких втулок, Согласно предварительнойоценке, это позволяет получить только на одном газостате с осевой силой 400 МН экономический эффект не менее 80 тыс,Формула изобретения1, Газостат, содержащий подвижнуюстанину, пробки, контейнер, состоящий извнутренней втулки, втулки охлаждения, выполненной из стержней, скрепляющей обмотки, и фланцев с коллекторами, нагревательное устройство и опорную стойку контейнера, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения срока службы, безопасности работы, удобства обслуживания и снижения эксплуатационных расходов, стержни выполнены со сквозными отверстиями, соединенными с коллекторами, а опорная стойка выполнена в виде двух кронштейнов, соединенных с контейнером,2, Газостат по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что в отверстиях стержней размещенысердечники,3, Газостат по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я5 тем, что между стержнями и внутреннейвтулкой размещена прокладка из пластичного теплопроводного материала,4, Газостат по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я10 тем, что между стержнями с отверстиями размещены сплошные стержни.1785809 едакто етр Производственно-и аказ 214 ВНИИПИ Составитель А.ЗверевТехред М.Моргентал Корректо Тираж Подписноеарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 ский комбинат "Патент", г. Ужгород,