DE1918898A1

DE1918898A1 - Druck erzeugende Vorrichtung

Info

Publication number: DE1918898A1
Application number: DE19691918898
Authority: DE
Inventors: Waite Harold Herbert
Original assignee: National Forge Co
Current assignee: National Forge Co
Priority date: 1968-05-17
Filing date: 1969-04-14
Publication date: 1971-06-16
Also published as: GB1264497A; DE1918898B2; FR2008715A1; US3482401A; DE1918898C3

Description

PATENTANWÄLTE 8 MÜNCHEN 2. HILBLESTRASSE 2O

Dr. Berg Dipl.-Ing. Stapf, B München 2, HilblestraBe 20

Zeichen Unser Zeichen Gg/fr 18 159 ^Dah™ \ h ß_rr!]

I i« ftf»! ii

Anwaltsakten-Nr.: 18 159 .' ' ^:

NATIONAL FORGE COMPANY IRVINE, WARREN COUNTY, PENNSYLVANIA/USA

"Druck erzeugende Vorrichtung."

Die Erfindung betrifft Druck erzeugende Vorrichtungen und insbesondere solche Vorrichtungen, mittels welcher sich Flüssigkeits-

2 drücke in der Größenordnung von etwa 7000 - 35 000 kg/cm und mehr erreichen lassen. Hohe FlUssigkeitsdrUqke werden für eine Vielzahl industrieller und anderer Verfahren benötigt, wie beispielsweise für isostatische Pressen und hydrostatische Extrusions-Pressen. Die Erzeugung derart hoher Drücke in kompakten,, einfachen und sicheren Einrichtungen schafft Probleme.

Zur Erzeugung von hohen Drücken wurden verschiedene Einzelheiten für Einrichtungen vorgeschlagen, die jedoch in ihrer Gesamtheit

109825/0685 "² "

wegen einer Vielzahl von Problemen nicht befriedigen können. Eines dieser Probleme ist darin zu sehen, solche hohen'Drücke in Eirbrieh. tungen angemessener Baugröße zu erzielen, welche gleichze^:itig^a,u<ss-j

<·'_ reichende Sicherheitsfaktoren gegen Vorkommnisse schaffen_r: die· im-Zusammenhang mit solchen hohen Drücken auftreten können. Ein anderes Problem liegt in der Schaffung einer Vorrichtung zum Erzielen ■ hoher Drücke relativ einfacher Äusführungsform, welche die Schwierigkeiten vermeiden läßt/die in komplexen, hohen Drücken ausge-:. setzten Ausführungsformen auftreten. Es ist auch darin noch ein ι Problem zu sehen-, wie auf einfache Art und Weise die Hochdruckkam-

1- mer zugänglich gemacht werden kann,- um eine Ausnutzung des Hoch- · druckes zu ermöglichen. . : .

Unter Berücksichtigung der vorstehenden Ausführungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Druck erzeugende Vorrichtung zu schaffen, welche die aufgezeichneten Probleme überwinden läßt.. Diese Aufgabe wird gelöst durch einen sich in Längsrichtung erstreckenden Druckkessel mit einer zylindrischen Innenwand, welche, einen Hohlraum bildet, innerhalb welchem eine erster Zylinder und koaxial zu diesem ein zweiter Zylinder angeordnet sind. Der erste Zylinder hält unter Bildung einer ersten, ringförmigen Druckkammer von der Wand des Hohlraumes einen radialen Abstand ein, unter Bildung einer zweiten ringförmigen Druckkammer hält der zweite Zylinder von dem ersten Zylinder gleichfalls einen radialen Ab-; stand ein. Der zweite Zylinder ist zur Bildung einer dritten, zylindrischen Druckkammer hohl ausgebildet. Die einander gegenüber-' liegenden Enden des Druckkessels sind mit je einer Verschlußein-r richtung versehen und jede der Druckkammern ist zur Aufnahme einer kompressibien Flüssigkeit eingerichtet. Ein erster ringförmiger. . Kolben ist mit einem mit der zweiten Druckkamer ausgerichteten und in dieser verschiebbaren ringförmigen Körper und mit einem

- 3 109825/0685

von der Verschlußeinrichtung am einen Ende des Druckkessels unter Gildung eines ersten, Flüssigkeit aufnehmenden Raumes einen axialen Abstand einhaltenden, vergrößerten Kopf versehen, während ein zweiter zylindrischer Kolben mit einem mit der dritten Druckkammer ausgerichteten und in dieser verschiebbaren Körper und mit einem von der Verschlußeinrichtung ;am anderen Ende des Druckkessels unter bildung eines zweiten, Flüssigkeit aufnehmenden Raumes einen axialen Abstand einhaltenden vergrößerten Kopf versehen ist. Ein erster Flüssigkeitskanal verbindet schließlich die erste Druckkammer nach außerhalb des Kessels und ein zweiter Flüssigkeitskanal koppelt die erste Druckkammer mit dem ersten Raum und ein dritter Flüssigkeitskanal koppelt die zweite Druckkammer mit dem zweiten Raum. _v

Die konzentrischen Zylinder der Druck erzeugenden Vorrichtung nach der Erfindung schaffen einen Kaskaden-Verstärker, dessen konzentrische Kaskaden-Zylinder mechanisch zwangsläufig geführt sind, um ausgerichtet zu bleiben und um eine exzentrische Belastung zu vermeiden. Wie aus der nachfolgenden Beschreibung noch zu erkennen sein wird, ist ein weiteres, wesentliches Merkmal der Erfindung darin zu sehen, daß der Druck in dem Kaskaden-Verstärker, welqher einen beliebigen Kolben betätigt, auch auf die Außenwand des Zylinders einwirkt, in welchem sich gerade der Kolben bewegt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in Verbindung mit der Zeichnung aus der nachfolgenden Beschreibung erkennbar. Es zeigt:
Fig. 1 und 2 bei ZusammenfUgung entlang der Linie 1 - 1 einen

Längsschnitt durch eine Druck erzeugende Vorrichtung

nach der Erfindung, und
Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 1.

-A-10982 5/0 B 8 5

In der Zeichnung ist eine Druck erzeugende Vorrichtung aus drei konzentrischen Hohlzylindern 10, 11 und 12 dargestellt. Der Außenzylinder 10 ist ein Druckkessel, er kann aus irgendeinem geeigneten Werkstoff, wie einem hochwertigen Stahl, hergestellt sein, welcher im Regelfall für Druckkessel Verwendung- findet, die gleichen Druckunterschieden ausgesetzt sind. Die Zylinder 11 und 12 sind vorzugsweise aus demselben Werkstoff hergestellt. Die beiden Enden des Kessels 10 sind offen und je mit einem Innengewinde 13 bzw. 14 versehen. Axial innerhalb der Gewinde 13 und 14 sind ringförmige Nuten 15 bzw. Io ausgebildet, welche in ringförmigen Schultern 17 bzw. 18 enden. Ein Stopfen 19 dient als ein Verschlußteil für das rechte Ende des Kessels 10. Dieser Stopfen 19 ist mit einem vergrößerten Kopf 20 versehen, der in der Nut 15 liegt und dessen Stirnfläche 21 in Berührung mit der Schulter 17 steht. Der Außendurchmesser dieses Kopfes 20 ist etwas kleiner als der Innendurchmesser des Gewindes 13,Um so die Einfügung dieses Kopfes 20 über das rechte, offene Ende des Kessels 10 zu ermöglichen. Der Stopfen 19 ist mit einem im Durchmesser verkleinerten Körper 22 versehen, der nach außen über eine ringförmige Schulter 23 des Kopfes 20 vorsteht.

Der Stopfen 19 ist in dem offenen Ende des Kessels 10 in seiner Wage gehalten, seine Stirnfläche 21 ist durch eine mit einem Außengewinde 25 versehene und über dieses mit dem Innengewinde 13 verschraubte Mutter 24 in dichter Wirkverbindung mit der ringförmigen Schulter 17 gehalten. Stopfen 19 und Mutter 24 bilden einen Verschluß für das rechte Ende des Kessels 10, dieser Endverschluß kann jedoch auch mit dem Kessel 10 einstückig ausgebildet sein.

Das andere Ende des Kessels 10 ist mit einem ähnlichen Stopfen und einer Mutter 27 versehen, welche als Endverschluß für das linke Ende des Kessels 10 dienen. Während jedoch der Stopfen 10

109825/0685 - 5 -

massiv ausgebildet ist, ist der Stopfen 26 mit einem zylindrischen Loch 28 versehen, welches mit dem Kessel 10 konzentrisch und mit einem Innengewinde versehen ist, mit welchem eine mit einem Außengewinde versehene ringförmige Buchse 29 verschraubbar ist. Das zentrale Loch dieser Buchse 29 nimmt den Schaft 30 eines Fittings 31 auf, welches mit einem inneren zylindrischen Ende 32 und mit einem im Durchmesser vergrößerten Zwischenbereich 33 versehen ist. Der im Durchmesser vergrößerte Bereich 33 weist eine innere ringförmige Schulter 34 und eine äußere ringförmige Schulter 35 auf, welche mit dem inneren Ende der Buchse 29 in Berührung steht. Das Fitting 31 ist mit einem zentralen zylindrischen Kanal 36 versehen, welcher sich Über seine Gesamtlänge erstreckt.

Der Kessel 10 weist eine Wanddicke auf, welche die Differenz zwischen dem Außendurchmesser D8 und dem Innendurchmesser D7 ist. Diese Wanddicke ist so gewählt, daß sie dem Druckdifferential standhält, welchem sie ausgesetzt ist, und zwar unter Berücksichtigung eines Sicherheitsfaktors, falls ein Hochdruckteil innerhalb des Kessels ausfallen sollte.

Der konzentrisch mit dem Kessel 10 angeordnete Zwischenzylinder 11 weist einen Außendurchmesser Do auf, welcher kleiner ist als der Innendurchmesser D7 des Kessels 10, so daß zwischen beiden eine erste ringförmige Druckkammer 37 gebildet wird. Während der Zylinder 11 aus nur einem StUck hergestellt sein kann, ist es vorzuziehen, diesen Zylinder 11 aus zwei zylindrischen Hülsen 38 und 39 zu formen, welche durch einen Schrumpfsitz zusammengehalten sind, um bei einem Nullwert-(atmosphärischen)Druck eine restliche, negative Druckbeanspruchung zu erhalten. Eine solche AusfUhrungsform reduziert bei den Betriebsdrucken die Höhen der Gesamtbeanspruchung. Die Kammer 37 ist an ihrem rechten Ende durch eine ringförmige Buchse 40 abgeschlossen, welche gegen die innere Stirnfläche 21 des

1098 25/068 5 _₆_

-y. ( ■

Stopfens 19 anstößt. Das innere Ende dieser üuchse 40 ist als im Durchmesser verringerter Hals 41 ausgebildet, welcher 0-riinge 42 zur Verhinderung einer Leckage der Druckflüssigkeit vom rechten Ende der Kammer 37 aufnimmt. Das linke Ende der Kammer 37 ist durch eine ringförmige Buchse 53 abgeschlossen, weiche gegen die innere Stirnfläche des Stopfens 26 anstößt. Ein im Durchmesser verringerter Hals 44 und O-Ringe 45 verhindern in gleicher Art und Weise eine Leckage der Druckflüssigkeit von dem linken Ende der Kammer 37.

Die Hülse 38 erstreckt sich über die volle Länge zwischen den inneren Stirnflächen der Stopfen 19 und 26. Die Hülse 39 ist kürzer als die HUlse 38, sie erstreckt sich von der inneren Stirnfläche des Stopfens 19 und endet in einer abgeschrägten, ringförmigen Schulter Diese Schulter 46 hält von einem ringförmigen Flansch 47 einen axialen Abstand ein, welcher axial nach innen über die innere Stirnfläche des Stopfens 26 vorsteht. Der ringförmige Raum zwischen der Schulter 46 und dem Flansch 47 ist mit 48 bezeichnet. Der Flansch 47 ist mit einer ringförmigen Nut 49 an seiner radial außen liegenden Kante versehen, welche einen O-Ring 50 aufnimmt.

Der mit dem Kessel 10 konzentrisch angeordnete Innenzylinder 12 weist einen Außendurchmesser D3 auf, welcher kleiner ist als der Innendurchmesser D4 des Zylinders 11, so daß zwischen beiden eine zweite ringförmige Druckkammer 51 gebildet wird. Vorzugsweise ist dieser Zylinder 12 aus zwei aufeinander aufgeschrumpften zylindrischen Hülsen 52 und 53 gebildet. Die Kammer 51 ist an ihrem rechten Ende durch einen Buchsenteil 54 verschlossen, welcher mit einem im Durchmesser verringerten Hals 55 versehen ist, der O-Ringe 56 zur Verhinderung einer Leckage der Druckflüssigkeit am rechten Ende der Kammer 51 aufnimmt. Während die ringförmigen Wände des Buchsenteils 54 gegen die Stirnflüche 21 des Stopfens 19 anstoßen können, wie dies bei der

109 825/0685

-*- ■ ■ " · _v 1918899

Buchse 40 der Fall ist, ist es im Hinblick auf die höheren Drücke vorzuziehen·, den buchsenteil 54 mit einer mit ihm einstückigen basis 57 zu^;^versehen, welche gegen die Stirnfläche 21 anstößt und die Beanspruchung auf eine viel größere Fläche der Stirnfläche 21 verteilt. Der Buchsenteil 54 ist also als ein mit einem flachen Boden versehener Trog ausgebildet. -.-.<.w-ioik-v ..;. er^:,.:.

Das eine Ende der Hülse 52 stößt gegen die innere Stirnfläche des Stopfens 26 radial innerhalb des Flansches 47, ein O-Ring 58 verhindert eine Leckage der Druckflüssigkeit. Das andere Ende der Hülse 52 stößt gegen die innere Stirnfläche der basis 57 des Teiles 54. Das eine Ende der Hülse 53 stößt gegen die innere Stirnfläche des Stopfens 26 und gegen die Schulter 34, die Hülse 53 überspannt cm Kaum zwischen diesen !Flächen. Das andere Ende der Hülse 53 endet in einer ringförmigen Schulter 59, welche von der Innenfläche der Basis 57 unter Bildung eines Raumes 60 einen axialen Abstand einhält. Das eine Ende der zentralen zylindrischen Kammer 61, welche durch die hohle zylindrische Öffnung in der Hülse 53 geformt wird, ist durch das Ende 32 des Fittings 31 verschlossen. Eine ringförmige Nut o2 an der inneren Stirnfläche des Fittingendes 32 nimmt einen Ü-Ring 03 auf, welcher eine Leckage der Druckflüssigkeit von der Kammer 6l zwischen dem Fitting 31 und der Hülse 53 verhindert.

Ein ringförmiger Kolben 64 weist einen in dem Raum 48 wirkenden zylindrischen Kopf 65 und einen in der Kammer 51 wirkenden zylindrischen Körper όό auf. Der Außendurchmesser des Kopfes 05 ist in seinem Nennwert gleich dem Innendurchmesser D5 der Hülse 38, der wirkliche Durchmesser des Kopfes 35 ist um ein geringes Maß kleiner, so daß der Kopf 65 in dem Raum 48 axial verschiebbar ist. Das äußere Ende des Kopfes 65 ist mit einer ringförmigen Nut versehen, welche eine Winkeldichtung 67 aufnimmt, die eine Leckage der Druckflüssigkeit

1 09825/0685

zwischen dem Kopf 65 und der Hülse 38 aus einem ringförmigen, Flüssigkeit aufnehmenden Raum 68 verhindert, welcher durch die innere Stirnfläche des Flansches 47 und die äußere Stirnfläche des Kopfes 65 gebildet wird. Der Körper 66 des Kolbens 64 weist einen Außendurchmesser auf, welcher in seinem Nennwert gleich dem Innendurchmesser £4 der Hülse 39 ist, dessen wirklicher Durchmesser jedoch um ein geringes Maß kleiner ist, so daß der Körper 66 in der Kammer 51 verschiebbar ist. Der Innendurchmesser sowohl des Körpers 66 wie auch des Kofpes 65 des Kolbens 64 ist in seinem Nennwert gleich dem Außendurchmesser D3 der Hülse 52, der wirkliche Innendurchmesser ist jedoch um ein geringes Maß größer, so daß der Kolben 64 in der Kammer 51 verschiebbar ist.

Das linke Ende der Hülse 52 ist mit einer ringförmigen Nut 69 versehen, welche eine Winkeldichtung 70 und eine diese haltende ringförmige Buchse 71 aufnimmt. Das linke Ende der Hülse 39 ist mit einer ringförmigen Nut 72 versehen, die in einem Gewinde eine mit einem Gewinde versehene Buchse 73 aufnimmt, welche eine in der Nut 72 angeordnete Winkeldichtung 74 in ihrer Lage hält. Der Körper 66 des Kolbens 64 ist zwischen den Dichtungen 71 und 73 verschiebbar, die Winkeldichtungen 70 und 74 verhindern eine Leckage der Druckflüssigkeit von der Kammer 51 an dem Körper 66 vorbei.

Ein Kolben 75 ist mit einem zylindrischen Kopf 76 in der Kammer 60 und mit einem zylindrischen Körper 77 in der Kammer 61 verschiebbar. Der Kopf 76 weist einen Außendurchmesser auf, welcher in seinem Nennwert gleich dem Innendurchmesser D2 der Hülse 52 ist, dessen wirklicher Durchmesser jedoch um ein geringes Maß kleiner ist, so daß der Kopf 76 in der Kammer 60 verschoben werden kann. Gleichermaßen ist der Nennwert des Außendurchmessers des Körpers 77 gleich dem Innendurchmesser DI der Hülse 53, der wirkliche Durchmesser ist

109825/0635 - 9 -

-*. ' 191889a

jedoch um ein geringes Maß kleiner, so daß der Körper 77 in der Kammer 61 verschoben werden kann.

Der Kopf 76 ist mit einem sich axial erstreckenden zylindrischen Flansch 78 an seinem rechten Ende versehen, welcher sich gegen die Innenfläche der Basis 57 stoßen läßt. Durch den Flansch 78 wird eine ringförmige Nut 79 gebildet, welche die minimale Größe eines ringförmigen, Flüssigkeit aufnehmenden Raumes 80 bestimmt, welcher zwischen der Innenfläche der Basis 57 und der axial äußeren Fläche des Kopfes 76 vorhanden ist. Der Kopf 76 ist mit einer flachen ringförmigen Nut 81 und mit einer tiefen ringförmigen Nut 82 in seiner radial außen liegenden Fläche versehen. Die Nut 81 nimmt eine Winkeldichtung 83 auf, welche eine Leckage der DruckflUssikgeit von dem Raum 80 an dem Kopf 76 vorbei verhindert. Die axiale Oberfläche der Nut 82 ist mit einem Gewinde versehen, welches einen die Dichtung 83 in ihrer Lage haltenden Kolbenring 84 aufnimmt. Das rechte Ende der HUlse 53 ist mit einer inneren, ringförmigen Nut 85 versehen, welche eine Winkeldichtung 86 aufnimmt, die durch eine mit einem Gewinde versehene Buchse 87 in ihrer Lage gehalten wird. Die Buchse ist in einem mit einem Gewinde versehenen Ende der Nut 85 getragen. Der Kolbenkörper 77 ist in der Buchse 87 verschiebbar,und eine Dichtung 86 verhindert eine Leckage der Druckflüssigkeit von der Kammer an dem Kolbenkörper 77 vorbei.

Ein Flüssigkeitskanal 88, welcher vorzugsweise ein enges, zylindrisches Bohrloch ist, erstreckt sich radial durch die Außenwand des Kessels 10 hindurch, um die Kammer 37 nach außerhalb des Kessels zu verbinden. Das radial äußere Ende dieses Kanals 88 kann vergrößert und mit einem Gewinde, wie bei 89 gezeigt, versehen sein, um ein Fitting zum Anschluß an eine Pumpe oder an eine andere geeignete Quelle fUr Flüssigkeit unter Druck aufzunehmen. Die Über den Kanal 88 zuge-

109 825/068 5 ' " ¹⁰""

führte Flüssigkeit, welche die Kammer 37 auffüllt, sollte kompre&sitjeJ sein. Als typische Beispiele geeigneter Druckflüssigkelten wären Benzin und Propan zu benennen. Weitere Beispiele sind Rizinusöl· und Gemische aus Wasser und Glyzerin.

Ein Flüssigkeitskanal 90, welcher vorzugsweise ein enges, zylindrisches Bohrloch ist, erstreckt sich axial durch die Buchse 43 und radial durch die Buchse 43 und die Hülse 38 hindurch, um zwischen der Kammer 37 und dem Flüssigkeit aufnehmenden Raum 68 einen Verbindungskanal für Flüssigkeit zu schaffen. Es ist ohne weiteres erkennbar, daß der Flüssigkeitsdruck P-I, welcher in der Kammer 37 vorherrscht, auch in der Kammer 68 vorherrschen wird und deshalb auf den Kopf des Kolbens 64 wirkt, um so diesen axial nach rechts zu bewegen. Der Raum 48 zwischen der Innenfläche des Kopfes des Kolbens 64 und der äußeren Schulter 46 der Hülse 39 ist vorzugsweise mit Luft oder mit einem anderen kompressiblen Gas aufgefüllt, welches die Bewegung des Kolbens 64 axial nach rechts nicht nennenswert beeinflußt. Der. Raum kann, falls erwünscht, auch zur Atmosphäre hin entlüftet sein. Die beiden Kammern 51 und 61 sind mit einer kompressiblen Flüssigkeit aufgefüllt, welches dieselbe Flüssigkeit, also beispielsweise Benzin oder Propan, sein kann, mit welcher auch die Kammer 37 aufgefüllt ist. Eine unterschiedliche Flüssigkeit kann Verwendung finden, um bei den verschiedenen Flüssigkeitsdrucken die besten Ergebnisse zu erhalten.

Ein Flüssigkeitskanal 91, welcher vorzugsweise ein enges Bohrloch ist, erstreckt sich radial durch die Hülse 39 hindurch nahe deren rechtem Ende und weiterhin radial in und axial durch die benachbarte Wand des Buchsenteils 54 hindurch, um zwischen der Kammer 51 und dem Flüssigkeit aufnehmenden Raum 80 eine Flüssigkeitsverbindung zu schaffen.

- 11 -

10 9 8 2 5/0685

-W- 191889a

Die Flüssigkeit in der Kammer 51 wird durch den sich axial nach rechts bewegenden Kolben 64 komprimiert, wodurch in der Kammer öl ein Druck P-2 erzeugt wird, welcher deshalb größer als der Druck P-I ist, weil der Kopf 65 mit einer größeren Fläche dem Druck P-I ausgesetzt ist als der Körper 66, welcher dem Druck P-2 ausgesetzt ist. Der Flüssigkeitskanal 91 übermittelt den Druck P-2 in die Kammer 80, so daß er gegen den Kopf des Kolbens 75 wirkt. Der auf den Kopf des Kolbens 75 einwirkende Druck P-2 bewegt den Kolben axial nach links, so oaß in der Kammer 61 ein Druck P-3 erzeugt wird. Dieser Druck P-3 ist höher als der Druck P-2, weil die dem Druck P-2 ausgesetzte Fläche des Kopfes des Kolbens 75 größer ist als die Fläche des Körpers des Kolbens 75, welcher dem Druck P-3 ausgesetzt ist.

Der Raum 60 zwischen den einander gegenüberliegenden Stirnflächen des Kolbenringes 84 und der Hülse 53 ist vorzugsweise mit Luft oder einem anderen kompressiblen Gas aufgefüllt, welches die Bewegung des Kolbens 75 nach links nicht nennenswert beeinflußt. Es ist ohne weiteres erkennbar, daß der Druck P-I, welcher auf den Kopf des Kolbens 64 einwirkt, auch in der den Zylinder 11 umgebenden Kammer 37 vorherrscht. Gleichermaßen herrscht der auf den Kopf des Kolbens 75 einwirkende Druck P-2 auch in der den Zylinder 12 umgebenden Kammer 51 vor. Die Wände des-Kessels 10 sind daher im Betrieb nur dem Druckdifferential des Druckes P-I gegenüber der Atmosphäre ausgesetzt. Gleichermaßen sind die Wände der Kammer 11 im Betrieb nur dem Druckdifferential der Drücke P-2 und P-I ausgesetzt und schließlich sind die Wände des Zylinders 12 im Betrieb nur dem Druckdifferential der Drücke P-3 und P-2 ausgesetzt.

Sollte in einer Hochdruckstufe eine Störung auftreten, und mit einer solchen Möglichkeit muß bei der Handhabung von Hochdrücken immer gegerechnet werden, dann wird der plötzliche Zusatzdruck, welcher auf

109825/0685 " ¹² "

die nächst äußere Stufe wirken wird, nur das Druckdifferential und nicht der Gesamtdruck sein. Eine Störung des Zylinders 12 würde beispielsweise den Zylinder 11 dem Druck P-3 - P-I und nicht dem Gesamtdruck P-3 aussetzen. Falls erwünscht kann in dem Kessel 10 ein nicht dargestellter zerbrechlicher Teil oder eine andere Druckentlastungsvorrichtung angeordnet sein, um eine gesteuerte Druckentlastung zu schaffen, sollte der in der Kammer 37 vorherrschende Druck einen Sicherheitswert Übersteigen.

Der in der Kammer 61 erzeugte Druck P-3 kann in dieser Kammer Verwendung finden. In einem solchen Falle wäre auf den Kanal 36 zu verzichten oder es wäre dieser zu verschließen. Es ist jedoch vorzuziehen, die unter dem Druck P-3 stehende Flüssigkeit von der Kammer 61 durch den Kanal 36 hindurch zu einem Ort zu leiten, wo immer der Druck P-3 erwünscht ist, so beispielsweise zu dem Druckkessel einer isostatischen Presse. Geeignete, nicht dargestellte Ventileinrichtungen werden dann im Regelfall vorgesehen sein, um den Kanal 36 zu verschließen.

Sollte es erwünscht sein, einen gegenüber dem Druck P-3 höheren Druck für einen vorgegebenen Zuleitungsdruck P-I zu erreichen, dann können eine oder mehrere zusätzliche Verstärkungsstufen vorgesehen werden. Der Kolben 75 könnte dann in gleicher Art und Weise wie der Kolben ausgeführt werden, es könnte innerhalb des Zylinders 12 mit einem radialen Abstand zu diesem ein weiterer Zylinder angeordnet werden und ein dem Kolben 75 entsprechender Kolben würde dann am linken Ende montiert werden, so daß sein Kopf dem Druck P-3 ausgesetzt und sein Körper in dem zusätzlichen Zylinder wirken würde. In einem solchen Falle wUrde dann der Druck-Ableitungskanal durch die Mitte des ringförmigen Kolbens geführt werden, welcher den Kolben 75 ersetzt. In jedem Falle wurden aufeinanderfolgende Kolben an einander gegenüberliegenden Enden der Vorrichtung angeordnet sein, so daß immer die zentrale Hochdruckkamer von außen zugänglich wäre.

109825/0685 - 13 -

Für eine praktische Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung könnten für die einzelnen Durchmesser die folgenden Abmessungen gewählt werden:

D-I= 50 mm D-5 = 250 mm

0-2 = 100 mm 0-6 = 300 mm

D-3 β 150 mm D-7 = 325 mm

D-4 β 200 mm D-8 = 550 mm

Diese Abmessungen wUrden sich für die nachfolgenden DrUcke eignen, wobei die verschiedenen Teile aus einem Legierungsstahl ausreichender Ermüdungsfestigkeit herzustellen wären. Bei einem Zuführdruck

2 P-I in der Größenordnung von etwa 3080 kg/cm wärenßie Drücke P-2

2 2

und P-3 7000 kg/cm bzw. 28 000 kg/cm . Mit einem Zuführdruck P-I

" * 2 ■

in der Größenordnung von etwa 3850 kg/cm wären die Drücke P_r2 und

P-3 8750 kg/cm² bzw. 3500 kg/cm². Die Abmessungen 06, D-7 und D-8 wUrden natürlich nicht die Druckdifferentiale beeinflussen. Die Längenabmessungen können beträchtlich verändert werden, und zwar hauptsächlich in Abhängigkeit von der Kompressibilität der Druckflüssigkeit bzw. der DruckflUssigkeiten und in Abhängigkeit von der Knickfestigkeit des Hochdruckkolbens. In der dargestellten Ausführungsform kann beispielsweise die Kammer 61 zwischen den einander gegenüberliegenden Stirnflächen des Fittings 3t und des Kolbens 75 etwa 250 mm messen.

Die verschiedenen Abmessungen und Drücke, wie vorstehend angegeben, sind nur beispielsweise Angaben und sollten in keiner Richtung den Schutzumfang der Erfindung einschränken. Gleichermaßen sind die verschiedenen Dichtungen nur beispielsweise genannt, weil auch andere geeignete Dichtungen Verwendung finden können. Im Regelfall sind die zur Verwendung kommenden Dichtungen elastomere selbstabdichtende Dichtungen.

-K-1 0 9 ß 2 R-/ 0 6 8 5

Wegen der hohen Drücke werden die Zylinder 11 und 12 dazu neigen, sich in ihrer Dicke geringfügig zu verringern, was im Hinblick auf den Poissonschen Effekt und in Abhängigkeit von der Poissonschen \ Zahl für das benutzte Metall darin resultiert, daß die Zylinder be-' strebt sind, in ihrer Länge zu wachsen. In der dargestellten Ausführungsform nach der Erfindung werden die Hülsen 38 und 52 durch die Berührung an ihren einander gegenüberliegenden Enden mit den jeweiligen Endverschlüssen des Druckkessels 10 daran gehindert, sich in ihrer Länge auszudelren. Diese Einspannung verringert die elastische Dehnung der Zylinder und verringert folglich die in diesen vorherrschenden Beanspruchungen.

Wenngleich die Erfindung in Verbindung mit einer spezifischen AusfUhrungsform und in einer spezifischen Anwendung beschrieben worden ist, sind für den Fachmann verschiedenen Änderungen möglich, ohne daß dabei von dem Erfindungsgedanken und von dem Schutzumfang der Erfindung abgegangen wird.

10982 5/0085

Claims

Patentansprüche:

M. J Druck erzeugende Vorrichtung, gekennzeichnet durch einen sich in Längsrichtung erstreckenden Druckkessel (10) mit einer zylindrischen Innenwand, welche einen Hohlraum bildet, innerhalb welchem ein erster Zylinder (11) und koaxial zu diesem ein zweiter Zylinder (12) angeordnet sind, wobei der erste Zylinder (11) von der Wand des Hohlraumes unter -bildung einer ersten ringförmigen Druckkammer (37) und der zweite Zylinder (12) von dem ersten zylinder (11) unter-Bildung einer zweiten ringförmigen Druckkammer (51) jeweils einen radialen Abstand einhalten, wobei weiterhin der zweite Zylinder (12) zur Bildung einer dritten zylindrischen .Druckkammer (61) hohl ausgebildet ist, die einander gegenüberliegenden iinden des Druckkessels mit je einer Verschlußeinrichtung (19> 26) versehen sind und jede der Druckkammern zur Aufnahme einer kompresoiblen .Flüssigkeit eingerichtet ist, weiterhin gekennzeichnet durch einen ersten ringförmigen Kolben (64), der mit einem mit der zweiten Druckkammer (51) ausgerichteten und in dieser verschiebbaren ringförmigen Körper (66) und mit einem von der Verschlußeinrichtung (26) am einen Ende des üruckkessels unter bildung eines ersten, Flüssigkeit aufnehmenden Raumes (68) vergrößerten Kopf (65) versehen ist, und einen zweiten zylindrischen Kolben (75), der mit einem mit der dritten Druckkammer (61) ausgerichteten und in dieser verschiebbaren Körper und mit einem von der Verschlußeinrichtung (19) am anderen Ende des Druckkessels unter bildung eines zweiten,jj'lüssigkeit aufnehmenden Raumes (80) einen axialen Abstand einhaltenden vergrößerten jvopf (76) versehen ist, wobei ein erster i'lüssigkeitskanal (88) die erste Druckkammer (37) nach außerhalb des Kessels verbindet und wobei ein zweiter

- 2 10 9825/0685

. 1918899

Flüssigkeitskanal (90) die erste Druckkammer (37)"mit dem ersten Raum (68) und ein einen axialen Abstand einhaltenden dritter Flüssigkeitskanal (91) die zweite Druckkammer (51) mit dem zweiten Raum miteinander doppeln.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der drei Druckkammern (37, 51, 61; eine kompressible Flüssigkeit enthält und mit dieser aufgefüllt ist, daß der erste Flüssigkeitskanal (88) die Flüssigkeit in der ersten Druckkammer (37) auf einen ersten erhöhten Druckwert unter Druck setzen läßt, daß der zweite Flüssigkeitskanal (90) die auf diesen ersten Druckwert erhöhte Flüssigkeit zu dem Kopf des ersten Kolbens strömen läßt, wodurch dieser erste Kolben in der zweiten Druckkammer in axialer Richtung bewegt wird, um die in dieser enthaltene Flüssigkeit auf einen zweiten erhöhten Üruckwert zu komprimieren, welcher höher ist als der Druckwerte und daß der dritte Flüssigkeitskanal (91) die auf diesen zweiten Druckwert erhöhte flüssigkeit zu dem Kopf des zweiten Kolbens strömen läßt, wodurch dieser zweite Kolben in der dritten Druckkammer in axialer Richtung bewegt wird, um die in dieser enthaltene .flüssigkeit auf einen dritten erhöhten Druckwert zu komprimieren, welcher höher ist als der zweite Druckwert.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen vierten Flüssigkeitskanal (36), welcher die Druckkammer nach außerhalb des Kessels verbindet, um die Flüssigkeit unter dem dritten Druckwert abzugeben.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der vierte Flüssigkeitsdurchlaß durch die Verschlußeinrichtung (26) am einen Ende des Kessels hindurch erstreckt.

.— 3■ *

109825/0685
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die vierte Flüssigkeitsdurchlasseinri'chtung durch die Verschlußeinrichtung (26) am einen Ende des Kessels hindurch erstreckt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der erste Flüssigkeitskanal (88) radial durch die Außenwand des Kessels hindurch erstreckt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der erste (11) wie auch der zweite Zylinder (12) jeweils zwei dicht miteinander in Wirkverbindung stehende, koaxiale, zylindrische Innen- und Außenhülsen (38, 39 bzw. 52, 53) umfassen, zwischen welchen bei atmosphärischem Druck eine restliche negative Druckbeanspruchung wirkt.
8. Vorrichtung naxh Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenhülse (38, 52) jeder der beiden Zylinder an ihren einander gegenüberliegenden Enden gegen die Verschlußeinrichtungen anstößt, daß die Innenhülse (39) des ersten Zylinders gegen die Verschlußeinrichtung (19) am anderen Ende des Kessels und die Innenhülse (53) des zweiten Zylinders gegen die Verschlußeinrichtung (26) am einen Ende des Kessels anstoßen, wobei diese Innenhülsen jeweils kürzer sind als die ziigeordnete Außenhülse, um zwischen dem freien Ende der Innenhülse des ersten Zylinders und der Verschlußeinrichtung am einen Ende des Kessels einen ersten offenen Raum (48) und um zwischen dem freien Ende del¹ Innenhülse des zweiten Zylinders und der Verschlußeinrichtung am anderen Ende des Kessels einen zweiten offenen Kaum (60) zu sohaffen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 0, dadurch gekennzeichnet, ä&ii der Kopf (65) des ersten Kolbens (64) in den ersten

- 4 109825/0685 BAD ORIGINAL

offenen Raum (48) un^ der Kopf (76) des zweiten Kolbens (75) in dem zweiten offenen Raum (60) angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kessel an seinen beiden Enden offen ist und da/ß an jedem Ende eine jeweils axial nach innen versetzt angeordnete ringförmige Innenschulter (17,18) ausgebildet ist, wobei die Verschlußeinrichtung für das eine Ende des Kessels einen in dem einen Ende des Kessels

angeordneten und die axial nach innen versetzt angeordnete ringförmige Schulter an diesem Ende überspannenden ringförmigen Stopfen (26) umfaßt und wobei der vierte Flüssigkeitskanal (36) in ein Fitting eingeformt ist, welches sich durch eine Öffnung in diesem ringförmigen Stopfen hindurch erstreckt.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 - 1ü,dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinrichtung am anderen Ende des Kessels einen zylindrischen Stopfen (19) umfaßt, welcher mit einer Verschlußfläche (21) die an diesem Ende axial nach innen versetzt angeordnete ringförmige Schulter überspannt, wobei diese Verschlußeinrichtung mit einem trogförmigen Teil zusammenwirkt, der"mit einem ringförmigen Körper (54) in dem einen Ende der zweiten Druckkammer angeordnet ist und dieses ausfüllt und mit einer kreisförmigen Basis (55) gegen die Verschlußfläche stößt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Flüssigkeitskanal (91) ein sich radial durch die Wand des zweiten Zylinders hindurch erstreckendes und in dem zweiten, zwischen dem ringförmigen Körper des topfformigen Teils Laid dem zylindrischen Kopf des zweiten Kolbens gebildeten Raum mündendes gebohrtes Loch ist_o

1 0 9 0 2 5 / 0 6 8 5