可用于塑料的超临界流体辅助高倍率快速发泡设备的制作方法

1.本实用新型属于高压发泡领域，尤其是涉及一种可用于塑料的超临界流体辅助高倍率快速发泡设备。


背景技术：

2.发泡设备的设计对于发泡工艺的控制及发泡材料的性能有显著影响。现有一种聚氨酯发泡设备，该设备主要包含内桶、外桶、输料装置、内桶搅拌装置、外桶搅拌装置、第一电机、第二电机和控制器。该设备有一些缺点：设备内部机械组件多，构造复杂，维修成本高，除此之外，设备还缺乏密封构件，有漏料的潜在风险；现有实用新型一种多点进气塑料泡沫机械发泡设备，该设备包括顶部带有排气阀门的发泡罐、位于发泡罐内部的搅拌机构、连接发泡罐内外的进气机构。该设备有一些缺陷：多点进气对于装置密封性要求较高，且多管道难以保证气体的纯度，这从而影响最终发泡制品的质量；现有实用新型一种环戊烷发泡设备，该发泡设备包括：白料罐、黑料罐、用于聚氨酯发泡的混合头、高压计量泵。白料罐、黑料罐、高压计量泵均位于气密围房内，气密围房内设有防爆系统。但是在二氧化碳可作为发泡剂的情况下，该设备采用环戊烷作为发泡剂，有一定的安全隐患，且气体泄漏对人危害较大，且所示设备加装防爆系统，也会使设备成本偏高。因此需要一种新型的发泡设备有效解决上述问题。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的问题是提供一种可用于塑料的超临界流体辅助高倍率快速发泡设备，尤其适合使用者对塑料橡胶进行微孔发泡成型处理。
4.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：提供一种可用于塑料的超临界流体辅助高倍率快速发泡设备，包括二氧化碳气体储罐，还包括单缸计量泵和高压釜结构，单缸计量泵包括机架，机架顶部安装有计量泵盖，计量泵盖两端对称设置有第一单向阀和第二单向阀，第一单向阀和第二单向阀之间且位于计量泵盖内水平设置有连接通路，二氧化碳气体储罐的顶部输出端安装有一防爆阀，防爆阀的输出端通过管件于第一单向阀输入端相连通，机架上竖直安装有一缸体，缸体顶部设置在计量泵盖内且与第一单向阀和第二单向阀相连通，机架上设置有一伺服电机，伺服电机的输出端安装有一齿轮齿条传动机构，齿轮齿条传动机构包括柱塞泵和精密行星减速机，精密行星减速机与伺服电机的输出端连接，且柱塞泵设置在所述精密行星减速机的输出端，柱塞泵设置在缸体内，且为了实验的安全考虑，柱塞泵设有急停按钮以及警报装置；当压力超过设定的安全压力(24mpa)，警报装置会响起，此时应按急停按钮，设备立刻进行释压操作。单缸计量泵设置有第一控制柜，第一控制柜与伺服电机电连接，高压釜结构包括釜体，釜体为圆筒型结构且其内侧设置有一空腔，釜体两侧壁底部均连通设置有通孔，第二单向阀的输出端通过管件与釜体一侧的通孔连通连接，且釜体另一侧的通孔连通安装有一管件，且该管件上安装有一电磁快开阀，釜体的空腔内设置有置料桶，釜体顶部安装有一釜盖，高压釜结构设置有第二控制柜，
釜体侧壁上竖直设置有第二温度传感器，第二控制柜与电磁快开阀和第二温度传感器电连接。
5.进一步的，缸体外侧壁上安装有一冷却夹套，冷却夹套两侧设置有冷却接头，冷却夹套侧壁上设置有第一温度传感器，第一温度传感器与第一控制柜电连接。
6.进一步的，防爆阀与第一单向阀之间的管件上安装有一第一电磁阀，第二单向阀与釜体之间的管件上安装有一第二电磁阀，计量泵盖上安装有一安全阀和压力传感器，安全阀和压力传感器均与计量泵盖内的连接通路相连接，安全阀、压力传感器、第一电磁阀和第二电磁阀与第一控制柜电连接。
7.进一步的，釜体顶部设置有半合抱紧机构，半合抱紧机构顶部设置有通孔，釜盖顶部中心处设置有凸起，釜盖顶部凸起部从半合抱紧机构顶部通孔处穿出，半合抱紧机构顶部边缘处竖直贯穿设置有若干锁紧机构，锁紧机构底部自由端抵在釜盖顶部，半合抱紧机构外侧壁上套装设置有套筒。
8.进一步的，釜体底部安装有一底座，底座底部竖直向上设置有连接件，连接件自由端安装在釜体底部，釜体与底座之间设置有绝热材料。
9.进一步的，第二单向阀与釜体之间的管件上安装有压力表和针阀，且釜体与电磁快开阀之间的管件上安装有流量调节阀，压力表、针阀和流量调节阀均与第二控制柜电连接。
10.进一步的，柱塞泵的有效行程150mm，额定速度为2mm/s；伺服电机的输出功率400w，额定转速为3000rpm；精密行星减速机的减速比为25:1。
11.进一步的，釜体选材材料为耐高温高压的防腐材料。
12.一种可用于塑料的超临界流体辅助高倍率快速发泡设备的使用方法，包括以下步骤：
13.1)将发泡塑料放入釜体中的置料桶中，然后通入二氧化碳气体清洗釜体，保证釜体腔体内无空气残留；
14.2)在第一控制柜内设置发泡压力，并通过第一控制柜控制第一电磁阀开启将二氧化碳气体储罐中的二氧化碳气体通过管件和第一单向阀从计量泵盖进入缸体的内部腔体内；
15.3)通过第一控制柜控制伺服电机驱动，进而带动齿轮齿条传动机构的输出端在缸体的内部腔体内上推加压，使得加压后的二氧化碳气体通过第二单向阀，通过第一控制柜控制第二电磁阀开启，二氧化碳气体进入第二单向阀和釜体之间的管件内；
16.4)通过第二控制柜控制釜体内空腔的温度，打开针阀将管件内的二氧化碳气体注入釜体空腔内，并和置料桶内的塑料聚合物进行发泡反应，当釜体内温度与压力保持稳定，饱和一段时间；
17.5)通过第二控制柜控制流量调节阀和电磁快开阀启动，将釜体内的空腔内的二氧化碳气体快速排出。泄压过程中，因时间短，压力变化剧烈，所以对温度传感器精度有要求，构建的监测设备压差精度为
±
0.01mpa/s；且控制平台实时监测实验从开始到终止的压力与温度数据。在第二控制柜还可设定和修改发泡时间和发泡温度。
18.本实用新型具有的优点和积极效果是：由于采用上述技术方案，使用本实用新型构建了高压釜发泡设备，可以进行泄压速率的调节以及工艺参数的控制及修改，发泡结束
后可自行导出过程中的工艺参数；得出了温度、压力、泄压速率的增大不仅都促进了发泡材料发泡倍率的增加，还都降低了泡孔边缘厚度的结论；且在温度和压力共同增大作用下，发泡材料的泡孔平均直径、泡孔密度和发泡倍率均增大，在温度和泄压速率增大时发泡材料的泡孔平均直径恒定，泡孔密度和发泡倍率增加；且温度和压力的升高和体扩散效率的增大有利于气泡的增长。
附图说明
19.图1是本实用新型的结构示意图；
20.图2是本实用新型的单缸计量泵结构示意图；
21.图3是本实用新型的高压釜结构示意图。
22.图中：
23.1、二氧化碳气体储罐
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2、防爆阀
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3、管件
24.4、第一电磁阀
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5、第一单向阀
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6、计量泵盖
25.7、安全阀
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8、压力传感器
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9、第二单向阀
26.10、缸体
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11、冷却接头
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12、第一温度传感器
27.13、冷却夹套
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14、机架
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15、齿轮齿条传动机构
28.16、伺服电机
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17、第一控制柜
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18、第二电磁阀
29.19、压力表
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20、针阀
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21、第二控制柜
30.22、釜体
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23、置料桶24、套筒
31.25、半合抱紧机构
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26、锁紧机构
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27、釜盖
32.28、第二温度传感器
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29、连接件
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30、绝热材料
33.31、底座
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32、流量调节阀
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33、电磁快开阀
具体实施方式
34.如图1
‑
3所示，本实用新型为一种可用于塑料的超临界流体辅助高倍率快速发泡设备，包括二氧化碳气体储罐1，还包括单缸计量泵和高压釜结构，单缸计量泵包括机架14，机架14顶部安装有计量泵盖6，计量泵盖6两端对称设置有第一单向阀5和第二单向阀9，第一单向阀5和第二单向阀9之间且位于计量泵盖6内水平设置有连接通路，二氧化碳气体储罐1的顶部输出端安装有一防爆阀 2，防爆阀2的输出端通过管件3于第一单向阀5输入端相连通，机架14上竖直安装有一缸体10，缸体10顶部设置在计量泵盖6内且与第一单向阀5和第二单向阀9 相连通，机架14上设置有一伺服电机16，伺服电机16的输出端安装有一齿轮齿条传动机构15，齿轮齿条传动机构15包括柱塞泵和精密行星减速机，精密行星减速机与伺服电机16的输出端连接，且柱塞泵设置在所述精密行星减速机的输出端，柱塞泵设置在缸体10内，单缸计量泵设置有第一控制柜17，第一控制柜 17与伺服电机16电连接，高压釜结构包括釜体22，釜体22为圆筒型结构且其内侧设置有一空腔，釜体22两侧壁底部均连通设置有通孔，第二单向阀9的输出端通过管件3与釜体22一侧的通孔连通连接，且釜体22另一侧的通孔连通安装有一管件3，且该管件3上安装有一电磁快开阀33，釜体22的空腔内设置有置料桶23，釜体22顶部安装有一釜盖27，高压釜结构设置有第二控制柜21，釜体22 侧壁上竖直设置有第二温度传感器28，第二控制柜21与电磁快开阀33和第二温度传感器28电
连接。
35.进一步的，缸体10外侧壁上安装有一冷却夹套13，冷却夹套13两侧设置有冷却接头11，冷却夹套13侧壁上设置有第一温度传感器12，第一温度传感器12与第一控制柜17电连接。
36.进一步的，防爆阀2与第一单向阀5之间的管件3上安装有一第一电磁阀4，第二单向阀9与釜体22之间的管件3上安装有一第二电磁阀18，计量泵盖6上安装有一安全阀7和压力传感器8，安全阀7和压力传感器8均与计量泵盖6内的连接通路相连接，安全阀7、压力传感器8、第一电磁阀4和第二电磁阀18与第一控制柜17电连接。
37.进一步的，釜体22顶部设置有半合抱紧机构25，半合抱紧机构25顶部设置有通孔，釜盖27顶部中心处设置有凸起，釜盖27顶部凸起部从半合抱紧机构 25顶部通孔处穿出，半合抱紧机构25顶部边缘处竖直贯穿设置有若干锁紧机构26，锁紧机构26底部自由端抵在釜盖27顶部，半合抱紧机构25外侧壁上套装设置有套筒24。
38.进一步的，釜体22底部安装有一底座31，底座31底部竖直向上设置有连接件29，连接件29自由端安装在釜体22底部，釜体22与底座31之间设置有绝热材料30。
39.进一步的，第二单向阀9与釜体22之间的管件3上安装有压力表19和针阀20，且釜体22与电磁快开阀33之间的管件3上安装有流量调节阀32，压力表19、针阀20和流量调节阀32均与第二控制柜21电连接。
40.进一步的，柱塞泵的有效行程150mm，额定速度为2mm/s；伺服电机16的输出功率400w，额定转速为3000rpm；精密行星减速机的减速比为25:1。
41.进一步的，釜体22选材材料为耐高温高压的防腐材料。
42.一种可用于塑料的超临界流体辅助高倍率快速发泡设备的使用方法，包括以下步骤：
43.1)将发泡塑料放入釜体22中的置料桶23中，然后通入二氧化碳气体清洗釜体22，保证釜体22腔体内无空气残留；
44.2)在第一控制柜17内设置发泡压力，并通过第一控制柜17控制第一电磁阀4 开启将二氧化碳气体储罐1中的二氧化碳气体通过管件3和第一单向阀5从计量泵盖6进入缸体10的内部腔体内；
45.3)通过第一控制柜17控制伺服电机16驱动，进而带动齿轮齿条传动机构15 的输出端在缸体10的内部腔体内上推加压，使得加压后的二氧化碳气体通过第二单向阀9，通过第一控制柜17控制第二电磁阀18开启，二氧化碳气体进入第二单向阀9和釜体22之间的管件3内；
46.4)通过第二控制柜21控制釜体22内空腔的温度，打开针阀20将管件3内的二氧化碳气体注入釜体22空腔内，并和置料桶23内的塑料聚合物进行发泡反应，当釜体22内温度与压力保持稳定，饱和一段时间；
47.5)通过第二控制柜21控制流量调节阀32和电磁快开阀33启动，将釜体22 内的空腔内的二氧化碳气体快速排出。
48.以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。