CN104955345B - 用于高压室的容器密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在可闭合高压室中高压处理物品的装置，包括：保持框架，在施加高压期间高压室(2)被保持在其中；退出装置，高压室(2)通过其可从保持框架横向退出；用于高压室(2)带有密封塞(3a，3b)的至少一个端部密封盖；至少一个液压驱动装置，用于将端部密封塞(3a，3b)移动到压力容器中；具有端口的线路系统，高压介质通过其被输送到高压室中，并且在处理工艺后被再次输送出来；支持装置(6a，6b)，以可移动的方式被布置在高压室(2)端部和保持框架之间，并且在施加高压期间在容器密封盖和保持框架之间传递力。

Description

用于高压室的容器密封装置

本发明涉及一种用于高压室的容器密封的装置，所述高压室用于例如包装产品的高压处理，其中在高压室中，产品经受高压介质的作用，并承受高达10000bar或1GPa的压力。

对于高压处理，使用了由下述组件构成的机械组合体：

.可闭合的高压室，

.保持框架，高压室在施加高压期间被保持在其中，

.枢转装置，通过该枢转装置高压室可以横向枢转出保持框架，

.用于高压室的至少一个端部密封盖，

.传送装置，高压介质通过该传送装置被输送到高压室中，并且在处理工艺之后再次被输送出去，以及

.可能的传送装置，待处理的产品通过该传送装置被输送到高压室中，并且在处理工艺之后再次被输送出去，其中初始动作既可以是自动进行的，也可以是手动操作的。

由于高压处理期间的高压，已证明高压室被设计成圆柱体的形式是有利的。高压室在一端通常是在两端均具有一个容器密封盖。为了将待处理的产品引入高压室中，高压室在打开状态下被横向移动或枢转出设施。在高压室的打开状态下，高压室的容器密封盖通常利用设施的保持装置而被锚定在框架上，并且未被锚定在高压室自身之上，也就是说没有共同枢转。

另一装置负责控制容器密封盖。当物品已被馈送到高压室中时，高压室被枢转或移动进入保持框架中。在该位置，高压室借助密封装置例如液压缸通过容器密封盖或两个容器密封盖而被闭合，并且随后被锁定。容器密封盖之一通常具有用于流体的进料设备以及用于流动气体(displaced air)的排出装置，流动气体在流体进入期间必须从高压容器中排出。此外，容器密封盖之一或高压室自身具有用于高压流体进入和排出的装置。

DE102009042088A1公开了一种用于高压处理产品特别是包装食品的装置与方法。为此，高压室被填充并且以阶梯方式被施加压力，其中特别关注受控加压以及压力释放工艺。该文件已知的高压保存方法包括：

.向高压容器填充产品，

.在高压容器两个端部处闭合密封盖，使得流体可被引入并且流动气体可被排出，

.之后完全闭合所述密封盖和流体进料口和空气出口，

.然而建立预定义的第一压力，

.然后经由高压进料线路进一步将流体引入高压容器，直到获得了期望的最终压力，

.将所述压力维持特定时间例如2至4分钟，

.然后有管制地排出流体，使得压力再次对应于第一压力，

.然后通过排出流体进一步降低压力，并且完全排除流体，

.之后打开容器密封盖并且移除保存的产品。

这里，产生的技术问题是应当如何设计高压容器的保持装置以及用于加压的装置。这里一个具体问题是，为了保存的目的，6000至10000bar即600至1000hpa的压力是需要的。即使是对于非常大质量设计的承载部件的情形，保持框架、高压容器、密封盖、液压装置、环形开口和密封件将无法避免地经受三轴形变。这里可能发生塑性形变和渗漏，而这是需要必须避免的。这里目的是整个装置能在没有损坏的情况下运行10⁵至10⁶个产品周期。

保持高压室的保持框架和高压室两者在操作期间均吸收由操作压力施加的极高压力，二者是通过自增强、收缩或缠绕在压力预载荷下制造的，从而可以施加可容许的非常高的操作压力。相应地要考虑与材料的屈服应力有关的相应适当安全边际。通过所述预载荷，可以获得最佳的材料利用率，并且因而使得经受高压应力的设施耐用。WO2005/079966A1例如描述一种用于缠绕高压室的方法。

WO2005/079966A1描述了一种高压室，其中压力室包括两个圆筒部分，它们通过紧固元件彼此轴向连接，并且在高压处理期间待处理的产品连同压力介质被密封其中。压力室还具有用钢带缠绕的预应力罩。压力室的每个塞子均由一个缠绕框架保持，其中框架仅能垂直于压力室的轴移动。由于该构造，可以预见下述风险，即在各段的分隔接头中的紧固元件被快速磨损。

DE102005014835A1描述了一种具有布置在压力框架中的多段压力容器的等静压机，其中压力容器包括多个压力容器段，其以轴向形式匹配的方式组装，并且具有密封盖。

WO2011/091860A1涉及一种包括可移动筐装置的高压室，其中待处理的产品在高压室内的筐中经受高压处理。借助元件，筐被固定锚定在高压室中，从而筐连同其中的物品在操作期间不会翻掉。此外，该文件还公开了高压室的容器密封盖由平行于框架支架且横向布置的装置所推动。

另一技术问题与支持装置有关，在施加高压期间产生的力通过支持装置在高压容器密封盖和保持装置之间传递。支持装置如果只使用了一个的话，通常是拆分设计，因为在中央必须保留用于闭合容器密封盖的液压缸所需的凹部。支持装置借助枢转装置垂直于高压容器轴而被移动到其位置。并且，当施加6000至10000bar的压力时，支持装置变形。支持装置抵靠保持装置，其间传递非常大的力。在6000至10000bar下，在每平方米的高压容器横截面上需要传递600MN(兆牛顿)至1GN(千兆牛顿)的力；对于高压容器的典型管内直径为0.3m的情形，这对应于54至90MN。

对于从拆分支持装置引入到保持装置的力，其中支持装置具有用于液压缸的柱形凹部，这里产生的技术问题是，在加压下产生的横向应力引起柱形凹部变形成椭圆形状。这导致了泄露并且进而导致明显的操作问题，如果在高压下发生的弹性形变导致永久的塑性形变的话。

因此，本发明的目的在于提供一种结构简单的用于施加高压的设施以及经济可行的用于施加高压的方法，其中高压下的弹性或塑性形变不会导致运行问题。

上述目的是通过下述装置实现的，该装置包括：

.保持框架，在施加高压期间高压室被保持在保持框架中，

.退出装置，高压室通过退出装置可以从保持框架横向退出，

.用于高压室带有密封塞的至少一个端部密封盖，

.至少一个液压驱动装置，用于将端部密封塞移动到压力容器中，

.具有端口的线路系统，高压介质通过线路系统可以被输送到高压室中，并且在处理工艺之后被再次输送出来，

.支持装置，支持装置以可移动的方式被布置在高压室端部和保持框架之间，并且在施加高压期间，其在容器密封盖和保持框架之间传递力，

其中

.由处理压力施加到密封盖机构的轴向力通过半圆盘形式的力传递装置而被吸收，

.圆端侧远离高压室，

.力传递装置在其面向高压室一侧，在高压容器的轴之上以及之下均具有一个垂直支持表面，

.力传递装置在其面向高压室一侧并且与高压容器的轴对齐，具有用于液压缸的接收部，其具有用于利用液压流体加压的侧口，以及

.半圆盘形成了承受液压的液压缸外壳的一部分。

半圆形具有以下优点，在圆形侧其匹配保持框架的轭架，如果后者如传统那样被缠绕的话；在本例中缠绕在吸收力的方面具有很大优势，因为在缠绕带或线期间，可以施加预载荷。

在本发明的优选实施例中，半圆盘具有下切状凹部；优选地，下切状凹部具有这样的轮廓使得在用于液压缸的凹部区域中半圆盘上的峰值载荷被降低。该凹部具有以下作用，在从支持装置到半圆盘的过渡区域处的缺口应力被减小。由于缺口应力的减小，因此该区域内的形变以及进而液压缸形变的趋势被降低。

在本发明的另一优选实施例中，液压缸内件以浮动的方式被安装在由弹性材料构成的套管(bushing)中。通常使用适当的塑料作为弹性材料。

在本发明的另一优选实施例中，套管被密封连接到液压系统的密封件。

根据本发明的装置特别适用于通过施加高压来保存物品的方法，该方法包括：

.向高压容器填充产品，高压容器在退出状态下两端均打开，

.将高压容器移动到保持框架中，

.将高压容器两个端部之一处的密封盖闭合至预填充位置，

.关闭相对端部处的密封盖，使得流体可以被引入并且流动气体被排出，

.之后完全闭合所述密封盖和流体进料口和空气出口，

.之后借助移位装置，在保持框架和高压容器的密封盖之间施加至少一个支持装置，

.锁定高压容器并且收回液压缸，

.释放液压缸中的压力，

.然后经由高压进料线路将流体进一步引入到高压容器中，直到获得了期望的最终压力，

.将所述压力维持特定时间，

.然后排出流体使得压力再次低于第一压力，

.然后在压力下再次向着容器密封盖移动液压缸，

.然后再次移除支持装置，

.然后通过收回液压缸连同密封盖，降低高压容器中的压力，

.然后通过排出流体进一步降低压力，以及排出流体，

.然后打开容器密封盖，

.然后将高压容器移出保持框架，

.以及移除经保存的产品。

这里可以设想，在高压容器、流体进料口和空气出口闭合之后，密封盖通过液压缸被轴向进一步推到高压容器中，直到到达停止点，并且预定义的第一压力已经建立起来。该压力优选小于80bar。

本发明将基于两个附图在下文更为详细地进行说明，附图中：

图1示出了保持框架连同高压容器、高压室和密封盖，以及

图2示出了半圆形力传递装置的剖面图。

图1示出了具有高压室2的高压容器1，高压室2在端部由密封塞3a和3b密封闭合。高压容器1、高压室2和密封塞3a和3b具有绕高压容器的轴4的圆形横截面；密封塞3a和3b还具有用于高压介质和流动气体逃逸的开口。密封塞3a和3b每个具有肩部5a和5b，其每个被用作密封塞的接触环，所述接触环在加压期间在端部抵靠高压容器1。所述接触环在外侧抵靠支持装置6a和6b而被支持，支持装置6a和6b是立方形，并且在附图的平面中被分开。所述支持装置还具有绕高压容器的轴4的圆形凹部。支持装置6a和6b被支持在带有下切状凹部8的半圆盘7a和7b上。半圆盘7a和7b抵靠着保持框架的柱9a和9b而被支持。它们通过环扎线缠绕线圈10而被保持在一起。

图2示出了带有肩部5b的密封塞3b、支持装置6b和半圆盘7b。液压活塞11在滑动安装的液压缸内件12中进入到半圆盘7b中，液压缸内件12连接到液压系统(未示出)。

当高压室2已被填充物品并且高压容器1位于保持框架(7a，7b，9a，9b，10)中时，密封塞3a和3b首先通过液压活塞11被放入闭合位置。然后，高压介质被引入到高压室中，其中空气逃逸。借助液压活塞11，密封塞被进一步推到液压室中，其中剩余的空气逃逸。在空气出口闭合之后，密封塞3a和3b被进一步推进，直到肩部5a和5b抵靠高压容器1。在此状态下，支持装置6a和6b被从侧面推入。活塞11在缸12中被略微收回，并且释放了压力；此后已经起作用的压力作用于支持装置6a和6b，它们将该压力传递到半圆盘7a和7b。此后，借助高压泵(未示出)，高压介质被压入高压室中，高压介质随后又以大力将密封塞3a和3b按压抵靠支持装置6a和6b。该支持装置引起半圆盘形变，从而液压缸内件12具有椭圆形横截面。该液压缸内件进而以滑动的方式被安装在塑料套筒中。由于液压活塞11在施加高压期间是非承压的，因此这不会导致泄露。在施加高压之后，可以相反的顺序执行相同的过程。这样，可以实现分批施加高压的操作可靠且经济可行的方法。

参考标号：

1高压容器；2高压室；3，3a，3b密封塞；4高压容器的轴；5a，5b肩部；6a，6b支持装置；7a，7b半圆盘；8下切状凹部；9a，9b保持框架的柱；10线圈；11液压活塞；12液压缸内件。

Claims (5)

1.一种在可闭合高压室中高压处理物品的装置，包括：

.保持框架，在施加高压期间高压室(2)被保持在保持框架中，

.退出装置，高压室(2)通过退出装置可从保持框架横向退出，

.用于高压室(2)带有密封塞(3a，3b)的至少一个端部密封盖，

.至少一个液压驱动装置，用于将端部密封塞(3a，3b)移动到压力容器中，

.具有端口的线路系统，高压介质通过线路系统可被输送到高压室中，并且在处理工艺之后被再次输送出来，

.支持装置(6a，6b)，支持装置(6a，6b)以可移动的方式被布置在高压室(2)的端部和保持框架之间，并且在施加高压期间，支持装置(6a，6b)在容器密封盖和保持框架之间传递力，

其特征在于，

.由处理压力施加到密封盖机构的轴向力通过半圆盘(7a，7b)形式的力传递装置而被吸收，

.圆端侧远离高压室，

.力传递装置在其面向高压室一侧，在高压容器的轴之上以及之下均具有一个垂直支持表面，

.力传递装置在其面向高压室一侧并且与高压容器的轴对齐，具有用于液压缸的接收部，其具有用于利用液压流体加压的侧口，以及

.半圆盘(7a，7b)形成了承受液压的液压缸外壳的一部分。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，半圆盘(7a，7b)具有下切状凹部(8)。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，下切状凹部(8)具有这样的轮廓使得在用于液压缸的凹部区域中半圆盘(7a，7b)上的峰值载荷被降低。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，液压缸内件(12)以浮动的方式被安装在由弹性材料构成的套管中。

5.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的装置，其特征在于，套管被密封连接到液压系统的密封件。