CN209231802U - 一种超临界二氧化碳的高温高压发泡装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种超临界二氧化碳的高温高压发泡装置，包括：二氧化碳气瓶，二氧化碳气瓶通过金属连接管一连接有高压柱塞泵，高压柱塞泵通过金属连接管二连接有高温高压反应釜，高温高压反应釜下放置有水桶，上连接有悬挂钢片，悬挂钢片与顶部横梁架固定连接，悬挂钢片的下部开设有U型卡槽，U型卡槽开口一侧通过螺丝固定有限位钢板，高温高压反应釜外套设有电加热套，所述的金属管二上安装有安全泄压阀，高温高压反应釜安装测量内壁温度和外壁温度的热电偶并连接到温度压力控制器，该装置的结构简单，设计合理，能够在较高的温度和压力下实现聚合物超临界二氧化碳降压发泡，能够连续调节和实时监控温度和压力，快速降温泄压，操作方便，安全性高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种超临界二氧化碳的高温高压发泡装置。
背景技术
利用超临界二氧化碳发泡制备的微孔泡沫材料具有很高的泡孔密度、可控的泡孔尺寸、泡孔均匀。相较于传统发泡法，通过超临界二氧化碳发泡制备的泡沫泡孔结构致密性和均匀性得到了很大改善，泡沫材料的力学性能有大幅度提升，且二氧化碳在泡沫材料中无残留，更环保，因此用超临界二氧化碳制备泡沫材料具有重要的意义，现有的技术中有的发泡装置的温度压力控制精度不高，有的达不到高温高压的要求，有的则是高温高压反应釜质量较大，不便于拆卸和运输，而有的又不能实现快速泄压降温。
因此，在实验室中，需要适合实验室实验要求，在高压下工作且可以调节压强，可以在高温下工作且可以连续调节温度，可以实现温度和压强的连续实时监测和控制，拆装便捷，加热方式新颖独特，泄压降温实现自动化，并能在短时间内降温，操作方便的一种超临界二氧化碳的高温高压发泡装置。
发明内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供一种结构简单，设计合理，能够在较高的温度和压力下发泡，能够连续调节和实时监控温度，快速降温泄压，操作方便，安全性高的超临界二氧化碳的高温高压发泡装置。
本实用新型是这样实现的：一种超临界二氧化碳的高温高压发泡装置，包括：二氧化碳气瓶，其特征在于：所述的二氧化碳气瓶通过金属连接管一连接有高压柱塞泵，高压柱塞泵通过金属连接管二连接有高温高压反应釜，所述的高温高压反应釜下放置有水桶，上连接有悬挂钢片，悬挂钢片与顶部横梁架固定连接，悬挂钢片的下部开设有U型卡槽，U型卡槽开口一侧通过螺丝固定有限位钢板，高温高压反应釜外套设有电加热套，所述的金属管二上安装有安全泄压阀，所述的高温高压反应釜安装测量内壁温度和外壁温度的热电偶并连接到温度压力控制器，所述的采用西门子PLC控制系统实现。
所述的高温高压反应釜包括釜盖和釜体，釜盖包括上边设置的凹槽、下边设置气密卡套式接头、侧边固定连通的水平金属管和中间竖直固定的金属测温管，釜盖通过气密卡套式接头与釜体实现螺纹连接，所述的釜体为深孔细长的圆桶状结构，与斧盖螺纹锁紧后可实现内部完全封闭。
所述的金属测温管一端开口，另一端封闭的U型空腔体金属管，其中封闭端深入釜体空腔内，从金属测温管开口端插入热电偶用于测量釜体内温度。
所述的釜盖通上部的凹槽卡在悬挂钢片上实现高温高压反应釜悬挂式固定，将凹槽卡入U型卡槽内，用螺丝将限位钢板固定在U型卡槽内实现高温高压反应釜与悬挂钢片的连接。
所述的水平金属管的管端固定安装有连接卡套式接头，金属连接管二通过与连接卡套式接头螺旋连接实现与高温高压反应釜的连接。
所述的电加热套为两个对开结构的半圆筒结构，可完全包裹在高温高压反应釜外方便拆卸，电加热套侧边安装有便捷拆卸的锁扣，通过该锁扣实现电加热套快速拆卸与合并连接。
所述的电加热套内部留出高温高压反应釜外体大小形状相同的放置槽，可将高温高压反应釜完全包裹住。
所述的高温高压反应釜通过一条热电偶插入金属测温管内，并接触金属测温管的底部，以测量高温高压反应釜内温，通过另一条热电偶夹在电加热套和高温高压反应釜之间以测量外温，所测量的内温与外温通过温度压力控制器在电脑显示屏显示。
所述的水桶内存放冰水混合物，水桶深度大于高温高压反应釜的高度，拆卸掉电加热套后立刻人工抬升水桶完全淹没高温高压反应釜实现急速降温。
本实用新型具有如下的积极效果：本发明在高压下工作且可以调节压强，可以在高温下工作且可以连续调节温度，可以实现温度和压强的连续实时监测和控制。高温高压反应釜的拆装十分便捷，加热方式新颖独特，可制备出具有很高的泡孔密度、可调控的泡孔尺寸、泡孔比较均匀的微孔泡沫材料。
1.高温高压反应釜的釜体为设计成深孔长细比较大圆柱筒，增大了比表面积，有利于快速加热和快速降温。单一螺孔，方便组装和拆卸。
2.高温高压反应釜的釜盖内部有凸台结构，并用卡气密卡套式接头和釜体的螺纹相连接，有利于增加气密性，防止二氧化碳气体泄露。
3.悬挂钢片的端部采用限位装置，有利于防止在拆卸高温高压反应釜时，可能存在的较大气压冲击高温高压反应釜从而对人造成伤害，安全性大大提高。
4.电加热套是两个对开结构设计，方便拆装，包裹高温高压反应釜严实，有利于防止热量散发，实现快速升温。
附图说明
图1为本实用新型的主结构示意图。
图2为高温高压反应釜主视图。
图3为高温高压反应釜侧视图。
图4为高温高压反应釜的A-A剖视示意图。
图5 为采用PLC控制系统控制温度压强的连接示意图。
其中：1.高温高压反应釜，2.电加热套，3.水桶，4.连接卡套式接头，5.安全泄压阀，6.悬挂钢片，7. 金属连接管一，8. 二氧化碳气瓶，9.锁扣，10.横梁架，11. 限位钢板，12.釜盖，13. 水平金属管，14.凹槽，15.釜体，16.金属测温管，17. 气密卡套式接头，18.高压柱塞泵，19. 金属连接管二，20.放置槽，21.CPU1215C中央处理器，22.电脑端，23.热电偶、24.压力传感器，26.温度报警器，27.压力报警器，28.凸台结构，29.继电器，30.直流电源。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。
如图1～5所示，一种超临界二氧化碳的高温高压发泡装置，包括：二氧化碳气瓶8，所述的二氧化碳气瓶8通过金属连接管一7连接有高压柱塞泵18，高压柱塞泵18通过金属连接管二19连接有高温高压反应釜1，所述的高温高压反应釜1下放置有水桶3，上连接有悬挂钢片6，悬挂钢片6与顶部横梁架10固定连接，悬挂钢片6的下部开设有U型卡槽，U型卡槽开口一侧通过螺丝固定有限位钢板，高温高压反应釜1外套设有电加热套2，所述的金属管二19上安装有安全泄压阀5，所述的高温高压反应釜1安装测量内壁温度和外壁温度的热电偶23并连接到温度压力控制器，所述的采用西门子PLC控制系统实现。
所述的高温高压反应釜1包括釜盖12和釜体15，釜盖12包括上边设置的凹槽14、下边设置气密卡套式接头17、侧边固定连通的水平金属管13和中间竖直固定的金属测温管16，釜盖12通过气密卡套式接头17与釜体15实现螺纹连接，所述的釜体15为深孔细长的圆桶状结构，与斧盖12螺纹锁紧后可实现内部完全封闭。
所述的金属测温管16一端开口，另一端封闭的U型空腔体金属管，其中封闭端深入釜体15空腔内，从金属测温管16开口端插入热电偶23用于测量釜体15内温度。
所述的釜盖12通上部的凹槽14卡在悬挂钢片6上实现高温高压反应釜1悬挂式固定，将凹槽14卡入U型卡槽内，用螺丝将限位钢板固定在U型卡槽内实现高温高压反应釜1与悬挂钢片6的连接。
所述的水平金属管13的管端固定安装有连接卡套式接头4，金属连接管二19通过与连接卡套式接头4螺旋连接实现与高温高压反应釜1的连接。
所述的电加热套2为两个对开结构的半圆筒结构，可完全包裹在高温高压反应釜1外方便拆卸，电加热套2侧边安装有便捷拆卸的锁扣9，通过该锁扣9实现电加热套2快速拆卸与合并连接。
所述的电加热套2内部留出高温高压反应釜1外体大小形状相同的放置槽20，可将高温高压反应釜1完全包裹住。
所述的高温高压反应釜1通过一条热电偶23插入金属测温管16内，并接触金属测温管16的底部，以测量高温高压反应釜1内温，通过另一条热电偶23夹在电加热套2和高温高压反应釜1之间以测量外温，所测量的内温与外温通过温度压力控制器在电脑显示屏显示。
所述的水桶3内存放冰水混合物，水桶3深度大于高温高压反应釜1的高度，拆卸掉电加热套2后立刻人工抬升水桶3完全淹没高温高压反应釜1实现急速降温。
本申请的在工作时，先向高温高压反应釜1的釜体15中放入聚合物粒料，用扳手将釜盖12和釜体15上紧，把高温高压反应釜1上端的凹槽14卡在悬挂钢片6上的U型卡槽内，并用限位钢板11固定限位，然后将电加热套2包裹在高温高压反应釜1的外侧，将一条热电偶23插入高温高压反应釜1的上边的金属管腔16内，并接触金属管16底部，以测量高温高压反应釜1的内温，另一条热电偶23插在电加热套2和高温高压反应釜1之间以测量外温，热电偶23测得的温度可通过西门子PLC控制系统在电脑显示屏显示，温度区间在0℃-300℃，然后打开二氧化碳气瓶8阀门，在高压柱塞泵18设置压力，压力范围为200psi～5000psi，并向高温高压反应釜1通入指定压力的二氧化碳8，随后通过西门子PLC控制系统设定温度并控制电加热套2加热，温度范围为0℃～300℃，最后，打开锁扣9取下电加热套2，在泄压的同时，人工抬升水槽3，使冰水混合物完全淹没釜体15，实现快速降温，待釜内温度降至60℃以下即可开釜取料。
所述的高温高压反应釜1安装测量内壁温度和外壁温度的热电偶23并连接到温度压力控制器，所述的采用西门子PLC控制系统实现，其中，西门子PLC控制系统为购买的型号为S7-1200，内置CPU1215C中央处理器21，可通过电脑端22的SIEMENS WCC软件编程控制其14个数字量和模拟量I/O端口,该编程为购买现有软件程序，CPU1215C中央处理器21由直流电源30供电，本发明中的两个热电偶23、压力传感器24的模拟电信号作为输入量分别连接至输入端口；安全泄压阀5、温度报警器26和压力报警器27分别连接至输出端口，两个电加热套2通过继电器29连接至输出端口，通过电脑端22 的SIEMENS WCC软件设定温度和加热速率后，西门子PLC控制系统将通过输出端口控制电加热套2的供电，从而控制高温高压反应釜1的温度，当温度超过安全值时，西门子PLC控制系统将触发温度报警器26；当高温高压反应釜1内压强超过安全值时，西门子PLC控制系统将触发压力报警器27和安全泄压阀5，从而达到给高温高压反应釜1控制温度和压力，完成制作聚合物发泡材料。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种超临界二氧化碳的高温高压发泡装置，包括：二氧化碳气瓶（8），其特征在于：所述的二氧化碳气瓶（8）通过金属连接管一（7）连接有高压柱塞泵（18），高压柱塞泵（18）通过金属连接管二（19）连接有高温高压反应釜（1），所述的高温高压反应釜（1）下放置有水桶（3），上连接有悬挂钢片（6），悬挂钢片（6）与顶部横梁架（10）固定连接，悬挂钢片（6）的下部开设有U型卡槽，U型卡槽开口一侧通过螺丝固定有限位钢板（11），高温高压反应釜（1）外套设有电加热套（2），所述的金属连接管二（19）上安装有安全泄压阀（5），所述的高温高压反应釜（1）安装测量内壁温度和外壁温度的热电偶并连接到温度压力控制器，所述的采用西门子PLC控制系统实现。
2.根据权利要求1中所述的超临界二氧化碳的高温高压发泡装置，其特征在于：所述的高温高压反应釜（1）包括釜盖（12）和釜体（15），釜盖（12）包括上边设置的凹槽（14）、下边设置气密卡套式接头（17）、侧边固定连通的水平金属管（13）和中间竖直固定的金属测温管（16），釜盖（12）通过气密卡套式接头（17）与釜体（15）实现螺纹连接，所述的釜体（15）为深孔细长的圆桶状结构，与釜盖（12）螺纹锁紧后可实现内部完全封闭。
3.根据权利要求2中所述的超临界二氧化碳的高温高压发泡装置，其特征在于：所述的金属测温管（16）一端开口，另一端封闭的U型空腔体金属管，其中封闭端深入釜体（15）空腔内，从金属测温管（16）开口端插入热电偶用于测量釜体（15）内温度。
4.根据权利要求2中所述的超临界二氧化碳的高温高压发泡装置，其特征在于：所述的釜盖（12）通上部的凹槽（14）卡在悬挂钢片（6）上实现高温高压反应釜（1）悬挂式固定，
将凹槽（14）卡入U型卡槽内，用螺丝将限位钢板（11）固定在U型卡槽内实现高温高压反应釜（1）与悬挂钢片（6）的连接。
5.根据权利要求1中所述的超临界二氧化碳的高温高压发泡装置，其特征在于：所述的水平金属管（13）的管端固定安装有连接卡套式接头（4），金属连接管二（19）通过与连接卡套式接头（4）螺旋连接实现与高温高压反应釜（1）的连接。
6.根据权利要求1中所述的超临界二氧化碳的高温高压发泡装置，其特征在于：所述的电加热套（2）为两个对开结构的半圆筒结构，可完全包裹在高温高压反应釜（1）外方便拆卸，电加热套（2）侧边安装有便捷拆卸的锁扣（9），通过该锁扣（9）实现电加热套（2）快速拆卸与合并连接。
7.根据权利要求1中所述的超临界二氧化碳的高温高压发泡装置，其特征在于：所述的电加热套（2）内部留出高温高压反应釜（1）外体大小形状相同的放置槽（20），可将高温高压反应釜（1）完全包裹住。
8.根据权利要求1中所述的超临界二氧化碳的高温高压发泡装置，其特征在于：所述的高温高压反应釜（1）通过一条热电偶插入金属测温管（16）内，并接触金属测温管（16）的底部，以测量高温高压反应釜（1）内温，通过另一条热电偶夹在电加热套（2）和高温高压反应釜（1）之间以测量外温，所测量的内温与外温通过温度压力控制器在电脑显示屏显示。
9.根据权利要求1中所述的超临界二氧化碳的高温高压发泡装置，其特征在于：所述的水桶（3）内存放冰水混合物，水桶（3）深度大于高温高压反应釜（1）的高度，拆卸掉电加热套（2）后立刻人工抬升水桶（3）完全淹没高温高压反应釜（1）实现急速降温。
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190809 |
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