CN103939733B - 液态二氧化碳流体的连续供给装置 - Google Patents

Abstract

一种液态二氧化碳流体的连续供给装置，包括设置在左侧的控制器、设置的右侧的液态二氧化碳调蓄罐和液态二氧化碳汇流排，液态二氧化碳调蓄罐通过导线与控制器相连，液态二氧化碳汇流排通过导线与控制器相连、通过管道与液态二氧化碳调蓄罐相联通。本发明的液态二氧化碳汇流排采用了并列安装的左液态二氧化碳罐和右液态二氧化碳罐，由控制器控制左液态二氧化碳罐或右液态二氧化碳罐交替向液态二氧化碳调蓄罐的主罐体输送液体二氧化碳，实现了连续平稳输出液体二氧化碳。本发明具有设计合理、性能可靠、操作简便、能耗低、适用范围广等优点，可用于工业生产及科学研究中液态二氧化碳流体的连续供给。

Description

液态二氧化碳流体的连续供给装置

技术领域

本发明属于二氧化碳流体的供给设备或装置技术领域，具体涉及到液态二氧化碳流体的连续供给装置。

背景技术

超临界二氧化碳已成为一种公认的绿色介质，因其独特的优势已经被越来越多地应用在工业生产和科学研究等领域。目前，涉及超临界二氧化碳技术的流动式工艺主要包括超临界二氧化碳萃取、干燥、染色以及发泡，还包括超临界二氧化碳中的一些化学反应以及材料合成等。上述各流动式工艺过程的正常运行有赖于二氧化碳流体连续而稳定的供给。二氧化碳流体供给量的剧烈波动或中断会对生产及科研工作带来严重负面影响，会导致过程无法继续进行或产物性能不稳定，甚至会引起设备损坏或导致其他安全隐患。二氧化碳流体连续可靠的供给是超临界二氧化碳技术流动式工艺在生产和科研中平稳运行的基础。

专利公开号为101451650B发明名称为《二氧化碳源供应系统》的中国发明专利，以二氧化碳钢瓶为气态二氧化碳供应源，借助于冷凝器将气态二氧化碳转变为液态二氧化碳并储存于冷凝容器中以期获得稳定压力和流量的液态二氧化碳，通过感测气态二氧化碳供应源的压力来作为更换二氧化碳钢瓶的依据。该装置存在的主要缺点为：首先，不能感测及控制冷凝容器中液态二氧化碳的存储量，无法保证二氧化碳流体的持续稳定供给，特别是在更换二氧化碳钢瓶过程中二氧化碳流体的不间断供给；此外，由于二氧化碳在气液两相共存时，气态二氧化碳的压力对温度变化很敏感，而在温度不变时钢瓶中气态二氧化碳的压力在液态二氧化碳完全消失以前对二氧化碳存储量的变化却很不敏感，只有当液态二氧化碳完全消失以后二氧化碳的压力才会随其存储量的减少迅速下降，此时以二氧化碳的压力作为依据更换二氧化碳钢瓶已经难以保证二氧化碳流体的不间断供给。

专利申请号为201010131317.0发明名称为《一种控制高压液体流量的汇流装置及其工作方法》的中国发明专利申请，采用两组气源并列安装且可实现切换的二氧化碳气体汇流排为二氧化碳供给源，通过串联在汇流汇流主管道上的冷凝器冷却气态二氧化碳来实现其液化并供给下游的设备使用。该装置在理论上解决了因更换气瓶而引起的二氧化碳断流问题，但实际上该装置液态二氧化碳的供给量直接受限于所用冷凝器的冷凝效率，并且由于气态二氧化碳的快速冷却连续液化过程的能量消耗很高，因此，该装置难以满足超临界二氧化碳流动式工艺的应用需要，特别是在工业生产领域的需要。二氧化碳流体连续而稳定地供给已成为目前超临界二氧化碳技术研究及应用中亟需解决的一个突出问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服上述二氧化碳流体供给装置的缺点，提供一种设计合理、操作简便、能量消耗低、适用范围广的液态二氧化碳流体的连续供给装置。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：它包括设置在左侧的控制器、设置在右侧的液态二氧化碳调蓄罐和液态二氧化碳汇流排，液态二氧化碳调蓄罐通过导线与控制器相连，液态二氧化碳汇流排通过导线与控制器相连、通过管道与液态二氧化碳调蓄罐相联通。

本发明的控制器为：在安装板上左侧至下而上依次设置有右液态二氧化碳罐报警器、复位开关、左液态二氧化碳罐报警器、进液电磁阀指示灯、温度报警指示灯，安装板上右侧至下而上依次设置有低液位控制器、左右路切换器、高液位控制器、温度显示仪，低液位控制器通过导线与左右路切换器相连。

本发明的液态二氧化碳调蓄罐为：在主罐体的左侧壁下部设置有通过导线与温度显示仪相连的温度传感器，主罐体的左侧壁上部设置有通过导线与低液位控制器和高液位控制器相连的液位传感器，主罐体的顶部设置有安全阀和压力表，主罐体的底部通过安装在管道上的进液电磁阀与液态二氧化碳汇流排相联通，进液电磁阀通过导线与高液位控制器相连，主罐体的右侧壁下部设置出液阀。

本发明的液态二氧化碳汇流排为：在左液态二氧化碳罐的出口依次通过安装在管道上的左过滤器、左电磁阀、左单向阀、安装在汇流主管道上的进液电磁阀与主罐体内相联通，右液态二氧化碳罐的出口依次通过安装在管道上的右过滤器、右电磁阀、右单向阀、安装在汇流主管道上的进液电磁阀与主罐体内相联通，左电磁阀和右电磁阀通过导线与低液位控制器相连。

本发明的液态二氧化碳调蓄罐的主罐体为单层罐体或夹层罐体。

本发明的夹层罐体为：在主罐体的侧壁下设置有与主罐体夹层内相联通的冷却液进管、侧壁上设置有与主罐体夹层内相联通的冷却液出管。

由于本发明的液态二氧化碳汇流排采用了左液态二氧化碳罐和右液态二氧化碳罐，由控制器控制左液态二氧化碳罐或右液态二氧化碳罐交替向液态二氧化碳调蓄罐的主罐体输送液体二氧化碳，实现了连续平稳输出液态二氧化碳。本发明具有设计合理、性能可靠、操作简便、能耗低、适用范围广等优点，可用于工业生产及科学研究中液态二氧化碳流体的连续供给。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图。

图2是图1中液态二氧化碳调蓄罐1的结构示意图。

图3是图1中液态二氧化碳汇流排2的结构示意图。

图4是本发明实施例2的液态二氧化碳调蓄罐1的结构示意图。

实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，但本发明不限于这些实施例。

实施例1

在图1中，本实施例的液态二氧化碳流体的连续供给装置由液态二氧化碳调蓄罐1、液态二氧化碳汇流排2、控制器3联接构成。

在左侧设置有控制器3、右侧设置有液态二氧化碳调蓄罐1和液态二氧化碳汇流排2，液态二氧化碳调蓄罐1通过导线与控制器相连，液态二氧化碳汇流排2通过导线与控制器相连、通过管道与液态二氧化碳调蓄罐1相联通。

本实施例的控制器3由低液位控制器3-1、右液态二氧化碳罐报警器3-2、复位开关3-3、左液态二氧化碳罐报警器3-4、左右路切换器3-5、进液电磁阀指示灯3-6、高液位控制器3-7、温度报警指示灯3-8、温度显示仪3-9、安装板3-10联接构成。在安装板3-10上左侧用螺纹紧固联接件至下而上依次固定联接有右液态二氧化碳罐报警器3-2、复位开关3-3、左液态二氧化碳罐报警器3-4、进液电磁阀指示灯3-6、温度报警指示灯3-8，安装板3-10上右侧用螺纹紧固联接件至下而上依次固定联接有低液位控制器3-1、左右路切换器3-5、高液位控制器3-7、温度显示仪3-9，低液位控制器3-1通过导线与左右路切换器3-5相连。本实施例的控制器3也可采用可编程控制器进行控制。

在图1、2中，本实施例的液态二氧化碳调蓄罐1由温度传感器1-1、液位传感器1-2、安全阀1-3、压力表1-4、主罐体1-5、进液电磁阀1-6、出液阀1-7联接构成。主罐体1-5是一个外形为圆柱体的压力容器，主罐体1-5用以容纳液体二氧化碳。在主罐体1-5的左侧壁下部通过螺纹联接安装有温度传感器1-1，温度传感器1-1通过导线与控制器3的温度显示仪3-9相连，由温度显示仪3-9显示出主罐体1-5内的温度，本实施例的主罐体1-5的工作温度-10～25℃，报警温度为28℃。主罐体1-5的左侧壁上部通过螺纹联接安装有液位传感器1-2，液位传感器1-2通过导线与控制器3的低液位控制器3-1和高液位控制器3-7相连。主罐体1-5的顶部通过螺纹联接安装有安全阀1-3和压力表1-4，压力表1-4用于指示主罐体1-5内二氧化碳的压力，当主罐体1-5内二氧化碳的压力超过设定值时，安全阀1-3自动打开。主罐体1-5的底部通过安装在管道上的进液电磁阀1-6与液态二氧化碳汇流排2相联通，进液电磁阀1-6通过导线与控制器3的高液位控制器3-7相连。主罐体1-5的右侧壁下部通过螺纹联接安装在管道上的出液阀1-7，主罐体1-5内的液体二氧化碳经出液阀1-7流出供下游设备使用。

在图1、3中，本实施例的液态二氧化碳汇流排2由左液态二氧化碳罐2-1、左过滤器2-2、左电磁阀2-3、左单向阀2-4、汇流主管道2-5、右单向阀2-6、右电磁阀2-7、右过滤器2-8、右液态二氧化碳罐2-9联接构成。左液态二氧化碳罐2-1的出口依次通过安装在管道上的左过滤器2-2、左电磁阀2-3、左单向阀2-4、安装在汇流主管道2-5上的进液电磁阀1-6与主罐体1-5内相联通，右液态二氧化碳罐2-9的出口依次通过安装在管道上的右过滤器2-8、右电磁阀2-7、右单向阀2-6、安装在汇流主管道2-5上的进液电磁阀1-6与主罐体1-5内相联通，左电磁阀2-3和右电磁阀2-7通过导线与低液位控制器3-1相连，在控制器3的控制下，左液态二氧化碳罐2-1和右液态二氧化碳罐2-9交替向主罐体1-5输送液体二氧化碳。从左液态二氧化碳罐2-1流出的液体二氧化碳经安装在管道上的左过滤器2-2过滤，流经左电磁阀2-3、左单向阀2-4、安装在汇流主管道2-5上的进液电磁阀1-6进入主罐体1-5内，从右液态二氧化碳罐2-9流出的液体二氧化碳经安装在管道上的右过滤器2-8过滤，流经右电磁阀2-7、右单向阀2-6、安装在汇流主管道2-5上的进液电磁阀1-6进入主罐体1-5内。这种结构的液态二氧化碳汇流排在控制器3的控制下能够实现两路自动或手动切换，确保装置的整个工作过程中，特别是在更换二氧化碳供给源的时候，保证能对主罐体1-5连续供给液体二氧化碳。

本发明的液态二氧化碳调蓄罐1在控制器3的控制下以及在液态二氧化碳汇流排2的协同下，能够通过灵敏感测液态二氧化碳调蓄罐1的主罐体1-5内液态二氧化碳的液位及其变化，并根据下游超临界二氧化碳设备对液态二氧化碳的实时需求，动态调节上游液态二氧化碳汇流排2对液态二氧化碳的供给，有效地维持液态二氧化碳调蓄罐1的主罐体1-5内液态二氧化碳的液位，实现对液态二氧化碳调蓄罐1下游设备所需的液体二氧化碳连续而稳定的供给。

实施例2

图4给出了液态二氧化碳调蓄罐1的实施例2的结构示意图。在图4中，本实施例的液态二氧化碳调蓄罐1由温度传感器1-1、液位传感器1-2、安全阀1-3、压力表1-4、主罐体1-5、进液电磁阀1-6、出液阀1-7、冷却液进管1-8、冷却液出管1-9联接构成。本实施例的主罐体1-5为夹层罐体，在主罐体1-5的右侧下通过螺纹联接安装有冷却液进管1-8，冷却液进管1-8与主罐体1-5夹层内相联通，主罐体1-5的右侧上通过螺纹联接安装有冷却液出管1-9，冷却液出管1-9与主罐体1-5夹层内相联通，本实施例采用水作冷却液，水由冷却液进管1-8进入到主罐体1-5夹层内，从冷却液出管1-9流出，对主罐体1-5内的液态二氧化碳进行冷却，液态二氧化碳调蓄罐1的其他零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。本发明的工作温度-10～25℃，报警温度为28℃。环境温度超过35℃时，需要采用冷却液对主罐体1-5降温，以保证本发明稳定可靠运行。

其他零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。

本发明的工作原理如下：

接通控制器3电源，左右路切换器3-5自动关闭左电磁阀2-3的电源、接通右电磁阀2-7的电源，使左电磁阀2-3处于关闭状态、右电磁阀2-7处于开启状态。手动按下复位开关3-3、接通进液电磁阀1-6的电源，右液态二氧化碳罐2-9内的液态二氧化碳由右过滤器2-8过滤后经右电磁阀2-7、右单向阀2-6、汇流主管道2-5以及经进液电磁阀1-6进入到主罐体1-5内，进液电磁阀指示灯3-6发光，主罐体1-5向需要液态二氧化碳的设备提供液态二氧化碳。压力表1-4检测主罐体1-5内的压力，温度传感器1-1将接收到主罐体1-5内的温度信号转换成电信号输出到温度显示仪3-9，由温度显示仪3-9显示出主罐体1-5内的温度。液位传感器1-2将接收到主罐体1-5内的液态二氧化碳的位移信号转换成电信号输出到低液位控制器3-1和高液位控制器3-7，当主罐体1-5内的液态二氧化碳的液位低于最低液位设计要求时，右液态二氧化碳罐2-9继续向主罐体1-5输送液态二氧化碳。当主罐体1-5内的液态二氧化碳的液位高于最高液位设计要求时，高液位控制器3-7切断进液电磁阀1-6的电源，进液电磁阀1-6关闭，右液态二氧化碳罐2-9停止向主罐体1-5输送液态二氧化碳。当主罐体1-5内的液态二氧化碳的液位再次低于最高液位设计要求时，高液位控制器3-7再接通进液电磁阀1-6的电源，进液电磁阀1-6开启，右液态二氧化碳罐2-9继续向主罐体1-5输送液态二氧化碳。当右液态二氧化碳罐2-9内的液态二氧化碳的供给量不再能够满足主罐体1-5内的液态二氧化碳的最低液位设定值时，右液态二氧化碳罐报警器3-2报警，同时左右路切换器3-5自动切换，关闭右电磁阀2-7的电源、接通左电磁阀2-3的电源，使右电磁阀2-7处于关闭状态、左电磁阀2-3处于开启状态，左液态二氧化碳罐2-1内的液态二氧化碳由左过滤器2-2过滤后流经左电磁阀2-3、左单向阀2-4、汇流主管道2-5以及进液电磁阀1-6进入主罐体1-5，由主罐体1-5连续向需要液体二氧化碳的设备输出液体二氧化碳。在左液态二氧化碳罐2-1向主罐体1-5供给液态二氧化碳过程中，及时充装或更换右液态二氧化碳罐2-9。当左液态二氧化碳罐2-1内的液态二氧化碳的供给量不再能够满足主罐体1-5内的液态二氧化碳液位的最低设定值时，左液态二氧化碳罐报警器3-4报警，通过左右路切换器3-5自动切换，关闭左电磁阀2-3的电源、同时接通右电磁阀2-7的电源，使左电磁阀2-3处于关闭状态、右电磁阀2-7处于开启状态，重新由右液态二氧化碳罐2-9向主罐体1-5供给液态二氧化碳。

Claims (7)

1.一种液态二氧化碳流体的连续供给装置，包括设置在左侧的控制器(3)、设置在右侧的液态二氧化碳调蓄罐(1)和液态二氧化碳汇流排(2)，液态二氧化碳调蓄罐(1)通过导线与控制器(3)相连，液态二氧化碳汇流排(2)通过导线与控制器(3)相连、通过管道与液态二氧化碳调蓄罐(1)相联通，其特征在于所述的控制器(3)为：在安装板(3-10)上左侧至下而上依次设置有右液态二氧化碳罐报警器(3-2)、复位开关(3-3)、左液态二氧化碳罐报警器(3-4)、进液电磁阀指示灯(3-6)、温度报警指示灯(3-8)，安装板(3-10)上右侧至下而上依次设置有低液位控制器(3-1)、左右路切换器(3-5)、高液位控制器(3-7)、温度显示仪(3-9)，低液位控制器(3-1)通过导线与左右路切换器(3-5)相连。

2.根据权利要求1所述的液态二氧化碳流体的连续供给装置，其特征在于所述的液态二氧化碳调蓄罐(1)为：在主罐体(1-5)的左侧壁下部设置有通过导线与温度显示仪(3-9)相连的温度传感器(1-1)，主罐体(1-5)的左侧壁上部设置有通过导线与低液位控制器(3-1)和高液位控制器(3-7)相连的液位传感器(1-2)，主罐体(1-5)的顶部设置有安全阀(1-3)和压力表(1-4)，主罐体(1-5)的底部通过安装在管道上的进液电磁阀(1-6)与液态二氧化碳汇流排(2)相联通，进液电磁阀(1-6)通过导线与高液位控制器(3-7)相连，主罐体(1-5)的右侧壁下部设置出液阀(1-7)。

3.根据权利要求1或2所述的液态二氧化碳流体的连续供给装置，其特征在于所述的液态二氧化碳汇流排(2)为：在左液态二氧化碳罐(2-1)的出口依次通过安装在管道上的左过滤器(2-2)、左电磁阀(2-3)、左单向阀(2-4)、安装在汇流主管道(2-5)上的进液电磁阀(1-6)与主罐体(1-5)内相联通，右液态二氧化碳罐(2-9)的出口依次通过安装在管道上的右过滤器(2-8)、右电磁阀(2-7)、右单向阀(2-6)、安装在汇流主管道(2-5)上的进液电磁阀(1-6)与主罐体(1-5)内相联通，左电磁阀(2-3)和右电磁阀(2-7)通过导线与低液位控制器(3-1)相连。

4.根据权利要求2所述的液态二氧化碳流体的连续供给装置，其特征在于：所述的主罐体(1-5)为单层罐体或夹层罐体。

5.根据权利要求3所述的液态二氧化碳流体的连续供给装置，其特征在于：所述的主罐体(1-5)为单层罐体或夹层罐体。

6.根据权利要求4所述的液态二氧化碳流体的连续供给装置，其特征在于：所述的夹层罐体为：在主罐体(1-5)的侧壁下设置有与主罐体(1-5)夹层内相联通的冷却液进管(1-8)、侧壁上设置有与主罐体(1-5)夹层内相联通的冷却液出管(1-9)。

7.根据权利要求5所述的液态二氧化碳流体的连续供给装置，其特征在于：所述的夹层罐体为：在主罐体(1-5)的侧壁下设置有与主罐体(1-5)夹层内相联通的冷却液进管(1-8)、侧壁上设置有与主罐体(1-5)夹层内相联通的冷却液出管(1-9)。