專利名稱：一種超臨界流體計(jì)量注入裝置及注入方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體流體計(jì)量注入裝置及注入方法，特別涉及一種超臨界流體的精確計(jì)量與穩(wěn)定注入裝置及注入方法，用于聚合物超臨界流體微孔發(fā)泡注塑等對(duì)超臨界流體注入劑量、注入壓力、注入流量等有嚴(yán)格要求的系統(tǒng)中。
背景技術(shù)：
為適應(yīng)塑料行業(yè)市場(chǎng)發(fā)展需求和滿足工業(yè)上既能夠降低塑料產(chǎn)品成本而又不降低其機(jī)械性能的要求，20世紀(jì)80年代初期，美國(guó)麻省理工大學(xué)(MIT)的學(xué)者首先提出和研制了微孔發(fā)泡塑料材料。以熱塑性塑料為基體、以超臨界流體為物理發(fā)泡劑制備的聚合物微孔發(fā)泡材料泡孔尺寸小、泡孔密度高，與未發(fā)泡的聚合物材料相比，其密度可降低5% 95%，沖擊強(qiáng)度可增加高達(dá)5倍，韌性提高5倍，剛度增加3 5倍，疲勞壽命延長(zhǎng)5倍，介電常數(shù)和熱導(dǎo)率大幅下降，同時(shí)聚合物微孔發(fā)泡材料的制備使用安全環(huán)保氣體(一般為N2或CO2),對(duì)環(huán)境無污染。由于這些獨(dú)特的性能，使微孔發(fā)泡聚合物材料的應(yīng)用領(lǐng)域非常寬廣，·被稱為“21世紀(jì)的新型材料”。超臨界流體是一種狀態(tài)介于氣體和液體之間的特殊流體，兼有氣體液體的雙重性質(zhì)和特點(diǎn)，如黏度和擴(kuò)散系數(shù)接近于氣體，密度和溶劑化能力接近于液體。超臨界流體同時(shí)具有許多獨(dú)特的性質(zhì)，如粘度小，密度、擴(kuò)散系數(shù)、溶劑化能力等性質(zhì)隨溫度和壓力變化十分敏感。在聚合物微孔發(fā)泡過程中，超臨界流體物理發(fā)泡劑注入劑量的精確計(jì)量和注入過程的穩(wěn)定控制以及其與聚合物熔體的可靠溶合是微孔發(fā)泡的關(guān)鍵技術(shù)，超臨界流體發(fā)泡劑注入劑量的多少、注入穩(wěn)定性和溶合程度直接影響到聚合物發(fā)泡制品的泡孔大小和泡孔密度，進(jìn)而決定塑料產(chǎn)品的最終質(zhì)量。美國(guó)特瑞塞爾公司于2006年2月8日在中國(guó)專利文獻(xiàn)公開了一種名為“發(fā)泡劑引進(jìn)系統(tǒng)及方法”(公開號(hào)1732073)的專利技術(shù)，該技術(shù)主要有“可與發(fā)泡劑源相連接的入口和可與擠塑機(jī)的發(fā)泡劑口連接的出口的儲(chǔ)料缸，位于發(fā)泡劑源和儲(chǔ)料缸入口之間的壓力調(diào)節(jié)裝置，測(cè)量擠塑機(jī)中的高分子材料的壓力而構(gòu)造和安排的壓力測(cè)量裝置”以及能夠接收和輸出壓力信號(hào)的控制系統(tǒng)，可以在模塑循環(huán)的塑化周期期間把一種或多種劑量的發(fā)泡劑引進(jìn)擠塑機(jī)中的高分子材料。由于在引進(jìn)之前，發(fā)泡劑被限制在固定體積的儲(chǔ)料缸中，因此可通過控制儲(chǔ)料缸容積和缸中氣體的壓力來實(shí)現(xiàn)引進(jìn)擠塑機(jī)中高分子材料的發(fā)泡劑劑量準(zhǔn)確穩(wěn)定。但是該項(xiàng)專利技術(shù)并沒有對(duì)其所屬的壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及壓力調(diào)節(jié)的方法給出明確定義，在應(yīng)用方面具有顯而易見的不確定性。北京中拓機(jī)械有限責(zé)任公司于2010年9月15日在中國(guó)專利文獻(xiàn)公開了一種名為“超臨界流體發(fā)泡劑計(jì)量系統(tǒng)”(公開號(hào)101830049A)的專利技術(shù)，該技術(shù)“采用定容計(jì)量的方式，通過固定發(fā)泡劑儲(chǔ)罐容積、溫度，控制向料筒中注入超臨界流體的初始?jí)毫?，保證每個(gè)塑化周期向料筒注入發(fā)泡劑劑量是一穩(wěn)定值”，但是該項(xiàng)技術(shù)對(duì)發(fā)泡劑注入過程沒有進(jìn)行控制，不能實(shí)現(xiàn)發(fā)泡劑注入過程的穩(wěn)定均勻，僅適合于小體積微發(fā)泡注塑件的超臨界流體發(fā)泡劑一次性計(jì)量輸送，在應(yīng)用上具有相當(dāng)大的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提出一種定溫定容計(jì)量、恒壓穩(wěn)流注入的方式，通過固定超臨界流體發(fā)泡劑計(jì)量罐的容積、固定發(fā)泡劑計(jì)量罐的溫度，控制發(fā)泡劑計(jì)量罐的壓力變化，同時(shí)控制向注塑機(jī)料筒注入發(fā)泡劑流體的壓力和流率，來保證每個(gè)塑化周期內(nèi)向料筒注入發(fā)泡劑劑量的恒定和注入過程的穩(wěn)定，從而保證發(fā)泡工藝的穩(wěn)定性。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。本發(fā)明所述的超臨界流體計(jì)量注入裝置，包括減壓閥、第一低壓氣體壓力控制器、第一電磁閥、第二電磁閥、第二低壓氣體壓力控制器、第三電磁閥、第一高壓氣體壓力控制器(高壓氣體壓力控制器可以是氣控調(diào)壓閥)、第一截止閥(第一截止閥可以是氣動(dòng)截止閥)、壓力傳感器、發(fā)泡劑計(jì)量罐、溫度傳感器、第二截止閥(第二截止閥可以是氣動(dòng)截止閥)、第二高壓氣體壓力控制器(高壓氣體壓力控制器可以是氣控調(diào)壓閥)、第三截止閥(第 三截止閥可以是氣動(dòng)高壓針閥)、數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)。其中，減壓閥的進(jìn)口與壓縮空氣源連接，減壓閥的出口通過管道與第一低壓氣體壓力控制器的進(jìn)口、第一電磁閥的進(jìn)口、第二電磁閥的進(jìn)口、第二低壓氣體壓力控制器的進(jìn)口、第三電磁閥的進(jìn)口連接；第一高壓氣體壓力控制器的進(jìn)口與高壓發(fā)泡劑源連接，第三截止閥的出口與注塑機(jī)的料筒連接；第一低壓氣體壓力控制器、第二低壓氣體壓力控制器的出口分別與第一高壓氣體壓力控制器、第二高壓氣體壓力控制器的先導(dǎo)氣體接口連接；第一電磁閥與第一截止閥連接，第二電磁閥與第二截止閥連接，第三電磁閥與第三截止閥連接；第一高壓氣體壓力控制器、第一截止閥、發(fā)泡劑計(jì)量罐、第二截止閥、第二高壓氣體壓力控制器、第三截止閥按順序用壓力管道連接，壓力傳感器、溫度傳感器設(shè)置于第一截止閥和第二截止閥之間；數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)通過通信電線或電纜與壓力傳感器、溫度傳感器、注塑機(jī)控制系統(tǒng)連接并接收信號(hào)，通過通信電線或電纜與第一低壓氣體壓力控制器、第一電磁閥、第二電磁閥、第二低壓氣體壓力控制器、第三電磁閥連接并輸出控制信號(hào)。所述的數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)包括PLC控制器，控制器接收壓力、溫度、注塑機(jī)的反饋信號(hào)，根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)關(guān)系控制第一低壓氣體壓力控制器、第二低壓氣體壓力控制器的輸出壓力，控制第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥的通閉進(jìn)而控制第一截止閥、第二截止閥與第三截止閥的開閉，實(shí)現(xiàn)每個(gè)塑化循環(huán)周期發(fā)泡劑注入劑量的恒定和注入壓力、流率的穩(wěn)定。所述高壓氣體壓力控制器(氣控調(diào)壓閥)是該系統(tǒng)維持壓力穩(wěn)定的主要設(shè)備，氣控調(diào)壓閥利用低壓氣體控制高壓氣體，實(shí)現(xiàn)對(duì)超臨界流體的減壓穩(wěn)壓，可優(yōu)選采用Tescom 44系列空壓負(fù)載減壓閥；第一低壓氣體壓力控制器的壓力控制范圍優(yōu)選為O. I O. 8MPa，可優(yōu)選采用美國(guó)Emerson公司的Tescom ER3000電子壓力控制器。所述的氣控調(diào)壓閥和第一低壓氣體壓力控制器配合使用，實(shí)現(xiàn)輸出壓力的恒定。注塑質(zhì)量在IOOOg以內(nèi)的制品時(shí)，所述的連接第一截止閥、第二截止閥之間的壓力管道容積與發(fā)泡劑計(jì)量罐的容積之和優(yōu)選為10 250cm3。所述的第一高壓氣體壓力控制器的壓力控制范圍優(yōu)選為4 35MPa，第二高壓氣體壓力控制器的壓力控制范圍優(yōu)選為4 25MPa。本發(fā)明還可以包括定量閥，定量閥設(shè)置在第二高壓氣體壓力控制器和第三截止閥之間，定量閥按預(yù)先標(biāo)定好的壓力差與流率關(guān)系旋轉(zhuǎn)到合適的開口位置。所述的超臨界流體發(fā)泡劑包括但不限于N2等氣體。本發(fā)明還提供了一種超臨界流體計(jì)量注入方法，包括如下步驟
步驟(I )，所述裝置開始工作前，數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)根據(jù)聚合物微發(fā)泡制品的原料、體積以及發(fā)泡劑注射時(shí)間，計(jì)算生成微發(fā)泡產(chǎn)品所需要的發(fā)泡劑的質(zhì)量或體積以及發(fā)泡劑注入時(shí)的流量。調(diào)節(jié)注塑機(jī)的參數(shù)將往復(fù)式螺桿塑化裝置料筒塑化熔體壓力控制在8 25MPa之間的某一值，根據(jù)這一壓力值與事先標(biāo)定好的定量閥的壓力差與流量曲線比較，計(jì)算生成定量閥的入口壓力。設(shè)定第二高壓氣體壓力控制器的入口壓力比出口壓力高I 2MPa，該壓力值即為發(fā)泡劑計(jì)量罐完成注入后應(yīng)到達(dá)的壓力，作為發(fā)泡劑計(jì)量罐的后計(jì)量壓力值。根據(jù)計(jì)算生成的微發(fā)泡產(chǎn)品所需要的發(fā)泡劑的質(zhì)量或體積，連接第一氣控截止閥、第二氣控截止閥之間的壓力管道容積與發(fā)泡劑計(jì)量罐的容積，接收到的溫度信號(hào)，以及后計(jì)量壓力值，數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)計(jì)算生成注入所需劑量的發(fā)泡劑時(shí)發(fā)泡劑計(jì)量罐所產(chǎn)生 的壓力差，得到發(fā)泡劑計(jì)量罐的前計(jì)量壓力值。步驟(2)，所述裝置開始工作，第一高壓氣體壓力控制器接高壓發(fā)泡濟(jì)源，第一截止閥打開，第二截止閥關(guān)閉，數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)通過第一低壓氣體壓力控制器來控制第一高壓氣體壓力控制器的先導(dǎo)氣體壓力，使第一高壓氣體壓力控制器的輸出壓力為發(fā)泡劑計(jì)量罐的前計(jì)量壓力值，給發(fā)泡劑計(jì)量罐進(jìn)行充氣，發(fā)泡劑計(jì)量罐達(dá)到前計(jì)量壓力值時(shí)關(guān)閉第一截止閥。步驟(3)，數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)接收到注塑機(jī)的塑化開始信號(hào)后，延遲O. 5秒到2秒的時(shí)間，同時(shí)打開第二截止閥和第三截止閥，并通過第二低壓氣體壓力控制器來控制第二高壓氣體壓力控制器的先導(dǎo)氣體壓力使第二高壓氣體壓力控制器的輸出壓力為計(jì)算得到的定量閥的入口壓力，開始進(jìn)行注氣。步驟(4)，數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)接收來自壓力傳感器的壓力變化，當(dāng)發(fā)泡劑計(jì)量罐的壓力降低到后計(jì)量壓力時(shí)，同時(shí)關(guān)閉第二截止閥和第三截止閥完成注氣，并打開第一截止閥，再次對(duì)發(fā)泡劑計(jì)量罐進(jìn)行充氣，等待下一個(gè)塑化周期。本發(fā)明的有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的超臨界流體計(jì)量注入裝置包括定容定溫計(jì)量和恒壓穩(wěn)流注入兩個(gè)功能部分，實(shí)現(xiàn)了超臨界流體發(fā)泡劑注入劑量的恒定和注入過程的穩(wěn)定。


圖I為本發(fā)明超臨界流體計(jì)量注入裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，I、減壓閥；2、低壓壓力表；3、第一電子壓力控制器；4、第一電磁閥；5、第二電磁閥；6、第二電子壓力控制器；7、第三電磁閥；8、第一氣控調(diào)壓閥；9、第一氣動(dòng)截止閥；10、壓力傳感器；11、發(fā)泡劑計(jì)量罐；12、溫度傳感器；13、第二氣動(dòng)截止閥；14、第二氣控調(diào)壓閥；15、定量閥；16、氣動(dòng)高壓針閥；17、數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)；I、壓縮空氣源；II、高壓發(fā)泡劑源；111、料筒；IV、注塑機(jī)控制系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
本實(shí)施例的超臨界流體計(jì)量注入裝置，包括減壓閥I、低壓壓力表2、第一電子壓力控制器3、第一電磁閥4、第二電磁閥5、第二電子壓力控制器6、第三電磁閥7、第一氣控調(diào)壓閥8、第一氣動(dòng)截止閥9、壓力傳感器10、發(fā)泡劑計(jì)量罐11、溫度傳感器12、第二氣動(dòng)截止閥13、第二氣控調(diào)壓閥14、定量閥15、氣動(dòng)高壓針閥16、數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)17。其中，減壓閥I的進(jìn)口與壓縮空氣源I連接，減壓閥I的出口通過管道及低壓壓力表2與第一電子壓力控制器3的進(jìn)口、第一電磁閥4的進(jìn)口、第二電磁閥5的進(jìn)口、第二電子壓力控制器6的進(jìn)口、第三電磁閥7的進(jìn)口連接；第一氣控調(diào)壓閥8的進(jìn)口與高壓發(fā)泡劑源II連接，氣動(dòng)高壓針閥16的出口與注塑機(jī)的料筒III連接；第一電子壓力控制器3、第二電子壓力控制器6的出口分別與第一氣控調(diào)壓閥8、第二氣控調(diào)壓閥14的先導(dǎo)氣體接口連接；第一電磁閥4與第一氣動(dòng)截止閥9連接,第二電磁閥5與第二氣動(dòng)截止閥13連接,第三電磁閥7與氣動(dòng)高壓針閥16連接；第一氣控調(diào)壓閥8、第一氣動(dòng)截止閥9、發(fā)泡劑計(jì)量罐11、第二氣動(dòng)截止閥13、第二氣控調(diào)壓閥14、定量閥15、氣動(dòng)高壓針閥16按順序用壓力管道連接，壓力傳感器10設(shè)置于第一氣動(dòng)截止閥9和發(fā)泡劑計(jì)量罐11之間，溫度傳感器12設(shè)置于發(fā)泡劑計(jì)量罐11和第二氣動(dòng)截止閥13之間；定量閥15按預(yù)先標(biāo)定好的壓力差與流率關(guān)·系旋轉(zhuǎn)到合適的開口位置；數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)17通過通信電線或電纜與壓力傳感器10、溫度傳感器12、注塑機(jī)控制系統(tǒng)IV連接并接收信號(hào)，通過通信電線或電纜與第一電子壓力控制器3、第一電磁閥4、第二電磁閥5、第二電子壓力控制器6、第三電磁閥7連接并輸出控制信號(hào)。本實(shí)施例的工作過程為
所述裝置開始工作時(shí)，數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)17根據(jù)聚合物微發(fā)泡制品的原料、體積以及發(fā)泡劑注射時(shí)間，計(jì)算生成微發(fā)泡產(chǎn)品所需要的發(fā)泡劑的質(zhì)量(或體積)和發(fā)泡劑注入時(shí)的流量。調(diào)節(jié)注塑機(jī)的參數(shù)將往復(fù)式螺桿塑化裝置料筒III塑化熔體壓力控制在8 25MPa之間的某一合適值，根據(jù)這一壓力值與事先標(biāo)定好的定量閥15的壓力差與流量曲線比較，計(jì)算生成定量閥15的入口壓力(即第二氣控調(diào)壓閥14的出口壓力)。設(shè)定第二氣控調(diào)壓閥14的入口壓力比出口壓力高I 2MPa，該壓力值即為發(fā)泡劑計(jì)量罐11完成注入后應(yīng)到達(dá)的壓力，作為發(fā)泡劑計(jì)量罐11的后計(jì)量壓力值。根據(jù)計(jì)算生成的微發(fā)泡產(chǎn)品所需要的發(fā)泡劑的質(zhì)量或體積，連接第一氣動(dòng)截止閥9、第二氣動(dòng)截止閥13之間的壓力管道容積與發(fā)泡劑計(jì)量罐11的容積，接收到的溫度信號(hào)，以及后計(jì)量壓力值，數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)17計(jì)算生成注入所需劑量的發(fā)泡劑時(shí)發(fā)泡劑計(jì)量罐11所產(chǎn)生的壓力差，得到發(fā)泡劑計(jì)量罐11的前計(jì)量壓力值，即為第一氣控調(diào)壓閥8的出口壓力設(shè)定。所述裝置開始工作，第一氣控調(diào)壓閥8接高壓發(fā)泡劑源II，第一氣動(dòng)截止閥9打開，第二氣動(dòng)截止閥13關(guān)閉，數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)17通過第一電子壓力控制器3來控制第一氣控調(diào)壓閥8的先導(dǎo)氣體壓力，使第一氣控調(diào)壓閥8的輸出壓力為發(fā)泡劑計(jì)量罐11的前計(jì)量壓力值，給發(fā)泡劑計(jì)量罐11進(jìn)行充氣，發(fā)泡劑計(jì)量罐11達(dá)到前計(jì)量壓力值時(shí)關(guān)閉第一氣動(dòng)截止閥9。數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)17接收到注塑機(jī)的塑化開始信號(hào)后，延遲O. 5秒到2秒的時(shí)間，同時(shí)打開第二氣動(dòng)截止閥13和氣動(dòng)高壓針閥16，并通過第二電子壓力控制器6來控制第二氣控調(diào)壓閥14的先導(dǎo)氣體壓力使第二氣控調(diào)壓閥14的輸出壓力為計(jì)算得到的定量閥15的入口壓力，開始進(jìn)行注氣。
數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)17接收來自壓力傳感器10的壓力變化，當(dāng)發(fā)泡劑計(jì)量罐11的壓力降低到后計(jì)量壓力時(shí)，同時(shí)關(guān)閉第二氣動(dòng)截止閥13和氣動(dòng)高壓針閥16完成注氣，并打開第一氣動(dòng)截止閥9，再次對(duì)發(fā)泡劑計(jì)量罐11進(jìn)行充氣，等待下一個(gè)塑化周期。上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不 需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種超臨界流體計(jì)量注入裝置，其特征是，包括減壓閥、第一低壓氣體壓力控制器、第一電磁閥、第二電磁閥、第二低壓氣體壓力控制器、第三電磁閥、第一高壓氣體壓力控制器、第一截止閥、壓力傳感器、發(fā)泡劑計(jì)量罐、溫度傳感器、第二截止閥、第二高壓氣體壓力控制器、定量閥、第三截止閥、數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)；其中，減壓閥的進(jìn)口與壓縮空氣源連接，減壓閥的出口通過管道與第一低壓氣體壓力控制器的進(jìn)口、第一電磁閥的進(jìn)口、第二電磁閥的進(jìn)口、第二低壓氣體壓力控制器的進(jìn)口、第三電磁閥的進(jìn)口連接；第一高壓氣體壓力控制器的進(jìn)口與高壓發(fā)泡劑源連接，第三截止閥的出口與注塑機(jī)的料筒連接；第一低壓氣體壓力控制器、第二低壓氣體壓力控制器的出口分別與第一高壓氣體壓力控制器、第二高壓氣體壓力控制器的先導(dǎo)氣體接口連接；第一電磁閥與第一截止閥連接，第二電磁閥與第二截止閥連接，第三電磁閥與第三截止閥連接；第一高壓氣體壓力控制器、第一截止閥、發(fā)泡劑計(jì)量罐、第二截止閥、第二高壓氣體壓力控制器、定量閥、第三截止閥按順序用壓力管道連接，壓力傳感器、溫度傳感器設(shè)置于第一截止閥和第二截止閥之間；定量閥按預(yù)先標(biāo)定好的壓力差與流率關(guān)系旋轉(zhuǎn)到合適的開口位置；數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)通過通信電線或電纜與壓力傳感器、溫度傳感器、注塑機(jī)控制系統(tǒng)連接并接收信號(hào)，通過通信電線或電纜與第一低壓氣體壓力控制器、第一電磁閥、第二電磁閥、第二低壓氣體壓力控制器、第三電磁閥連接并輸出控制信號(hào)。
2.如權(quán)利要求I所述的超臨界流體計(jì)量注入裝置，其特征是，所述的數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)包括PLC控制器，控制器接收壓力、溫度、注塑機(jī)的反饋信號(hào)，根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)關(guān)系控制第一低壓氣體壓力控制器、第二低壓氣體壓力控制器的輸出壓力，控制第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥的通閉進(jìn)而控制第一截止閥、第二截止閥與第三截止閥的開閉。
3.如權(quán)利要求I所述的超臨界流體計(jì)量注入裝置，其特征是，第一低壓氣體壓力控制器的壓力控制范圍優(yōu)選為O. I O. 8MPa。
4.如權(quán)利要求I所述的超臨界流體計(jì)量注入裝置，其特征是，注塑質(zhì)量在IOOOg以內(nèi)的制品時(shí)，所述的連接第一截止閥、第二截止閥之間的壓力管道容積與發(fā)泡劑計(jì)量罐的容積之和優(yōu)選為10 250cm3。
5.如權(quán)利要求I所述的超臨界流體計(jì)量注入裝置，其特征是，所述的第一高壓氣體壓力控制器的壓力控制范圍優(yōu)選為4 35Mpa。
6.如權(quán)利要求I所述的超臨界流體計(jì)量注入裝置，其特征是，第二高壓氣體壓力控制器的壓力控制范圍優(yōu)選為4 25MPa。
7.如權(quán)利要求I所述的超臨界流體計(jì)量注入裝置，其特征是，所述的超臨界流體發(fā)泡劑為N2氣體。
8.如權(quán)利要求I所述的超臨界流體計(jì)量注入裝置，其特征是，還可以包括定量閥，定量閥設(shè)置在第二高壓氣體壓力控制器和第三截止閥之間，定量閥按預(yù)先標(biāo)定好的壓力差與流率關(guān)系旋轉(zhuǎn)到合適的開口位置。
9.如權(quán)利要求I所述的一種超臨界流體計(jì)量注入方法，其特征是，包括如下步驟 步驟(I )，所述裝置開始工作前，數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)根據(jù)聚合物微發(fā)泡制品的原料、體積以及發(fā)泡劑注射時(shí)間，計(jì)算生成微發(fā)泡產(chǎn)品所需要的發(fā)泡劑的質(zhì)量或體積以及發(fā)泡劑注入時(shí)的流量；調(diào)節(jié)注塑機(jī)的參數(shù)將往復(fù)式螺桿塑化裝置料筒塑化熔體壓力控制在8 25MPa之間的某一值，根據(jù)這一壓力值與事先標(biāo)定好的定量閥的壓力差與流量曲線比較，計(jì)算生成定量閥的入口壓力；設(shè)定第二高壓氣體壓力控制器的入口壓力比出口壓力高I 2MPa，該壓力值即為發(fā)泡劑計(jì)量罐完成注入后應(yīng)到達(dá)的壓力，作為發(fā)泡劑計(jì)量罐的后計(jì)量壓力值；根據(jù)計(jì)算生成的微發(fā)泡產(chǎn)品所需要的發(fā)泡劑的質(zhì)量或體積，連接第一氣控截止閥、第二氣控截止閥之間的壓力管道容積與發(fā)泡劑計(jì)量罐的容積，接收到的溫度信號(hào)，以及后計(jì)量壓力值，數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)計(jì)算生成注入所需劑量的發(fā)泡劑時(shí)發(fā)泡劑計(jì)量罐所產(chǎn)生的壓力差，得到發(fā)泡劑計(jì)量罐的前計(jì)量壓力值； 步驟(2)，所述裝置開始工作，第一高壓氣體壓力控制器接高壓發(fā)泡濟(jì)源，第一截止閥打開，第二截止閥關(guān)閉，數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)通過第一低壓氣體壓力控制器來控制第一高壓氣體壓力控制器的先導(dǎo)氣體壓力，使第一高壓氣體壓力控制器的輸出壓力為發(fā)泡劑計(jì)量罐的前計(jì)量壓力值，給發(fā)泡劑計(jì)量罐進(jìn)行充氣，發(fā)泡劑計(jì)量罐達(dá)到前計(jì)量壓力值時(shí)關(guān)閉第一截止閥； 步驟(3)，數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)接收到注塑機(jī)的塑化開始信號(hào)后，延遲O. 5秒到2秒的時(shí)間，同時(shí)打開第二截止閥和第三截止閥，并通過第二低壓氣體壓力控制器來控制第二高壓氣體壓力控制器的先導(dǎo)氣體壓力使第二高壓氣體壓力控制器的輸出壓力為計(jì)算得到的定量閥的入口壓力，開始進(jìn)行注氣； 步驟(4)，數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)接收來自壓力傳感器的壓力變化，當(dāng)發(fā)泡劑計(jì)量罐的壓力降低到后計(jì)量壓力時(shí)，同時(shí)關(guān)閉第二截止閥和第三截止閥完成注氣，并打開第一截止閥，再次對(duì)發(fā)泡劑計(jì)量罐進(jìn)行充氣，等待下一個(gè)塑化周期。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超臨界流體計(jì)量注入裝置及注入方法，由減壓閥、兩個(gè)低壓氣體壓力控制器、三個(gè)電磁閥、兩個(gè)高壓氣體壓力控制器、三個(gè)截止閥、壓力傳感器、發(fā)泡劑計(jì)量罐、溫度傳感器、數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)以及連接上述部件的壓力管道和通信電線或電纜組成。本發(fā)明提出采用一種定溫定容計(jì)量、恒壓穩(wěn)流注入的方法，通過固定超臨界流體發(fā)泡劑計(jì)量罐的容積、溫度，控制發(fā)泡劑計(jì)量罐的壓力變化，控制發(fā)泡劑注入的壓力和流率，來保證每個(gè)周期內(nèi)注入發(fā)泡劑劑量的恒定和注入過程的穩(wěn)定，可用于聚合物超臨界流體微孔發(fā)泡注塑等對(duì)流體注入劑量、注入壓力、注入流量等有嚴(yán)格要求的系統(tǒng)中。
文檔編號(hào)B29C44/60GK102886856SQ20121043022
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月1日
發(fā)明者趙國(guó)群, 董桂偉, 張磊, 管延錦 申請(qǐng)人:山東大學(xué)