[实用新型]超临界流体发泡剂输送装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种预制超临界流体发泡剂和控制输送的流量的装置，更具体地涉及采用超临界状态的氮气或二氧化碳作为发泡剂加工热塑性泡沫塑料时准备超临界发泡剂流体和精确控制输送流量的系统。

背景技术

根据已经公开的文献和常识，氮气或二氧化碳在低压状态下，很难溶入并混合到熔融的热塑性聚合物中，很难获得所需要的发泡制品。但是处于超临界状态的氮气(临界点压力3.35MPa，温度-147℃)或二氧化碳(临界点压力7.4MPa，温度31.24℃)与熔融聚合物有较大的相容性。并且随着压力的提高，溶解度会进一步增大。当熔融聚合物中混合和溶解足够的超临界流体发泡剂后，通过挤出时快速降压或快速升温，就可获得需要的发泡制品。但在连续生产时，为了获得稳定的制品，除了控制挤出机的工艺参数稳定外，另外一个重要的因素是注入到挤出机熔胶中的超临界流体发泡剂的流量的稳定性。流量波动大，将会造成发泡品质不稳定。

在已知的采用气体物理发泡剂加工泡沫制品时，常用的方法是将发泡剂气体直接从气体钢瓶或升压到一定的压力后用减压阀稳定输出压力后加入到挤出机的料筒中。采用此种方法时，挤出机料筒内的熔融树脂的压力波动会造成注入到加工装置中的流量变化，甚至在熔融聚合物的压力高于气体压力时不能注入发泡剂，这样会导致发泡剂量输送量不均匀，从而导致发泡制品的质量不稳定。如中国专利文献公开号为CN1102490C中，揭示了一种超临界二氧化碳作为发泡剂的注入方法，这种方法解决了注入液态二氧化碳发泡剂的一些问题，然而该文献没有揭示气态二氧化碳发泡剂的计量和注入问题，并且也没有揭示解决聚合物熔体压力波动时引起的注入到聚合物中发泡剂流量的波动问题以及由泵送间隙波动引起的发泡剂输送的不稳定的方法；所采用的预定量泵需要冷媒来保持泵送的是液态的二氧化碳，整个过程需要消耗大量的能源来完成注入过程(包括压缩二氧化碳至液态，液态泵送，加热到超临界状态)；在这些过程中，不可避免使二氧化碳收到润滑介质的污染；对氮气来说，由于液化温度很低(-147oC)，这种方法更不可行。另，中国专利文献公开号为CN1446145A文件中提出了一种发泡剂计量系统和方法，在该文献中体现的控制方法是采用测量固定节流孔两端的压力差以及为维持预设的压差而调节节流孔前端的压力来保持流速的稳定。然而采用这种方法时，一方面，流量与压差关系不是线性关系，而且与绝对压力和流体温度也有关系，因而仅考虑改变压差是很难精确地控制流量；另一方面，固定的节流孔仅能在一个狭窄的范围内控制流量，在超出这个范围后，流量计量不稳定；而且该公开文件中对发泡剂来源状况和计量过程状况未能明确界定，这些因素对发泡剂流量控制是由实际性的作用，特别针对二氧化碳作为发泡剂的情况下；因而该专利申请所公开的技术在应用方面明显有局限性。

发明内容

本实用新型目的是根据上述现有技术的不足以及存在的问题，采用低能耗的方法，将气体发泡剂(如氮气、二氧化碳等)升压和保持在需要的超临界状态，并通过同时对输出流量和输出温度进行闭环控制，能保证在熔体压力大幅变化时保持流量充分稳定，通过调节和锁定节流阀，实现大范围内精确控制输出的流量，来获得期望的发泡效果和稳定的发泡制品质量。

本实用新型的目的实现由以下技术方案完成：

本实用新型所述的一种超临界流体发泡剂输送装置和控制方法，主要包括：

a)低压气体源1、高压隔膜压缩机2、高压容器4、高压截止阀7、高压伺服阀10、可调节节流阀12、安装在挤出机机筒上发泡剂引入接口16依次由压力管道连接组成的发泡剂输送管路；

b)由在高压容器4之上的包覆有加热器3、安装在高压容器4之中的压力传感器300和温度传感器301、温控模块5、电源开关6组成的发泡剂超临界状态保持装置；

c)由安装在可调节节流阀12输入口和输出口的压力传感器302和304、安装在可调节节流阀12输入口之前的温度传感器303、包覆在高压伺服阀10和可调节节流阀12之间压力管道之上的加热器11、电源开关13、与高压伺服阀10先导控制气体入口连接的减压阀8和电磁比例阀9、数据处理和控制模块14、操作界面15、以及压力管道和电线电缆组成的控制部分。