一种用于计量二氧化碳流量的计量装置及计量方法与流程

本发明属于聚氨酯泡沫材料制备技术领域，具体是涉及一种用于计量二氧化碳流量的计量装置及计量方法。

背景技术：

聚氨酯(英文简称PU)是一种由异氰酸酯和多元醇通过共聚反应生成的高分子聚合物。发泡机又名泡沫发生器，是能将一定浓度的化学原料制成泡沫并凝结成为固体的设备。发泡机是聚氨酯泡沫塑料加工设备的核心组件，发泡机将两种不同的化学原料(异氰酸酯和多元醇)按各自的比例均匀混合，高压喷出，混合原料遇到空气后发生剧烈的化学反应产生大量的泡沫，以至其体积迅速增大，经过一段时间，暴露在空气中的混合原料凝结成带有大量泡沫的固体(聚氨酯泡沫)。

聚氨酯泡沫具有很高的强度、良好的抗冲击及隔音隔热性能。聚氨酯泡沫在很多领域都有广泛的应用，如冰箱冰柜、家具制造、墙体隔热等。现有聚氨酯发泡剂采用HCFC-141b，但HCFC-141b的ODP(臭氧消耗潜值)≠0，属于过渡性的替代产品，按《蒙特利尔议定书》的规定，发达国家全面禁用时间为2020年，发展中国家的最终淘汰时间为2040年。但在近年来的国内臭氧层保护大会上，加速推动淘汰HCFC类物质的呼声越来越高，HCFC-141b的禁用时间则是被大大提前了。因此需要寻找一种绿色、环保、经济的发泡剂来替代HCFC-141b。

由于二氧化碳是一种“三原子”友善环境物质，价格低廉，来源广泛，它的ODP值为零，受到人们的重视。但在常温常压下，二氧化碳以气态方式存在，使得二氧化碳的使用成本和难度增加。因此，提供一种用二氧化碳替代HCFC-141b作为发泡剂，制备聚氨酯泡沫的技术是值得研究的。

技术实现要素：

本发明主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供一种用于计量二氧化碳流量的计量装置及计量方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种用于计量二氧化碳流量的计量装置，包括横板、计量泵和安装板，所述横板上设有刻度尺，所述横板上设有滑块，所述滑块上设有指针，所述安装板上设有若干螺栓孔，所述计量泵通过螺栓与安装板连接，且计量泵的一端与所述滑块连接，所述计量泵包括缸体、上盖、活塞杆、缸套和内装单向阀，所述缸体内设有容纳腔，所述缸套设置在容纳腔内，所述上盖通过内六角螺栓与缸体连接，所述上盖上连有上盖接口，所述上盖接口嵌入缸体，且上盖接口的底端与缸套的顶端接触，所述上盖接口上设有二氧化碳出料孔，所述缸体内设有一号出料管，所述二氧化碳出料孔与一号出料管相连通，所述上盖的底部设有环形凹槽，所述上盖的顶部上还设有内螺纹孔，所述内螺纹孔上设有上盖螺帽，所述上盖螺帽上设有孔，所述上盖螺帽上连有螺帽接口，所述螺帽接口的外壁上设有外螺纹，所述上盖上的内螺纹孔和螺帽接口相匹配，螺帽接口螺旋嵌入内螺纹孔中，所述活塞杆的两端分别设有螺纹，所述活塞杆分为活塞杆上部和活塞杆下部，活塞杆上部和活塞杆下部均为圆柱体，且活塞杆上部直径略大于活塞杆下部直径，所述活塞杆设置在缸套内，所述活塞杆上部依次穿过上盖接口、上盖、螺帽接口和上盖螺帽，且活塞杆上部的端部伸出上盖螺帽，所述活塞杆上部套装有平垫和弹簧，所述平垫和弹簧设置在上盖接口内，所述活塞杆下部从上到下依次套装有平垫、弹簧、组合封和M5螺帽，所述平垫与缸套形成上泵腔和下泵腔，所述上泵腔与上盖接口上的二氧化碳出料孔相连通，所述缸体的底部设有二氧化碳进口和二氧化碳出口，所述内装单向阀上设有螺纹，内装单向阀螺旋嵌入二氧化碳进出口，所述二氧化碳出口还与一号出料管相连通。

作为优选，所述内装单向阀包括内装单向阀体、阀芯和内装单向阀座，所述内装单向阀座与内装单向阀体螺接在一起，所述阀芯设置在内装单向阀体内，所述内装单向阀座和阀芯之间设有止回球，所述阀芯和内装单向阀体之间设有弹簧。

作为优选，所述两个内装单向阀之间连有二号出料管，且二号出料管与下泵腔连通。

作为优选，所述缸体的外壁上设有水道进口和水道出口，所述缸体内设有三条水道，所述水道与水道之间互不相连，在所述上盖底部的环形凹槽内连通。

作为优选，所述缸体的外壁上还设有若干工艺孔，所述工艺孔上设有堵头。

计量二氧化碳流量的方法为：

步骤(1)，拉到活塞杆，使活塞杆向上移动，下泵腔内形成真空，二氧化碳进口处的内装单向阀打开，二氧化碳出口处的内装单向阀关闭，液态二氧化碳通过二号出料管流入下泵腔中；

步骤(2)，拉到活塞杆，使活塞杆向下移动，二氧化碳进口处的内装单向阀关闭，二氧化碳出口处的内装单向阀打开，下泵腔内的液态二氧化碳从二氧化碳出口流出，由于二氧化碳出口与一号出料管相连通，部分下泵腔内的液态二氧化碳依次通过一号出料管和二氧化碳出料孔，流入上泵腔中；

步骤(3)，拉到活塞杆，使活塞杆向上移动，下泵腔内形成真空，二氧化碳进口处的内装单向阀打开，二氧化碳出口处的内装单向阀关闭，液态二氧化碳通过二号出料管流入下泵腔中，同时上泵腔内的液态二氧化碳依次通过二氧化碳出料孔和一号出料管，从二氧化碳出口流出；

步骤(4)，拉到活塞杆，使活塞杆向下移动，二氧化碳进口处的内装单向阀关闭，二氧化碳出口处的内装单向阀打开，下泵腔内的液态二氧化碳从二氧化碳出口流出，部分下泵腔内的液态二氧化碳依次通过一号出料管和二氧化碳出料孔，流入上泵腔中；

步骤(5)，反复拉动活塞杆，使活塞杆上下反复移动，定量输送液态二氧化碳。

与上述计量装置对应的聚氨酯发泡机，包括异氰酸酯支路、组合聚醚支路、二氧化碳支路和预混喷枪，所述异氰酸酯支路由异氰酸酯储罐、异氰酸酯设备罐、供料一级泵、供料二级泵和异氰酸酯输送管构成，所述组合聚醚支路由组合聚醚储罐、组合聚醚设备罐、供料一级泵、供料二级泵和组合聚醚输送管构成，所述二氧化碳支路由二氧化碳储罐、二氧化碳设备罐、增压泵、计量装置和二氧化碳输送管构成，在组合聚醚设备罐的入口处，所述二氧化碳输送管与所述组合聚醚输送管连通，将二氧化碳溶解于组合聚醚形成混合物，所述异氰酸酯和混合物通过输送管在预混喷枪中汇合，所述供料二级泵和计量装置采用同一个驱动器控制。

作为优选，所述异氰酸酯设备罐和组合聚醚设备罐内分别设有加热装置，所述异氰酸酯设备罐的入口处和组合聚醚设备罐的入口处分别设有压力开关。

作为优选，所述二氧化碳支路还包括减压阀、单向阀和两个电磁阀，所述减压阀和其中一个电磁阀依次设置在二氧化碳设备罐和增压泵之间，所述另一个电磁阀设置在计量装置和二氧化碳设备罐之间，所述单向阀设置在计量装置的后端。

作为优选，所述二氧化碳设备罐上分别依次设有压缩机、冷却器和节流阀。

作为优选，所述增压泵上连有压力传感器。

作为优选，所述组合聚醚设备罐与预混喷枪之间连有压力控制阀和压力传感器。

使用上述聚氨酯发泡机的制作聚氨酯泡沫的方法为：

步骤(1)，二氧化碳储罐中存有大量的液态二氧化碳和少量的气态二氧化碳，将二氧化碳通过减压阀减压形成二氧化碳气体，二氧化碳气体通过增压泵输送至二氧化碳设备罐中；

步骤(2)，二氧化碳设备罐上的压缩机和冷却器开始工作，将二氧化碳气体增压降温不断液化，当二氧化碳设备罐内达到一定压力时，压力传感器控制增压泵停止工作；

步骤(3)，二氧化碳设备罐中的液态二氧化碳通过计量泵按固定比例输送至组合聚醚输送管中，将二氧化碳溶解于组合聚醚形成混合物，计量泵开始工作的同时，供料二级泵也开始工作，异氰酸酯储罐中的异氰酸酯通过供料一级泵和供料二级泵输送至异氰酸酯设备罐中，组合聚醚储罐中的组合聚醚通过供料一级泵和供料二级泵输送至组合聚醚设备罐中，计量泵和供料二级泵采用同一个驱动器控制，将异氰酸酯、组合聚醚和二氧化碳同时输送至设备罐中；

步骤(4)，异氰酸酯设备罐和组合聚醚设备罐上的加热装置开启工作，对异氰酸酯和含有二氧化碳的组合聚醚分别进行加热，将异氰酸酯和含有二氧化碳的组合聚醚分别变稀，使异氰酸酯和含有二氧化碳的组合聚醚能更好的混合；步骤(5)，将异氰酸酯和含有二氧化碳的组合聚醚按固定比例分别输送至预混喷枪，混合均匀后雾状喷出，经过一段时间，固化完成形成聚氨酯泡沫。

本发明具有的有益效果：1、本发明计量装置结构简单，体积小，可以精确控制输送液态二氧化碳量，同时通过在计量泵的一端连接滑块，滑块可在横板上移动，从而改变活塞杆上下移动的行程，改变二氧化碳的流量大小；2、本发明计量泵的缸体内设有水道，可将冷媒介质通入水道中，使二氧化碳的温度保持恒定；3、本发明采用同一个驱动器控制计量装置和供料二级泵，使异氰酸酯、组合聚醚和液态二氧化碳同时输出，防止其中某种原料不足，影响聚氨酯泡沫质量；4、本发明通过设置二氧化碳设备罐将二氧化碳液化，使二氧化碳在计量、输送及混合的过程中始终都保持液态，液态二氧化碳易溶解于组合聚醚中，使液态二氧化碳与组合聚醚的混合比例不受外界环境因素的影响，防止外界温度过低或过高，影响聚氨酯泡沫质量；5、由于异氰酸酯和组合聚醚为粘稠状液体，通过设置多个供料泵，能更有效地输送异氰酸酯或组合聚醚；6、本发明可现场施工聚氨酯泡沫，也可预制聚氨酯泡沫，施工场所不受限制；7、本发明采用二氧化碳替代HCFC-141b，二氧化碳价格低廉、无毒、不可燃，降低了企业生产聚氨酯泡沫的生产成本，同时使用二氧化碳更加环保，来源广泛，不消耗臭氧，改善温室效应。

附图说明

图1是本发明聚氨酯发泡机的一种结构示意图；

图2是本发明计量装置的一种结构示意图；

图3是本发明计量泵的一种结构示意图；

图4是本发明计量泵的一种剖视图；

图5是本发明上盖的一种仰视图；

图6是本发明计量泵底部的一种剖视图；

图7是本发明水道的一种剖视图；

图8是本发明水道的另一种剖视图；

图9是本发明内装单向阀的一种结构示意图；

图10是本发明内装单向阀组装示意图。

图中：1、异氰酸酯储罐；2、组合聚醚储罐；3、二氧化碳储罐；4、异氰酸酯设备罐；5、组合聚醚设备罐；6、二氧化碳设备罐；7、供料一级泵；8、供料二级泵；9、异氰酸酯输送管；10、组合聚醚输送管；11、增压泵；12、计量装置；13、二氧化碳输送管；14、预混喷枪；15、加热装置；16、压力开关；17、减压阀；18、单向阀；19、电磁阀；20、压缩机；21、冷却器；22、节流阀；23、压力传感器；24、横板；25、计量泵；26、安装板；27、刻度尺；28、滑块；29、指针；30、螺栓孔；31、缸体；32、上盖；33、活塞杆；34、缸套；35、内装单向阀；36、内六角螺栓；37、上盖接口；38、二氧化碳出料孔；39、一号出料管；40、内螺纹孔；41、上盖螺帽；42、孔；43、螺帽接口；44、活塞杆上部；45、活塞杆下部；46、平垫；47、弹簧；48、组合封；49、M5螺帽；50、上泵腔；51、下泵腔；52、二氧化碳进口；53、二氧化碳出口；54、内装单向阀体；55、阀芯；56、内装单向阀座；57、止回球；58、二号出料管；59、水道进口；60、水道出口；61、水道；62、工艺孔；63、堵头；64、压力控制阀；65、环形凹槽。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：一种用于计量二氧化碳流量的计量装置，如图1-7所示，包括横板、计量泵和安装板，所述横板上设有刻度尺，所述横板上设有滑块，所述滑块上设有指针，所述安装板上设有若干螺栓孔，所述计量泵通过螺栓与安装板连接，且计量泵的一端与所述滑块连接，所述计量泵包括缸体、上盖、活塞杆、缸套和内装单向阀，所述缸体内设有容纳腔，所述缸套设置在容纳腔内，所述上盖通过内六角螺栓与缸体连接，所述上盖上连有上盖接口，所述上盖接口嵌入缸体，且上盖接口的底端与缸套的顶端接触，所述上盖接口上设有二氧化碳出料孔，所述缸体内设有一号出料管，所述二氧化碳出料孔与一号出料管相连通，所述上盖的底部设有环形凹槽，所述上盖的顶部上还设有内螺纹孔，所述内螺纹孔上设有上盖螺帽，所述上盖螺帽上设有孔，所述上盖螺帽上连有螺帽接口，所述螺帽接口的外壁上设有外螺纹，所述上盖上的内螺纹孔和螺帽接口相匹配，螺帽接口螺旋嵌入内螺纹孔中，所述活塞杆的两端分别设有螺纹，所述活塞杆分为活塞杆上部和活塞杆下部，活塞杆上部和活塞杆下部均为圆柱体，且活塞杆上部直径略大于活塞杆下部直径，所述活塞杆设置在缸套内，所述活塞杆上部依次穿过上盖接口、上盖、螺帽接口和上盖螺帽，且活塞杆上部的端部伸出上盖螺帽，所述活塞杆上部套装有平垫和弹簧，所述平垫和弹簧设置在上盖接口内，所述活塞杆下部从上到下依次套装有平垫、弹簧、组合封和M5螺帽，所述平垫与缸套形成上泵腔和下泵腔，所述上泵腔与上盖接口上的二氧化碳出料孔相连通，所述缸体的底部设有二氧化碳进口和二氧化碳出口，所述内装单向阀上设有螺纹，内装单向阀螺旋嵌入二氧化碳进出口，所述二氧化碳出口还与一号出料管相连通。

所述内装单向阀包括内装单向阀体、阀芯和内装单向阀座，所述内装单向阀座与内装单向阀体螺接在一起，所述阀芯设置在内装单向阀体内，所述内装单向阀座和阀芯之间设有止回球，所述阀芯和内装单向阀体之间设有弹簧。

所述两个内装单向阀之间连有二号出料管，且二号出料管与下泵腔连通。

所述缸体的外壁上设有水道进口和水道出口，所述缸体内设有三条水道，所述水道与水道之间互不相连，在所述上盖底部的环形凹槽内连通。

所述缸体的外壁上还设有若干工艺孔，所述工艺孔上设有堵头。

计量二氧化碳流量的方法为：步骤(1)，拉到活塞杆，使活塞杆向上移动，下泵腔内形成真空，二氧化碳进口处的内装单向阀打开，二氧化碳出口处的内装单向阀关闭，液态二氧化碳通过二号出料管流入下泵腔中；步骤(2)，拉到活塞杆，使活塞杆向下移动，二氧化碳进口处的内装单向阀关闭，二氧化碳出口处的内装单向阀打开，下泵腔内的液态二氧化碳从二氧化碳出口流出，由于二氧化碳出口与一号出料管相连通，部分下泵腔内的液态二氧化碳依次通过一号出料管和二氧化碳出料孔，流入上泵腔中；步骤(3)，拉到活塞杆，使活塞杆向上移动，下泵腔内形成真空，二氧化碳进口处的内装单向阀打开，二氧化碳出口处的内装单向阀关闭，液态二氧化碳通过二号出料管流入下泵腔中，同时上泵腔内的液态二氧化碳依次通过二氧化碳出料孔和一号出料管，从二氧化碳出口流出；步骤(4)，拉到活塞杆，使活塞杆向下移动，二氧化碳进口处的内装单向阀关闭，二氧化碳出口处的内装单向阀打开，下泵腔内的液态二氧化碳从二氧化碳出口流出，部分下泵腔内的液态二氧化碳依次通过一号出料管和二氧化碳出料孔，流入上泵腔中；步骤(5)，反复拉动活塞杆，使活塞杆上下反复移动，定量输送液态二氧化碳。

与上述计量装置对应的聚氨酯发泡机，包括异氰酸酯支路、组合聚醚支路、二氧化碳支路和预混喷枪，所述异氰酸酯支路由异氰酸酯储罐、异氰酸酯设备罐、供料一级泵、供料二级泵和异氰酸酯输送管构成，所述组合聚醚支路由组合聚醚储罐、组合聚醚设备罐、供料一级泵、供料二级泵和组合聚醚输送管构成，所述二氧化碳支路由二氧化碳储罐、二氧化碳设备罐、增压泵、计量装置和二氧化碳输送管构成，在组合聚醚设备罐的入口处，所述二氧化碳输送管与所述组合聚醚输送管连通，将二氧化碳溶解于组合聚醚形成混合物，所述异氰酸酯和混合物通过输送管在预混喷枪中汇合，所述供料二级泵和计量装置采用同一个驱动器控制，所述异氰酸酯设备罐和组合聚醚设备罐内分别设有加热装置，所述异氰酸酯设备罐的入口处和组合聚醚设备罐的入口处分别设有压力开关，所述二氧化碳支路还包括减压阀、单向阀和两个电磁阀，所述减压阀和其中一个电磁阀依次设置在二氧化碳设备罐和增压泵之间，所述另一个电磁阀设置在计量泵机构和二氧化碳设备罐之间，所述单向阀设置在计量装置的后端，所述二氧化碳设备罐上分别依次设有压缩机、冷却器和节流阀，所述增压泵上连有压力传感器，所述组合聚醚设备罐与预混喷枪之间连有压力控制阀和压力传感器。

使用上述聚氨酯发泡机的制作聚氨酯泡沫的方法为：步骤(1)，二氧化碳储罐中存有大量的液态二氧化碳和少量的气态二氧化碳，将二氧化碳通过减压阀减压形成二氧化碳气体，二氧化碳气体通过增压泵输送至二氧化碳设备罐中；步骤(2)，二氧化碳设备罐上的压缩机和冷却器开始工作，将二氧化碳气体增压降温不断液化，当二氧化碳设备罐内达到一定压力时，压力传感器控制增压泵停止工作；步骤(3)，二氧化碳设备罐中的液态二氧化碳通过计量泵按固定比例输送至组合聚醚输送管中，将二氧化碳溶解于组合聚醚形成混合物，计量泵开始工作的同时，供料二级泵也开始工作，异氰酸酯储罐中的异氰酸酯通过供料一级泵和供料二级泵输送至异氰酸酯设备罐中，组合聚醚储罐中的组合聚醚通过供料一级泵和供料二级泵输送至组合聚醚设备罐中，计量泵和供料二级泵采用同一个驱动器控制，将异氰酸酯、组合聚醚和二氧化碳同时输送至设备罐中；步骤(4)，异氰酸酯设备罐和组合聚醚设备罐上的加热装置开启工作，对异氰酸酯和含有二氧化碳的组合聚醚分别进行加热，将异氰酸酯和含有二氧化碳的组合聚醚分别变稀，使异氰酸酯和含有二氧化碳的组合聚醚能更好的混合；步骤(5)，将异氰酸酯和含有二氧化碳的组合聚醚按固定比例分别输送至预混喷枪，混合均匀后雾状喷出，经过一段时间，固化完成形成聚氨酯泡沫。

最后，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本发明的保护范围。