[发明专利]一种超临界流体注入装置

说明书

技术领域

本发明涉及气体流体注入装置，尤其涉及一种超临界流体的恒压恒流量注入装置，用于聚合物超临界微孔发泡等对气体注入压力、流量等有严格要求的系统中。

背景技术

发泡技术已有一段历史，20年代的泡沫胶木、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-基本以热塑性塑料为基体，通过物理注入或化学反应，使塑料内部充满气体，最终形成发泡。物理发泡具有较多的优势，物理发泡剂成本相对较低，尤其是二氧化碳和氮气的成本低，而且能阻燃、无污染，因此应用价值较高；另外，物理发泡剂发泡后无残余物，对发泡塑料性能的影响不大。

在物理发泡过程中，气体的定量均匀注入并且能够比较容易溶合是微孔发泡的关键技术，气体注入量的大小以及溶合的程度直接导致发泡后制品中泡孔的大小与分布密度，泡孔的大小和分布的密度又直接反应了产品的最终质量。

超临界流体是一种状态介于气体和液体之间的流体，具有许多独特的性质，如粘度小、密度、扩散系数、溶剂化能力等性质随温度和压力变化十分敏感，粘度和扩散系数接近气体，而密度和溶剂化能力接近液体。

目前国内有部分企业已开始研究和使用超临界物理微孔发泡，但受限于超临界流体注入设备的不足而发展缓慢。因此，目前急需研发一种能够实现超临界流体的恒压恒流量注入系统，以满足聚合物超临界物理微孔发泡等应用中的要求。

发明内容

本发明的技术目的是提供一种超临界流体的注入装置，能够方便、连续、均匀、稳定地进行超临界流体的恒压恒流量注入。

本发明实现上述技术目的所采用的技术方案为：

一种超临界流体注入装置，由气体冷却预压部分，超临界流体形成部分，压力、温度、流量反馈部分以及压力、温度、流量控制部分组成；

所述的气体冷却预压部分包括储气罐、制冷机、第一增压泵，用于驱动第一增压泵的第一空压机以及第一储罐；

所述的超临界流体形成部分包括第二增压泵、用于驱动第二增压泵的第二空压机、第二储罐、加热器以及流体缓冲器；

储气罐中的待注气体经制冷机冷却后进入第一增压泵进行增压，预压后储存在第一储罐中，然后经第二增压泵增压后储存在第二储罐中，再经加热器进行加热，形成超临界流体后经流体缓冲器注入待注气物体中；

所述的压力反馈部分由设置在第一增压泵后，用于检测气体经第一增压泵增压后的压力的第一压力传感器，以及设置在加热器后，用于检测气体经第二增压泵增压后的压力的第二压力传感器组成；

所述的温度反馈部分由设置在制冷机后，用于检测冷却后气体温度的第一温度传感器，以及设置在加热器后，用于检测加热后流体温度的第二温度传感器组成；

所述的流量反馈控制部分包括设置在第二空压机与第二增压泵之间，用于检测第二增压泵的启动频率的计数器，所述的第二增压泵的启动频率与压力反馈部分检测的压力变化以及整体管路容积相配合，以检测流体的流量；

所述的压力、温度、流量控制部分由微控制器和固态继电器组成，微控制器接收压力、温度、流量反馈部分检测的压力、温度、流量信号，然后控制固态继电器调节第一空压机、第二空压机、制冷机以及加热器，完成压力、温度、流量的精确控制。

上述技术方案中：

所述的第一增压泵的输出压力优选为0～32MPa，第二增压泵的输出压力优选为0～32MPa。

所述的第一空压机的输出压力优选为0～0.8MPa，第二空压机的输出压力优选为0～0.8MPa。

所述的压力控制范围优选为0～32MPa，流量控制范围优选为0～100mL。

所述的流体缓冲器部分包含有螺旋形不锈钢管。

流体缓冲器的出口位置优选设置高压安全阀与高压针阀。

所述的第一空压机与第二空压机优选采用微型静音无油空气压缩机。

所述的加热器优选为铸铝加热器，其功率优选为500w。

所述的制冷机优选为选配冰箱或自制制冷机。

所述的待注气体包括但不限于CO₂等气体。