[發明專利]一種超臨界流體注入裝置

有效

• 申請號: 201110253685.7
• 申請日: 2011-08-30
• 公開（公告）號: CN102310516A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 陳建華;左國坤;吳飛;鄭文革
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: B29C44/34
• 分類號: B29C44/34;B29C44/60
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 陳英俊

技術領域

本發明涉及氣體流體注入裝置，尤其涉及一種超臨界流體的恒壓恒流量注入裝置，用于聚合物超臨界微孔發泡等對氣體注入壓力、流量等有嚴格要求的系統中。

背景技術

發泡技術已有一段歷史，20年代的泡沫膠木、30年代的聚苯乙烯泡沫、40年代的聚乙烯、50年代的聚苯乙烯泡沫等-基本以熱塑性塑料為基體，通過物理注入或化學反應，使塑料內部充滿氣體，最終形成發泡。物理發泡具有較多的優勢，物理發泡劑成本相對較低，尤其是二氧化碳和氮氣的成本低，而且能阻燃、無污染，因此應用價值較高；另外，物理發泡劑發泡后無殘余物，對發泡塑料性能的影響不大。

在物理發泡過程中，氣體的定量均勻注入并且能夠比較容易溶合是微孔發泡的關鍵技術，氣體注入量的大小以及溶合的程度直接導致發泡后制品中泡孔的大小與分布密度，泡孔的大小和分布的密度又直接反應了產品的最終質量。

超臨界流體是一種狀態介于氣體和液體之間的流體，具有許多獨特的性質，如粘度小、密度、擴散系數、溶劑化能力等性質隨溫度和壓力變化十分敏感，粘度和擴散系數接近氣體，而密度和溶劑化能力接近液體。

目前國內有部分企業已開始研究和使用超臨界物理微孔發泡，但受限于超臨界流體注入設備的不足而發展緩慢。因此，目前急需研發一種能夠實現超臨界流體的恒壓恒流量注入系統，以滿足聚合物超臨界物理微孔發泡等應用中的要求。

發明內容

本發明的技術目的是提供一種超臨界流體的注入裝置，能夠方便、連續、均勻、穩定地進行超臨界流體的恒壓恒流量注入。

本發明實現上述技術目的所采用的技術方案為：

一種超臨界流體注入裝置，由氣體冷卻預壓部分，超臨界流體形成部分，壓力、溫度、流量反饋部分以及壓力、溫度、流量控制部分組成；

所述的氣體冷卻預壓部分包括儲氣罐、制冷機、第一增壓泵，用于驅動第一增壓泵的第一空壓機以及第一儲罐；

所述的超臨界流體形成部分包括第二增壓泵、用于驅動第二增壓泵的第二空壓機、第二儲罐、加熱器以及流體緩沖器；

儲氣罐中的待注氣體經制冷機冷卻后進入第一增壓泵進行增壓，預壓后儲存在第一儲罐中，然后經第二增壓泵增壓后儲存在第二儲罐中，再經加熱器進行加熱，形成超臨界流體后經流體緩沖器注入待注氣物體中；

所述的壓力反饋部分由設置在第一增壓泵后，用于檢測氣體經第一增壓泵增壓后的壓力的第一壓力傳感器，以及設置在加熱器后，用于檢測氣體經第二增壓泵增壓后的壓力的第二壓力傳感器組成；

所述的溫度反饋部分由設置在制冷機后，用于檢測冷卻后氣體溫度的第一溫度傳感器，以及設置在加熱器后，用于檢測加熱后流體溫度的第二溫度傳感器組成；

所述的流量反饋控制部分包括設置在第二空壓機與第二增壓泵之間，用于檢測第二增壓泵的啟動頻率的計數器，所述的第二增壓泵的啟動頻率與壓力反饋部分檢測的壓力變化以及整體管路容積相配合，以檢測流體的流量；

所述的壓力、溫度、流量控制部分由微控制器和固態繼電器組成，微控制器接收壓力、溫度、流量反饋部分檢測的壓力、溫度、流量信號，然后控制固態繼電器調節第一空壓機、第二空壓機、制冷機以及加熱器，完成壓力、溫度、流量的精確控制。

上述技術方案中：

所述的第一增壓泵的輸出壓力優選為0～32MPa，第二增壓泵的輸出壓力優選為0～32MPa。

所述的第一空壓機的輸出壓力優選為0～0.8MPa，第二空壓機的輸出壓力優選為0～0.8MPa。

所述的壓力控制范圍優選為0～32MPa，流量控制范圍優選為0～100mL。

所述的流體緩沖器部分包含有螺旋形不銹鋼管。

流體緩沖器的出口位置優選設置高壓安全閥與高壓針閥。

所述的第一空壓機與第二空壓機優選采用微型靜音無油空氣壓縮機。

所述的加熱器優選為鑄鋁加熱器，其功率優選為500w。

所述的制冷機優選為選配冰箱或自制制冷機。

所述的待注氣體包括但不限于CO₂等氣體。