一种超高压灭菌设备用的高压仓的制作方法

本申请涉及高压仓，特别是涉及一种超高压灭菌设备用的高压仓。

背景技术：

1、超高压灭菌技术是一种利用数百兆帕超高静水压力对食品、生物制品及医药产品进行灭菌处理的非热加工技术，具有能够较好保持产品营养成分、风味及活性物质等优点，因此被广泛应用于食品加工、生物医药及功能材料等领域。高压仓作为超高压灭菌设备的核心承压部件，其承压能力、疲劳寿命及结构可靠性直接决定整套设备的安全性和使用寿命。

2、现有超高压灭菌设备中的高压仓通常采用整体厚壁筒体、预应力缠绕结构或多层组合结构进行承压，各承压层之间多为简单叠加关系，内胆、缠绕层及外部保护结构通常独立承担各自载荷，层间应力传递方式较为单一。当设备长期处于高压循环工况时，容易在局部区域形成较大的应力集中，导致界面接触不均、端部受力失衡以及疲劳裂纹扩展等问题，进而影响高压仓整体使用寿命及运行安全性。此外，现有结构在高压载荷不断提高时，各承压层之间难以根据受力状态实现动态协同承载，压力载荷无法得到有效分级传递与能量耗散，因此仍存在进一步提升整体承压性能及抗疲劳能力的空间。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种超高压灭菌设备用的高压仓。

2、本申请提供的一种超高压灭菌设备用的高压仓采用如下的技术方案：包括：

3、仓体内胆，用于形成密闭灭菌腔体；

4、缠绕增强层，设置于所述仓体内胆外侧，用于对内胆提供预应力约束；

5、保护套，设置于所述缠绕增强层外侧，用于形成外部限位结构；

6、仓头端盖，设置于所述仓体内胆左右两端，用于封闭所述仓体内胆；

7、仓头盖板，与所述仓头端盖配合设置，用于形成端部承压结构；

8、其中：所述仓体内胆的外表面设置有沿径向或轴向变化的微结构界面；所述缠绕增强层由不同弹性模量材料构成，并形成非均匀分布的应力场；所述保护套具有可控形变能力，在受压状态下对缠绕增强层形成反向约束；所述仓头端盖与仓头盖板在受压时与缠绕增强层形成轴向与径向协同受力路径；所述仓体内胆、缠绕增强层、保护套及仓头端盖和仓头盖板之间形成非独立叠加的多向耦合承压体系，实现压力载荷的分级传递与能量耗散。

9、通过采用上述技术方案，使仓体内胆、缠绕增强层、保护套及端部承压结构形成多向耦合承压体系，实现压力载荷的分级传递、协同承载及能量耗散，有效提高高压仓整体承压能力、抗疲劳性能及运行安全性。

10、优选的，所述微结构界面为孔隙率或粗糙度逐渐变化的梯度结构。

11、通过采用上述技术方案，利用梯度微结构界面改善仓体内胆与缠绕增强层之间的界面接触状态，使载荷传递更加均匀，降低局部应力集中现象。

12、优选的，所述梯度结构沿径向形成至少三层不同密度区域。

13、通过采用上述技术方案，设置至少三层不同密度区域，使界面刚度沿径向逐步变化，有利于实现压力的渐进式传递，提高整体受力均匀性。

14、优选的，所述缠绕增强层的缠绕角度沿轴向呈连续变化。

15、通过采用上述技术方案，使缠绕增强层沿轴向形成连续变化的承载能力，有效改善不同区域的应力分布，提高高压仓整体抗变形能力。

16、优选的，所述不同弹性模量材料在缠绕方向上交替分布，且其排列周期与仓体内胆微结构周期不一致。

17、通过采用上述技术方案，使不同弹性模量材料与微结构界面形成非同步应力分布，可避免应力峰值长期集中于同一区域，提高结构的抗疲劳寿命。

18、优选的，所述缠绕增强层局部设置有应力释放区或低约束区。

19、通过采用上述技术方案，通过设置应力释放区或低约束区，使局部集中应力得到主动释放，降低裂纹萌生及扩展风险，提高高压仓长期循环工作的可靠性。

20、优选的，所述保护套内设有可变形单元。

21、通过采用上述技术方案，使保护套能够根据受压状态发生受控形变，实现不同压力阶段下的动态约束，提高整体承压稳定性。

22、优选的，所述可变形单元为蜂窝结构、折叠结构或铰接结构。

23、通过采用上述技术方案，利用蜂窝结构、折叠结构或铰接结构形成可变形单元，使保护套兼具缓冲吸能及承载支撑能力，提高高压仓的能量耗散能力和抗冲击性能。

24、优选的，所述仓头端盖与缠绕增强层之间形成轴向预紧连接，所述仓头盖板用于在受压状态下向缠绕增强层施加径向分力。

25、通过采用上述技术方案，使仓头端盖与仓头盖板形成轴向与径向协同受力路径，降低端部应力集中，提高端部密封区域的承压能力及整体结构稳定性。

26、优选的，所述仓体内胆、缠绕增强层及保护套的刚度沿径向呈非单调分布，使压力载荷在三者之间发生多次反射与重分配；

27、在低压状态下，各层结构处于相对独立状态，在高压状态下，所述保护套与缠绕增强层发生接触锁定，从而形成整体承压结构。

28、通过采用上述技术方案，通过采用上述技术方案，使各承压层刚度呈非单调分布，并在高压状态下形成接触锁定，实现压力载荷在各层之间的多次反射、重分配及整体协同承载，进一步提高高压仓的抗爆裂性能、承压极限及循环使用寿命。

29、综上所述，本申请包括以下有益技术效果：

30、通过在仓体内胆外表面设置梯度微结构界面，并结合不同弹性模量材料构成的缠绕增强层，使内胆与缠绕增强层之间形成连续变化的界面接触状态，在高压作用过程中能够实现应力的渐进传递和重新分布，有效降低界面局部应力集中，改善传统高压仓承压层之间受力不均的问题，提高整体结构的抗疲劳性能及循环使用寿命。

31、同时，本发明通过设置具有可控形变能力的保护套、可变形单元以及仓头端盖与仓头盖板构成的轴向—径向协同受力结构，使仓体内胆、缠绕增强层、保护套及端部结构形成非独立叠加的多向耦合承压体系，在不同压力阶段能够实现分级承载、动态锁定及能量耗散，使压力载荷在各承压层之间发生多次传递与重分配，显著提高高压仓整体承压能力、抗爆裂性能及运行稳定性，尤其适用于长期高压循环工作的超高压灭菌设备。

1.一种超高压灭菌设备用的高压仓，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述一种超高压灭菌设备用的高压仓，其特征在于：所述微结构界面为孔隙率或粗糙度逐渐变化的梯度结构。

3.根据权利要求2所述一种超高压灭菌设备用的高压仓，其特征在于：所述梯度结构沿径向形成至少三层不同密度区域。

4.根据权利要求1所述一种超高压灭菌设备用的高压仓，其特征在于：所述缠绕增强层的缠绕角度沿轴向呈连续变化。

5.根据权利要求4所述一种超高压灭菌设备用的高压仓，其特征在于：所述不同弹性模量材料在缠绕方向上交替分布，且其排列周期与仓体内胆微结构周期不一致。

6.根据权利要求5所述一种超高压灭菌设备用的高压仓，其特征在于：所述缠绕增强层局部设置有应力释放区或低约束区。

7.根据权利要求1所述一种超高压灭菌设备用的高压仓，其特征在于：所述保护套内设有可变形单元。

8.根据权利要求7所述一种超高压灭菌设备用的高压仓，其特征在于：所述可变形单元为蜂窝结构、折叠结构或铰接结构。

9.根据权利要求1所述一种超高压灭菌设备用的高压仓，其特征在于：所述仓头端盖与缠绕增强层之间形成轴向预紧连接，所述仓头盖板用于在受压状态下向缠绕增强层施加径向分力。

10.根据权利要求1所述一种超高压灭菌设备用的高压仓，其特征在于：所述仓体内胆、缠绕增强层及保护套的刚度沿径向呈非单调分布，使压力载荷在三者之间发生多次反射与重分配；