高压下微小流量连续调节系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了高压下微小流量连续调节系统，属于高压流体输送领域。该系统包括冷却结构、高压泵输送结构、流量调节结构。冷却结构包含冷却盘管和低温槽，冷却盘管位于低温槽中，冷却盘管的前端与外部管道相连，冷却盘管的后端与进口三通的一端相连；高压泵输送结构由进口三通、进口单向阀、高压泵、出口三通、出口单向阀、压力表三通和出口压力表依次连接构成；进口三通的一端与冷却盘管后端或直接连接外部管道，压力表三通的一端与流量调节结构连接。流量调节结构由高压微调阀、高压微调计量阀和限流器依次连接构成；高压微调阀与出口三通的一端连接，限流器与高压泵输送结构中进口三通连接。本发明结构简单，成本低，具有一定的自动调节能力。
【专利说明】高压下微小流量连续调节系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高压下微小流量连续调节系统，属于高压流体输送领域。
【背景技术】
[0002]高压柱塞泵、隔膜泵等高压泵，在超临界技术、液化石油汽等高压、超高压领域，有着广泛有应用。这些高压泵本身可以通过调节行程来实现流量的精确调节，但流量调节范围有限，大流量的行程过小时，不能有效输送介质，并且不能直接对压力进行控制。为了实现流量调节及保证系统安全，往往要在泵后安装高压缓冲罐和安全阀，并需要人为的调整行程或关闭高压泵，从而控制或稳定流量，使得系统安全稳定的运行。这一方案简单可行，但却存在几点重大的缺陷:(1)高压缓冲罐成本高，增加了原料的滞留量，并且在压力特别高时，介质的压缩系数增大，调节能力明显下降。对于压力非常高的系统，这一方案不能满足安全要求。(2)压力、流量调节需要人工干预，响应速度慢，尤其是对于突发状况如系统出口堵塞等，不能有效响应，造成压力不断增加，致使安全阀开启，输送介质泄漏，当介质为易挥发有毒、易燃易爆、腐蚀介质时，将造成巨大的破坏，如果安全阀不能正常开启，将有爆炸的危险。(3)大流量泵输送流量小时，造成柱塞的不均匀磨损，降低泵的使用寿命；当泵的行程过小时，不能吸入介质实现有效输送，即大流量高压泵无法实现介质的微小流量输送。色谱泵或注射泵可以实现微小流量的输送及压力的控制，完全克服了上述缺陷，但价格昂贵，大大增加了设备成本。
【发明内容】
[0003]为了克服传统高压泵-缓冲罐压力/流量调节系统的缺点，本发明提出一种高压下微小流量连续调节系统，通过回流量大小和出口压力反馈调节输出流量，结构简单，成本低廉，将泵流量粗调+辅助微调系统有效结合，可以实现用廉价的柱塞泵/隔膜泵代替价格昂贵的色谱泵或者注射泵，实现大流量(L/h)、小流量(mL/min)和微量流量(μ L/min)的连续调节，即“一泵多用”，并具有一定的自动调节能力。
[0004]本发明的技术方案是利用回流实现出口流量及压力的调节，并且能够根据出口压力大小在一定程度上自动调整流量大小，该系统包括冷却结构、高压泵输送结构、流量调节结构，各个结构之间及结构内各部件之间通过管道连接。
[0005]冷却结构包含冷却盘管和低温槽，冷却盘管位于低温槽中，冷却盘管的前端与外部管道相连，冷却盘管的后端与高压泵输送结构的进口三通的一端相连，起到冷却和缓冲两方面作用；低温槽为冷却盘管提供冷源，冷却结构仅当介质为液化气时使用。
[0006]高压泵输送结构由进口三通、进口单向阀、高压泵、出口三通、出口单向阀、压力表三通和出口压力表依次连接构成；进口三通的一端与冷却结构的冷却盘管后端连接或直接连接外部管道，压力表三通的一端与流量调节结构连接。
[0007]流量调节结构由高压微调阀、高压微调计量阀和限流器依次连接构成；高压微调阀与高压泵输送结构中出口三通的一端连接，限流器与高压泵输送结构中进口三通连接。流量调节结构对高压泵输出流量进行分流，从而实现对系统输出流量的调节。
[0008]高压泵进出口压力差较大，并且在高压区，介质压力随介质密度变化明显，因而微小的流量变化，可能引起较大的压力变化，本发明采用流量调节系统的三个组件联合控制回流量，以保证泵能够在正常输送介质的前提下，进行压力、流量的调节。其中，高压微调阀初步调整流量并控制旁路的开启和闭合；高压微调计量阀实现对流量的精确、微量调节；限流器用以增加管路阻力，限制回流量，为保证其具有足够的阻力，限流器管径要远小于主流管路管径，对于Φ3和Φ6的主流管路，限流器要选择1/16的钢管，限流器盘管长度由介质和工作压差确定，压差越大、介质密度粘度越小，盘管越长。
[0009]本发明具一定的自动调节能力，在泵行程及流量调节阀开度一定时，回流量与泵前后的压差有关，压差越大，回流量越大，因而本发明能够实现一定程度上的自动控制，在泵后压力增大时自动增大回流量，从而减小输出流量。这一方面有利于系统的稳定，另一方面有利于系统的安全，在遇到系统出口堵塞等突发情况时，能减缓泵后压力的增加速率，甚至在安全阀开启前便限制了压力的提升。当压力增长过快，超出自动流量调节范围时，只需要简单的调节压力微调计量阀，就可以快速的改变回流量，从而限制泵后压力，保证系统安全。
[0010]大流量高压柱塞泵、隔膜泵在行程过小时，无法输送介质，但通过本发明，可以实现小流量、微流量的介质输送，方便快捷，能够保护柱塞不至于发生不均匀磨损，有利于泵的保养。在不需要精确控制流量时，完全可以代替昂贵的色谱泵、注射泵。
[0011]本发明结构简单，成本低，具有一定的自动调节能力，可以实现用廉价的柱塞泵/隔膜泵代替价格昂贵的色谱泵或者注射泵，流量调节方便迅速。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]附图是便捷式高压下微小流量连续调节系统示意图。
[0013]图中:1高压泵；2进口单向阀；3输入介质进口 ；4冷却盘管；5低温槽；
[0014]6进口三通；7限流器；8高压微调计量阀；9高压微调阀；10出口单向阀；11压力表三通；12输送介质出口 ；13出口三通；14出口压力表。
【具体实施方式】
[0015]下面结合说明书附图具体说明【具体实施方式】。
[0016]实施例
[0017]冷却系统由冷却盘管4和低温槽5组成；高压泵输送系统由进口三通6、进口单向阀2、高压泵1、出口三通13、出口单向阀10、压力表三通11和出口压力表14组成；流量调节系统由高压微调阀9、高压微调计量阀8和限流器7组成。对于液化石油汽、二氧化碳等介质，该系统的上游3与冷却结构的冷却盘管4相连；对于液态介质，该系统的上游3直接与高压泵输送系统的进口三通6连结。进口单向阀2可以防止从限流器6回流的介质返回到该系统的上游3。从单向阀2进入的介质与从限流器7回流的介质一起进入高压泵I。介质经过高压泵增压后分为两路流体，其中主流通过出口单向阀10进入高压管路，出口压力表可以监视出口压力，起到警示作用；回流依次通过高压微调阀9，高压微调计量阀8，限流器7后，回到泵进口，通过这三个部件，旁路有了明显的压力降，限流器7出口压力与系统上游3压力接近，支流的流量和压力主要通高压微调计量阀8微调，高压微调阀9起到初步调节流量以及开启/关闭支流的作用，限流器7增加了旁路阻力，保证旁路有足够的压力降。
[0018]用超临界二氧化碳萃取大豆油，操作压力为25MPa，气源为二氧化碳气瓶，压力约为5MPa，萃取器有效体积为100mL。现有一台流量为8L/h的高压柱塞泵，对于该萃取操作而言流量偏大，而减小泵行程又易造成柱塞不均匀磨损，并且流量调节不方便；系统出口流量因为干冰堵塞阀口而不稳定，因而萃取器压力有较大的波动，需要调整泵的行程甚至关闭泵来防止萃取器超压。使用便捷式高压下小/微流量连续调节系统改造原系统，将二氧化碳气瓶与冷却盘管4连接，将压力表三通一端与萃取器连接。使用时，将泵的行程固定在合适大小，通过高压微调计量阀8和高压微调阀9控制输出流量。使用了该装置后，流量调节方便，在升压阶段关闭高压微调阀9，采用大流量，使压力能迅速达到要求值；在萃取阶段打开高压微调阀9，用高压微调计量阀8调整二氧化碳流量，输出流量小，稳定，调节方便快捷。出口干冰堵塞引起的压力波动由于该装置的自动调节作用而得到改善，使压力在22-28MPa之间波动而不至于超压。
【权利要求】
1.一种高压下微小流量连续调节系统，其特征在于，该系统包括冷却结构、高压泵输送结构、流量调节结构，各个结构之间及结构内各部件之间通过管道连接； 冷却结构包含冷却盘管和低温槽，冷却盘管位于低温槽中，冷却盘管的前端与外部管道相连，冷却盘管的后端与高压泵输送结构的进口三通的一端相连；冷却结构仅当介质为液化气时使用； 高压泵输送结构由进口三通、进口单向阀、高压泵、出口三通、出口单向阀、压力表三通和出口压力表依次连接构成；进口三通的一端与冷却结构的冷却盘管后端连接或直接连接外部管道，压力表三通的一端与流量调节结构连接； 流量调节结构由高压微调阀、高压微调计量阀和限流器依次连接构成；高压微调阀与高压泵输送结构中出口三通的一端连接，限流器与高压泵输送结构中进口三通连接。
2.根据权利要求1所述的高压下微小流量连续调节系统，其特征在于，所述的高压泵为高压柱塞计量泵或高压隔膜泵。
【文档编号】F04B53/08GK103807158SQ201410065290
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年2月25日 优先权日:2014年2月25日
【发明者】银建中, 刘一凡, 徐琴琴, 喻文, 徐刚 申请人:大连理工大学