高壓下微小流量連續(xù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了高壓下微小流量連續(xù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，屬于高壓流體輸送領(lǐng)域。該系統(tǒng)包括冷卻結(jié)構(gòu)、高壓泵輸送結(jié)構(gòu)、流量調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。冷卻結(jié)構(gòu)包含冷卻盤管和低溫槽，冷卻盤管位于低溫槽中，冷卻盤管的前端與外部管道相連，冷卻盤管的后端與進(jìn)口三通的一端相連；高壓泵輸送結(jié)構(gòu)由進(jìn)口三通、進(jìn)口單向閥、高壓泵、出口三通、出口單向閥、壓力表三通和出口壓力表依次連接構(gòu)成；進(jìn)口三通的一端與冷卻盤管后端或直接連接外部管道，壓力表三通的一端與流量調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)連接。流量調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)由高壓微調(diào)閥、高壓微調(diào)計量閥和限流器依次連接構(gòu)成；高壓微調(diào)閥與出口三通的一端連接，限流器與高壓泵輸送結(jié)構(gòu)中進(jìn)口三通連接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，成本低，具有一定的自動調(diào)節(jié)能力。
【專利說明】高壓下微小流量連續(xù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高壓下微小流量連續(xù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，屬于高壓流體輸送領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓柱塞泵、隔膜泵等高壓泵，在超臨界技術(shù)、液化石油汽等高壓、超高壓領(lǐng)域，有著廣泛有應(yīng)用。這些高壓泵本身可以通過調(diào)節(jié)行程來實現(xiàn)流量的精確調(diào)節(jié)，但流量調(diào)節(jié)范圍有限，大流量的行程過小時，不能有效輸送介質(zhì)，并且不能直接對壓力進(jìn)行控制。為了實現(xiàn)流量調(diào)節(jié)及保證系統(tǒng)安全，往往要在泵后安裝高壓緩沖罐和安全閥，并需要人為的調(diào)整行程或關(guān)閉高壓泵，從而控制或穩(wěn)定流量，使得系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行。這一方案簡單可行，但卻存在幾點重大的缺陷:(1)高壓緩沖罐成本高，增加了原料的滯留量，并且在壓力特別高時，介質(zhì)的壓縮系數(shù)增大，調(diào)節(jié)能力明顯下降。對于壓力非常高的系統(tǒng)，這一方案不能滿足安全要求。(2)壓力、流量調(diào)節(jié)需要人工干預(yù)，響應(yīng)速度慢，尤其是對于突發(fā)狀況如系統(tǒng)出口堵塞等，不能有效響應(yīng)，造成壓力不斷增加，致使安全閥開啟，輸送介質(zhì)泄漏，當(dāng)介質(zhì)為易揮發(fā)有毒、易燃易爆、腐蝕介質(zhì)時，將造成巨大的破壞，如果安全閥不能正常開啟，將有爆炸的危險。(3)大流量泵輸送流量小時，造成柱塞的不均勻磨損，降低泵的使用壽命；當(dāng)泵的行程過小時，不能吸入介質(zhì)實現(xiàn)有效輸送，即大流量高壓泵無法實現(xiàn)介質(zhì)的微小流量輸送。色譜泵或注射泵可以實現(xiàn)微小流量的輸送及壓力的控制，完全克服了上述缺陷，但價格昂貴，大大增加了設(shè)備成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服傳統(tǒng)高壓泵-緩沖罐壓力/流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的缺點，本發(fā)明提出一種高壓下微小流量連續(xù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，通過回流量大小和出口壓力反饋調(diào)節(jié)輸出流量，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，將泵流量粗調(diào)+輔助微調(diào)系統(tǒng)有效結(jié)合，可以實現(xiàn)用廉價的柱塞泵/隔膜泵代替價格昂貴的色譜泵或者注射泵，實現(xiàn)大流量(L/h)、小流量(mL/min)和微量流量(μ L/min)的連續(xù)調(diào)節(jié)，即“一泵多用”，并具有一定的自動調(diào)節(jié)能力。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是利用回流實現(xiàn)出口流量及壓力的調(diào)節(jié)，并且能夠根據(jù)出口壓力大小在一定程度上自動調(diào)整流量大小，該系統(tǒng)包括冷卻結(jié)構(gòu)、高壓泵輸送結(jié)構(gòu)、流量調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，各個結(jié)構(gòu)之間及結(jié)構(gòu)內(nèi)各部件之間通過管道連接。
[0005]冷卻結(jié)構(gòu)包含冷卻盤管和低溫槽，冷卻盤管位于低溫槽中，冷卻盤管的前端與外部管道相連，冷卻盤管的后端與高壓泵輸送結(jié)構(gòu)的進(jìn)口三通的一端相連，起到冷卻和緩沖兩方面作用；低溫槽為冷卻盤管提供冷源，冷卻結(jié)構(gòu)僅當(dāng)介質(zhì)為液化氣時使用。
[0006]高壓泵輸送結(jié)構(gòu)由進(jìn)口三通、進(jìn)口單向閥、高壓泵、出口三通、出口單向閥、壓力表三通和出口壓力表依次連接構(gòu)成；進(jìn)口三通的一端與冷卻結(jié)構(gòu)的冷卻盤管后端連接或直接連接外部管道，壓力表三通的一端與流量調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)連接。
[0007]流量調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)由高壓微調(diào)閥、高壓微調(diào)計量閥和限流器依次連接構(gòu)成；高壓微調(diào)閥與高壓泵輸送結(jié)構(gòu)中出口三通的一端連接，限流器與高壓泵輸送結(jié)構(gòu)中進(jìn)口三通連接。流量調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)對高壓泵輸出流量進(jìn)行分流，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)輸出流量的調(diào)節(jié)。
[0008]高壓泵進(jìn)出口壓力差較大，并且在高壓區(qū)，介質(zhì)壓力隨介質(zhì)密度變化明顯，因而微小的流量變化，可能引起較大的壓力變化，本發(fā)明采用流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的三個組件聯(lián)合控制回流量，以保證泵能夠在正常輸送介質(zhì)的前提下，進(jìn)行壓力、流量的調(diào)節(jié)。其中，高壓微調(diào)閥初步調(diào)整流量并控制旁路的開啟和閉合；高壓微調(diào)計量閥實現(xiàn)對流量的精確、微量調(diào)節(jié)；限流器用以增加管路阻力，限制回流量，為保證其具有足夠的阻力，限流器管徑要遠(yuǎn)小于主流管路管徑，對于Φ3和Φ6的主流管路，限流器要選擇1/16的鋼管，限流器盤管長度由介質(zhì)和工作壓差確定，壓差越大、介質(zhì)密度粘度越小，盤管越長。
[0009]本發(fā)明具一定的自動調(diào)節(jié)能力，在泵行程及流量調(diào)節(jié)閥開度一定時，回流量與泵前后的壓差有關(guān)，壓差越大，回流量越大，因而本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)一定程度上的自動控制，在泵后壓力增大時自動增大回流量，從而減小輸出流量。這一方面有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定，另一方面有利于系統(tǒng)的安全，在遇到系統(tǒng)出口堵塞等突發(fā)情況時，能減緩泵后壓力的增加速率，甚至在安全閥開啟前便限制了壓力的提升。當(dāng)壓力增長過快，超出自動流量調(diào)節(jié)范圍時，只需要簡單的調(diào)節(jié)壓力微調(diào)計量閥，就可以快速的改變回流量，從而限制泵后壓力，保證系統(tǒng)安全。
[0010]大流量高壓柱塞泵、隔膜泵在行程過小時，無法輸送介質(zhì)，但通過本發(fā)明，可以實現(xiàn)小流量、微流量的介質(zhì)輸送，方便快捷，能夠保護(hù)柱塞不至于發(fā)生不均勻磨損，有利于泵的保養(yǎng)。在不需要精確控制流量時，完全可以代替昂貴的色譜泵、注射泵。
[0011]本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，成本低，具有一定的自動調(diào)節(jié)能力，可以實現(xiàn)用廉價的柱塞泵/隔膜泵代替價格昂貴的色譜泵或者注射泵，流量調(diào)節(jié)方便迅速。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]附圖是便捷式高壓下微小流量連續(xù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)示意圖。
[0013]圖中:1高壓泵；2進(jìn)口單向閥；3輸入介質(zhì)進(jìn)口 ；4冷卻盤管；5低溫槽；
[0014]6進(jìn)口三通；7限流器；8高壓微調(diào)計量閥；9高壓微調(diào)閥；10出口單向閥；11壓力表三通；12輸送介質(zhì)出口 ；13出口三通；14出口壓力表。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合說明書附圖具體說明【具體實施方式】。
[0016]實施例
[0017]冷卻系統(tǒng)由冷卻盤管4和低溫槽5組成；高壓泵輸送系統(tǒng)由進(jìn)口三通6、進(jìn)口單向閥2、高壓泵1、出口三通13、出口單向閥10、壓力表三通11和出口壓力表14組成；流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)由高壓微調(diào)閥9、高壓微調(diào)計量閥8和限流器7組成。對于液化石油汽、二氧化碳等介質(zhì)，該系統(tǒng)的上游3與冷卻結(jié)構(gòu)的冷卻盤管4相連；對于液態(tài)介質(zhì)，該系統(tǒng)的上游3直接與高壓泵輸送系統(tǒng)的進(jìn)口三通6連結(jié)。進(jìn)口單向閥2可以防止從限流器6回流的介質(zhì)返回到該系統(tǒng)的上游3。從單向閥2進(jìn)入的介質(zhì)與從限流器7回流的介質(zhì)一起進(jìn)入高壓泵I。介質(zhì)經(jīng)過高壓泵增壓后分為兩路流體，其中主流通過出口單向閥10進(jìn)入高壓管路，出口壓力表可以監(jiān)視出口壓力，起到警示作用；回流依次通過高壓微調(diào)閥9，高壓微調(diào)計量閥8，限流器7后，回到泵進(jìn)口，通過這三個部件，旁路有了明顯的壓力降，限流器7出口壓力與系統(tǒng)上游3壓力接近，支流的流量和壓力主要通高壓微調(diào)計量閥8微調(diào)，高壓微調(diào)閥9起到初步調(diào)節(jié)流量以及開啟/關(guān)閉支流的作用，限流器7增加了旁路阻力，保證旁路有足夠的壓力降。
[0018]用超臨界二氧化碳萃取大豆油，操作壓力為25MPa，氣源為二氧化碳?xì)馄?，壓力約為5MPa，萃取器有效體積為100mL?，F(xiàn)有一臺流量為8L/h的高壓柱塞泵，對于該萃取操作而言流量偏大，而減小泵行程又易造成柱塞不均勻磨損，并且流量調(diào)節(jié)不方便；系統(tǒng)出口流量因為干冰堵塞閥口而不穩(wěn)定，因而萃取器壓力有較大的波動，需要調(diào)整泵的行程甚至關(guān)閉泵來防止萃取器超壓。使用便捷式高壓下小/微流量連續(xù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)改造原系統(tǒng)，將二氧化碳?xì)馄颗c冷卻盤管4連接，將壓力表三通一端與萃取器連接。使用時，將泵的行程固定在合適大小，通過高壓微調(diào)計量閥8和高壓微調(diào)閥9控制輸出流量。使用了該裝置后，流量調(diào)節(jié)方便，在升壓階段關(guān)閉高壓微調(diào)閥9，采用大流量，使壓力能迅速達(dá)到要求值；在萃取階段打開高壓微調(diào)閥9，用高壓微調(diào)計量閥8調(diào)整二氧化碳流量，輸出流量小，穩(wěn)定，調(diào)節(jié)方便快捷。出口干冰堵塞引起的壓力波動由于該裝置的自動調(diào)節(jié)作用而得到改善，使壓力在22-28MPa之間波動而不至于超壓。
【權(quán)利要求】
1.一種高壓下微小流量連續(xù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括冷卻結(jié)構(gòu)、高壓泵輸送結(jié)構(gòu)、流量調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，各個結(jié)構(gòu)之間及結(jié)構(gòu)內(nèi)各部件之間通過管道連接； 冷卻結(jié)構(gòu)包含冷卻盤管和低溫槽，冷卻盤管位于低溫槽中，冷卻盤管的前端與外部管道相連，冷卻盤管的后端與高壓泵輸送結(jié)構(gòu)的進(jìn)口三通的一端相連；冷卻結(jié)構(gòu)僅當(dāng)介質(zhì)為液化氣時使用； 高壓泵輸送結(jié)構(gòu)由進(jìn)口三通、進(jìn)口單向閥、高壓泵、出口三通、出口單向閥、壓力表三通和出口壓力表依次連接構(gòu)成；進(jìn)口三通的一端與冷卻結(jié)構(gòu)的冷卻盤管后端連接或直接連接外部管道，壓力表三通的一端與流量調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)連接； 流量調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)由高壓微調(diào)閥、高壓微調(diào)計量閥和限流器依次連接構(gòu)成；高壓微調(diào)閥與高壓泵輸送結(jié)構(gòu)中出口三通的一端連接，限流器與高壓泵輸送結(jié)構(gòu)中進(jìn)口三通連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓下微小流量連續(xù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述的高壓泵為高壓柱塞計量泵或高壓隔膜泵。
【文檔編號】F04B53/08GK103807158SQ201410065290
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年2月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月25日
【發(fā)明者】銀建中, 劉一凡, 徐琴琴, 喻文, 徐剛 申請人:大連理工大學(xué)