CN115071033A - 一种伞式内撑超临界流体发泡开闭装置 - Google Patents
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Abstract
本发明针对超临界流体发泡卧式罐体设备人口孔密封端结构复杂和操作效率低的不足，发明了一种伞式内撑超临界流体发泡开闭装置。装置利用八块撑开式结构实现了釜体人口孔的密封压紧，由内撑式釜盖、釜盖操作支座和釜体组成；内撑式釜盖和釜盖操作支座组成釜盖密封、运动和开合控制部分，釜盖以平放结构固定于釜盖操作支座的顶部；釜盖操作支座的轨道与釜体的开口方向平行，釜盖正对着釜体的开口；当釜盖与釜体的开口配合后，利用内撑式釜盖的伞状结构实现釜体的快速密封。伞状结构釜盖由八个撑入块***釜体开口端的凹槽压紧密封釜盖。本发明锁合方式效率高、锁合密封强度高、釜口结构更加简单。装置适用于聚合物物料的超临界发泡工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料加工领域，主要涉及发泡材料的超临界流体加工，特别涉及到一种伞式内撑超临界流体发泡开闭装置。
背景技术
由于超临界流体发泡需要在较高的温度和压力条件下进行，因此超临界流体加工用的罐体和盖体的密封性对于设备的安全性和使用效果极其重要。
聚合物的超临界流体发泡加工装置的人孔口常采用齿啮式、卡箍式和螺纹式配合密封方式：齿啮式密封通过罐体端部与盖体端部对齐***安装，然后旋转一定的角度(<60°)实现密封，此时盖体齿啮结构处为一体式结构；而卡箍式密封是将盖体锁合端与罐体锁合端通过卡箍槽压紧密封，此时卡箍通常为半圆形分体式组合结构；螺纹式密封则将盖体与罐体通过螺纹配合锁紧密封。
发明专利CN108481650B公开了一种卧式超临界流体发泡设备，该专利中罐体为卧式放置，罐体的密封采用了齿啮与螺纹两种锁合方式，尽管其齿啮组件和压紧组件安装于轨道，减轻了其开合操作的难度，但其齿啮与罐体锁合端的啮合以及T型螺纹的压紧操作采用人工操作，罐体开闭操作劳动强度高和工作效率低。
卡箍式密封由于易于观察、操作简单，在超临界流体加工中应用较多。卡箍式密封超临界流体加工设备主要有立式和卧式两种放置方式，其中立式设备由于批量物料的放取以及釜体内部的清理不易，主要适合于规模较小的实验室研究应用，进行工业生产通常采用卧式放置方式。发明专利CN109894063A公开了一种全自动开合卧式超临界流体发泡设备，该专利采用卡箍式锁合密封：其锁合组件由两个半圆槽型结构卡箍组成，两个卡箍分别安装于轨道上，在液压控制装置的作用下可实现卡箍的开合；其端盖安装于支架上，通过支架及轨道可实现端盖沿罐体轴向和端盖平面两个方向的移动，方便罐体中物料的放取及清理。该设备密封端部的锁合组件和端盖组件与罐体之间都为分体式结构并通过轨道移动，因此需要为两个组件分别设置轨道安装平台，导致设备安装和运行空间较大。
发明内容
本发明针对超临界流体发泡卧式罐体设备人口孔密封端结构复杂和操作效率低的不足，发明了一种伞式内撑超临界流体发泡开闭装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种伞式内撑超临界流体发泡开闭装置，利用八块撑开式结构实现了釜体人口孔的密封压紧，由内撑式釜盖2、釜盖操作支座3和釜体5组成；内撑式釜盖2和釜盖操作支座3组成釜盖密封、运动和开合控制部分，内撑式釜盖2以平放结构固定于釜盖操作支座3的顶部；釜盖操作支座3的轨道与釜体5的开口方向平行，内撑式釜盖2中釜盖正对着釜体5的开口；当内撑式釜盖2与釜体5的开口配合后，利用内撑式釜盖2的伞状结构实现釜体5的开口部位的快速密封；
所述的内撑式釜盖2为伞状结构，包含密封釜盖21、八个撑入块22、八根撑杆23、支撑环24、螺栓25、内撑结构控制杆26和内撑结构安装杆27结构，其中：内撑结构安装杆27为伞状结构的伞杆，密封釜盖21为伞状结构的伞布，内撑结构安装杆27安装于密封釜盖21的中心，通过四个螺栓25固定；支撑环24安装于内撑结构安装杆27的杆部；八根撑杆23安装于支撑环24与八个撑入块22之间，形成伞架结构；撑入块22安装于密封釜盖21上，撑入块22的运动方向由密封釜盖21上的槽导向。
本发明的有益效果是：1)本发明采用了伞状盖体结构密封，只需要伞状结构的快速运动及支撑环的撑开操作即可将釜盖与釜体完全密封，相对于螺纹式锁合密封，锁合方式效率高；2)本发明属于釜口内部锁合密封，相对于卡箍和齿啮式密封采用釜口外部密封结构，釜口结构更加简单；3)相对于螺纹式密封完全依靠螺纹连接形成的锁合强度，由于楔形撑开块的尺寸更大，楔形撑开块与撑块槽的配合后，其密封锁合强度更高。
附图说明
图1是本发明一种伞式内撑超临界流体发泡开闭装置的闭合三维图。
图2是图1的主视图。
图3是图1的釜盖打开的三维图。
图4是图3中内撑式釜盖2三维图。
图5是图2中内撑式釜盖2三维图。
图6是图5的内撑式釜盖2分解结构图。
图7是图6中密封釜盖21的三维图。
图8是图6中密封釜盖21的三维图。
图9是图6中撑入块22的三维图。
图10是图9的主视图。
图11是图10的左视图。
图12是图6中支撑环24的主视图。
图13是图6中内撑结构安装杆27的三维图。
图14是图3中内撑式釜盖2和釜盖操作支座3的组合主视图。
图15是图2中A处局部放大图。
图16是图15中釜体5口部的局部图。
图17是图3中B处局部放大图。
图中：2.内撑式釜盖，3.釜盖操作支座，5.釜体；
21.密封釜盖，22.撑入块，23.支撑杆，24.支撑环，25.螺栓，26.内撑结构控制杆，27.内撑结构安装杆；
211.T型槽，212.螺纹安装孔，213.密封环；
221.扇状L型撑块，222.T型导向块，223.撑块连接槽，224.楔面；
241.撑环连接槽，242.撑环安装孔，243.控制杆安装孔；
271.法兰盘，272.杆体；
31.釜盖支座基体，32.基体扣合钩，33.轨道，34.推拉杆支座，35.推拉杆，36.推杆装置，37.连接杆；
51.釜体口端，52.釜内工作空间，53.密封槽，54.撑块槽，55.釜口，56.釜体扣合钩，57.导柱，58.弹簧，59.把手；
具体实施方式
参照附图1、附图2、附图3和附图15，一种伞式内撑超临界流体发泡开闭装置，利用八块撑开式结构实现了釜体人口孔的密封压紧，由内撑式釜盖2、釜盖操作支座3和釜体5组成，其中：内撑式釜盖2和釜盖操作支座3组成釜盖密封、运动和开合控制部分，内撑式釜盖2以平放结构固定于釜盖操作支座3的顶部；釜盖操作支座3的轨道与釜体5的开口方向平行，内撑式釜盖2中釜盖正对着釜体5的开口；当内撑式釜盖2与釜体5的开口配合后，利用内撑式釜盖2的伞状结构实现釜体5的开口部位的密封。
参照附图4、附图5和附图6，内撑式釜盖2为伞状结构，包含密封釜盖21、八个撑入块22、八根撑杆23、支撑环24、螺栓25、内撑结构控制杆26和内撑结构安装杆27结构，其中：内撑结构安装杆27为伞状结构的伞杆，密封釜盖21为伞状结构的伞布，内撑结构安装杆27安装于密封釜盖21的中心，通过四个螺栓25固定；支撑环24安装于内撑结构安装杆27的杆部，沿内撑结构安装杆27的杆部运动；八根撑杆23安装于支撑环24与八个撑入块22之间，形成伞架结构，控制撑入块22的开合；撑入块22安装于密封釜盖21上，撑入块22的运动方向由密封釜盖21上的槽导向。
参照附图7和附图8，密封釜盖21带有八个T型槽211、四个螺纹安装孔212和密封环213结构，其中：T型槽211为T型结构，八个T型槽211在密封釜盖21单侧面周向均匀分布；四个螺纹安装孔212为非通孔结构，与T型槽211在同一侧面，在密封釜盖21的中心均匀分布；密封环213位于密封釜盖21的另一侧面，密封环213的直径小于密封釜盖21的整体直径，与釜内工作空间相配合。
参照附图9、附图10和附图11，撑入块22包含扇状L型撑块221、T型导向块222和撑块连接槽223，其中：扇状L型撑块221总体为对称性小割圆扇形状，截面为L状结构；撑块连接槽223位于扇状L型撑块221的L状结构内部正中间；扇状L型撑块221的L型顶端与撑块连接槽223的顶端带有楔面224，使得撑入块22撑入时挤压密封釜盖21；T型导向块222为T型结构，位于扇状L型撑块221的底部正中间，窄部在内宽部在外，沿扇状L型撑块221的径向布置。
参照附图12，支撑环24总体为环状结构，包含撑环连接槽241、撑环安装孔242和控制杆安装孔243，其中：撑环连接槽241位于支撑环24的环状结构周向，八组结构均匀分布；撑环安装孔242即支撑环24的中心孔；控制杆安装孔243位于支撑环24环状基体表面，两个控制杆安装孔243绕支撑环24中心均匀分布。
参照附图13，内撑结构安装杆27包含法兰盘271和杆体272，法兰盘271面上均布四个通孔。
参照附图4、附图5、附图6、附图7、附图8、附图9、附图12和附图13，内撑式釜盖2的组装方式为，内撑结构安装杆27安装于密封釜盖21的中心，通过四个螺栓25固定；支撑环24安装于内撑结构安装杆27的杆部，沿内撑结构安装杆27的杆部运动；撑入块22通过T型导向块222安装在密封釜盖21的T型槽211中；八根撑杆23安装于支撑环24的撑环连接槽241与八个撑入块22的撑块连接槽223之间；两根内撑结构控制杆26固定在支撑环24的两个控制杆安装孔243中。
参照附图14，釜盖操作支座3包含釜盖支座基体31、基体扣合钩32、轨道33、推拉杆支座34、推拉杆35、推杆装置36和连接杆37，其中：釜盖支座基体31安装于一对平行的轨道33上；基体扣合钩32位于釜盖支座基体31左侧底部；推拉杆支座34和推拉杆35位于釜盖支座基体31右侧，推拉杆35安装于推拉杆支座34中，推拉杆35与釜盖支座基体31的右侧固定；推杆装置36和连接杆37位于釜盖支座基体31的顶部，连接杆37固定于推杆装置36上。
参照附图14、附图15和附图16，内撑式釜盖2安装于釜盖操作支座3的顶部中间，内撑结构安装杆27和内撑结构控制杆26穿过釜盖操作支座3的顶部安装，釜盖操作支座3中连接杆37另一端与内撑式釜盖2的内撑结构控制杆26相连接固定，用于控制内撑式釜盖2伞状结构的开闭。
参照附图16和附图17，釜体5包含釜体口端51、釜体扣合钩56、导柱57、弹簧58和把手59，其中：釜体扣合钩56、导柱57、弹簧58和把手59位于釜体口端51的正下方，弹簧58套在导柱57上，釜体扣合钩56安装于弹簧58上部，把手59安装于釜体扣合钩56上；
釜体口端51带有釜内工作空间52、密封槽53、撑块槽54和釜口55结构，釜内工作空间52在最内侧，釜口55、撑块槽54和密封槽53一次从外向里排列，釜口55与密封槽53的直径相同，撑块槽54直径大于釜口55；釜内工作空间52直径小于密封槽53的直径。
实施例
釜体封闭过程
1)釜盖进入釜体
参照附图3和附图14，内撑式釜盖2安装于釜盖操作支座3形成组件，釜体5处于打开状态时，内撑式釜盖2和于釜盖操作支座3形成的组件远离釜体5的口部。
参照附图4、附图14、附图15和附图16，启动釜盖操作支座3中推拉杆支座34上的推拉杆35推动釜盖支座基体31整体沿轨道33向釜体5口部运动，当釜盖支座基体31上的内撑式釜盖2头部的密封釜盖21进入釜体5的釜体口端51空间后，内撑式釜盖2的密封釜盖21与釜体5的密封槽53配合，釜盖支座基体31停止运动；此时内撑式釜盖2的密封釜盖21和撑入块22分别与釜体5的密封槽53和撑块槽54相对齐。
参照附图15和附图17，在内撑式釜盖2进入釜体5釜体口端51的同时，釜盖操作支座3上釜盖支座基体31左侧的基体扣合钩32与釜体5釜体口端51正下方的釜体扣合钩56互相锁合，釜盖操作支座3与釜体5连接为一体。
2)釜盖锁紧
参照附图4、附图8、附图9、附图15和附图16，启动釜盖操作支座3中推杆装置36，由推杆装置36固定的连接杆37带动内撑式釜盖2中的两根内撑结构控制杆26向左运动；内撑结构控制杆26推动支撑环24沿内撑结构安装杆27运动，支撑环24运动时通过8根撑杆23带动安装于密封釜盖21上的八块撑入块22向外推出；向外推出的八块撑入块22进入釜体5的撑块槽54中，将密封釜盖21压紧在釜体5的密封槽53中，密封釜盖21的密封环213与釜体5的釜内工作空间52边缘配合。此时釜体5的釜内工作空间52完全处于密封状态，即可进行超临界流体处理过程。
釜体开启过程
1)釜盖解锁
参照附图3、附图4、附图8、附图14、附图15和附图16，启动釜盖操作支座3中推杆装置36，由推杆装置36固定的连接杆37带动内撑式釜盖2中的两根内撑结构控制杆26向右运动；内撑结构控制杆26推动支撑环24沿内撑结构安装杆27运动，支撑环24运动时通过8根撑杆23带动安装于密封釜盖21上的八块撑入块22向内收缩；当八块撑入块22的外边缘收缩到与密封釜盖21的外边缘对齐时，推杆装置36停止动作，八块撑入块22与釜体5的撑块槽54不再配合，此时内撑式釜盖2的密封釜盖21解除对釜体5釜内工作空间52的密封。
2)釜盖离开釜体
参照附图15和附图17，向上推动釜体5中把手59，釜体扣合钩56沿导柱57向下运动，釜盖操作支座3上的基体扣合钩32与釜体扣合钩56解除扣合。
参照附图3和附图14，启动推拉杆支座34上的推拉杆35，拉动釜盖操作支座3的釜盖支座基体31向右运动，内撑式釜盖2随釜盖支座基体31整体离开釜体5的釜体口端51，釜体5被完全打开，可以进行物料的装卸操作。
以上所述仅为本发明专利一种伞式内撑超临界流体发泡开闭装置实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种伞式内撑超临界流体发泡开闭装置，其特征在于，利用八块撑开式结构实现了釜体人口孔的密封压紧，由内撑式釜盖2、釜盖操作支座3和釜体5组成；内撑式釜盖2和釜盖操作支座3组成釜盖密封、运动和开合控制部分，内撑式釜盖2以平放结构固定于釜盖操作支座3的顶部；釜盖操作支座3的轨道与釜体5的开口方向平行，内撑式釜盖2中釜盖正对着釜体5的开口；当内撑式釜盖2与釜体5的开口配合后，利用内撑式釜盖2的伞状结构实现釜体5的开口部位的快速密封；
所述的内撑式釜盖2为伞状结构，包含密封釜盖21、八个撑入块22、八根撑杆23、支撑环24、螺栓25、内撑结构控制杆26和内撑结构安装杆27结构，其中：内撑结构安装杆27为伞状结构的伞杆，密封釜盖21为伞状结构的伞布，内撑结构安装杆27安装于密封釜盖21的中心，通过四个螺栓25固定；支撑环24安装于内撑结构安装杆27的杆部；八根撑杆23安装于支撑环24与八个撑入块22之间，形成伞架结构；撑入块22安装于密封釜盖21上，撑入块22的运动方向由密封釜盖21上的槽导向。
2.根据权利要求1所述的一种伞式内撑超临界流体发泡开闭装置，其特征在于：密封釜盖21带有八个T型槽211、四个螺纹安装孔212和密封环213结构，其中：
所述的T型槽211为T型结构，八个T型槽211在密封釜盖21单侧面周向均匀分布；
所述的四个螺纹安装孔212为非通孔结构，与T型槽211在同一侧面，在密封釜盖21的中心均匀分布；
所述的密封环213位于密封釜盖21的另一侧面，密封环213的直径小于密封釜盖21的整体直径。
3.根据权利要求1所述的一种伞式内撑超临界流体发泡开闭装置，其特征在于：撑入块22包含扇状L型撑块221、T型导向块222和撑块连接槽223，其中：
所述的扇状L型撑块221总体为对称性小割圆扇形状，截面为L状结构；
所述的撑块连接槽223位于扇状L型撑块221的L状结构内部正中间；
所述的扇状L型撑块221的L型顶端与撑块连接槽223的顶端带有楔面224；
所述的T型导向块222为T型结构，位于扇状L型撑块221的底部正中间，窄部在内宽部在外，沿扇状L型撑块221的径向布置。
4.根据权利要求1所述的一种伞式内撑超临界流体发泡开闭装置，其特征在于：支撑环24总体为环状结构，包含撑环连接槽241、撑环安装孔242和控制杆安装孔243，其中：
所述的撑环连接槽241位于支撑环24的环状结构周向，八组结构均匀分布；
所述的撑环安装孔242即支撑环24的中心孔；
所述的控制杆安装孔243位于支撑环24环状基体表面，两个控制杆安装孔243绕支撑环24中心均匀分布。
5.根据权利要求1所述的一种伞式内撑超临界流体发泡开闭装置，其特征在于：内撑结构安装杆27包含法兰盘271和杆体272，法兰盘271面上均布四个通孔。
6.根据权利要求1所述的一种伞式内撑超临界流体发泡开闭装置，其特征在于：釜盖操作支座3包含釜盖支座基体31、基体扣合钩32、轨道33、推拉杆支座34、推拉杆35、推杆装置36和连接杆37，其中：
所述的釜盖支座基体31安装于一对平行的轨道33上；
所述的基体扣合钩32位于釜盖支座基体31左侧底部；
所述的推拉杆支座34和推拉杆35位于釜盖支座基体31右侧，推拉杆35安装于推拉杆支座34中，推拉杆35与釜盖支座基体31的右侧固定；
所述的推杆装置36和连接杆37位于釜盖支座基体31的顶部，连接杆37固定于推杆装置36上。
7.根据权利要求1所述的一种伞式内撑超临界流体发泡开闭装置，其特征在于：内撑式釜盖2安装于釜盖操作支座3的顶部中间，内撑结构安装杆27和内撑结构控制杆26穿过釜盖操作支座3的顶部安装，釜盖操作支座3中连接杆37另一端与内撑式釜盖2的内撑结构控制杆26相连接固定。
8.根据权利要求1所述的一种伞式内撑超临界流体发泡开闭装置，其特征在于：釜体5包含釜体口端51、釜体扣合钩56、导柱57、弹簧58和把手59，其中：
所述的釜体扣合钩56、导柱57、弹簧58和把手59位于釜体口端51的正下方，弹簧58套在导柱57上，釜体扣合钩56安装于弹簧58上部，把手59安装于釜体扣合钩56上；
所述的釜体口端51带有釜内工作空间52、密封槽53、撑块槽54和釜口55结构，釜内工作空间52在最内侧，釜口55、撑块槽54和密封槽53一次从外向里排列，釜口55与密封槽53的直径相同，撑块槽54直径大于釜口55，釜内工作空间52直径小于密封槽53的直径。
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