CN208180084U - 一种带有快速密封开启装置的超临界流体发泡设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种带有快速密封开启装置的超临界流体发泡设备,其针对现有超临界流体反应釜存在操作不便、安全保护装置的不足问题，实用新型的设备主要由超临界流体发泡设备和压盖升降装置两大部分组成。超临界流体发泡设备罐体密封采用活塞杆加压盖的方式，保证良好的密封性，加工的安全性；独立式料筒的设计方式使得物料易于从罐体中取出；压盖升降装置通过电机配合升降手轮进行，减轻了装卸压盖时的劳动强度，提升了加工过程的方便性。本装置适用于聚合物颗粒料的超临界流体加工。

Description

一种带有快速密封开启装置的超临界流体发泡设备

技术领域

本实用新型涉及高分子材料加工领域，主要涉及发泡材料的超临界加工，特别涉及到一种带有快速密封开启装置的超临界流体发泡设备。

背景技术

聚合物微孔泡沫被誉为“21世纪的新型材料”，具有泡孔致密均匀，比重小以及优异的力学性能，适合于国防、航天航空、能源、交通、建筑、包装、运动器械等领域。传统上聚合物发泡材料多采用氟氯烃、烷烃、石油醚等有机溶剂以及偶氮二甲酰胺发泡剂应用化学方式发泡，这些溶剂和发泡剂的应用带来了严重的环境危害和安全问题。超临界流体替代有机发泡剂是目前最环保和最安全的聚合物发泡技术，完全消除了上述溶剂和发泡剂带来的环境和安全问题，符合绿色制造理念。

聚合物超临界流体发泡成型方法主要有连续挤出发泡、注射发泡和间歇釜式发泡三种。不同的成型方法具有不同的特点，连续挤出成型适合于规则断面形状的发泡材料，注射发泡成型可以注射形状复杂的发泡制品，这两种成型工艺效率高，但设备投资大，工艺繁琐；间歇釜式发泡虽然比前两者效率低，但是产品质量稳定，在实验研究中应用最为广泛。由于聚合物超临界发泡需要一定的温度、压力等条件，因此釜体和釜盖的密封性对于设备的安全性和使用的效果极其重要。

专利CN2620578Y公开了一种超临界流体反应釜，该反应釜采用六颗紧力螺栓使封盖压紧密封头来达到密封效果。该实用新型密封方式操作简单，但是在开盖过程中螺栓配合开启操作繁琐，封盖开启时间长效率低。

专利CN201711132U公开了一种带快开盖机构的反应釜，该专利在锅体的人孔口设置可转动打开的密封盖，通过转动手轮带动丝杠转动提起或下压密封盖，密封盖的凸起与锅体的人孔口凹槽配合压紧密封。该专利反应釜的密封压力取决于转动手轮的压紧力，安全性取决于密封盖的凸起与锅体的人孔口凹槽配合锁合。

专利CN205731168U公开了一种快开式聚合物超临界反应釜，反应釜的釜盖是通过两个半圆形卡箍来锁紧，半圆形卡箍的一端通过连接板和球形接头固定于螺纹销轴上，另一端设置有轴耳，两个半圆形卡箍的轴耳通过凸缘和螺帽紧固于螺纹柱上，从而达到对反应釜的密封作用。该专利反应釜的密封压力取决于两个半圆形卡箍对釜盖与反应釜的锁合，两个半圆形卡箍打开后通过升降装置釜盖可以快速升降操作。但该专利没有设置专门的泄压保护装置，生产过程中的安全性收到较大的影响。

实用新型内容

本实用新型针对现有超临界流体反应釜存在操作不便、安全保护装置的不足问题，发明了一种带有快速密封开启装置的超临界流体发泡设备。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种带有快速密封开启装置的超临界流体发泡设备，主要由超临界流体发泡设备和压盖升降装置两大部分组成。

所述的超临界流体发泡设备由压盖、活塞杆、罐体、调整垫、O 形圈A、罐内测温装置、热介质测温装置、介质腔、清罐孔、料筒、管A、气压控制装置、管B、O形圈B、机体立柱、机架、管C、管夹、管接头和压力表套件组成；机体立柱和罐体固定于机架上，料筒置于罐体的内部，而后在罐体与活塞杆接触部位放置O形圈B，再将活塞杆置于罐体中料筒的上方，再在活塞杆的环状部位放入调整垫，最后将压盖依靠螺纹旋入罐体上部的螺纹口中，活塞杆与压盖为间隙配合；罐体密封后内部加压过程中，压力表套件实时监控罐体内部压力，如果罐体压力超过容器密封极限值，活塞杆挤压调整垫上移，多余压力通过罐体上的泄压孔排出，保证加压过程的安全性；

所述的压盖升降装置由电机、小皮带轮、大皮带轮、传动主轴、皮带、第一轴承、导向传动轴、传动固定体、第一螺母、第二轴承、升降手轮、升降套、升降齿、第三轴承、第二螺母、双向扭矩离合器、固定架和销钉组成，安装于机体立柱上；导向传动轴、第一螺母、第二轴承、升降套、升降齿、第三轴承和第二螺母组成压盖升降装置的移动总成，导向传动轴的下部分别通过第一螺母和第二轴承、第三轴承和第二螺母进行固定；移动总成安装于传动固定体的中间孔中，导向传动轴与传动主轴配合传动；移动总成通过升降套侧面的齿条面与升降手轮配合；固定架通过双向扭矩离合器安装于导向传动轴的底端；电机固定于机体立柱的右侧，传动主轴通过一对第一轴承固定于传动固定体中，电机运动通过小皮带轮、大皮带轮和皮带将电机的运动传递到传动主轴；传动主轴带动导向传动轴转动。

与现有技术相比，本实用新型至少具有如下有益效果：

1)物料超临界加工时采用封闭的罐体进行，罐体密封采用活塞杆加压盖的方式，一方面保证了良好的密封，另一方面保证罐内气压超标时及时泄压，保证加工的安全性；

2)发泡设备采用独立式料筒的设计方式使得物料易于从罐体中取出；

3)装置带有物料清理孔，便于残余物料的清理；

4)为保证罐内高压时的安全性，罐盖的重量较大，同时由于罐体密封时罐盖采用了螺纹配合，设计了专门的罐盖快速密封开启装置，避免人工封闭开合罐盖，减轻劳动强度，操作方便。

附图说明

图1是本实用新型一种带有快速密封开启装置的超临界流体发泡设备密封工作示意图。

图2是一种带有快速密封开启装置的超临界流体发泡设备压盖 (20)开启示意图。

图3是一种带有快速密封开启装置的超临界流体发泡设备工作示意图。

图4是图3中罐体结构图。

图中：

1.控制柜，2.电机，3.小皮带轮，4.大皮带轮，5.传动主轴，6. 皮带，7.第一轴承，8.导向传动轴，9.传动固定体，10.第一螺母， 11.第二轴承，12.升降手轮，13.升降套，14.升降齿，15.第三轴承，16.第二螺母，17.双向扭矩离合器，18.固定架，19.销钉，20. 压盖，21.手柄，22.活塞杆，23.罐体，24.泄压孔，25.调整垫，26.O 形圈A，27.罐内测温装置，28.热介质测温装置，29.热介质，30.清罐孔，31.料筒，32.管A，33.气压控制装置，34.管B，35.O形圈B， 36.机体立柱，37.机架，38.管C，39.管夹，40.管接头，41.压力表套件,51.工作腔，52.介质腔，53.螺纹，54.密封腔。

具体实施方式

为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。

参照图1、图2和图3，一种带有快速密封开启装置的超临界流体发泡设备，主要由超临界流体发泡设备和压盖升降装置两大部分组成。

超临界流体发泡设备由压盖20、活塞杆22、罐体23、调整垫25、 O形圈A26、罐内测温装置27、热介质测温装置28、介质腔29、清罐孔30、料筒31、管A32、气压控制装置33、管B34、O形圈B35、机体立柱36、机架37、管C38、管夹39、管接头40和压力表套件 41组成。

机体立柱36和罐体23固定于机架37上，料筒31置于罐体23 的内部，而后在罐体23与活塞杆22接触部位放置O形圈B35，再将活塞杆22置于罐体23中料筒31的上方，再在活塞杆22的环状部位放入调整垫25，最后将压盖20依靠螺纹旋入罐体23上部的螺纹口中，活塞杆22与压盖20为间隙配合。

罐体23密封后内部加压过程中，压力表套件41实时监控罐体 23内部压力，如果罐体23压力超过容器密封极限值，活塞杆22挤压调整垫25上移，多余压力通过罐体23上的泄压孔24排出，保证加压过程的安全性。

压盖升降装置由电机2、小皮带轮3、大皮带轮4、传动主轴5、皮带6、第一轴承7、导向传动轴8、传动固定体9、第一螺母10、第二轴承11、升降手轮12、升降套13、升降齿14、第三轴承15、第二螺母16、双向扭矩离合器17、固定架18和销钉19组成，安装于机体立柱36上。

导向传动轴8、第一螺母10、第二轴承11、升降套13、升降齿 14、第三轴承15和第二螺母16组成压盖升降装置的移动总成，导向传动轴8的下部分别通过第一螺母10和第二轴承11、第三轴承15 和第二螺母16进行固定。

移动总成安装于传动固定体9的中间孔中，导向传动轴8与传动主轴5配合传动。

移动总成通过升降套13侧面的齿条面与升降手轮12配合。

固定架18通过双向扭矩离合器17安装于导向传动轴8的底端。

电机2固定于机体立柱36的右侧，传动主轴5通过一对第一轴承7固定于传动固定体9中，电机2运动通过小皮带轮3、大皮带轮 4和皮带6将电机2的运动传递到传动主轴5。传动主轴5带动导向传动轴8转动。

参照图1，活塞杆22为T型阶梯结构，大头端部周向带有环状开槽，用于安装O形圈A26以保证活塞杆22与罐体23的密封性；中间带有通孔，同时在小头端的通孔处带有螺纹，用于安装压力表套件 41，以监控罐体23工作腔51的内部压力。

参照图1，压盖20为管状结构，与罐体23的配合端带有外螺纹，另一侧周向固定于一对手柄21，用于与压盖升降装置上的固定架18 通过销钉19进行连接。

参照图4，罐体23为圆柱形，底部内侧分别有介质腔29、工作腔51、螺纹53和密封腔54，介质腔29用于放置加热介质及加热装置，工作腔51用于放置料筒31，密封腔54为T型孔结构，大孔端带有螺纹53，通过螺纹53与压盖20配合实现罐体密封。

罐体23外侧分别有泄压孔24、罐内测温装置27、热介质测温装置28、清罐孔30、管A32和管B34，泄压孔24用于当罐内压力超过允许极限时保护罐体安全，罐内测温装置27用于测试和监控工作腔 51的温度，热介质测温装置28用于测试和监控热介质的温度，清罐孔30便于清理工作腔51的余料，管A32和管B34用于向工作腔51 通入高压气体。

请参照图1，罐体23封闭过程如下：

罐体23处于打开状态，将需要处理的物料放入料筒31中，将料筒31放入罐体23的工作腔51中；在密封腔54的底部放置O形圈 B35，然后将安装有O形圈A26和调整垫25的活塞杆22插入密封腔 54。

将压盖20套入活塞杆22，控制升降手轮12使固定架18下降，固定架18的一对连接杆与压盖20的一对手柄21配合，由销钉19进行锁合。

通过控制柜1启动电机2开始工作，由电机2通过皮带6带动传动主轴5转动，传动主轴5带动导向传动轴8转动，于是固定架18 随导向传动轴8的转动而转动，固定架18带动压盖20转动；控制升降手轮12使固定架18下降使压盖20旋入罐体23的密封腔54中；旋入过程中，调整垫25和O形圈B35被分别压紧，工作腔51被密封。

当压盖20被旋紧后，继续旋紧会使导向传动轴8的扭矩增大，为了避免损坏压盖升降装置，双向扭矩离合器17在设定的扭矩时发生分离，固定架18不再转动，保证不损坏电机和压盖升降装置，此时通过控制柜1关闭电机2。

参照图3，超临界流体工作过程为：

解除固定架18的连接杆与压盖20的手柄21的锁合销钉19，控制升降手轮12使固定架18上升，保证活塞杆22的上方有一定的工作空间；

在活塞杆22的小头端带有螺纹通孔处安装压力表套件41，将压力表套件41通过管接头40与管C38相连接。

关闭清罐孔30处的阀门，启动介质腔29的加热装置使工作腔 51的温度上升；观察罐内测温装置27到一定温度时，启动气压控制装置33，向工作腔51充入一定压力的气体，通过压力表套件41监控工作腔51的气压，过高的气体压力会通过泄压孔24释放。

保持工作腔51的气压和温度一定后，释放工作腔51的气压，物料的超临界处理过程完成。

参照图2，罐体23开启过程如下：

拆开压力表套件41与管C38相连接的管接头40，将管C38放置于管夹39处；拆卸活塞杆22上安装的压力表套件41。

控制升降手轮12使固定架18下降，固定架18的一对连接杆与压盖20的一对手柄21配合，由销钉19进行锁合。

通过控制柜1启动电机2使其反向转动，在导向传动轴8带动固定架18的转动作用下，压盖20被从罐体23上卸下。

当压盖20与罐体23分离后，停止电机2工作，控制升降手轮 12使固定架18上升，使压盖20与活塞杆22完全脱离并有一定距离。

取出活塞杆22，将带有物料的料筒31取出，进行下一步处理，即料筒31可以从罐体23中完全取出。如果工作腔51中有物料残留，打开清罐孔30处的阀门，通过高压空气将残余物料从清罐孔30排出。

上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。

Claims (6)

1.一种带有快速密封开启装置的超临界流体发泡设备，主要由超临界流体发泡设备和压盖升降装置两大部分组成，其特征在于：

所述的超临界流体发泡设备由压盖(20)、活塞杆(22)、罐体(23)、调整垫(25)、O形圈A(26)、罐内测温装置(27)、热介质测温装置(28)、介质腔(29)、清罐孔(30)、料筒(31)、管A(32)、气压控制装置(33)、管B(34)、O形圈B(35)、机体立柱(36)、机架(37)、管C(38)、管夹(39)、管接头(40)和压力表套件(41)组成；机体立柱(36)和罐体(23)固定于机架(37)上，料筒(31)置于罐体(23)的内部，而后在罐体(23)与活塞杆(22)接触部位放置O形圈B(35)，再将活塞杆(22)置于罐体(23)中料筒(31)的上方，再在活塞杆(22)的环状部位放入调整垫(25)，最后将压盖(20)依靠螺纹旋入罐体(23)上部的螺纹口中，活塞杆(22)与压盖(20)为间隙配合；罐体(23)密封后内部加压过程中，压力表套件(41)实时监控罐体(23)内部压力，如果罐体(23)压力超过容器密封极限值，活塞杆(22)挤压调整垫(25)上移，多余压力通过罐体(23)上的泄压孔(24)排出，保证加压过程的安全性；

所述的压盖升降装置由电机(2)、小皮带轮(3)、大皮带轮(4)、传动主轴(5)、皮带(6)、第一轴承(7)、导向传动轴(8)、传动固定体(9)、第一螺母(10)、第二轴承(11)、升降手轮(12)、升降套(13)、升降齿(14)、第三轴承(15)、第二螺母(16)、双向扭矩离合器(17)、固定架(18)和销钉(19)组成，安装于机体立柱(36)上；导向传动轴(8)、第一螺母(10)、第二轴承(11)、升降套(13)、升降齿(14)、第三轴承(15)和第二螺母(16)组成压盖升降装置的移动总成，导向传动轴(8)的下部分别通过第一螺母(10)和第二轴承(11)、第三轴承(15)和第二螺母(16)进行固定；移动总成安装于传动固定体(9)的中间孔中，导向传动轴(8)与传动主轴(5)配合传动；移动总成通过升降套(13)侧面的齿条面与升降手轮(12)配合；固定架(18)通过双向扭矩离合器(17)安装于导向传动轴(8)的底端；电机(2)固定于机体立柱(36)的右侧，传动主轴(5)通过一对第一轴承(7)固定于传动固定体(9)中，电机(2)运动通过小皮带轮(3)、大皮带轮(4)和皮带(6)将电机(2)的运动传递到传动主轴(5)；传动主轴(5)带动导向传动轴(8)转动。

2.如权利要求1所述的一种带有快速密封开启装置的超临界流体发泡设备，其特征在于：活塞杆(22)为T型阶梯结构，大头端部周向带有环状开槽，用于安装O形圈A(26)以保证活塞杆(22)与罐体(23)的密封性；中间带有通孔，同时在小头端的通孔处带有螺纹，用于安装压力表套件(41)，以监控罐体(23)工作腔(51)的内部压力。

3.如权利要求2所述的一种带有快速密封开启装置的超临界流体发泡设备，其特征在于：压力表套件(41)通过管接头(40)与管C(38)相连接体。

4.如权利要求1所述的一种带有快速密封开启装置的超临界流体发泡设备，其特征在于：压盖(20)为管状结构，与罐体(23)的配合端带有外螺纹，另一侧周向固定于一对手柄(21)，用于与压盖升降装置上的固定架(18)通过销钉(19)进行连接。

5.如权利要求1所述的一种带有快速密封开启装置的超临界流体发泡设备，其特征在于：罐体(23)为圆柱形，底部内侧分别有介质腔(29)、工作腔(51)、螺纹(53)和密封腔(54)，介质腔(29) 用于放置加热介质及加热装置，工作腔(51)用于放置料筒(31)，密封腔(54)为T型孔结构，大孔端带有螺纹(53)，通过螺纹(53)与压盖(20)配合实现罐体密封。

6.如权利要求1所述的一种带有快速密封开启装置的超临界流体发泡设备，其特征在于：所述的罐体(23)外侧分别有泄压孔(24)、罐内测温装置(27)、热介质测温装置(28)、清罐孔(30)、管A(32)和管B(34)，泄压孔(24)用于当罐内压力超过允许极限时保护罐体安全，罐内测温装置(27)用于测试和监控工作腔(51)的温度，热介质测温装置(28)用于测试和监控热介质的温度，清罐孔(30)便于清理工作腔(51)的余料，管A(32)和管B(34)用于向工作腔(51)通入高压气体。