一种液体加压注射装置及系统的制作方法

1.本实用新型涉及化学设备技术领域，具体涉及一种液体加压注射装置及系统。


背景技术：

2.实验室中经常需要中途向反应釜内注射液体，或加入反应原料，或加入催化剂，这里以制备聚醚多元醇为例来说明现有技术中液体注射中存在的问题。聚醚多元醇(简称聚醚)是由起始剂(含活性氢基团的化合物)与环氧乙烷(eo)、环氧丙烷(po)、环氧丁烷(2o)等在催化剂存在下经加聚反应制得。聚醚产量最大者为以甘油(丙三醇)作起始剂和环氧化物(一般是po与eo并用)，通过改变po和eo的加料方式(混合加或分开加)、加量比、加料次序等条件，生产出各种通用的聚醚多元醇。最常用的聚醚催化剂有碱性催化剂，胺类催化剂等，其中碱性催化剂可分为固体碱催化剂和液体碱催化剂，胺类催化剂大多为液体催化剂，对于液体催化剂而言，大多具有腐蚀性以及易挥发性质，导致了液体催化剂加料过程的危险性和不便性。
3.在实验室中一般采用传统的小型针管注射器进行注射，注射的前提是保持釜内压力为负，在负压下由注射器内抽入反应釜中。但液体在高温下极易挥发，当釜内压力正压时很难注射，导致后期补加催化剂非常困难。


技术实现要素：

4.因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中液体难以注射进正压的反应釜内的缺陷，从而提供一种液体加压注射装置及系统。
5.为了解决上述问题，本实用新型一方面提供了一种液体加压注射装置，包括储料腔、注射腔和加料阀。其中，储料腔设有加料口；注射腔设有下料口、进气口和排气口；进气口适于连接高压气源；储料腔和注射腔之间具有将二者连通的出料口；加料阀设于出料口上，适于控制出料口的开闭。
6.可选的，包括罐体，罐体内设有隔板组件，隔板组件将罐体的内腔分隔为位于上方的储料腔，以及位于储料腔下方的注射腔，出料口开设在隔板组件上。
7.可选的，加料阀包括阀座、阀芯和阀杆。其中，阀座设于隔板组件上，阀座具有阀腔；阀芯可滑动的设于阀腔内，阀芯具有打开出料口的打开位置以及阻断出料口的闭合位置；阀杆的第一端与阀芯连接，第二端为控制端，用于控制阀芯在打开位置和闭合位置之间移动。
8.可选的，阀芯上设有密封圈，密封圈套装在阀芯上，阀芯位于闭合位置时，阀芯与出料口密封连接。
9.可选的，阀杆上设有外螺纹，阀座上设有内螺纹，阀杆与阀座螺纹连接。
10.可选的，阀杆的第二端伸出罐体外侧，阀杆的第二端设有转动手柄。
11.可选的，储料腔的底壁由四周朝向出料口倾斜设置，形成锥形结构；注射腔的底壁由四周朝向下料口倾斜设置，形成锥形结构。
12.可选的，下料口上连接有下料管，下料管上设有下料阀；进气口上连接有进气管，进气管上设有进气阀；排气口上连接有排气管，排气管上设有排气阀。
13.可选的，下料管的端部设有连接结构，适于与反应釜的进料口连接。
14.本实用新型另一方面提供了一种液体加压注射系统，包括以上技术方案中任一项的液体加压注射装置，还包括反应釜，下料口与反应釜的进料口连接。
15.本实用新型具有以下优点：
16.1.利用本实用新型的技术方案，由于注射腔设置进气口和排气口，当排气口关闭时，可以通过进气口向注射腔中注入高压气体，反应釜在微正压情况下，注射腔内的液体也可以在气压作用下成功的注射进反应釜中；通过设置排气口，打开排气口，或连接抽真空管线，可以将注射腔内的空气排出，防止液体与空气发生化学反应而影响液体的化学性质，从而保证反应釜内合成的产品的质量；通过设置加料阀，能够控制出料口的开闭，使储料腔和注射腔连通，实现加料。
17.2.通过在罐体内设置隔板组件，将罐体内腔分隔为储料腔和注射腔，使得储料腔和注射腔共用一个罐体，能够有效的减小液体加压注射装置的体积。
18.3.在出料口上设置加料阀，通过加料阀和出料口之间的配合结构提高储料腔和注射腔之间的密封性能，尤其是在阀芯上设置密封圈，进一步防止液体与空气发生化学反应，提高反应釜内合成的产品的质量。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1示出了本实用新型提供的液体加压注射系统的一种结构示意图；
21.图2示出了处于闭合位置的加料阀的一种结构示意图；
22.图3示出了处于打开位置的加料阀的一种结构示意图。
23.附图标记说明：
24.1、罐体；11、储料腔；111、加料口；1111、密封盖；12、注射腔；121、下料口；1211、下料管；1212、下料阀；122、进气口；1221、进气管；1222、进气阀；123、排气口；1231、排气管；1232、排气阀；13、出料口；14、加料阀；141、阀座；142、阀芯；143、阀杆；144、密封圈；145、转动手柄；15、隔板组件；16、连接结构；2、反应釜；21、进料口；211、进料管；212、进料阀。
具体实施方式
25.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是
为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
27.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
28.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
29.为了便于介绍本实用新型的技术方案，以下结合附图以及具体的实施例来详细说明，但实施例不应看作是对本实用新型的限制。
30.实施例1
31.一种液体加压注射装置，参照图1-图3，包括储料腔11、注射腔12和加料阀14。其中，储料腔11设有加料口111；注射腔12设有下料口121、进气口122和排气口123；进气口122适于连接高压气源；储料腔11和注射腔12之间具有将二者连通的出料口13；加料阀14设于出料口13上，适于控制出料口13的开闭。
32.利用本实用新型的技术方案，由于注射腔12设置进气口122和排气口123，当排气口123关闭时，可以通过进气口122向注射腔12中注入高压气体，反应釜2在微正压情况下，注射腔12内的液体也可以在气压作用下成功的注射进反应釜2中；通过设置排气口123，打开排气口123，或连接抽真空管线，可以将注射腔12内的空气排出，防止液体与空气发生化学反应而影响液体的化学性质，从而保证反应釜2内合成的产品的质量；通过设置加料阀14，能够控制出料口13的开闭，使储料腔11和注射腔12连通，实现加料。
33.本实施例以反应釜2内合成聚醚多元醇为例，注射腔12用于向反应釜2内注射液体催化剂。本实用新型结构简单合理，操作方便，注射效果好，能够在零压或者微正压时进行液体催化剂的注射，同时具备良好的密封性能，确保在注射过程中无空气的掺入，保证了聚醚多元醇的质量。
34.具体的，液体加压注射装置包括罐体1，罐体1内设有隔板组件15，隔板组件15将罐体1的内腔分隔为位于上方的储料腔11，以及位于储料腔11下方的注射腔12，出料口13开设在隔板组件15上。具体的，本实施例中，罐体1为立式的，隔板组件15包括两个横向设置的隔板，隔板固定在罐体1内侧壁上，两个隔板对应开设有出料口13，加料阀14设在两个隔板之间。具体的，出料口13的直径为0.5-1cm，确保液体催化剂能够缓慢的由储料腔11导入注射腔12。
35.通过在罐体1内设置隔板组件15，将罐体1内腔分隔为储料腔11和注射腔12，使得储料腔11和注射腔12共用一个罐体1，能够有效的减小液体加压注射装置的体积。
36.具体的，储料腔11的容积根据反应釜2的大小以及液体催化剂的用量来定，实验室常用反应釜2为3l～10l，故储料腔11的大小优选100ml。
37.进一步的，参照图2和图3，加料阀14包括阀座141、阀芯142和阀杆143。其中，阀座141设于隔板组件15上，具体的，阀座141与两个隔板固定连接；阀座141具有阀腔；阀芯142
可滑动的设于阀腔内，阀芯142具有打开出料口13的打开位置以及阻断出料口13的闭合位置；也就是，当阀芯142处于打开位置时，储料腔11、阀腔和注射腔12连通；当阀芯142处于闭合位置时，储料腔11、阀腔和注射腔12互不连通。阀杆143的第一端与阀芯142连接，第二端为控制端，用于控制阀芯142在打开位置和闭合位置之间移动。
38.进一步的，阀杆143水平设置，阀杆143上设有外螺纹，阀座141上的内侧壁上设有内螺纹，阀杆143与阀座141螺纹连接。当转动阀杆143时，可以驱动阀芯142在阀腔内移动，从而控制阀芯142与出料口13之间的位置关系。
39.进一步的，阀芯142上设有密封圈144，密封圈144套装在阀芯142上，阀芯142位于闭合位置时，阀芯142与出料口13密封连接。也就是，密封圈144的顶部和底部分别和两个隔板上的出料口13密封连接，将储料腔11和注射腔12之间密封隔离。
40.在出料口13上设置加料阀14，通过加料阀14和出料口13之间的配合结构提高储料腔11和注射腔12之间的密封性能，尤其是在阀芯142上设置密封圈144，进一步防止液体催化剂与空气发生化学反应，提高反应釜2内合成的产品的质量。
41.以聚醚多元醇合成为例，传统的小型针管注射器密封效果较差，在置换时容易抽入空气，导致合成的聚醚多元醇质量不佳。而本技术能够稳定可靠的将液体催化剂注射入反应釜2内，同时能够保证良好的密封性，避免液体催化剂与空气发生化学反应，保证液体催化剂的化学性质不受影响，从而保证反应釜2内合成的聚醚多元醇的质量。
42.进一步的，阀杆143的第二端伸出罐体1外侧，阀杆143的第二端设有转动手柄145。设置转动手柄145便于人工操作。
43.进一步的，储料腔11的底壁由四周朝向出料口13倾斜设置，形成锥形结构，有利于液体催化剂完全导入注射腔12内；注射腔12的底壁由四周朝向下料口121倾斜设置，形成锥形结构，有利于液体催化剂完全导入反应釜2中。
44.具体的，出料口13设于隔板的中部，储料腔11内，可以在隔板上设置倾斜的导流板，使储料腔11朝向出料口13收缩为锥形结构。在一些其他的实施例中，隔板组件15包括设于储料腔11内的隔离块，隔离块的中部开设贯穿隔离块的出料口13，隔离块设置有导流坡面，或是隔离块朝向储料腔11一侧设置成漏斗状。
45.进一步的，下料口121上连接有下料管1211，下料管1211上设有下料阀1212；
46.进气口122上连接有进气管1221，进气管1221上设有进气阀1222；进气管1221可连接氮气管线；
47.排气口123上连接有排气管1231，排气管1231上设有排气阀1232，排气管1231可连接抽真空管线。
48.进一步的，下料管1211的端部设有连接结构16，适于与反应釜2的进料口21连接。
49.进一步的，反应釜2的进料口21上连接有进料管211，进料管211上设有进料阀212。
50.进一步的，液体加压注射装置还包括密封盖1111，密封盖1111可拆卸的密封设于所述加料口111上。具体的，密封盖1111设有内螺纹，加料口111的侧壁上设有外螺纹，密封盖1111和加料口111螺纹连接，确保储料腔11与外界空气隔绝，保证储料腔11内的液体的化学性质不受影响。
51.进一步的，储料腔11的侧壁采用透明玻璃材质制成，方便观察储料腔11中液体的液位情况，这样，在控制加料阀14时能够通过肉眼清晰的判别储料腔11内的液体的液位，提
高加料阀14控制的精准度，一方面能够使储料腔11中的液体完全流出，保证液体加入的量，从而保证反应釜2内合成的产品的质量，另一方面，在储料腔11中的液体完全流入注射腔12中后，能够及时关闭加料阀14，防止空气的进入，保证液体催化剂的化学性质不受影响。
52.进一步的，注射腔12选用耐高压、耐腐蚀的材质，优选不锈钢或者耐高压透明玻璃，由于注射腔12用于对微正压的反应釜2进行注射，注射腔12的压力承受上限为0.6mpa。本实施例提供的液体加压注射装置适用于实验室用聚醚生产过程中液体催化剂的注射，且适用于釜内压力为釜压、零压或者微正压时使用，适用于聚醚生产前期催化剂的加入或者后期进料过程中催化剂的补加操作，当反应釜2内压力过高大于实验室氮气管线的压力或超出该注射腔12可承受压力时不可使用。
53.进一步的，本实施例中，连接结构16为螺纹连接。具体的，下料管1211的内径等于进料管211的外径，下料管1211内壁上设有内螺纹，进料管211的外壁上设有外螺纹，下料管1211和进料管211螺纹连接。当然，也可以是，下料管1211的外径等于进料管211的内径，也就是，下料管1211外侧壁上设置外螺纹，进料管211的内侧壁上设置内螺纹，下料管1211和进料管211螺纹连接。当然，在一些其他的实施例中，连接结构16还可以是通过卡接结构连接，现有技术任何可以将下料管1211和进料管211连接的卡接结构都可以应用到本技术中。
54.实施例2
55.一种液体加压注射系统，包括实施例1中所述的液体加压注射装置，还包括反应釜2，下料口121与反应釜2的进料口21连接。
56.进一步的，反应釜2内还设有搅拌装置，便于是液体催化剂和反应釜2内的化学物质充分接触，提高反应效率。
57.操作方法包括以下步骤：
58.1、向储料腔11加料：实验人员在注射前检查加料阀14、进气阀1222、排气阀1232以及下料阀1212处于关闭状态，实验人员按照工艺需求称量好所需的液体催化剂，打开储料腔11顶端的密封盖1111，将催化剂倒入储料腔11中，拧紧密封盖1111，避免因有空气进入储料腔11内而导致产品外观不合格。
59.2、连接反应釜2：通过连接结构16将液体加压注射装置和反应釜2连接，也就是将下料管1211和反应釜2的进料管211连接。
60.3、抽真空：将实验室氮气管线连接到进气管1221上，打开进气阀1222，向注射腔12内充入氮气，充气完毕后关闭进气阀1222，随后打开排气阀1232，将注射腔12内的氮气排出，当罐内气压减小，或者排气量很小时及时关闭排气阀1232，此操作是为了防止氮气全部排尽后又有空气进入注射腔12内。随后将抽真空管线连接到排气管1231上，打开排气阀1232对注射腔12内进行抽真空，然后关闭排气阀1232，再次打开进气阀1222进行充气，充气后放气、抽真空。
61.4、向注射腔12加料：抽完真空后，关闭排气阀1232，随后缓慢的转动加料阀14，由于注射腔12内为负压，当加料阀14缓慢打开时，储料腔11中的液体催化剂能够在负压作用下被抽到注射腔12中，在转动加料阀14时不宜过快，防止催化剂量少时，将储料腔11内空气也抽入到注射腔12中。时刻关注储料腔11中液体催化剂的液位情况，当储料腔11中的液体催化剂全部抽入到注射腔12后，迅速将加料阀14关闭。随后打开进气阀1222，注射腔12内充满氮气后，关闭进气阀1222，慢慢打开下料阀1212和进料阀212，注射腔12内催化剂在压力
作用下注射进入反应釜2中，随后关闭下料阀1212、进料阀212。注射完毕后，拆卸连接结构16，将液体加压注射装置反应釜2分离。
62.使用后，对于液体加压注射装置的后期清洗，首先打开密封盖1111将清洗剂倒入储料腔11中，充分摇晃后打开加料阀14，使清洗剂进入注射腔12内，充分摇晃后打开下料阀1212，使清洗剂流出。对于易挥发液体，也可将氮气管线连接到进气管1221上，打开进气阀1222以及排气阀1232，将注射腔12内液体吹扫干净。
63.根据上述描述，本专利申请具有以下优点：
64.1、结构简单，操作方便，能够在零压或者微正压时进行液体的注射；
65.2、具备良好的密封性能，确保在注射过程中无空气掺入，保证了液体的化学性质，保证反应釜2内合成的产品的质量；
66.3、储料腔11和注射腔12共用一个罐体1，体积小，便于控制。
67.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。