CN100467701C - 超临界流体连续染纱器 - Google Patents

超临界流体连续染纱器 Download PDF

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Abstract

本发明属于纤维、纱及织物的染色装置领域，尤其涉及染色装置中的一种超临界流体连续染纱器。是由筒体、纱仓、加热器、纱仓截止装置、基座、驱动机构和纱仓托架构成；筒体安装在基座上，筒体外安装加热器，筒体上有流体管道接口，纱仓安装在筒体内，纱仓截止装置安装在筒体的两端；驱动机构安装在基座两端，动力输出部分与进出筒体的纱仓相对应，纱仓托架安装在筒体进出口处。该发明，结构合理，控制简单，实现了在封闭的高压条件下染纱和清除浮色的连续化操作，降低了能耗，提高了生产效率和染色质量，节约了成本。

Description

超临界流体连续染纱器
一、技术领域
本发明属于纤维、纱及织物的染色装置领域，尤其涉及染色装置中的一种超临界流体连续染纱器。
二、背景技术
超临界流体染色，特别是超临界二氧化碳染色，是利用超临界流体代替水作为染料的载体进行染色，从而从根本上解决了染色工业水污染的难题，该工艺有着广阔的应用前景。
超临界流体染色器作为超临界流体染色装置的核心设备，该设备的先进性影响了整个装置的工艺流程和性能。目前，国内外超临界流体染纱器中较为普遍的结构有两种：一是染纱器内设置一个多孔的经轴，待染的纱缠绕在轴上，染色流体单方向穿过经轴上的纱进行染色，这种结构难以保证各层纱染色的均匀性；另一种是染色流体由内向外和由外向内双向交替穿过纺织物，以达到均匀染色的目的，这种结构需要有染色流体的换向管路，增加了装置和控制的复杂性。更为关键的是以上两种都为间歇式结构，即每染完一批纱后都要经过降压、取纱再启动的过程，这种结构导致工艺复杂，能量消耗大，生产效率不高。
三、发明内容
本发明的目的在于克服现有染纱器结构的不足，提供一种染色均匀，可连续化操作，控制简单、能量消耗小，生产效率高的超临界流体连续染纱器。
本发明的基本构思：超临界流体连续染纱器是由筒体、纱仓、加热器、纱仓截止装置、基座、驱动机构和纱仓托架构成；筒体安装在基座上，筒体外安装加热器，筒体上有流体管道接口，纱仓安装在筒体内，纱仓截止装置安装在筒体的两端；驱动机构为两组液压活塞，分别安装在基座两端，活塞的中心线与染纱器筒体的中心线一致，两活塞的端部作用在进出染纱器筒体的纱仓端面上；动力输出部分与进出筒体的纱仓相对应，纱仓托架装在筒体进出口处。
纱仓由纱仓基座、流体分布筒、端盖、密封件和筒管构成；纱仓基座内有流体通道，纱仓基座的圆柱面上有密封槽和环形通道，流体通道与环形通道相通，密封槽内安装密封件；流体分布筒一端固定安装在纱仓基座上，另一端活动安装端盖，构成纱仓空腔；筒管两端分别安装在纱仓基座的流体通道口和端盖上，安装部位加密封件密封；流体分布筒壁和筒管壁为多孔结构，纱仓座和端盖的外端面有凸台。纱仓安装在筒体内腔的配合关系为动配合；流体分布筒的直径小于纱仓基座及端盖的外径，纱仓安装在筒体内时，纱仓流体分布筒与筒体内腔有环隙。
筒体上有染色流体和洗净流体进、出管道接口，每种流体管道接口由一个进口和两个出口，构成一个基本染洗单元，根据超临界流体连续染纱生产能力可按一个进口和一个出口的倍数增加染洗单元，流体进出管道接口的位置与安装在筒体内纱仓(初始状态)的纱仓基座上的环形通道和流体分布筒相对应。
安装在筒体两端的纱仓截止装置为卡箍式或液压夹头式。安装在筒体外的加热器为电加热器或者整体式、半圆管式或其它型钢式加热套。
驱动机构为液压或气动活塞装置或者螺杆推动装置。驱动机构安装在基座上，驱动机构的动力输出部分与进出筒体的纱仓相对应。
本发明的效果是：结构合理，控制简单，实现了在封闭的高压条件下染纱和清除浮色的连续化操作，降低了能耗，提高了生产效率和染色质量，节约了成本。
四、附图说明
图1为染纱器结构示意图；
图2为图1的A—A剖视图；
图3为纱仓结构示意图；
图4为染纱器装仓工位结构示意图；
图5为染纱器送仓工位结构示意图；
图6为染纱器卸仓工位结构示意图；
图7为筒管送入流体流向示意图；
图8为筒管返回流体流向示意图。
附图标记：
1、筒体  2、纱仓  2-1、纱仓基座  2-1-1、纱仓基座环形通道  2-1-2、纱仓基座流体通道  2-1-3、纱仓基座密封槽  2-1-4、纱仓基座筒管安装孔  2-1-5、纱仓基座凸台  2-2、流体分布筒  2-3、端盖  2-3-1、端盖密封槽  2-3-2、端盖筒管安装孔  2-3-3、端盖凸台  2-4、纱仓端盖密封件  2-5筒管  2-6、筒管密封件  3、洗净段加热器  4、染色段加热器  5、流体管道接口  5-1、流体出口管道接口  5-2、流体进口管道接口  5-3、流体出口管道接口  6、纱仓截止装置  7、基座  8、驱动机构  9、纱仓托架
五、具体实施方式
结合附图详细叙述本发明的最佳实施方式。
如图1、图2和图3所示：
染纱器的筒体1安装在基座7上，筒体1上有流体管道接口5，筒体1外安装洗净段加热器3和染色段加热器4；纱仓2安装在筒体1内，纱仓截止装置6安装在筒体1的两端；驱动机构8安装在基座7的两端，动力输出部分与进出筒体1的纱仓2相对应；纱仓托架9装在筒体1的进出口处，支承进出筒体1的纱仓2。
纱仓2由纱仓基座2-1、流体分布筒2-2、端盖2-3、纱仓端盖密封件2-4、筒管2-5和筒管密封件2-6构成；纱仓基座2-1的密封槽2-1-3里的密封件2-4采用至少两个开口错开一定角度的金属或者聚四氟乙烯密封环组合密封，或者O形圈密封；端盖2-3的密封槽2-3-1里的纱仓端盖密封件2-4采用至少两个开口错开一定角度的金属或者聚四氟乙烯密封环组合密封，或者O形圈密封；密封件2-4为O形圈时，在纱仓基座2-1和端盖2-3靠近流体分布筒2-2侧留有轴肩，其余圆柱面带有螺纹，对于端盖2-3，先套装O形圈，再拧上螺纹套固定O形圈，形成轴肩-O形圈-螺纹套密封结构；对于纱仓基座2-1，先套装第一个O形圈，拧上第一个螺纹套固定O形圈，形成轴肩-O形圈-第一个螺纹套密封结构，再拧上第二个螺纹套，套装第二个O形圈，拧上第三个螺纹套固定O形圈，形成第二个螺纹套-O形圈-第三个螺纹套密封结构；第一个螺纹套与第二个螺纹套构成纱仓基座环形通道2-1-1，第一个与第二个螺纹套螺纹直径一致，第三个螺纹套螺纹直径小于前两个螺纹直径的底径；螺纹套与纱仓基座2-1或端盖2-3上的螺纹采用密封胶密封，实现各个纱仓2之间、纱仓2和外界之间的密封。
流体分布筒2-2为多孔不锈钢圆筒包裹不锈钢丝网结构或者不锈钢粉末冶金多孔结构，一端焊接或粘结在纱仓基座2-1上，另一端应用碰珠或镟扣与端盖2-3连接；流体分布筒2-2的直径小于纱仓基座2-1及端盖2-3的外径，纱仓2安装在筒体1内时，纱仓2的流体分布筒2-2与筒体1内腔有环隙，形成流体通道。筒管2-5为不锈钢多孔管，两端安装在纱仓基座2-1的筒管安装孔2-1-4和端盖2-3上的端盖筒管安装孔2-3-2内，安装部位加密封圈密封。
筒体1上的流体管道接口5沿筒体全长设置，在筒体1进口最近的3个流体管道接口5相对应的安装在筒体1内的纱仓2的位置为染色段的一个基本染色单元，中间位置的流体管道接口5与纱仓2上的纱仓基座环形通道2-1-1相对应，并与染色流体管路的染色流体输送管道相连接；左右两侧的流体管道接口5的位置与安装在筒体1内的纱仓2的流体分布筒2-2相对应，并与染色流体管路的回流管道相连接。染纱生产规模扩大时，每扩大一个染色单元，增加一个染色流体输送管道接口5和一个染色流体回流管道接口5。
后续的3个流体管道接口5相对应安装在筒体1内的纱仓2的位置为洗净段的一个基本洗净单元，中间位置的流体管道接口5与纱仓2上的纱仓基座环形通道2-1-1相对应，并与洗净流体管路的洗净流体输送管道相连接；左右两侧的流体管道接口5的位置与安装在筒体1内的纱仓2的流体分布筒2-2相对应，并与洗净流体管路的洗净流体回流管道相连接。染纱生产规模扩大时，每扩大一个洗净单元，增加一个洗净流体输送管道接口5和一个洗净流体回流管道接口5。
截止装置6为液压或机械卡箍，卡箍由至少两瓣卡抓构成，固定安装在筒体1的两端口上，在液压或机械力作用下推动卡箍，卡在纱仓2的纱仓基座凸台2-1-5和端盖凸台2-3-3之间，阻止筒体1内的纱仓2在没有驱动机构8推进作用时从筒体1中跑出。
驱动机构8为两组液压活塞机构，分别安装在基座7的两端立壁上，活塞的中心线与染纱器筒体1的中心线一致，两活塞的端部作用在进出染纱器筒体1的纱仓2端面上。纱仓托架9采用V形槽或其他结构，安装在基座7上，起到承托纱仓作用，其高度以被承托纱仓的中心线与筒体1的中心线相一致时为基准。
洗净段加热器3和染色段加热器4焊接在筒体1的外部，与染色段和洗净段相对应，使流体保持所需要的温度，通常洗净段加热器3的温度要低于染色段加热器4的温度。
该装置的操作过程：
首先将超临界流体连续染纱器安装到染色装置系统中，如图7、图8所示筒体1上的流体管道接口5，分别与系统中的染色流体管路及洗净流体管路相连接，截止装置6、驱动机构8、洗净段加热器3和染色段加热器4与系统中的液压动力系统、电源和热源接通。
筒纱装进纱仓2内，筒管2-5的一端安装在纱仓基座2-1的纱仓基座筒管安装孔2-1-4内，盖上端盖2-3，同时管筒2-5的另一端插入端盖2-3的端盖筒管安装孔2-3-2内。
将待染纱装入纱仓2，不断推入和卸出筒体1的纱仓2构成连续运行的纱仓链，装置运行过程中，纱仓装入侧(图1中筒体1的右侧)截止装置6收缩卡紧，纱仓卸出侧活塞(图1中筒体1的左侧)压紧即将离开筒体1的纱仓，阻止纱仓从筒体1中跑出；如图4所示，纱仓装入侧的驱动机构8活塞后退，将即将装入筒体1的纱仓置于纱仓托架9上，随后如图5所示，纱仓装入侧的驱动机构8活塞施力压紧新装纱仓，与此同时，纱仓装入侧的截止装置6松开，纱仓装入侧的活塞继续向前推进，将装有待染纱的纱仓2推进筒体1，纱仓卸出侧的活塞同步后退；当新装纱仓被推入纱仓长度的1/2之后，如图6所示纱仓卸出侧的截止装置6收缩卡紧，纱仓卸出侧的活塞后退，取下卸出纱仓。依次往复。
染色过程：
如图7，纱仓链在筒体1内染色段的运动过程中，纱仓2的流体分布筒2-2首先与流体出口管道接口5-3连通，纱仓基座2-1上的纱仓基座流体通道2-1-2与流体进口管道接口5-2连通，染色超临界流体通过流体进口管道接口5-2经纱仓基座流体通道2-1-2，筒管2-5，被染筒纱，流体分布筒2-2和流体出口管道接口5-3流出，即完成由内而外流经被染纱的染色步骤；随后纱仓被推动1/2纱仓长度的距离，此时如图8所示，流体出口管道接口5-1与纱仓基座2-1上的纱仓基座环形通道2-1-2连通，流体分布筒2-2与流体进口管道接口5-2连通，染色超临界流体经流体进口管道接口5-2，流体分布筒2-2，被染筒纱，筒管2-5，纱仓基座流体通道2-1-2和流体出口管道接口5-1流出，完成由外而内流经被染纱的染色步骤，达到均匀染色的目的。
洗净过程：
同样道理，纱仓链在筒体1内的运动过程中，洗净段的纱仓2的流体出口管道接口5-1与纱仓基座2-1上的纱仓基座环形通道2-1-2连通，流体分布筒2-2与流体进口管道接口5-2连通，洗净超临界流体经流体进口管道接口5-2，流体分布筒2-2，被染筒纱，筒管2-5，纱仓基座流体通道2-1-2和流体出口管道接口5-1流出，完成由外而内流经被染纱的洗去浮色步骤；随后纱仓被推动1/2纱仓长度的距离，此时，流体分布筒2-2首先与流体出口管道接口5-3连通，纱仓基座2-1上的纱仓基座流体通道2-1-2与流体进口管道接口5-2连通，洗净超临界流体通过流体进口管道接口5-2经纱仓基座流体通道2-1-2，筒管2-5，被染筒纱，流体分布筒2-2和流体出口管道接口5-3流出，即完成由内而外流经被染纱的洗去浮色步骤，达到均匀洗去浮色的目的。其他纱仓的染色和洗净步骤依次类推。
纱仓的装卸筒纱都在筒体外部进行，染色和洗净工艺是在封闭状态下连续完成，实现了连续化操作，降低了能耗，提高了生产效率和染色质量，节约了成本。被染纱的装入和卸出筒体等工作可以是人工的也可以安装自动化系统来完成。

Claims (4)

1、超临界流体连续染纱器，其特征为由筒体、纱仓、加热器、纱仓截止装置、基座、驱动机构和纱仓托架构成；筒体安装在基座上，筒体外安装加热器，筒体上有流体管道接口，纱仓安装在筒体内，纱仓截止装置安装在筒体的两端；驱动机构为两组液压活塞，分别安装在基座两端，活塞的中心线与染纱器筒体的中心线一致，两活塞的端部作用在进出染纱器筒体的纱仓端面上；动力输出部分与进出筒体的纱仓相对应，纱仓托架安装在筒体进出口处。
2、根据权利要求书1所述的超临界流体连续染纱器，其特征为所述的纱仓由纱仓基座、流体分布筒、端盖、密封件和筒管构成；纱仓基座内有流体通道，纱仓基座的圆柱面上有密封槽和环形通道，流体通道与环形通道相通，密封槽内安装密封件；流体分布筒一端固定安装在纱仓基座上，另一端活动安装端盖，构成纱仓空腔；筒管两端分别安装在纱仓基座的流体通道口和端盖上，安装部位加密封件密封；流体分布筒壁和筒管壁为多孔结构，纱仓座和端盖的外端面有凸台。
3、根据权利要求书1所述的超临界流体连续染纱器，其特征为所述的纱仓安装在筒体内，纱仓与筒体内腔的配合关系为动配合；安装在筒体内的纱仓流体分布筒与筒体内腔有环隙。
4、根据权利要求书1所述的超临界流体连续染纱器，其特征为所述的驱动机构为液压或气动活塞装置或者螺杆推动装置。
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