600Mpa超高压双作用自紧密封结构[实用新型专利]

(10)授权公告号 CN 202144867 U
(45)授权公告日 2012.02.15C N 202144867 U
*CN202144867U*
(21)申请号 201120205078.9
(22)申请日 2011.06.17
F16J 15/16(2006.01)
F16J 15/56(2006.01)
(73)专利权人无锡市建工试验仪器设备有限公
司
地址214024 江苏省无锡市南长扬名工业园
区31-1号
(72)发明人周立忠 雷鉴源 宋国法
(74)专利代理机构南京纵横知识产权代理有限
公司 32224
代理人
董建林
(54)实用新型名称
600Mpa 超高压双作用自紧密封结构
(57)摘要
本实用新型公开了一种600Mpa 超高压双作
用自紧密封结构，包括缸体、自紧压套、定位组合
密封环、其特征在于：还包括：自紧压头、预密封
环、柱塞、涨环、在缸体内设置有与自紧压头前端
外侧接触的自紧压套，在自紧压套的末端连接有
定位组合密封环，在自紧压头的外侧设置有预密
封环，在缸体内侧设置有柱塞，所述柱塞伸入到自
紧压头外侧的凹槽中，在柱塞前端设置有与自紧
压头相配合接触的涨环。

本实用新型解决了现有
技术中超高压发生装置密封结构密封效果较差，
无法实现更高压强使用需要的问题，提供了一种
结构简单，密封效果较好的超高压双作用自紧密
封结构，能够达到300Mpa-600Mpa 压强所需。

(51)Int.Cl.
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利
权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 2 页
1.一种600Mpa超高压双作用自紧密封结构，包括缸体（1）、自紧压套（5）、定位组合密封环（7）、其特征在于：还包括：自紧压头（2）、预密封环（3）、柱塞（4）、涨环（6）、在缸体（1）内设置有与自紧压头（2）前端外侧接触的自紧压套（5），在自紧压套（5）的末端连接有定位组合密封环（7），在自紧压头（2）的外侧设置有预密封环（3），在缸体（1）内侧设置有柱塞（4），所述柱塞（4）伸入到自紧压头（2）外侧的凹槽中，在柱塞（4）前端设置有与自紧压头（2）相配合接触的涨环（6）。

2.根据权利要求1所述的一种600Mpa超高压双作用自紧密封结构，其特征在于：在自紧压头（2）的外侧设置有两个预密封环（3）。

3.根据权利要求2所述的一种600Mpa超高压双作用自紧密封结构，其特征在于：所述定位组合密封环（7）包括三个依次连接的密封环。

4.根据权利要求3所述的一种600Mpa超高压双作用自紧密封结构，其特征在于：所述自紧压头（2）外侧的凹槽为梯形凹槽，涨环（6）为三角形，所述涨环（6）斜面与自紧压头（2）梯形斜面相接触配合。

5.根据权利要求4所述的一种600Mpa超高压双作用自紧密封结构，其特征在于：所述柱塞（4）为高强度不锈钢材料。

6.根据权利要求5所述的一种600Mpa超高压双作用自紧密封结构，其特征在于：所述预密封环（3）为O型密封环。

7.根据权利要求6所述的一种600Mpa超高压双作用自紧密封结构，其特征在于：所述涨环（6）采用合金镀铜材料。

8.根据权利要求7所述的一种600Mpa超高压双作用自紧密封结构，其特征在于：所述自紧压套（5）为合金陶瓷材料。

9.根据权利要求8所述的一种600Mpa超高压双作用自紧密封结构，其特征在于：所述缸体（1）采用17-4PH不锈钢材料。

600Mpa超高压双作用自紧密封结构
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种密封结构，特别是涉及一种超高压双作用自紧密封结构。

背景技术
[0002] 目前公认的压强超过100Mpa就是超高压，在超高压条件下，生物体高分子立体结构中的氢键结合、疏水结合、离子结合等非共有结合发生变化，使蛋白质变性，淀粉糊化，酶失活，细胞膜破裂，菌体内成分泄漏，生命活动停止，微生物菌体破坏而死亡。

蛋白质的氨基酸的缩氨结合、维生素、香气成分等低分子化合物是共有结合，在超高压下不会破坏、得以完整地保留。

[0003] 根据这个原理，一般情况下200-300Mpa病毒灭活；300-400Mpa霉菌、酵母菌灭活；300-600Mpa细菌、致病菌灭活；800-1000Mpa芽孢灭活；低压下酶活性增强，超过400Mpa酶失活；400Mpa以上蛋白质三、四级结构破坏，发生不可逆变性；400-600Mpa淀粉氢键断裂，并糊化。

[0004] 目前的超高压装置由于密封结构的限制，密封效果较差，使用寿命短，一般只能达到100-200Mpa，无法满足更高压强使用的需要，使用范围受限制，大大制约企业的发展。

实用新型内容
[0005] 为了解决现有技术中超高压发生装置密封结构密封效果较差，无法实现更高压强使用需要的问题，本实用新型提供了一种结构简单，密封效果较好的超高压双作用自紧密封结构，能够达到300Mpa-600Mpa压强所需。

[0006] 本实用新型的原理是：由定位自紧与动态自紧密封双作用密封，确保了及高液态压力的生成。

该结构设计也可应用于蓄能器反应釜的密封上，可组成一个完整的超高压液态发生、应用系统，工作压力300-600Mpa，设计压力1500Mpa，部分材质65Mn屈服强度1600Mpa及17-4PH不锈钢。

[0007] 为了解决现有技术中的问题，本实用新型所采取的技术方案是：
[0008] 一种600Mpa超高压双作用自紧密封结构，包括缸体、自紧压套、定位组合密封环、其特征在于：还包括：自紧压头、预密封环、柱塞、涨环、在缸体内设置有与自紧压头前端外侧接触的自紧压套，在自紧压套的末端连接有定位组合密封环，在自紧压头的外侧设置有预密封环，在缸体内侧设置有柱塞，所述柱塞伸入到自紧压头外侧的凹槽中，在柱塞前端设置有与自紧压头相配合接触的涨环。

[0009] 前述的一种600Mpa超高压双作用自紧密封结构，其特征在于：在自紧压头的外侧设置有两个预密封环。

[0010] 前述的一种600Mpa超高压双作用自紧密封结构，其特征在于：所述定位组合密封环包括三个依次连接的密封环。

[0011] 前述的一种600Mpa超高压双作用自紧密封结构，其特征在于：所述自紧压头外侧的凹槽为梯形凹槽，涨环为三角形，所述涨环斜面与自紧压头梯形斜面相接触配合。

[0012] 前述的一种600Mpa超高压双作用自紧密封结构，其特征在于：所述柱塞为高强度不锈钢材料。

[0013] 前述的一种600Mpa超高压双作用自紧密封结构，其特征在于：所述预密封环为O 型密封环。

[0014] 前述的一种600Mpa超高压双作用自紧密封结构，其特征在于：所述涨环采用合金镀铜材料。

[0015] 前述的一种600Mpa超高压双作用自紧密封结构，其特征在于：所述自紧压套为合金陶瓷材料。

[0016] 前述的一种600Mpa超高压双作用自紧密封结构，其特征在于：所述缸体采用17-4PH不锈钢材料。

[0017] 本实用新型的有益效果是：本实用新型的超高压双作用自紧密封结构，能够提供300Mpa-600Mpa的压强，密封效果较好，使用寿命较长，可以杀死细菌、酵母菌、霉菌，避免了一般高温杀菌带来的不良变化，具有广阔的市场前景，为生物、医药、中草药和食品工程的科学研究、产品开发、工艺改革提供新的平台。

附图说明
[0018] 图1是600Mpa超高压双作用自紧密封结构示意图；
[0019] 图2是超高压发生器的结构示意图。

具体实施方式
[0020] 下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

[0021] 如图1-2所示，一种600Mpa超高压双作用自紧密封结构，包括缸体1、自紧压头2、预密封环3、柱塞4、自紧压套5、涨环6、定位组合密封环7、在缸体1内设置有与自紧压头2前端外侧接触的自紧压套5，在自紧压套5的末端连接有定位组合密封环7，定位组合密封环7包括三个依次连接的密封环。

在自紧压头2的外侧设置有两个预密封环3。

在缸体1内侧设置有柱塞4，自紧压头2外侧设置有梯形凹槽，柱塞4伸入到自紧压头2外侧的梯形凹槽中，在柱塞4前端设置有涨环6，涨环6为三角形，涨环6斜面与自紧压头2梯形斜面相接触配合密封。

[0022] 设计时，柱塞4采用高强度不锈钢材料，预密封环3为O型密封环，涨环6采用合金镀铜材料，所述自紧压套5为合金陶瓷材料，缸体1采用17-4PH不锈钢材料。

[0023] 600Mpa超高压双作用自紧密封结构密封工作时，当柱塞4沿缸体1进程时，由两个预密封环3确保自紧压头2截面受压，使自紧压头2轴向移位涨紧涨环6，涨环6与自紧压套5形成间隙密封，在压力升高下，自紧压套5使其末端定位组合密封环7自紧密封，确保超高压不泄漏，保证超高压发生器使用的可靠性和安全性。

[0024] 本实用新型的超高压双作用自紧密封结构所制造的超高压发生器应用范围广泛，具有可以应用在以下领域：
[0025] 1、病毒灭活
[0026] 200～400Mpa超高压下，能破坏病毒膜结构内部的非共价键结合。

使膜衣壳蛋白亚单位之间解体，空间结构变化，构象转换，生物活性改变，从而使病毒颗粒丧失感染性。

但
超高压却不破坏共价键，因此抗原的单个亚单位未被破坏，保持了免疫原性不变。

用此方法可以获得没有传染性而免疫原性不变的、完整的病毒颗粒。

[0027] 2、制取疫苗
[0028] 传统的制取疫苗方法，均采用热力和化学处理灭活病毒，这些方法存在很大弊端。

例如流感病毒灭活疫苗、传统制备方法为化学方法。

它使用化学试剂甲醛灭活病毒，易使病毒表面粒子受损，影响疫苗的免疫原性。

同时甲醛具有刺激性和副作用，接种后易引起人体反应。

超离心机和层析色谱技术虽然使病毒纯度大大提高，但儿童使用仍有不良反应。

流感病毒亚单位和表面抗原疫苗接种，不良反应有所减少，但其免疫原性不如纯化的全病毒粒疫苗。

而超高压250-400Mpa灭活疫苗的方法，不仅保留流感全病毒完整结构不被破坏，而且病毒完全灭活，同时抗原的免疫原性不受影响，反而效价提高。

它不残留化学物质成分，使用安全。

超高压灭病毒具有广谱性，对于这种变异快，变种多的流感病毒最为适宜，它工艺简便，生产周期短，成本低。

[0029] 3、处理血浆
[0030] 目前已有多种方法应用于血液制品的病毒灭活处理，如：巴斯德法、S/D法、亚甲兰光照法等。

但现有的这些方法都有一定缺陷。

S/D法只对有脂质包膜的病毒有效，而且在给病人输血前必须将灭活剂彻底清除。

过滤法处理过程缓慢，价格昂贵，而且只对高纯度血液制品有效。

加热处理会使蛋白质变性，需加入稳定剂。

更重要的是目前所采用处理过程都有降低血液及血液制品中蛋白质治疗功能的可能性。

超高压灭活血浆中的病毒是一个物理过程，无化学品加入，也不同于高温处理，施压和泄压都是即时的，均匀的。

它对致病微生物的杀灭有广谱效果。

没有交叉污染。

实验证明，适当的超高压对血液制品的活性成分无明显的损伤，是一种高效的、简洁的、可靠的病毒灭活方法，具有很好的应用前景。

[0031] 4、生物提取
[0032] 在超高压状态下不仅能促进化学反应，还可以改变一些物质的表面状态、分子排列以及物理性能。

在生物提取过程中超高压能加快反应速度，缩短提取时间，提高产品收率。

例如：从竹叶中提取黄酮素、从茶叶中提取茶多酚等，超高压不仅缩短提取时间，而且得率提高10％。

[0033] 5、生物制药
[0034] 在生物制药工艺中过程中，很多生理活性成分对温度敏感，如芦荟、苦瓜、螺旋藻、海参提取物等，一旦温度超过60℃，其活性成分即遭到破坏，因此不适于高温灭菌；采用超高压低温灭菌能充分保证活性成分不遭破坏。

[0035] 6、中药制取
[0036] 中药的传统工艺是煎制和萃取。

但是很多天然药材对温度敏感，高温下30％药性受到影响，采用超高压处理工艺瞬间爆破植物细胞，能完整地保留原有的成分，提高疗效。

[0037] 7、医疗器械的灭菌消毒
[0038] 一般采用高压蒸气消毒，预热升温操作时间长，采用超高压液体消毒，可即时操作，时间短，更加方便。

[0039] 8、热敏食品的低温灭菌
[0040] 很多水果、蔬菜制品，如橙汁、苹果汁、西瓜汁、猕猴桃汁、黄瓜汁等高温灭菌后不仅口味变化，原有香气丧失，而且维生素C等营养素被破坏，用超高压低温灭菌能保持鲜果
的原有香气，风味和营养成分。

维生素C能保留98％以上。

采用这个新的技术，可将果汁产品提升到新的档次。

此外，采用超超高压低温灭菌无须蒸气加热和再冷却工艺，节能、节水至少80％以上。

[0041] 9、不易流动和易焦糊食品灭菌
[0042] 草莓酱、苹果酱、番茄酱、芥末酱等不易流动食品，温度传递慢而且不均匀，加热时间长，不仅口味发生变化，而且营养成分流失。

采用超高压灭菌，色香味和营养成分充分保留，为消费者所喜爱。

[0043] 10、豆、乳制品处理
[0044] 豆、乳制品富含蛋白质，经超高压加工后不仅能灭菌，而且能使蛋白质颗粒变细、分子链变短，易于人体吸收。

特别是对牛初乳，在60℃以上高温条件下其免疫因子和生长因子均遭破坏，因此采用超高压低温处理牛初乳，是开发液态鲜牛初乳产品的最好方法。

天然发酵乳是营养保健型的乳制品，为保持生理活性，不能高温灭菌，其保质期只有几天时间，同时其后酵难以控制，随时间的延长，口味变化较大。

经超高压处理后，后酵得以控制，保质期可延长到20～30天。

[0045] 11、鱼肉制品的处理
[0046] 通常是采取高温的方法，烹制加工鱼肉，在高温条件下使蛋白质变性。

超高压处理也同样能使蛋白质变性，供人食用，但其口味截然不同。

美国投入市场的“生”鲜火腿、“生”鲜牛排，日本投入市场的“生”鲜鱼糕均受到欢迎。

对于生食的鱼、虾、肉制品和烧、烤、涮的鱼肉制品，预先进行超高压处理，不仅可保持原有的生鲜风味，而且杀灭了虫卵和细菌，食用更加安全。

另外在超高压作用下，鱼肉的组织纤维发生变化，在不同条件下有的口感变得柔韧，有的变得鲜嫩。

[0047] 12、酒的处理
[0048] 白酒、黄酒、葡萄酒等都需要储存一段时间使酒液变得醇香柔和，这往往需要几年的时间。

应用超高压催陈技术，可大大缩短储存时间，在超高压作用下，水和酒精加速形成缔和体系，同时也促进一系列氧化、还原、酯化和缩合等化学反应，减少了暴辣、冲鼻和刺激性，使口味变得柔和、醇香。

例如黄酒在超高压条件下保持20分钟，香气增加15-20％，相当于窖储16个月以上的效果。

[0049] 用超高压对生鲜啤酒灭菌处理，比高温灭菌简单，快捷，工艺性好，节省能源，并且能保持生啤的香气和口感。

是人工形成小分子酒的唯一方法！
[0050] 13、罐头食品处理
[0051] 用超高压处理的水果、蔬菜罐头不再是熟透味充分，保持原有鲜果蔬的口味和营养。

[0052] 14、冷冻食品
[0053] 将高水份食品加压200MPa后，冷冻到-20℃，然后迅速降压，瞬间产生大量极细微的冰结晶，分布于冷冻食品中，避免了组织变性破坏。

特别是对于水果蔬菜，用超高压方法速冻更有意义。

这种高压速冻的方法同样可用于某些生物制品的冷藏。

[0054] 15、粮食的处理
[0055] 大米在超高压作用下淀粉糊化，大大缩短蒸煮时间，可生产速熟米。

普通米需煮20分钟，速熟米只需5分钟即可。

陈大米细胞壁和膜比新米坚硬，抑制了淀粉粒子的膨润和糊
化，超高压处理后硬壁膜被破坏，煮制时其硬度下降，粘度上升，平衡值提高到新米范围，改善了光泽，有新米口味和香气。

[0056] 16、蛋白质变性处理
[0057] 蛋白质的四级结构中，二级结构是由肽链和肽链间的氢链来维持的，超高压有利于氢键的形成。

超高压对一级结构无影响，有利于二级结构的稳定，但会破坏三、四级结构，迫使蛋白质原始结构伸展，从而导致蛋白质变性，使其更有利于消化。

在常温条件下，400MPa蛋白质即可变性，变色后其色泽、风味、透明度、硬度、弹性均有良好特性，因此可用超高压变性处理的方法，生产出诸多新型食品。

[0058] 超高压灭菌技术与传统灭菌技术的比较。

[0059] 1、超高压技术与传统的加热处理食品比较优点在于：
[0060] 超高压处理不会使食品色、香、味等物理特性发生变化，不会产生异味，加压后食品仍保持原有的生鲜风味和营养成分，例如，经过超高压处理的草莓酱可保留95％的氨基酸，在口感和风味上明显超过加热处理的果酱。

超高压处理后，蛋白质的变性及淀粉的糊化状态与加热处理有所不同，从而获得新型物性的食品。

超高压处理可以保持食品的原有风味，为冷杀菌，这种食品可简单加热后食用，从而扩大半成品食品的市场。

超高压处理是液体介质短时间内等同压缩过程，从而使食品灭菌达到均匀、瞬时、高效，且比加热法耗能低，例如，日本三得利公司采用容器杀菌，啤酒液经高压处理可将99.99％大肠杆菌杀死。

[0061] 2、超高压技术与传统的化学处理食品(即添加防腐剂)比较优点在于：[0062] 不需向食品中加入化学物质，克服了化学试剂与微生物细胞内物质作用生成的产物对人体产生的不良影响，也避免了食物中残留的化学试剂对人体的负面作用，保证了食用的安全。

化学试剂使用频繁，会使菌体产生抗性，杀菌效果减弱，而超高压灭菌为一次性杀菌，对菌体作用效果明显。

超高压杀菌条件易于控制，外界环境的影响较小，而化学试剂杀菌易受水分、温度、pH值、有机环境等的影响，作用效果变化幅度较大。

超高压杀菌能更好地保持食品的自然风味，甚至改善食品的高分子物质的构象，如作用于肉类和水产品，提高了肉制品的嫩度和风味；作用于原料乳，有利于干酪的成熟和干酪的最终风味，还可使干酪的产量增加。

而化学试剂没有这种作用。

[0063] 3、超高压杀菌技术的工艺特点：
[0064] 超高压食品的杀菌设备与一般的高压设备没有本质的差别，只是压力介质不同，一般为水。

因为水容易获得、成本低，与气体相比较无爆炸的危险，能耗小。

通常压力为100～600MPa，当压力超过600MPa以上时，需要采用油作为压力介质。

固态食品和液态食品的处理工艺不同。

固态食品如肉、禽、鱼、水果等需装在耐压、无毒、柔韧并能传递压力的软包装内，进行真空密封包装，以避免压力介质混入，然后置于超高压容器中，进行加压处理。

处理工艺是升压→保压→卸压三个过程，通常进料、卸料为不连续方式生产。

液态食品如果汁、奶、饮料、酒等，一方面可像固态食品一样用容器由压力介质从外围加压处理。

也可以直接以被加工食品取代水作为压力介质，但密封性要求严格，处理工艺为升压→动态保压→卸压三个过程，用第二种方法可进行连续方式生产。

多数生物经100MPa以上加压处理即会死亡。

一般情况下，寄生虫的杀灭和其他生物体相近，只要低压处理即可杀死，病毒在稍低的压力即可失活，细菌、霉菌、酵母的营养体在300～400MPa压力下可被杀死，而芽抱杆菌属和梭状芽孢杆菌属的芽孢对压力比其营养体具有较强的抵抗力，需要更高的压力才会被
杀灭。

压力处理的时间与压力成反比；压力越高，则处理所需时间越短。

另外，超高压杀菌的效果还受温度、食品的组分的影响。

[0065] 以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及优点。

本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。

图1
图2。