CN1807742A - 超临界二氧化碳染色装置中的染色釜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超临界二氧化碳染色装置中的染色釜，用于纺织品的染色，包括设置筒体以及上部密封的凸肩平盖；筒体底部中央开孔连接第一接头，筒内侧中央开孔通过支撑单元连接有内筒；内筒的筒壁上均匀布置有渗透孔，内筒上方连接第二盖板；筒体上部的筒壁开口处连接第二接头；筒体下部套接有夹套，夹套与筒体之间留有环形空间，环形空间上部密封于筒体外的凸台，下部密封有第一盖板，环形空间下部一侧开孔处连接有第一接管，环形空间另一侧上部开孔处连接有第二接管。本染色釜的优点可以实现织物内染与外染工艺的结合，实现了超临界染色方法中动态染色，使得染料同织物充分接触减少了染液涡流，使染色的牢度、上染率、匀染性都得到大幅提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种纺织染色领域中的染色装置，更具体地说，涉及超临界二氧化碳染色装置中用来放置被染织物并在特定条件下使染料和织物发生反应实现染色的容器。
背景技术
近年来，世界各国都在致力于无水染色技术的研究。随着现代科学技术的快速发展，超临界流体技术日益受到世界许多国家的重视，并逐渐应用到化工、生物、医药、环保、化妆品、卫生、食品、印染、新材料等众多行业。
在大连轻工学院申请中国发明专利(专利申请号200510047767.0)中公开了一种超临界二氧化碳染色装置，在该染色装置中，溶解染料的超临界二氧化碳最终送至染色釜中实现纺织品的染色操作。该染色装置的基础原理在于，超临界状态下，CO2具有较好的传质性能和及溶解性能，对于非极性类的物质有良好的溶解能力，而在临界点以上的CO2则没有这种能力。所谓CO2的超临界态是指CO2在临界点压力7.3MPa、临界点温度31.1℃下的工作状态。
目前，国外的超临界染色的染色釜还停留在静态染色，也就是织物只是浸泡在染液里，这种染色最大的缺点在于染色的匀染性差。
发明内容
本发明针对上述问题，提供了一种在超临界二氧化碳染色装置中使用的染色釜，解决了目前利用超临界染色的方法中依赖静态染色，其匀染性差的问题。
为了解决上述问题，本发明构造的一种超临界二氧化碳染色装置中的染色釜，包括设置封闭底部的物料筒体以及筒体上部设置有可拆装用于固定密封的凸肩平盖；筒体底部中央开孔的筒外侧连接第一接头，筒体底部中央开孔的筒内侧通过支撑单元连接有内筒；第一接头的二氧化碳进出口、中央开孔以及内筒相连通；内筒的筒壁上均匀布置有渗透孔，内筒上方通过固定单元连接密封用第二盖板；筒体上部的筒壁开口处连接设置有二氧化碳进出口的第二接头；筒体外侧下部套接有夹套，夹套与筒体之间留有环形空间环形空间上部密封焊接固定于筒体外侧的凸台，环形空间的下部连接有密封用第一盖板，环形空间下部一侧开孔处连接有设置溶剂进口的第一接管，环形空间另一侧上部开孔处连接有设置溶剂出口的第二接管。
本发明超临界二氧化碳染色装置中的染色釜进一步改进在于，凸肩平盖上方设置有螺纹套筒通过螺纹连接于筒体上部；螺纹套筒上端固定有定位螺母19；凸肩平盖与筒体的连接部位设置有密封用O形环。
上述本发明超临界二氧化碳染色装置中的染色釜进一步改进还在于，所述筒体与底部的底平盖通过焊接密封连接于一体。这是因为染色釜的深度较深，不易加工，因此采用焊接工艺实现密封连接。根据情况，如果染色釜的深度不深也可以将筒体与底部制成一体。
上述本发明超临界二氧化碳染色装置中的染色釜进一步改进还在于，内筒上方的固定单元包括位于第一盖板上方的波纹管，波纹管内置有第三接管，波纹管上方压接有套接于第三接管外部的密封头，密封头上部设置有压盖螺帽通过内螺纹连接第三接管；此外，波纹管与密封头之间设置有第二垫片。
上述本发明超临界二氧化碳染色装置中的染色釜进一步改进还在于，内筒下方的支撑单元包括通过第一垫片密封设置于内筒下端的支撑板，支撑板通过螺纹连接于固定在内筒底部中央开孔上端的支撑圈；其中内筒与支撑板的连接处外部设置有密封用第一垫片，支撑板与支撑圈之间设置有第三垫片。
上述本发明超临界二氧化碳染色装置中的染色釜进一步技术改进还在于，第一接管以及第二接管连接于外部的控制系统的回路中。
通过上述技术方案，本发明超临界二氧化碳染色装置中的染色釜，其优点在于可以实现织物内染与外染工艺的结合，真正实现了超临界染色方法中动态染色的操作工艺，也就是，染液可以循环流动对织物进行染色，使得染料同织物充分接触减少了染液涡流，使染色的牢度、上染率都得到大幅的提高，解决了静态染色不匀的弊端，具有匀染性高的特点，同时染色釜外部通过夹套构成的环形空间与温度调节系统的回路连接，因此保证了超临界染色过程中温度条件的要求，从而进一步保证染色的效果，同时染色过程中温度、压力、染色时间的参数都可以通过外部控制如计算机控制实现。
附图说明
图1是本发明超临界二氧化碳染色装置中染色釜的结构示意图；
图2是图1所示染色釜一种使用方式的示意图；
图3是图2所示染色釜另一种使用方式的示意图。
其中，1第一接头 2底平盖 3第一盖板 4支撑圈 5支撑板 6第一垫片 7内筒 8夹套 9第二盖板 10密封头 11波纹管 12第二垫片 13压盖螺帽 14第三接管 15o形环 16凸肩平盖 17物料筒体 18螺纹套筒19定位螺母 20第二接管 21第一接管 22第二接头 23焊接区 24第三垫片。
具体实施方式
如图1所示本发明超临界二氧化碳染色装置中的染色釜的结构示意图，其功能是用于盛放待染色的纺织物，完成带有染料的超临界CO2与纺织物接触染色的过程。染色釜的结构包括设置封闭底部的物料筒体17以及筒体17上部设置有的凸肩平盖16，该凸肩平盖16可以拆装，在工作时需要固定密封。凸肩平盖16上方通过螺纹连接螺纹套筒18，螺纹套筒18通过螺纹连接于筒体17上部，螺纹套筒18上端固定有定位螺母19；而凸肩平盖16与筒体17之间设置有O形环15。其中，螺纹套筒18起到固定凸肩平盖16并通过O形环15实现多层密封。因为在超临界二氧化碳染色过程中，需要较高的压力，因此必须保证染色釜内的密封性能。而筒体17上部的密封方式也可以采用其他方式实现例如直接采用旋紧塞等，但要保证其在承受较高压力下的密封性能。
而在筒体17底部中央开有孔，筒外侧此中央开孔处连接第一接头1，筒体17上部的筒壁开口处连接设置有二氧化碳进出口d的第二接头22。筒体17底部中央开孔的筒内侧通过支撑单元连接有内筒7；第一接头1的二氧化碳进出口c、中央开孔以及内筒7相连通。内筒7下方的支撑单元包括通过第一垫片密封设置于内筒7下端的支撑板5，支撑板5通过螺纹连接于固定在内筒7底部中央开孔上端的支撑圈4。此外，内筒7与支撑板5的连接处外部设置有起密封作用的第一垫片6，支撑板5与支撑圈4之间设置有起密封作用的第三垫片24。该支撑单元也可采用其他方式实现，如通过螺纹方式连接支撑，也就是内筒7下部设置螺纹直接旋紧于中央开孔处，但这种方式的互换性较差；当然可以利用其他支撑方式实现，但在此处需要充分保证连接的稳定性，同时拆卸要方便，还要保证在高压下的密封性能。
同时，内筒7的筒壁上均匀布置有渗透孔。内筒7上方通过固定单元连接起密封作用的第二盖板9；内筒7上方的固定单元包括位于第一盖板9上方的波纹管11，波纹管11内置有第三接管14，波纹管上方压接有套接于第三接管14外部的密封头10，密封头10上部设置有压盖螺帽13通过内螺纹连接第三接管14。波纹管11与密封头10之间设置有第二垫片12。这个固定单元的形式也可以适当变化，只要保证盖板9在高压下的密封性能即可，例如固定单元与盖板9制成一体，直接通过螺纹连接于内筒7的上端。
筒体17外侧下部套接有夹套8，夹套8与筒体17之间留有环形空间，环形空间上部密封地焊接固定于筒体17外侧的凸台，如图1所示，有一定倾斜角度的过渡凸台，当然也可以采用挡板焊接密封。在环形空间的下部连接有起密封作用的第一盖板3，环形空间下部一侧开孔处连接有设置溶剂进口a的第一接管21，环形空间另一侧上部开孔处连接有设置溶剂出口b的第二接管20。而第一接管21以及第二接管20连接于外部的控制系统的回路中。该控制系统在超临界二氧化碳染色装置中称为DCS控制系统，是由计算机和传感器、转换器组成的控制系统，压力、温度、时间以及二氧化碳的流量这些参数通过传感器的测量转换器的信息转换把数据传到计算机，在计算机显示出来，然后可以通过计算机来设置参数，实现计算机的远程控制，DCS系统可以精确的测量和调整实验参数。而上述第一接管21、第二接管20连接的系统主要用于染色过程中的温度控制。该回路中的介质也就是上文所说的溶剂通常采用特定温度的油，当然根据需要也可以采用其他温度容易控制的流体介质实现。
此外，筒体17与底部的底平盖2通过焊接，如图1所示焊接区23，密封焊接连于一体。采用这种方式的原因在于染色釜的深度较深，不易加工，因此焊接工艺实现密封连接较为容易。根据情况，如果染色釜的深度不深也可以将筒体与底部一次成型制成一体。
在大连轻工学院申请中国发明专利(专利申请号200510047767.0)中公开了一种超临界二氧化碳染色装置，在该装置中本发明染色釜的工作参数如下：设计压力40Mpa、设计温度150℃、重量177Kg、容积5L。其结构如上所述主要是利用顶部全开式螺纹快开结构，通过采用氟橡胶密封圈密封，染色釜内部配有上文所述内筒7以及内筒7下方支撑单元和上方固定单元构成的染色架，染色架的染轴(也就是内筒7)通过下方的支撑单元和染色釜底部通过螺纹连接在一起，织物缠绕在染轴(也就是内筒7)的表面染色。染色釜外部有流通有热油的夹套8，以满足染色时的热量需求，热量调节通过控制系统实现。
本染色釜的使用方法如下所述：
(1)使用专用工具(如电葫芦、小吊车等)打开染色釜上盖。因为染色是在30Mpa左右的高压下进行的所以染色釜必须密封，此时最好用带有很多螺纹的盖子密封的，染色时必须拧下盖子才能把织物放到染色釜内来染色。
(2)用电葫芦吊起染色釜上盖。
(3)用专用工具，如用配套扳手拧转取出染色架。
(4)打开染料架连接部分，也就是上文所述的固定单元部分。
(5)将纺织物固定在染色内筒7上，如上所述，内筒7是一个中空的管子，管壁均匀的打着小眼使染液出入，组装好染色架，装入染色釜中。
(6)检查密封圈是否完好，如有破损，更换新的密封圈。
(7)按原来染色釜上盖的位置吊装好上盖，使用专用工具旋紧染色釜上盖。
染色釜的使用过程中，如图2中箭头所示，可以采用由内到外染色方法，此时，织物缠绕在染色釜内的染轴(内筒7)上，染液从染色釜的底部染轴内进入染色釜，染液从染轴内向染轴外部渗透然后流出，实现染色。即已溶解了染料的超临界CO2从底部c口进入染色釜，染料在高温、高压的CO2带动下通过染色架均匀的由内到外扩散到固定在染色架的纺织物上，完成染色过程，未尽染的染料则随CO2从顶部d口带出染色釜；
如图3中箭头所示染色釜采用由外到内的染色方法，此时，染液从染色釜的上部染轴的外部向染轴内部渗透然后流出。即已溶解了染料的超临界CO2从顶部d口进入染色釜，染料在高温、高压的CO2带动下通过染色架均匀的由外到内扩散到固定在染色架的纺织物上，完成染色过程，未尽染的染料则随CO2从底部c口带出染色釜。
在上述染色过程中，夹套8与筒体17外壁之间形成的环形空间通过进口a，出口b连接温度调节系统，利用特定温度的油质或其他的介质的循环保证染色釜中染色过程在特定温度条件下进行。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1、一种超临界二氧化碳染色装置中的染色釜，包括设置封闭底部的物料筒体(17)以及所述筒体(17)上部设置有可拆装用于固定密封的凸肩平盖(16)；所述筒体(17)底部中央开孔的筒外侧连接第一接头(1)，所述筒体(17)底部中央开孔的筒内侧通过支撑单元连接有内筒(7)；所述第一接头(1)的二氧化碳进出口、所述中央开孔以及所述内筒(7)相连通；所述内筒(7)的筒壁上均匀布置有渗透孔，所述内筒(7)上方通过固定单元连接密封用第二盖板(9)；所述筒体(17)上部的筒壁开口处连接设置有二氧化碳进出口的第二接头(22)；其特征在于，所述筒体(17)外侧下部套接有夹套(8)，所述夹套(8)与所述筒体(17)之间留有环形空间，所述环形空间上部密封焊接固定于所述筒体(17)外侧的凸台，所述环形空间的下部连接有密封用第一盖板(3)，所述环形空间下部一侧开孔处连接有设置溶剂进口的第一接管(21)，所述环形空间另一侧上部开孔处连接有设置溶剂出口的第二接管(20)。
2、根据权利要求1所述超临界二氧化碳染色装置中的染色釜，其特征在于，所述凸肩平盖(16)上方设置有螺纹套筒(18)通过螺纹连接于所述筒体(17)上部。
3、根据权利要求2所述超临界二氧化碳染色装置中的染色釜，其特征在于，所述螺纹套筒(18)上端固定有定位螺母(19)。
4、根据权利要求1所述超临界二氧化碳染色装置中的染色釜，其特征在于，所述凸肩平盖(16)与所述筒体(17)的连接部位设置有密封用O形环(15)。
5、根据权利要求1或2或3或4所述超临界二氧化碳染色装置中的染色釜，其特征在于，所述筒体(17)与底部的底平盖(2)通过焊接密封连接于一体。
6、根据权利要求5所述超临界二氧化碳染色装置中的染色釜，其特征在于，所述内筒(7)上方的固定单元包括位于所述第一盖板(9)上方的波纹管(11)，所述波纹管(11)内置有第三接管(14)，所述波纹管上方压接有套接于所述第三接管(14)外部的密封头(10)，所述密封头(10)上部设置有压盖螺帽(13)通过内螺纹连接所述第三接管(14)。
7、根据权利要求6所述超临界二氧化碳染色装置中的染色釜，其特征在于，所述波纹管(11)与所述密封头(10)之间设置有第二垫片(12)。
8、根据权利要求6所述超临界二氧化碳染色装置中的染色釜，其特征在于，所述内筒(7)下方的支撑单元包括通过第一垫片密封设置于所述内筒(7)下端的支撑板(5)，所述支撑板通过螺纹连接于固定在所述内筒(7)底部中央开孔上端的支撑圈(4)。
9、根据权利要求8所述超临界二氧化碳染色装置中的染色釜，其特征在于，所述内筒(7)与所述支撑板(5)的连接处外部设置有密封用第一垫片(6)，所述支撑板(5)与支撑圈(4)之间设置有第三垫片(24)。
10、根据权利要求1或2或3或4所述超临界二氧化碳染色装置中的染色釜，其特征在于，所述第一接管(21)以及所述第二接管(20)连接于外部的控制系统的回路中。
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