[发明专利]小流量CO2柱塞泵

说明书

技术领域

本发明涉及一种CO₂泵，尤其是涉及一种小流量CO₂柱塞泵，属于特殊气体输送领域。

背景技术

超临界CO?技术已经越来越广泛地应用于生物医学，工业生产，高分子材料等领域，特别是高分子材料发泡采用超临界CO?作为发泡剂可代替目前使用的含氟发泡剂、丁烷、二甲醚等易燃易爆气体发泡剂。含氟发泡剂要对大气臭氧层造成破坏，目前正逐步限制其使用；丁烷，二甲醚等易燃易爆气体发泡剂对生产过程中带来了极大地安全隐患，工厂被烧被炸时有发生，且作为发泡剂停留在高分子材料中使 发泡材料不具备阻燃性。

CO?的临界温度较低（TC=31.1℃）如果高于这个温度，则容器内压力再高也不存在液态CO?，液态CO?在容器内存在是温度跟压力的关系，温度越高（<TC）则压力越高，温度越低则压力越低，但压力过低则CO?液体温度越低，变成干冰将使CO?储槽报废。供应商提供给用户的液态CO?温度为-20℃左右，储存在带有隔热功能的储槽内，其饱和气压约为1.9MPA。当外界温度对储槽内的CO?液体热渗透时则渗透进去的热将CO?温度变高而气化，气化的同时则储槽内压力升高，升高后的压力通过安装在储槽上的安全阀将升高后的压力排出。在排气过程中CO?液体又冷却，如此储槽内的CO?又回到正常状态（-20℃。1.9MPA左右）。

目前使用的小流量CO?泵常为柱塞泵，有一级泵与二级泵。一级柱塞泵主要有往复运动机构，柱塞，柱塞缸，填料箱，进口单向阀，出口单向阀等组成。往复机构带动柱塞作往复动作使两单向阀作打开与闭合动作，从而将CO?吸入到柱塞缸内而压出。当柱塞往后退时柱塞与柱塞缸形成负压，单向出口阀由于压差而关闭单向进口阀由于液态CO?本身的压力与柱塞缸内的负压而迅速打开。在刚打开的过程中CO?是以气化的方式进入柱塞缸内的，此时CO?是吸热反应，而当CO?充满柱塞缸时CO?在压力的作用下气化的CO?变成了液体，此时是放热反应，吸热放热其实是平衡的。但是由于外界温度的渗透，以及柱塞与填料的摩擦使柱塞与柱塞缸的温度升高，使进口单向阀进入的CO?加剧气化，当CO?充满柱塞缸时由于柱塞和柱塞缸的温度对CO?的加热贮槽内的CO?压力是不变的，所以CO?失去了临界状态，充满了柱塞缸后是气液混合的CO?，当温度进一步升高时充满柱塞的将都是气体，再严重时至气体压力大于储槽内的压力时则进口单向阀打不开而不能工作。

目前使用的小流量CO?一级柱塞泵采用了对泵体的保温措施，并且在填料箱上设置了泄漏措施，让泄漏的CO?气化而对柱塞和柱塞缸进行吸热而冷却。

二级泵是在一级的基础上，首先由一级泵注入到一高压容器内，使其压力达到7MPA左右并控制温度，再将高压的CO?由二级泵注入到设备中。采用此类结构的CO₂泵，在CO₂汽化散热过程中的泄漏量很难控制故可靠性不好。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种散热效果好且无需通过泄露CO₂进行汽化吸热的小流量CO₂柱塞泵。

本发明的目的是这样实现的：一种小流量CO₂柱塞泵，所述柱塞泵包含有泵壳和泵芯，所述泵壳上安装有一进液接头，所述泵芯插至于泵壳的中心通孔内，且泵芯两端与泵壳两端紧密接触，所述泵芯的外壁与泵壳的内壁之间形成一空腔，且该空腔与进液接头的进液孔相连通，所述泵芯沿其长度方向设置有进液阀杆孔和柱塞孔，所述泵芯上靠近左端开有一通孔，该通孔将空腔、进液阀杆孔和柱塞孔相互连通，所述泵芯上靠近右端开有进液孔，所述进液孔贯穿进液阀杆孔，且所述进液孔的一端与空腔相连通，另一端与柱塞孔相连通，所述进液阀杆孔和柱塞孔的右端分别设置有堵头和出口单向阀，所述进液阀杆孔和柱塞孔内分别插置有进液阀杆和柱塞，所述进液阀杆位于泵芯内的部分上套有进液阀套和进液阀杆导向套，所述进液阀套与进液孔相对应位置处开有阀套孔，所述进液阀杆上开有一与进液孔和阀套孔相匹配的进液阀杆通孔，所述柱塞上套装有一柱塞冷却套，所述柱塞冷却套上开有多个冷却孔，所述柱塞上套装有柱塞外密封件和柱塞内密封件，且柱塞外密封件和柱塞内密封件分别位于柱塞冷却套左右两侧。

本发明小流量CO₂柱塞泵，所述进液阀套和进液阀杆导向套为一整体结构。

本发明小流量CO₂柱塞泵，所述柱塞上还套装有一柱塞套，所述柱塞套位于柱塞内密封件右侧。

本发明小流量CO₂柱塞泵，所述进液接头垂直向上设置。