CN103590211A - 一种超低浴比的染纱机染液循环系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种超低浴比的染纱机染液循环系统，主要包括四级叶轮泵、电机、连接座、泵壳和内泵体等部件。电机通过连接座与四级叶轮泵的旋转轴连接而驱动叶轮泵旋转对染液做功；内泵体套在泵壳中，形成了内外两条染液通道；四级叶轮泵对染液做功，使染液获得了所需压头，并通过内通道向上流向待染的纱线，穿透纱线之后染液通过所述外通道回流到四级叶轮泵中再次进行循环，从而利用了电机和四级叶轮泵实现了染液的循环。本发明结构简单，容易制造，可设计实现浴比达到1：2.3的极低浴比染纱机，可明显降低电、水、蒸汽等资源的消耗量，使废液排放更低，更加环保，且能提高经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及染色机械技术领域，具体涉及一种超低浴比的染纱机染液循环系统。
背景技术
纺织工业是我国国民经济的重要产业，长期以来，纺织工业为国民经济的发展、解决人民穿衣、出口创汇等方面作出了重大贡献，而作为连接桥梁的染整行业无疑在这个行业中有着重要的地位。染整行业是纺织品深加工、精加工和提附加值的关键，是纺织纤维、原纱、胚布加工成进入消费品市场的最终产品之间的纽带，起着推动产品共同发展的重要作用。
浴比在染色过程中是一个重要的指标，浴比的大小直接反映染色质量的好坏。浴比是指浸染或竭染染色时配制的染液与被染物的质量之比。在实际生产应用中常把染液的密度当作1来处理。浴比有大小之分，如 1:20，1:30 为大浴比；1:3，1:5 为小浴比。浴比又称液比，指纱线与染液重量的比例。如纺织品 100 千克用染液 1000 千克，则浴比是 1:10。传统染整设备的缺点是浴比大、耗电量大、用染化料助剂多、工艺时间长等。实际生产时，纱锭在湿透水的饱和状态下，染液浸泡半个纱架。采用超低浴比染色技术的染整设备，其优点主要有：
(1) 节约染料。在染色过程中相同用量的燃料在不同浴比中的浓度是不同的，其达到染色平衡时的上染率也是不同的。在一定用量染料的情况下实行小浴比染色时，其染液中染料的浓度相对较大，织物纤维上的染料浓度随染液中染料浓度的增加而上升，而染液中余留的染料浓度下降，减少了废弃染液中染料的排放量。反之，浴比大，染液中的燃料浓度相对较低，织物纤维上染时的染料浓度也较低，从而增加了废染液中染料的排放量。因此，浴比的大小会直接影响染料的吸尽率和固色率，特别是对常用的活性染料而言。浴比的大小会直接影响助剂、电解质的用量。实行小浴比染色时，不仅织物得色深，同时也减少了染料助剂的用量，减少了污水的排放量。
(2) 染色重现性好。实行小浴比染色时，浴比的变化相对较小，虽说染料对浴比的依存性不同，但由于浴比小，织物上染率变化不大，色差一般在可接受的范围之内，即小浴比染色的重现性相对较好。
(3) 染色匀染性好。染色时织物匀染性的好坏主要取决于染液的循环频率。染色时浴比减小，染液的循环次数就增多。染液的循环频率越大，染料的扩散及上染机会就多，就可以改善局部染色不匀的情况。
(4) 小浴比染色节水、节能。染色时，水、电、蒸汽的消耗都与浴比有关，浴比小则能耗低。小浴比染色附加的多省洗水系统及多功能智能水洗系统，有很显著的节水效果。小浴比染色技术在织物染色中有显著的技术优势，热传递速率高，主缸水位充满与排放时间短，节水、节能，大大缩短染色周期，增加生产量。
小浴比染色不仅匀染性好，节省了染料、助剂的用量，保证了染色工艺的重现性，而且更加体现出高效、节能和环保的特点。因此，小浴比染色是染整技术的主要发展方向。
本发明专利申请人在2011年4月15日申请了发明专利“超低浴比三级叶轮泵染纱机”（专利申请号：201110095749.5），申请公开了一种超低浴比三级叶轮泵染纱机，包括染缸、纱架、叶轮泵等部件。采用三级叶轮泵的脉动流体染色技术，染液经过三级叶轮泵被提升到30米高压扬程，通过三级泵喷射到纱锭，染液以高速脉流单方向喷射到纱锭，流出纱层循环回纱缸体内，并完成染料对纱锭的上染过程。叶轮泵使染液在纱锭染色循环产生脉动流体动力效应，提高了染液与纱锭之间的染色交换频率，使小浴比染液与纱锭接触并获得动力循环，达到染液不浸泡纱锭染色的l：3最低浴比。
尽管上述专利已经实现了1：3的超低浴比，但仍然有改善的空间，需要进一步研究优化染纱机的结构从而进一步降低浴比，减少废液排放，提高染纱的经济效益。
发明内容
为了进一步降低染纱的浴比，提出了一种超低浴比染纱机染液循环系统，该循环系统采用了四级叶片泵配合新型的泵体结构实现了将染纱浴比降低到1：2.3的超低浴比的极限，可进一步降低染纱废液的排放，提高经济效益。
本发明提供一种超低浴比的染纱机染液循环系统，其技术方案是：
一种超低浴比的染纱机染液循环系统，其包括四级叶轮泵、电机、连接座、泵壳和内泵体，所述电机通过连接座与四级叶轮泵连接而驱动四级叶轮泵中的一级轴流叶片、二级离心叶片和三级轴流叶片旋转对染液做功，经过前述三级叶片的染液进入属于静态结构的四级增压叶片将染液的部分动能转换为压力能从而提高染液的压头；所述内泵体套在泵壳中，形成了内外两条染液通道；四级叶轮泵对染液做功及能量形式转换，使染液获得了所需压头，并通过内通道向上流向待染的纱线，穿透纱线之后染液通过所述外通道回流到四级叶轮泵中再次进行循环，从而利用了电机和四级叶轮泵实现了染液的循环。
进一步地，所述超低浴比的染纱机染液循环系统还包括四级叶轮泵的前盘、后盘和旋转轴；四级叶轮泵的前盘和后盘是关于旋转轴轴对称的部件，两者共同构成了一个光顺的流道使染液能在其中自由流动；所述四级叶轮泵包括了四级叶片，根据染液的流向依次包括：一级轴流叶片、二级离心叶片、三级轴流叶片和四级增压叶片；所述一级轴流叶片、二级离心叶片和三级轴流叶片依次安装在所述光顺流道的前端、中部和末端，并与前盘和后盘共同绕着旋转轴转动；所述四级增压叶片是独立固定安装在所述光顺流道的出口，是属于静态结构而不会转动，其作用是将叶轮泵前三级叶片所驱动的染液的部分动能转换为压力能而使得染液具有更高的压头。
进一步地，所述四级叶轮泵的前盘和后盘所构成的染液通道形状的曲率应该是连续的，且染液流道被弯曲成扁平形状，并且流道入口和出口方向成相反方向布置，从而使得叶轮泵体积小而减少了泵结构重量及转动惯量，也降低了流道的流道阻力，从而具有较高的效率。
进一步地，四级叶轮泵中，一级轴流叶片的数量通常为3片；二级离心叶片数量通常为7片；三级轴流叶片数量通常为7片；四级增压叶片数量通常为8片。
进一步地，所述四级叶轮泵的前三级叶片和流道与旋转轴固定连接，并通过连接座与电机同轴连接，并且电机的主轴与四级叶轮泵的旋转轴同轴连接以驱动叶轮泵前三级叶片和流道旋转。
进一步地，所述的一种超低浴比的染纱机染液循环系统还包括用于将已经加压的染液输送到待染纱线中的内套管和用于将染液输入到四级叶轮泵中进行加压的吸入管，内套管和内泵体构成了染液内通道，该染液内通道与四级叶轮泵的出口连接；吸入管与四级叶轮泵同轴连接；泵壳与内套管及内泵体之间共同构成染液外通道，染液外通道与吸入管连接，用于收集从纱线中回流的染液并输入到四级叶轮泵中。
进一步地，所述染液的内外通道的垂直于染液流动方向的横截面积应该基本相同，以满足染液流动的连续性和均匀性，提高染液循环的效率。
相对于现有技术，本发明具有以下优点：
由于采用了极为紧凑的四级叶轮泵，从而使得叶轮泵体积小而减少了泵结构重量及转动惯量，也降低了流道的流道阻力，从而具有较高的效率。巧妙布置了染液内外通道的结构，使得染液内外通道的行程缩短，储蓄的染液进一步降低，从而可以设计浴比达到1:2.3的极低浴比染纱机，大幅降低染纱中染液的需求量，减少废液的排放，提高染纱的经济效益。
附图说明
图1是一种超低浴比的染纱机染液循环系统的结构示意图。
图2是一种超低浴比的染纱机染液循环系统的样机模型图。
图中：1-一级轴流叶片；2-二级离心叶片；3-三级轴流叶片；4-四级增压叶片；5-连接座；6-电机；7-泵壳；8-内套管；9-吸入管；10-内泵体；11-前盘；12-后盘；13-旋转轴。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不限于此。
如图1所示，一种超低浴比的染纱机染液循环系统，主要包括四级叶轮泵、电机、连接座、泵壳和内泵体等部件。所述电机通过连接座与四级叶轮泵连接而驱动叶轮泵旋转对染液做功；所述内泵体套在泵壳中，形成了内外两条染液通道；四级叶轮泵对染液做功，使染液获得了所需压头，并通过内通道向上流向待染的纱线，穿透纱线之后染液通过所述外通道回流到四级叶轮泵中再次进行循环，从而利用了电机和四级叶轮泵实现了染液的循环。
所述四级叶轮泵包括了四级叶片，根据染液的流向依次包括：一级轴流叶片1、二级离心叶片2、三级轴流叶片3和四级增压叶片4；叶轮泵的前盘11和后盘12是关于旋转轴13轴对称的部件，两者共同构成了一个光顺的流道使染液可以在其中自由流动；所述一级轴流叶片1、二级离心叶片2和三级轴流叶片3依次安装在所述光顺流道的前端、中部和末端，并与前盘和后盘共同绕着旋转轴转动；所述四级增压叶片4是独立固定安装在所述光顺流道的出口。
所述四级叶轮泵的前盘11和后盘12所构成的染液通道形状的曲率应该是连续的，以保证染液在其中流动顺畅，该染液通道被弯曲成扁平形状，并且流道入口和出口方向基本相同，使得叶轮泵体积小而减少了泵结构重量及转动惯量，也降低了流道的流道阻力，从而具有较高的效率。
所述四级叶轮泵中，一级轴流叶片的数量通常为3片；二级离心叶片数量通常为7片；三级轴流叶片数量通常为7片；四级增压叶片数量通常为8片。所述各级叶片均为圆弧状。
所述四级叶轮泵通过连接座5与电机6同轴连接，并且电机的主轴与四级叶轮泵的旋转轴13同轴连接以驱动叶轮泵旋转。
所述内套管8和内泵体10构成了染液内通道，并与四级叶轮泵的出口连接，用于将已经加压的染液输送到待染纱线中；吸入管9与四级叶轮泵同轴连接，用于将染液输入到四级叶轮泵中进行加压；泵壳7与内套管8及内泵体10共同构成了染液外通道，染液外通道与吸入管9连接，用于收集从纱线中回流的染液并输入到四级叶轮泵中。
所述染液内通道和外通道（不包括四级叶轮的通道）的垂直于染液流动方向的横截面积应该基本相同，以满足染液流动的连续性和均匀性，提高染液循环的效率。
如图2所示是本发明一种超低浴比的染纱机染液循环系统的样机模型图，按照上述结构可以设计浴比达到1:2.3的极低浴比染纱机，按照上述发明内容制作了样机并进行了测试，测试结果表明：根据本发明制作的样机可大幅降低染色所需的电能、水、蒸汽等方面的需求量，大幅提高了效率及经济效益。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。
Claims (7)
1.一种超低浴比的染纱机染液循环系统，其特征在于包括四级叶轮泵、电机（6）、连接座（5）、泵壳（7）和内泵体（10），所述电机通过连接座与四级叶轮泵连接而驱动四级叶轮泵中的一级轴流叶片（1）、二级离心叶片（2）和三级轴流叶片（3）旋转对染液做功，经过前述三级叶片的染液进入属于静态结构的四级增压叶片（4）将染液的部分动能转换为压力能从而提高染液的压头；所述内泵体套在泵壳中，形成了内外两条染液通道，内泵体（10）与四级叶轮泵连通，四级叶轮泵对染液做功及能量形式转换，使染液获得了所需压头，并通过内通道向上流向待染的纱线，穿透纱线之后染液通过所述外通道回流到四级叶轮泵中再次进行循环，利用电机和四级叶轮泵实现染液的循环。
2.根据权利要求1所述的一种超低浴比的染纱机染液循环系统，其特征在于还包括四级叶轮泵的前盘（11）、后盘（12）和旋转轴（13）；四级叶轮泵的前盘（11）和后盘（12）是关于旋转轴（13）轴对称的部件，两者共同构成了一个光顺的流道使染液能在其中自由流动；所述四级叶轮泵包括了四级叶片，根据染液的流向依次包括：一级轴流叶片（1）、二级离心叶片（2）、三级轴流叶片（3）和四级增压叶片（4）；所述一级轴流叶片（1）、二级离心叶片（2）和三级轴流叶片（3）依次安装在所述光顺流道的前端、中部和末端，并与前盘和后盘共同绕着旋转轴（13）转动；所述四级增压叶片（4）是独立固定安装在所述光顺流道的出口，是属于静态结构而不会转动，其作用是将叶轮泵前三级叶片所驱动的染液的部分动能转换为压力能而使得染液具有更高的压头。
3.根据权利要求2所述的一种超低浴比的染纱机染液循环系统，其特征在于：所述四级叶轮泵的前盘（11）和后盘（12）所构成的染液通道形状的曲率是连续的，且染液通道被弯曲成扁平形状，并且流道入口和出口方向成相反方向布置。
4.根据权利要求2所述的一种超低浴比的染纱机染液循环系统，其特征在于：四级叶轮泵中，一级轴流叶片的数量通常为3片；二级离心叶片数量通常为7片；三级轴流叶片数量通常为7片；四级增压叶片数量通常为8片。
5.根据权利要求1所述的一种超低浴比的染纱机染液循环系统，其特征在于：所述四级叶轮泵的前三级叶片和流道与旋转轴（13）固定连接，并通过连接座（5）与电机（6）同轴连接，并且电机（6）的主轴与四级叶轮泵的旋转轴（13）同轴连接以驱动叶轮泵前三级叶片和流道旋转。
6.根据权利要求1所述的一种超低浴比的染纱机染液循环系统，其特征在于：还包括用于将已经加压的染液输送到待染纱线中的内套管（8）和用于将染液输入到四级叶轮泵中进行加压的吸入管（9），内套管（8）和内泵体（10）构成了染液内通道，该染液内通道与四级叶轮泵的出口连接；吸入管（9）与四级叶轮泵同轴连接；泵壳（7）与内套管（8）及内泵体（10）之间共同构成染液外通道，染液外通道与吸入管（9）连接，用于收集从纱线中回流的染液并输入到四级叶轮泵中。
7.根据权利要求4所述的一种超低浴比的染纱机染液循环系统，其特征在于：所述染液的内外通道的垂直于染液流动方向的横截面积基本相同，以满足染液流动的连续性和均匀性，提高染液循环的效率。
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