膜电极浆料循环补料系统及方法与流程

本发明具体涉及液体物料输送和补充方法，属于液体输送领域。特别涉及膜电极浆料循环补料系统及方法。

背景技术：

液体循环补料系统应用在很多领域，例如冷却系统、液体混合系统、喷涂系统、施胶系统等，液体物料在输出后循环回来，在使用中有一定的减少，需要根据具体减少的数量进行补充。对于输送液体物料的压力和流速有需要保持相对的稳定和连续，不发生经常的间断或波动，以保证目标场合的应用。

对于易于沉降的浆料类，单向无回流系统由于流速低，有些使用条件或循环路径存在不连续流动出现，浆料容易沉积造成使用条件的变化。特别是对于昂贵物料，需要系统循环体积尽可能小，物料可以在较小的容积量即可提供设备运行，通过连续补料来满足大量使用时的连续化和稳定性要求。

另外，由于新料需要补加，打开料桶手工添加容易引起飞溅、间歇操作等问题，特别是一些物料具有可燃性、引燃性、腐蚀性或挥发毒性等问题，应该采取封闭和自动措施。

如专利cn102101085b，在料液容器中加有超声振荡器，保持浆料在原料容器中的均匀。但是采用非循环方式，浆料的均匀性在输出后的使用过程中会受到影响。专利cn205731721u，具有容器外循环料液，但是其料液循环是容器自身搅拌循环，并非输出管道的料液回流循环。专利cn203778308u代表一类需要人工对料桶进行敞口加料的技术方式。专利申请cn104226552a提出进料装置结构，采用大容量物料容器，对于物料体积限定在缸体有限容积之内。专利cn208894443u改进供料系统，但是在补料时，从新料瓶吸入原料，需要暂停对喷涂的连续供应。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

膜电极浆料循环补料系统，包括压力控制装置、送料装置、新料瓶、回料装置、上料装置及控制系统；

压力控制装置与回料装置连接，或者分别连接回料装置、上料装置；

回料装置包括回料罐、设在回料罐内部的回料下液位计和回料管，在回料罐顶部设有回料罐放空口；

在新料瓶出口所在管路上设有新料常闭阀，该管路与回料罐相连，在新料瓶与回料罐之间还设有通气平衡管，在一个实施方案中，通气平衡管一端在新料瓶内，另一端与回料罐相通；

上料装置包括上料罐、设在上料罐内部的上料液位计，位于上料罐外部的上料管及位于上料管上的上料常闭阀；

在回料装置与上料装置之间连接管路上设有上料补料常闭阀；

所述送料装置为压缩气送料器和/或液体泵。即本装置在补料或上料过程中可以采用压缩气和泵结合的方式或采用压缩气进行补料、上料，或仅采用泵进行补料、上料。

所述的压缩气送料器包括上料罐安全阀和膨胀器，膨胀器与上料罐连接，在膨胀器顶部设有上料罐安全阀。该安全阀可以使用机械式，也可以使用压力检测与电磁阀联动的方式。

所述的液体泵，可以根据补料或上料的要求设置补料泵和/或上料泵，所述的补料泵位于回料罐与上料补料常闭阀之间的管路上。上料泵设置在上料装置下游。

所述控制系统包括阀门开关控制、液位检测控制及气体控制系统，该控制系统可采用本领域已知的装置进行控制。

压力控制装置包括回料压力控制装置和上料压力控制装置，每个压力控制装置设有对应的压力表、安全阀、减压阀和补压常闭阀；回料压力控制装置与回料装置连接，上料压力控制装置与上料装置连接；进一步的，上述压力控制装置还设有放空阀，放空阀位于补压常闭阀的下游，分别用于其对应的回料装置或上料装置内压力的放空。更进一步的，所述的回料压力控制装置包括顺次连接的减压阀a、压力表a、安全阀a、回料补压常闭阀、回料常开放空阀。所述的上料压力控制装置包括顺次连接的减压阀b、压力表b、安全阀b、上料补压常闭阀、上料罐常闭放空阀。

进一步的，所述新料瓶正立或倒置定位于回料罐上方。新料瓶正立时，在新料瓶和回料罐之间设有新料泵；新料瓶倒置时，新料瓶与新料瓶接口连接，新料瓶接口具有向下的漏斗形结构，使物料可以更为完全地输送入到新料出口。

作为一个实施方案，采用压缩气进行送料时，回料罐由上下两层组成，用于隔离大气条件与压缩气高压条件。在回料罐内部上层设有料斗，料斗底部设有大孔常开阀，在料斗内设有回料上液位计，回料管的一端位于料斗中。

作为一个实施方案，在回料压力控制装置与回料罐之间的管路上设有节流器，用于调节气体流量；在回料罐与上料补料常闭阀之间设有补料泵，上料压力控制装置与回料压力控制装置共用减压阀a、压力表a和安全阀a。

作为另一个实施方案，在回料压力控制装置与回料罐之间的管路上设有节流器，在上料罐顶部设有呼吸口，在上料罐内部设有上料液位计，位于上料罐外部的上料管及位于上料管上的上料常闭阀，上料泵设在上料常闭阀的下游管路上。

本发明同时请求保护膜电极浆料循环补料方法，即，采用压缩气或液体泵将上料罐中料液送至应用环境，余料经过回料管返回到回料罐中，当上料罐中液位不足，通过压缩气或液体泵将回料罐中料液补充至上料罐中，若回料罐无法满足补料要求，启动新料瓶对回料罐进行补料直至满足回料罐补料要求。

在一种方案中，采用压缩气进行浆料输送，压缩气送料，是指使用压缩气将上料罐中的料液推动到上料管，余料经过回料管返回到回料罐中。包括以下步骤：

设定浆料输送压力，通入保护气，使用上料罐进行上料；

根据回料罐的合计料液存量与上料罐的料液存量判断回料罐是否能对上料罐进行补料；

当用回料罐进行补料时，关闭新料常闭阀、大孔常开阀，打开上料补料常闭阀，回料罐中的料液将被压入上料罐中，回料下液位计检测回料罐的液位，将信号传递到控制系统，浆料到达上料罐高限液位或到达回料罐低限液位时关闭上料补料常闭阀，停止补料，然后关闭回料补压常闭阀，泄放回料罐的压力，打开大孔常开阀。

当回料罐内液位不满足补料要求时，开启新料常闭阀使新料瓶中浆料进入回料罐补充新料至回料下液位计达到回料罐的液位高位许可值；

上料罐补料时补料速度大于上料速度，使用膨胀器用于缓冲压力波动，安全阀是设定保护上料压力不超过设定值。

在上料罐补料和上料时，使用回料管连续回料，在大孔常开阀打开时，回流料液可以继续进入回料罐，而当大孔常开阀关闭时，回流料液暂时收集在料斗中。

进一步的，料斗容积大于补料量，即设置料斗体积大于回料罐向上料罐补料需要的时间乘以回料速度。由于消耗的存在，回料量一直不超过上料量，所以循环系统不会溢出。

进一步的，减压阀b设定上料压力0.10～0.70mpa，比如0.40mpa。减压阀a设定补料压力，该压力比上料压力大0.01～0.10mpa，比如，当上料压力为0.40mpa，补料压力设定为0.45mpa。

作为本发明另一个方案，采用压缩气与泵结合方式进行循环补料方法，具体为：

设定浆料上料压力，通入保护气，使用上料罐进行上料；

当控制系统根据上料液位计判断需要对上料罐补充料液时，若回料下液位计表明液位足够，设定补料泵压力压头超过上料罐压力0.01～0.10mpa，则直接开启补料泵，将料液从回料罐向上料罐补料，在泵送开启后，上料补料常闭阀打开，物料进入上料罐，直至向上料罐补充料液至上料液位计达到最高液位或回料下液位计达到最低液位；如果液位不足，则打开新料常闭阀，向回料罐补充新料液，达到液位要求时，关闭新料常闭阀，开启补料泵，进行补料；

在上料罐补料和上料时，回料罐接收回料管回料和新料瓶的补料，常开阀和节流器向回料罐和新料瓶补充保护气，保护料液。

进一步的，所述的节流器为针阀或毛细管阻尼器，用于调节气体流量。

作为本发明第三种方案，采用泵补料和上料进行膜电极浆料循环补料方法，包括以下步骤：

在上料常闭阀的下游管路上设上料泵，开启上料泵、上料常闭阀，将上料罐中物料输送到上料管中；

当控制系统根据上料液位计判断需要对上料罐补充料液时，若回料下液位计表明液位足够，设定补料泵压力压头超过上料罐压力0.01～0.10mpa，则直接开启补料泵，将料液从回料罐向上料罐补料，在泵送开启后，上料补料常闭阀打开，物料进入上料罐，直至向上料罐补充料液至上料液位计达到最高液位或回料下液位计达到最低液位；如果液位不足，则打开新料常闭阀，向回料罐补充新料液，达到液位要求时，关闭新料常闭阀，开启补料泵，进行补料；

在上料罐补料和上料时，回料罐接收回料管回料和新料瓶的补料，回料补压常闭阀和节流器向回料罐和新料瓶补充保护气；上料罐使用常压结构，呼吸口平衡上料罐内部压力。

有益效果：

本发明提供了一种膜电极浆料循环补料系统及方法，特别是针对容易发生沉降、每次补充量比较少的物料循环补料，该循环补料系统特别适用于需要使用较少物料进行试运行，正式运行又需要大量物料连续运行的液体供应管理系统，该系统采用带有保护气体的循环和自动补加技术，降低系统启动对物料的最小体积要求，即降低液体循环的最小启动量，减小装置体积，减少物料与外界空气的接触，减少手工操作，减少或避免新料补充过程中物料在空气中的暴露时间，连续平稳地供应液体物料。

附图说明

图1压缩气送料器推动液体循环系统；

图2泵补料压缩空气推动的液体循环系统；

图3泵补料和泵上料的液体循环系统；

图4新料瓶向系统补料的局部示意图；

图中：1，回料常开放空阀；2，压力表a；3，安全阀a；4，减压阀a；5，回料补压常闭阀；6，上料罐常闭放空阀；7，压力表b；8，安全阀b；9，减压阀b；10，上料补压常闭阀；11，回料管；12，新料瓶；13，通气平衡管；14，新料瓶接口；15，新料瓶出口；16，回料罐放空口；17，新料常闭阀；18，回料上液位计；19，料斗；20，大孔常开阀；21，回料下液位计；22，回料罐；23，上料补料常闭阀；24，上料罐安全阀；25，膨胀器；26，上料罐；27，上料液位计；28，上料常闭阀；29，上料管；30，节流器；31，补料泵；32，呼吸口；33，上料泵；34，新料管；35，新料泵；36，新料补料管；37，新料泵常闭阀。

具体实施方式

下面通过具体实施例详述本发明，但不限制本发明的保护范围。如无特殊说明，本发明所采用的实验方法均为常规方法，所用实验器材、材料、试剂等均可从化学公司购买。

本发明中，回料罐、新料瓶、上料罐通过惰性气体作为保护气进行保护，在使用压缩气体输送料液的系统中，压缩气与保护气可以为相同或不同惰性气体。

实施例1

膜电极浆料循环补料系统，包括压力控制装置、送料装置、新料瓶12、回料装置、上料装置及控制系统；

压力控制装置包括回料压力控制装置、上料压力控制装置；回料压力控制装置包括顺次连接的减压阀a4、压力表a2、安全阀a3、回料补压常闭阀5、回料常开放空阀1。所述的上料压力控制装置包括顺次连接的减压阀b9、压力表b7、安全阀b8、上料补压常闭阀10、上料罐常闭放空阀6。回料压力控制装置与回料装置连接，上料压力控制装置与上料装置连接。

回料装置包括回料罐22、设在回料罐22内部的回料下液位计21和回料管11，在回料罐22顶部设有回料罐放空口16；

回料罐22由上下两层组成，回流料先储存在上部料斗19中再通过料斗19下方的大孔常开阀20送到回料罐22下层，该大孔常开阀20通径是回料管11通径的1.5～3.0倍。料斗19容积大于补料量，作为优选设置为上料罐26物料有效容积量的1.5～3.0倍。大孔常开阀20关闭时，回流料液暂时收集在料斗19中。在料斗19内设有回料上液位计18，回料管11的一端位于料斗19中。

新料瓶12用于新料向回料罐补充，所述新料瓶12倒置定位于回料罐22上方。新料瓶安装到新料瓶接口14，新料瓶接口14具有向下的漏斗形结构，有利于物料彻底输送入到新料出口15。当需要向上料罐补充料液时，根据回料上液位计18和回料下液位计21的合计料液存量与上料罐26中料液存量进行对比判断，如果合计料液存量不足上料需要，则打开新料常闭阀17，补充新料至上料罐26液位高位许可值。作为另一种实施方案，新料瓶12也可以采用正立方式安装，通过泵将新料输送到回流罐22中。

在新料瓶出口15所在管路上设有新料常闭阀17，该管路与回料罐22相连，通气平衡管13一端在新料瓶12内，另一端与回料罐22相通。

上料装置包括上料罐26、设在上料罐26内部的上料液位计27，位于上料罐26外部的上料管29及位于上料管29上的上料常闭阀28；上料罐常闭放空阀6用于上料罐26放空。

在回料装置与上料装置之间连接管路上设有上料补料常闭阀23；

当采用压缩气送料器进行送料，膨胀器25与上料罐26连接，在膨胀器25顶部设有上料罐安全阀24。该安全阀24可以使用机械式，也可以使用压力检测与电磁阀联动的方式。上料罐26补料时补料速度大于上料速度，使用膨胀器25用于缓冲压力波动，在补充料液时，料液加入上料罐26的速度大于料液离开上料罐26的速度，膨胀器25膨胀，对容器内部压力起到缓冲稳定作用。安全阀24是设定保护上料压力不超过设定值，例如设定为0.42mpa。安全阀24可以使用机械式，也可以使用压力检测与电磁阀联动的方式。

所述控制系统包括阀门开关控制、液位检测控制及气体控制系统，该控制系统可采用本领域已知的装置。

膜电极浆料循环补料方法：

设定浆料上料压力，以0.40mpa为例，通过压力表7显示该压力数值，并将数据传送到装置自动化管理系统。使用上料罐26进行上料，压缩气将上料罐26中的液体推动到上料管29中，输出的物料经过应用环境后，通过回料管11返回到本系统的压力较低的回料罐22中，由于使用中的消耗，系统循环返回量是逐渐减少的。用控制系统根据上料液位计27判断是否需要对上料罐26补充料液。

根据回料罐22的回料上液位计18、回料下液位计21的合计液体存量与上料液位计27液体存量判断回料罐22是否能对上料罐26进行补料；当上料罐26液位降低到设定的液位下限，从回料罐22补充；如果回料罐22液位不足，则从新料瓶12补充到回料罐22液位达到设定高液位时停止补充回料罐22，然后对上料罐26补料。

用回料罐22进行补料时，减压阀4设定补料压力，该压力比上料压力略大，大0.01～0.10mpa，比如0.45mpa，通过压力表2显示，并传送到装置自动化管理系统。关闭新料常闭阀17、大孔常开阀20，对回料罐22补压，打开上料补料常闭阀23，回料罐22中的液体将被压入上料罐26中，回料下液位计21检测回料罐22的液位，将信号传递到控制系统，浆料到达上料罐26高限液位或到达回料罐22低限液位时关闭上料补料常闭阀23，停止补料，然后关闭回料补压常闭阀5，打开回料放气常开阀1，泄放回料罐22的压力，打开大孔常开阀20，向回料罐22下层补充料液。

当回料罐22内浆料不满足补料要求时，采用新料瓶12中料液对回料罐22进行补料，然后对上料罐26补料，具体步骤是：开启新料常闭阀17使新料瓶中浆料进入回料罐22补充新料至回料上液位计18、回料下液位计21的合计液体存量达到回料罐22的液位高位许可值；

在上料罐26补料和上料时，使用回料管11连续回料，在大孔常开阀20打开时，回流料液可以继续进入回料罐22，而当大孔常开阀20关闭时，回流料液暂时收集在料斗19中，料斗19容积大于补料量，即设置料斗体积大于回料罐22向上料罐26补料需要的时间乘以回料速度，如2倍。由于消耗的存在，回料量一直不超过上料量，所以循环系统不会溢出。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，使用泵送方式由回料罐22向上料罐26进行物料输送。

如附图2所示，膜电极浆料循环补料系统，包括压力控制装置、送料装置、新料瓶12、回料装置、上料装置及控制系统；

压力控制装置包括回料压力控制装置、上料压力控制装置；上料压力控制装置与回料压力控制装置共用减压阀a4、压力表a2和安全阀a3，减压阀a4、压力表a2、安全阀a3顺次连接，回料补压常闭阀5与上料补压常闭阀10并列设置，在回料压力控制装置与回料罐22之间的管路上设有节流器30，用于调节气体流量；在上料补压常闭阀10下游管路上设有上料罐常闭放空阀6。

回料装置包括回料罐22、设在回料罐22内部的回料下液位计21和回料管11，在回料罐22顶部设有回料罐放空口16；

新料瓶12倒置定位于回料罐22上方。安装方式与实施例1相同。作为另一种实施方案，新料瓶12也可以采用正立安装，将新料输送到回流罐26中。在新料瓶出口15所在管路上设有新料常闭阀17，该管路与回料罐22相连，通气平衡管13一端在新料瓶12内，另一端与回料罐22相通。

上料装置包括上料罐26、设在上料罐26内部的上料液位计27，位于上料罐26外部的上料管29及位于上料管29上的上料常闭阀28；上料罐常闭放空阀6用于上料罐26放空。

在回料装置与上料装置之间连接管路上顺次设有补料泵31和上料补料常闭阀23。泵压超过上料罐压力0.01～0.10mpa。在泵送开启后，上料补料常闭阀23打开，料液由回料罐22进入上料罐26。

上料罐26上连接膨胀器25，在膨胀器25顶部设有上料罐安全阀24。该安全阀24可以使用机械式，也可以使用压力检测与电磁阀联动的方式。上料罐26补料时补料速度大于上料速度，使用膨胀器25用于缓冲压力波动，在补充料液时，料液加入上料罐26的速度大于料液离开上料罐26的速度，膨胀器25膨胀，对容器内部压力起到缓冲稳定作用。安全阀24是设定保护上料压力不超过设定值，例如设定为0.42mpa。安全阀24可以使用机械式，也可以使用压力检测与电磁阀联动的方式。

所述控制系统包括阀门开关控制、液位检测控制及气体控制系统，该控制系统可采用本领域已知的装置。

膜电极浆料循环补料方法：

设定浆料上料压力，通入保护气，使用上料罐26进行上料，用控制系统根据上料液位计27判断是否需要对上料罐26补充料液；

当系统根据上料液位计27判断需要补充料液时，如果回料下液位计21表明回料罐22内液位足够，则设定补料泵31压头压力超过上料罐26压力0.01～0.10mpa，例如，上料罐26压力为0.4mpa，超出0.05mpa达到0.45mpa，从而可以将料液从回料罐22向上料罐26补料。开启补料泵31，上料补料常闭阀23打开，料液进入上料罐26，直至向上料罐26补充料液至上料液位计27达到最高液位或回料下液位计21达到最低液位；如果回料罐22液位不足，则打开新料常闭阀17，向回料罐22补充新料液，达到液位要求时，关闭新料常闭阀17，开启补料泵31，进行补料。

回料罐22接收回料管11回料和新料瓶12的补料，常开阀5和节流器30(针阀或毛细管阻尼器)向回料罐22和新料瓶12补充惰性气体，保护料液。节流器30调节气体流量。

实施例3

本实施例与实施例2的区别在于，本实施例上料罐26上料、补料使用泵送方式。

如附图3所示，膜电极浆料循环补料系统包括回料压力控制装置、回料装置、新料瓶12、送料装置、上料装置及控制系统；

所述的回料压力控制装置包括顺次连接的减压阀a4、压力表a2、安全阀a3、回料补压常闭阀5，在回料压力控制装置与回料罐22之间的管路上设有节流器30。

回料装置包括回料罐22、设在回料罐22内部的回料下液位计21和回料管11，在回料罐22顶部设有回料罐放空口16。

新料瓶12倒置定位于回料罐22上方。安装方式与实施例1相同。作为另一种实施方案，新料瓶12也可以采用正立安装，将新料输送到回流罐26中。在新料瓶出口15所在管路上设有新料常闭阀17，该管路与回料罐22相连，在新料瓶12与回料罐22之间还设有通气平衡管13。

所述送料装置为补料泵31和上料泵33，在回料装置与上料装置之间连接管路上顺次设有补料泵31和上料补料常闭阀23。使用上料泵33上料时，上料罐26为常压，不使用膨胀器。

在上料罐26内部设有上料液位计27，位于上料罐26外部的上料管29及位于上料管29上的上料常闭阀28。在上料罐26顶部设有呼吸口32，用于平衡料液体积变化的上料罐内部空气变化，作为一种方案的变型，也可以采用实施例2中的惰性气体保护方式。

膜电极浆料循环补料方法：

在上料常闭阀28的下游管路上设上料泵33，开启上料泵33、上料常闭阀28，将上料罐26中物料输送到上料管29中，用控制系统根据上料液位计27判断是否需要对上料罐26补充料液；

当对上料罐26补充料液时，若回料下液位计21所示液位足够，设定补料泵31压头压力超过上料罐26压力0.01～0.10mpa，则直接开启机械补料泵31，将料液从回料罐22向上料罐26补料，在泵送开启后，上料补料常闭阀23打开，料液进入上料罐26，直至向上料罐26补充料液至上料液位计27达到最高液位或回料下液位计21达到最低液位；如果液位不足，则打开新料常闭阀17，向回料罐22补充新料液，达到液位要求时，关闭新料常闭阀17，开启补料泵31，进行补料；

在上料罐26补料和上料时，回料罐22接收回料管11回料和新料瓶12的补料，回料补压常闭阀5和节流器30向回料罐22和新料瓶12补充保护气，保护料液；上料罐26使用常压结构，呼吸口32平衡上料罐26内部压力。

实施例4

本实施例提供了新料瓶12采用正立放置对系统补料的局部示意图，如图4所示。

新料瓶12采用正立放置，新料管34一端插入新料瓶12底部，另一端与新料泵35连接，在新料泵35的下游设有新料补料管36，在新料补料管36与回料罐22之间管路上设有新料泵常闭阀37；在新料瓶12与回料罐22之间还设有通气平衡管13。新料泵35将料液抽取并通过新料补料管36送入回料罐22，回料下液位计21控制料液加入量。

对于新料瓶12中料液的输送，除上述实施例1-3所示倒立方式，也可以采用本实施例中的正立方式，利用泵吸入料液，通过新料泵常闭阀37开启加到回料罐22中，该方式特别适用于新料瓶12体积比较大时，例如体积超过1l或2l。

以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。