[发明专利]带有温度与压力调控系统的发泡装置及其发泡方法和应用

权利要求书

1.一种带有温度与压力调控系统的发泡装置，其特征在于，包括：储气罐、模压发泡装置、温度调控系统与压力调控系统；

在储气罐与模压发泡装置间设置温度调控系统与压力调控系统，所述温度调控系统与压力调控系统由中央控制器、温度传感器、压力传感器、换热器组成，所述换热器的气体入口设有入口温度传感器和入口压力传感器，所述换热器的气体出口设有出口温度传感器和出口压力传感器，入口温度传感器、入口压力传感器、出口温度传感器和出口压力传感器分别与中央控制器连接。

2.根据权利要求1所述的带有温度与压力调控系统的发泡装置，其特征在于，所述温度调控系统与压力调控系统还包括调压泵和气体节流阀；

优选的，所述调压泵通过气体管路与换热器入口相连，换热器出口通过气体管路与气体节流阀、模压发泡装置进气口相连；

优选的，所述调压泵位于储气罐与入口压力传感器之间，所述气体节流阀位于出口温度传感器之间；

优选的，所述调压泵控制的气体压力水平范围为5～50MPa，优选为10～30MPa；

优选的，所述气体节流阀设置于出口温度传感器与模压发泡装置之间的气体管路，并通过线束连接中央控制器。

3.根据权利要求1所述的带有温度与压力调控系统的发泡装置，其特征在于，所述换热器还设有温度控制器，所述温度控制器与中央控制器连接；

优选的，所述温度控制器与换热器通过流体管路连接，内部传热流体介质选自水、油、蒸汽，控温范围为50～250℃，优选为100～200℃。

4.根据权利要求1所述的带有温度与压力调控系统的发泡装置，其特征在于，所述储气罐、调压泵、入口压力传感器、入口温度传感器、换热器、出口压力传感器、出口温度传感器、气体节流阀、模压发泡装置依次连接；

优选的，所述入口压力传感器和入口温度传感器位置可更换，所述出口压力传感器和出口温度传感器位置可更换；

优选的，所述模压发泡装置设有模温机。

5.根据权利要求1所述的带有温度与压力调控系统的发泡装置，其特征在于，所述入口温度传感器和出口温度传感器为热电偶，所输出的电流信号通过线束连接中央控制器；

优选的，所述入口压力传感器和出口压力传感器为数字压力表，所输出的电流信号通过线束连接中央控制器；

优选的，所述换热器内部充满传热流体介质，流体介质中浸泡有弯曲循环盘旋的气体管路结构；采用多级串联，分阶段控制，对气体进行逐步加热；

优选的，所述模压发泡装置还设有卸气结构。

6.一种基于权利要求1至5中任一项所述带有温度与压力调控系统的发泡装置的发泡方法，其特征在于，包括：

1)预热温度调控系统与压力调控系统、模压发泡装置、聚合物原料；

2)储气罐内气体经调压泵注入换热器内部气体管路，换热器入口处的入口压力传感器和入口温度传感器记录入口处气体压力与温度，换热器出口处的出口压力传感器和出口温度传感器记录出口处气体压力与温度，并反馈于中央控制器；中央控制器计算出口气体压力与温度和目标气体压力与温度的偏差，并控制调压泵与温度控制器调节换热器内气体状态至目标压力与温度；

3)换热器出口处气体压力与温度达到目标值后，气体经气体限流阀，以一定速率注入模压发泡装置中，直至模具型腔内气体压力与温度稳定在预设的压力和温度水平；

4)待步骤3)结束后，温度调控系统与压力调控系统持续工作以保证模压发泡装置内部状态维持在预设压力与温度水平下，保持一段时间，使发泡剂在聚合物原料内部充分扩散；

5)待步骤4)结束后，气体卸压，模具型腔内剩余的高压气体完全扩散至外界，模具型腔内气体压力下降至大气压，开模取出样品并冷却定型。

7.根据权利要求6所述的发泡方法，其特征在于，所述步骤1)中预热温度为100-300℃；

优选的，所述气体为物理发泡剂，选自二氧化碳、氮气、戊烷及其他气体或混合气体，优选为超临界二氧化碳和超临界氮气的混合气体；

优选的，所述超临界二氧化碳的质量分数为70-90％，超临界氮气的质量分数为10-30％。