專利名稱：一種超臨界流體染色機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種超臨界流體染色機，尤其是一種超臨界流體加工設備，屬于 超臨界流體設備制造技術領域。
背景技術：
紡織品的傳統(tǒng)染色加工為一濕態(tài)化學加工過程，需要消耗大量的水資源及化學藥 品，而且產(chǎn)生大量高濃度、高C0D&的有色廢水，對其周邊水域及生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的污 染。而超臨界流體尤其超臨界0)2流體是一種安全、環(huán)保、綠色的流體介質。以超臨界C02 流體代替?zhèn)鹘y(tǒng)水浴對織物進行染色加工，由于無染色廢水及其它廢棄物產(chǎn)生，可徹底實現(xiàn) 綠色、環(huán)保、清潔化生產(chǎn)，同時具有節(jié)水節(jié)能的優(yōu)點，因而超臨界C02流體染色設備及相關系 統(tǒng)的研發(fā)，對提升整個紡織印染行業(yè)生產(chǎn)的環(huán)?；?、生態(tài)化具有重要意義。目前，國內(nèi)用于紡織品染色加工的有關超臨界流體設備基本還限于實驗室規(guī)模的 中小型設備，而用于染色加工的關鍵部件——染色釜結構及其染色加工模式，多采用立式/ 臥式經(jīng)軸，且多應用于對筒子紗的加工，其中采用雙軸模式對織物進行卷染的染色釜體也 僅限于少數(shù)文獻報道?！俺R界二氧化碳染色裝置中的染色釜” (CN1807742A)公開了一種立式經(jīng)軸型，并 可對流體進行雙向循環(huán)的染色釜，以實現(xiàn)對紡織品的均勻染色?！耙环N采用超臨界流體進行 連續(xù)化染色的生產(chǎn)系統(tǒng)及其生產(chǎn)工藝”(CN101024922A)介紹了一種集成式染色釜及系統(tǒng)， 同樣使用立式經(jīng)軸染色模型，并采用多組并聯(lián)的染色釜以達到連續(xù)式生產(chǎn)，以求提高生產(chǎn) 效率，其包括相互連通的超臨界流體供應裝置、染色循環(huán)裝置及超臨界流體回收裝置，其中 染色循環(huán)裝置包括至少兩個集成式染料染色釜，集成式染料染色釜使得在同一釜中能夠同 時完成染料的溶解和織物的染色兩步工藝，既減少了染料和超臨界流體在管道中流通的損 耗，又可節(jié)約能耗，提高了生產(chǎn)效率；此外該生產(chǎn)系統(tǒng)采用了至少兩個集成式染料染色釜， 交替、不間斷地進行染色?！耙猿R界流體處理紡織基質的方法與裝置” (CN1200153A)介紹 了一種用于包裝成紗筒或卷裝環(huán)形織物染色的立式經(jīng)軸高壓染色釜及系統(tǒng)，并可對加工溫 度和時間進行控制調節(jié)。“超臨界二氧化碳染色工藝中的高壓染色釜” (CN2350412)也公開 了一種超臨界二氧化碳染色的立式經(jīng)軸型高壓染色釜，它是由染色液導管、多孔套管、中心 擋板、邊擋板、筐蓋、導管螺母、染色液導管入口、染色液出口管、釜體、釜蓋和密封扣環(huán)所組 成；由于超臨界二氧化碳所夾帶的染色液在高壓高溫下進入高壓釜，在釜內(nèi)是從中心向外 圍和由外圍向中心流動穿過紗線團，染色釜內(nèi)可并聯(lián)裝3 8個染筐，也可將各個高壓染色 釜并聯(lián)于管道間，使間斷染色變?yōu)檫B續(xù)化染色以增加產(chǎn)量?！凹徔椘返囊环N超臨界流體處理裝置”(CN2688735)公開了本課題組前期設計的 一種帶流體循環(huán)系統(tǒng)的臥式經(jīng)軸模式的紡織品多功能處理設備，其由貯氣瓶、匯流排、加壓 泵、預熱器、高壓染色釜、熱交換器、分離器、染料溶解釜、雙向循環(huán)泵及控制閥組成，該裝置 具有不耗水、無污水排放、不污染環(huán)境、染色加工時間縮短的優(yōu)點，而且織物染色均勻性好， 耐洗牢度高，達到傳統(tǒng)水浴染色的同等效果。[0006]此外，“超臨界染色罐”(CN101148813A)公開了一種雙軸型卷染模式高壓染色釜， 主要由帶蓋子的罐體，并列設置于罐體內(nèi)兩個帶卷輥的傳動軸，分別置于罐體外與兩個傳 動軸對應位置的兩個電機，分別置于罐體內(nèi)外兩側的永磁體和磁力耦合器，置于永磁體頂 部與罐體內(nèi)壁之間帶滾珠的珠槽等構成；通過在罐體內(nèi)設置兩個可以正反轉動的卷輥，可 使織物或紗線卷繞在卷輥上并運轉，從而使織物或紗線在超臨界狀態(tài)下的染色罐內(nèi)能夠卷 繞運轉，并在兩個卷輥之間充分展開，均勻地與染料接觸，使染色后的整卷織物或紗線得色 程度一致?！俺R界流體染布器”(CN101082157A)則公開了另一種雙軸型卷染模式，染色 過程中呈平幅的織物從一個軸經(jīng)過流體分布器卷染到另個軸，進行循環(huán)運動以實現(xiàn)勻染目 的；其由基座及基座立壁、滑鞍、筒體、換熱器、端蓋、密封件、染色流體分布器組、纏布輥、導 布輥、滑動支撐架、夾緊裝置、動力驅動裝置、染色流體進出管道接口構成；基座上有導軌， 滑鞍安裝在基座導軌上；筒體為承壓容器，外有換熱器，筒體固定在滑鞍上；端蓋固定安裝 在基座立壁上，端蓋的中心線與固定安裝在滑鞍上的筒體軸線共線；滑動支撐架安裝在筒 體內(nèi)腔；纏布輥、導布輥和染色流體分布器組安裝在滑動支撐架和端蓋之間；動力驅動裝 置安裝在端蓋上或基座立壁上，動力輸出軸分別與兩個纏布輥相連接。然而，上述公開的中小型設備較多適用于實驗室研究，離實際工業(yè)化生產(chǎn)還具有 一定距離。而立式經(jīng)軸模式較多適用于多孔的筒子紗等紗線染色加工。對于匹染，由于目 前公開的經(jīng)軸染色模式中織物多數(shù)情況下卷繞在一根多孔的染色軸上，需靠循環(huán)泵的強制 作用使流體從內(nèi)層向外穿透織物，或經(jīng)逆向穿透織物實現(xiàn)染色。但由于經(jīng)軸上織物處于靜 止狀態(tài)，僅靠流體的強制循環(huán)帶動染料穿過織物，因而易受流體的傳質路徑等因素影響，導 致勻染性下降；同時對工業(yè)化生產(chǎn)的大卷裝織物經(jīng)軸染色，要讓流體均勻穿透卷繞的多層 織物(一般為數(shù)百層)，尤其是對高密厚型織物，則增加了系統(tǒng)及循環(huán)泵的設計要求和難 度，而且要達到均勻的染色效果，需要保溫保壓染色較長時間，降低了生產(chǎn)效率也增加了成 本。而對于雙軸式卷染模式，由于需要較強的動力系統(tǒng)來驅動卷布軸運動，如直接采用傳動 軸的方式來實現(xiàn)，然而對于超臨界高壓流體系統(tǒng)，利用傳動軸來提供動力也為系統(tǒng)的密封 及密封裝置的耐久性等帶來了難題；此外這種染色模式對染色釜內(nèi)流體循環(huán)的均勻性也難 以得到保證，同時由于織物在循環(huán)運動時存在較大張力，適宜加工的織物品種也受到限制。
發(fā)明內(nèi)容為了克服背景技術中存在的不足，本實用新型提供一種內(nèi)部設有染色槽、波浪型 引布通道的超臨界流體染色釜，且采用其上方設置的提布輪和流體噴射腔共同作用帶動繩 狀織物以松式循環(huán)運動染色，并以循環(huán)泵可實現(xiàn)染色系統(tǒng)中流體的均勻循環(huán)，具有生產(chǎn)效 率高、勻染效果好、織物品種適應范圍廣等特點。為實現(xiàn)本實用新型發(fā)明目的所采用的技術方案如下一種超臨界流體染色機，它包括超臨界流體染色釜、織物循環(huán)回路和染色流體循 環(huán)系統(tǒng)；所述的超臨界流體染色釜，在臥式圓筒形高壓染色釜內(nèi)，設由分隔網(wǎng)及沿染色釜 下半周周向布置的特氟龍堆布網(wǎng)管組成的儲布槽和位于染色釜內(nèi)后側連接儲布槽的波浪 型引布通道；所述的織物循環(huán)回路，包括在染色釜體上方設置的由磁動力提布輪和噴射腔組成的布繩提升和牽引裝置；提布輪腔體進口端通過管道與染色釜連通，出口端斜向下連接噴 射腔的進口端，噴射腔的出口通過連接管道與染色釜的后側連通，該連接管道出口下方為 波浪形引布通道；一獨立進布風機一端通過進風口與噴射腔相連，另一端通過管道與臥式 圓筒形染色釜體連通；所述的染色流體循環(huán)系統(tǒng)，包括染色釜底部的流體出口由管道經(jīng)流體過濾裝置與 循環(huán)泵連接，循環(huán)泵通過管道經(jīng)截止閥控制，分別與預熱器、分離釜、染料釜、夾帶劑釜和熱 交換器連接，熱交換器通過管道接通噴射腔。在染色釜的操作口上及下方設置兩監(jiān)視孔。本實用新型在染色釜內(nèi)部的儲布槽、波浪型引布通道，以及與染色釜連接的噴射 腔、提布輪腔體及提布輪為主要部件構成織物循環(huán)回路；由染色釜和連通染色釜底部的循 環(huán)泵，及與循環(huán)泵相連的染料釜或/及夾帶劑釜，以及熱交換器、噴射腔為主要部件構成染 色流體循環(huán)回路。染色加工織物在超臨界流體染色釜內(nèi)以繩狀形式進行循環(huán)染色。繩狀織 物由噴射器出來后，經(jīng)由連接管道進入染色釜后先經(jīng)過一波浪形引布通道，使織物成波浪 形而有序地堆置于儲布槽內(nèi)，防止織物相互纏繞或/及打結。與現(xiàn)有技術方案相比，本實用新型的顯著優(yōu)點是由于采用由染色釜內(nèi)部的儲布 槽、波浪型引布通道，以及與染色釜連接的噴射腔、提布輪腔體及提布輪為主要部件構成織 物循環(huán)回路，織物在循環(huán)染色運動過程中呈松式狀態(tài)，無張力或張力極小，故其適用織物品 種范圍廣，也有利于保持織物的尺寸及風格等穩(wěn)定性；同時由染色釜和連通染色釜底部的 循環(huán)泵，及與循環(huán)泵相連的染料釜或/及夾帶劑釜，以及熱交換器、噴射腔為主要部件構成 染色流體循環(huán)回路，可有效實現(xiàn)染色流體的循環(huán)，尤其含溶解染料的流體在噴射腔系統(tǒng)中 可與織物充分接觸和滲透，有效地提高了織物的勻染性，也加快了染料的吸附上染。因而具 有高效、勻染的特點，在紡織印染行業(yè)的節(jié)能降耗減排、清潔生產(chǎn)中具有非常廣闊的應用前
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圖1是本實用新型的超臨界流體染色機工作原理示意圖。圖中，1、臥式圓筒形染色釜；2、繩狀織物；3、監(jiān)視孔4、操作口 ；5、提布輪腔體；6、 提布輪；7、0型密封圈；8、噴射腔；9、進風口 ； 10(-1)和10 (-2)、空氣閥；11、流體入口 ； 12、 空氣過濾器；13、進布風機；14、波浪型引布通道；15、分隔網(wǎng)；16、特氟龍網(wǎng)管；17、21、26、流 體過濾裝置；18、循環(huán)泵；19、22、23、24、27、28、43截止閥；20、夾帶劑釜；25、染料釜；29、熱 交換器；30、泄壓閥；31、預熱器I ；32、分離釜I ；33、預熱器II ；34、分離釜II ；35、清洗泵； 36、匯流排；37、C02氣瓶；38、循環(huán)水泵；39、冷水機組；40、冷凝器儲罐；41、主泵；42、預熱 爐；44、布頭探測電磁感應器。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施作進一步描述如圖1所示，本實用新型的提供的超臨界流體染色機，它包括超臨界流體染色釜、 織物循環(huán)回路和染色流體循環(huán)系統(tǒng)。超臨界流體染色釜1，在臥式圓筒形高壓染色釜內(nèi)，設由分隔網(wǎng)15及沿染色釜下半周周向布置的特氟龍堆布網(wǎng)管16組成的儲布槽和位于染色釜內(nèi)后側連接儲布槽的波浪 型引布通道14?？椢镅h(huán)回路，包括在染色釜體上方設置的由磁動力提布輪6和噴射腔8組成的 布繩提升和牽引裝置；提布輪腔體5進口端通過管道與染色釜連通，出口端斜向下連接噴 射腔的進口端，噴射腔的出口通過連接管道與染色釜的后側連通，該連接管道出口下方為 波浪形引布通道；一獨立進布風機13 —端通過進風口與噴射腔相連，另一端通過管道與臥 式圓筒形染色釜體連通；染色流體循環(huán)系統(tǒng)，包括染色釜底部的流體出口由管道經(jīng)流體過濾裝置17與循 環(huán)泵18連接，循環(huán)泵通過管道經(jīng)截止閥19、22、23、24、27、28和43控制，分別與預熱器31、 分離釜34、染料釜25、夾帶劑釜20和熱交換器29連接，熱交換器通過管道接通噴射腔8。通過進布系統(tǒng)、繩狀織物循環(huán)系統(tǒng)，以及其外連的增壓系統(tǒng)、染色流體循環(huán)系統(tǒng)、 分離回收系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)來共同實現(xiàn)其各項功能，其中(1)進布系統(tǒng)由獨立風機13、噴射腔8(含0型密封圈7)、磁力提布輪6和操作口 4組成，可完成對系統(tǒng)進布；(2)加壓系統(tǒng)由C02氣瓶37，匯流排36，流體冷凝器儲罐40，主泵41，預熱爐42為 主要部件組成，可實現(xiàn)對染色釜進行不同壓力要求的增壓作用，以及對染料釜25、夾帶劑釜 20內(nèi)的染料或其它化學品進行增壓溶解；(3)繩狀織物循環(huán)系統(tǒng)由臥式圓筒形高壓染色釜1內(nèi)部的儲布槽(由分隔板15和 特氟龍網(wǎng)管16構成)、波浪形引布通道14，以及磁動力提布輪6，噴射腔8 (含0型密封圈 7)為主要部件構成，其中提布輪6起到對織物進行提升的作用，噴射腔8可產(chǎn)生不同流速的 流體，利用流體的噴射作用共同牽引繩狀織物2進行循環(huán)染色；(4)染色流體循環(huán)系統(tǒng)由染色釜1，和其底部連接的過濾器17、循環(huán)泵18，以及染 料釜25或/及夾帶劑釜20，熱交換器29，噴射腔8，提布輪腔體5為主要部件構成，含溶解 染料的流體在循環(huán)泵18的強制作用下進行流體循環(huán)，尤其在噴射腔8中可均勻接觸和強力 穿透經(jīng)過的織物，以達到均勻染色的目的；(5)分離回收系統(tǒng)由預熱器31、33，分離釜32、34，匯流排36，流體冷凝器儲罐40， 冷水機組39和循環(huán)水泵38為主要部件組成，染色結束后，可對染色釜1內(nèi)流體和染料進行 兩級分離和回收，實現(xiàn)染料和流體或氣體的循環(huán)利用；(6)清洗系統(tǒng)則主要利用主泵41在內(nèi)的加壓系統(tǒng)，以及循環(huán)泵18在內(nèi)的染色系 統(tǒng)，以及分離回收系統(tǒng)中的清洗泵35及相關回路組成，可實現(xiàn)對整個染色循環(huán)系統(tǒng)和分離 回收系統(tǒng)進行流體清洗及清洗染料、流體或氣體的回收，以達到換色染色時對系統(tǒng)的要求。為便于觀察染色釜1內(nèi)織物的運轉狀況，在染色釜1的操作口 4上及下方設置兩 監(jiān)視孔3。監(jiān)視孔尺寸為6 32*16Xd80，材料為無色透明的藍寶石。本實用新型的超臨界流體染色機工作時，首先由進布風機13及提布輪6等組成進 布系統(tǒng)完成對染色系統(tǒng)的進布工作，織物經(jīng)頭尾縫制(并同時縫入軟性磁片或鐵片)成環(huán) 后密閉系統(tǒng)。然后根據(jù)預定的染色加工工藝流程及參數(shù)，啟動由C02氣瓶37、匯流排36、冷 凝器儲罐40、主泵41、預熱爐42在內(nèi)的加壓系統(tǒng)對染色循環(huán)系統(tǒng)增壓和流體預熱，并經(jīng)染 色流體循環(huán)系統(tǒng)中熱交換器29升溫；同時開啟截止閥27或/及22，對染料釜25或夾帶劑 釜20增壓使其內(nèi)置的染料或化學品充分溶解。當染色循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)壓力及溫度達到預定工藝參數(shù)后，主泵41停泵，并關閉截止閥43，待染色系統(tǒng)中壓力平衡后，開啟染色循環(huán)回路中 的截止閥23、28和循環(huán)泵18。當系統(tǒng)循環(huán)流量及由提布輪6和噴射腔8共同牽引的織物運 行穩(wěn)定后，可通過熱交換器29、主泵41及泄壓閥30對溫度、壓力參數(shù)進行修正。然后開啟 染料釜25或夾帶劑釜20的閥門24或19，并關閉相應的截止閥28或/及23，使溶解染料 或其它化學品隨流體經(jīng)噴射腔8與織物充分接觸上染或反應，織物經(jīng)噴射腔8出來后經(jīng)引 布通道14呈波浪形有序地堆置于染色釜1內(nèi)部的儲布槽中，并隨重力及流體的動力推向提 布輪6下方一側，然后經(jīng)提布輪6提升和噴射腔8中的流體作用進行循環(huán)染色。從噴射腔 8中隨流體噴出的未上染染料進入染色釜1后，通過特氟龍網(wǎng)管16間的空隙并經(jīng)循環(huán)泵18 進行循環(huán)，隨流體重新進入噴射腔8與織物充分接觸。此外染色流體循環(huán)系統(tǒng)中的溶解染 料也可與處于織物循環(huán)回路中其它部位(或停留)的織物(如染色釜1儲布槽中堆置的織 物)發(fā)生吸附上染，共同完成織物的染色加工。預定時間內(nèi)的保溫保壓染色完成后，循環(huán)泵18停機，開啟泄壓閥30對染色系統(tǒng)泄 壓，利用分離回收系統(tǒng)對染色釜1等系統(tǒng)中的染料及流體進行分離和回收(染深濃色時為 充分去除織物表面浮色，可保持循環(huán)泵18持續(xù)工作，同時開啟加壓系統(tǒng)，利用新鮮流體進 行浮色清洗)。泄壓結束后利用布頭探測感應器44控制磁力提布輪6的停機工作，然后啟 動操作口 4處的快開式密封蓋出布。出布結束后密閉系統(tǒng)，采用主泵41在內(nèi)的加壓系統(tǒng)，以新鮮流體對染色循環(huán)系統(tǒng) 進行充分清洗，并經(jīng)分離回收系統(tǒng)進行分離及回收。此外，在進行換色染色時，除對染色循 環(huán)系統(tǒng)進行清洗外，也可采用配備的專用清洗泵35及相應回路對分離回收系統(tǒng)進行清洗， 以便于采用不同染料染色加工后的分離及回收利用。
權利要求一種超臨界流體染色機，它包括超臨界流體染色釜、織物循環(huán)回路和染色流體循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于所述的超臨界流體染色釜(1)，在臥式圓筒形高壓染色釜內(nèi)，設由分隔網(wǎng)(15)及沿染色釜下半周周向布置的特氟龍堆布網(wǎng)管(16)組成的儲布槽和位于染色釜內(nèi)后側連接儲布槽的波浪型引布通道(14)；所述的織物循環(huán)回路，包括在染色釜體上方設置的由磁動力提布輪(6)和噴射腔(8)組成的布繩提升和牽引裝置；提布輪腔體(5)進口端通過管道與染色釜連通，出口端斜向下連接噴射腔的進口端，噴射腔的出口通過連接管道與染色釜的后側連通，該連接管道出口下方為波浪形引布通道；一獨立進布風機(13)一端通過進風口與噴射腔相連，另一端通過管道與臥式圓筒形染色釜體連通；所述的染色流體循環(huán)系統(tǒng)，包括染色釜底部的流體出口由管道經(jīng)流體過濾裝置(17)與循環(huán)泵(18)連接，循環(huán)泵通過管道經(jīng)截止閥(19、22、23、24、27、28、43)控制，分別與預熱器(31)、分離釜(34)、染料釜(25)、夾帶劑釜(20)和熱交換器(29)連接，熱交換器通過管道接通噴射腔(8)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種超臨界流體染色機，其特征在于在染色釜的操作口上 及下方設置兩監(jiān)視孔。
專利摘要本實用新型公開了一種超臨界流體染色機，由臥式圓筒形染色釜內(nèi)部設置的儲布槽和波浪型引布通道，以及釜體上方連接的提布輪腔體、磁動力提布輪和噴射腔組成，并構成繩狀織物的循環(huán)系統(tǒng)；一獨立風機通過進風口與噴射腔相連，與磁力提布輪、噴射腔、操作口共同構成進布系統(tǒng)。繩狀織物在磁動力提布輪及染色釜外連循環(huán)泵驅使的染色流體經(jīng)噴射腔時的共同作用下實現(xiàn)循環(huán)染色。染色結束后染色釜內(nèi)染料與流體經(jīng)外連的分離回收系統(tǒng)和清洗系統(tǒng)可實現(xiàn)分離和回收利用，以及對染色釜等進行清洗以達到換色染色時的要求。這種超臨界流體染色釜可對織物實現(xiàn)松式無張力狀態(tài)的無水染色加工，無污染物產(chǎn)生和排放，具有生態(tài)環(huán)保和織物品種適應性廣等特點。
文檔編號D06B23/18GK201560318SQ20092028386
公開日2010年8月25日 申請日期2009年12月2日 優(yōu)先權日2009年12月2日
發(fā)明者唐人成, 潘永祥, 程安康, 蔣耀興, 趙國斌, 趙建平, 陸同慶, 陳國強, 黃宓蘭, 龍家杰 申請人:蘇州大學;吳江飛翔印染有限公司;大連卓爾高科技有限公司