一种超临界流体无水染色机的多管路定量介质罐充系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种超临界流体无水染色机的多管路定量介质罐充系统，包括通过高压主管道依次连接的超临界流体介质储存器、截止阀、介质过滤器，以及至少两条及以上相互独立、同时与介质过滤器连接的罐充支路，各罐充支路均包括通过高压支路管道依次沿介质前进方向连接的增压泵、超临界流体高压质量流量计、高压球阀和染色单元。本发明通过采用质量计量模式的、相互独立的、多支路罐充系统，可有效实现同时对多个独立染色单元进行准确定量介质罐充，以及不同染色单元的不同介质质量的差别化罐充，从而克服了传统方法的不可靠性、不准确性，以及使用效率低等缺点，同时也使染色操作过程变得简便和科学可行。
【专利说明】
一种超临界流体无水染色机的多管路定量介质罐充系统
技术领域
[0001]本发明属于压力容器及纺织染整设备制造技术领域，尤其涉及一种超临界流体无水染色机的多管路定量介质罐充系统。
【背景技术】
[0002]超临界CO2流体是一种环保、安全、绿色的流体介质。以其代替传统水浴对纺织品进行前处理、染色或后整理加工，从源头上彻底实现纺织品的绿色、环保、生态化生产，同时还具有节能等优点。因此，以超临界CO2流体为代表的超临界流体无水染整技术及其装备系统的研发，是对传统纺织印染行业的一次技术革命，对实现行业的可持续化发展和保护生态环境等都具有重要意义。
[0003]近年来随着技术的发展，纺织品的超临界CO2无水染色技术已开始进入到商业化阶段。其适用装备系统也得到了大力发展，如先后出现了超临界CO2流体的立式或卧式经轴染色，以及双轴模式的卷染和绳状等加工模式。
[0004]其中，“一种采用超临界流体进行连续化染色的生产系统及其生产工艺”(CN101024922A)的中国发明专利报道了一种集成式染色釜及系统，包括相互连通的超临界流体供应装置、染色循环装置及超临界流体回收装置，其中染色循环装置包括至少两个集成式染料染色釜，集成式染料染色釜使得在同一釜中能够同时完成染料的溶解，并能在超临界流体压力为10-45Mpa、温度为100-180°C条件下完成织物的染色加工。
[0005]“以超临界流体处理纺织基质的方法与装置”(CN1200153A)的中国发明专利中，介绍了一种用于包装成纱筒或卷装环形织物染色的立式经轴高压染色釜及系统，并可对加工温度和时间进行控制调节，可在恒定的压力如280巴和升高的处理温度条件下进行染色。
[0006]在公开号为CN101824716A的中国发明专利“一种用超临界二氧化碳流体对织物染色的装置及方法”中，公开了由内外两层构成的特制无缝经轴，并在卷绕织物最外层套装无缝编织圆筒网状包布，在超临界二氧化碳流体压力为1MPa?30Mpa、温度为90 °C?140 °C条件下，采用流体循环与流体静态相间的染色工艺，以实现对超临界二氧化碳流体中匹染织物的均匀染色加工。在公开号为CN102747566A的中国发明专利“一种以超临界二氧化碳流体为介质的织物绳状染色机及染色方法”中，公开了将提布轮系统设置在染色缸内，并通过导布索的牵引作用共同带动绳状织物进行有序循环运动，并合理控制染色流体循环流量、织物循环速度、染色温度和压力等工艺参数，以实现对超临界二氧化碳流体介质中的绳状织物匹染。此外，在公开号为CN101760914A的中国发明专利“超临界染色机”中，也公开了含染色循环系统、进布系统、分离回收系统等组成的织物绳状匹染染色机，对织物实现松式无张力状态的无水染色加工。
[0007]然而，上述公开的各类超临界流体无水染色等加工装备系统，一般都是在一定温度条件下通过调节系统中介质压力来控制染料的溶解、上染行为，从而实现对纺织品的染色等加工。换而言之，目前这些装备系统都是在一定目标染色温度时，以系统压力的高低来间接控制所需染色介质的多少。但在实际操作过程中，尤其在对系统增压的过程中，通常不能准确实现一次增压进入系统的介质，在系统升温到目标染色温度时正好达到所需染色压力或所需染色介质的量。因而，通常在结合前期经验的基础上，并在系统温度达到或即将达到染色温度时，继续对系统进行多次增压或减压的方式来实现。很明显，这种对系统介质的罐充或增压模式，具有很大的不可靠性和不准确性，不但使染色过程的操作变得复杂和繁琐，而且更为重要的是在多次调压过程中可使染色工艺条件发生波动和变化，尤其是调压时易引起染色温度和时间的改变，从而使产品的缸差变大，重演性变得难以控制。也从而显著影响到无水染色产品的正品率和其产业化生产的应用推广。此外，目前一般的超临界流体无水染色机的增压或罐充系统，都是与固定染缸一一对应的，其使用效率低，不适合产业化生产、尤其是商业化仿色打样等高效率和差别化需求。
[0008]有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的超临界流体无水染色机的多管路定量介质罐充系统，使其更具有产业上的利用价值。
【发明内容】
[0009]为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种超临界流体无水染色机的多管路定量介质罐充系统，为质量计量模式的多管路定量介质罐充系统，可实现对超临界流体无水染色机多个独立的染色单元同时进行一次性准确罐充增压或差别化罐充增压，并具有效率高、操作简便、对染色工艺条件无影响、产品缸差小、重演性好、稳定可靠、适应范围广等优点。
[0010]本发明的超临界流体无水染色机的多管路定量介质罐充系统，包括通过高压主管道依次连接的超临界流体介质储存器、截止阀、介质过滤器，以及至少两条及以上相互独立、同时与所述介质过滤器连接的罐充支路，各所述罐充支路均包括通过高压支路管道依次沿介质前进方向连接的增压栗、超临界流体高压质量流量计、高压球阀和染色单元，其中
[0011]-所述超临界流体介质储存器具有介质进口和介质出口，所述介质进口与气源连接，所述介质出口通过所述高压主管道与所述截止阀连接；
[0012]-各所述增压栗的进口端均与所述高压主管道连通以连接所述介质过滤器、出口端分别与各所述超临界流体高压质量流量计连通，并分别由各所述超临界流体高压质量流量计控制其启停；
[0013]-各所述超临界流体高压质量流量计的进口端通过所述高压支路管道分别与各所述增压栗连通、出口端通过所述高压支路管道分别与各所述高压球阀连通，各所述超临界流体高压质量流量计还分别与各所述增压栗联动控制连接，并通过对流经的超临界流体质量、密度和温度的测量、传输，以及对所需流体质量的预定设置等联动控制信号控制各所述增压栗的启停；
[0014]-各所述高压球阀的一端通过所述高压支路管道分别与各所述超临界流体高压质量流量计连通，另一端分别与各染色单元连接，以分别对各染色单元所需染色介质的定量罐充。
[0015]进一步的，所述气源通过高压管道、截止阀并经冷凝器处理后进入所述超临界流体介质储存器。
[0016]进一步的，所述介质进口设置在距所述超临界流体介质储存器顶部10-50cm处，所述介质出口设置在距所述超临界流体介质储存器底部5-50cm处。
[0017]进一步的，所述超临界流体高压质量流量计适用压力为0_70MPa、温度为-50°C-150。。。
[0018]进一步的，所述增压栗为气体增压栗、液体增压栗、高压柱塞栗、隔膜栗中的一种。
[0019]进一步的，各所述染色单元还可通过高压主管道同时与分离回收装置连接，所述分离回收装置通过截止阀与所述冷凝器连接。
[0020]进一步的，用以通入所述气源的截止阀与跟所述分离回收装置连接的截止阀通过高压三通管道与所述冷凝器连接。
[0021]进一步的，所述染色单元为固定的高压染缸或移动式的高压处理容器。
[0022]借由上述方案，本发明至少具有以下优点:
[0023]由于采用了质量计量模式的、相互独立的、多支路罐充系统，可有效实现同时对多个独立染色单元进行准确定量介质罐充，以及不同染色单元的不同介质质量的差别化罐充，从而克服了传统方法的不可靠性、不准确性，以及使用效率低等缺点，同时也使染色操作过程变得简便和科学可行;此外，采用本发明的罐充系统，可避免现有及传统方法在多次调压过程中对染色工艺条件所造成的波动和变化，也从而可有效减轻或减少缸差，提高产品的重演性;同时，本发明也适应于超临界流体无水染色的产业化生产，特别是商业化仿色打样等高效率和差别化准确罐充需求。因而，本发明可显著提高超临界流体无水染色的生产加工效率和无水染色产品的正品率，对从源头上解决纺织印染行业污染物的产生和排放，实现纺织印染行业的节能降耗减排、清洁生产，具有非常广阔的应用前景和重要的实际意义。
[0024]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
【附图说明】
[0025]图1是本发明实施例提供的超临界流体染色机工作原理示意图。
[0026]图中:1、超临界流体介质储存器，1-1、介质出口，1-2、介质进口，(2、9、10、12、13)、截止阀，3、介质过滤器，4、增压栗，5、超临界流体高压质量流量计，5-1、质量流量计与增压栗的联动控制信号，6、球阀，7、染色单元，8、分离回收装置，10-1、高压三通管道，11、冷凝器，14、尚压主管道，(ηι、η2、...，m—1、m, i = 2)、耀充支路。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0028]参见图1，本发明一较佳实施例所述的一种超临界流体无水染色机的多管路定量介质罐充系统，它包括通过高压主管道14依次连接的超临界流体介质储存器1、截止阀2、介质过滤器3，以及至少两条及以上相互独立、同时与介质过滤器3连接的罐充支路，各罐充支路均包括通过高压支路管道依次沿介质前进方向连接的增压栗4、超临界流体高压质量流量计5、高压球阀6和染色单元7。
[0029]相互独立的罐充支路^…⑶—^心^^按序与高压主管道^连通洛独立罐充支路中的增压栗4、超临界流体高压质量流量计5、高压球阀6和染色单元7按序沿介质前进方向分别通过高压支路管道相连。其中各增压栗4的进口端均与高压主管道14连通，出口端则分别与超临界流体高压质量流量计5相连;同时超临界流体高压质量流量计5的出口端通过高压支路管道与高压球阀6连通，而高压球阀6通过高压支路管道与染色单元7相连。其中超临界流体高压质量流量计5可直接实现对所在支路流经的超临界流体质量、密度和温度测量和显示，并可实现对所需流体质量的预定设置，进而通过超临界流体高压质量流量计5与增压栗4的联动控制信号5-1对增压栗4的启停和流量实现联动控制，以达到对各独立染色单元7中超临界流体介质的定量质量罐充。
[0030]高压主管道14上的介质过滤器3与超临界流体介质储存器I的介质出口1-1相连。其中介质过滤器3，可实现和保证对待充介质的净化和除杂处理。
[0031]相互独立的罐充支路ηι、Π2、…、m-1、m(i32)，在其对应的超临界流体高压质量流量计5对增压栗4的联动控制下，可实现同时对多个独立染色单元7进行准确定量介质罐充，以及不同染色单元7的不同介质质量的差别化罐充。
[0032]本发明的系统所需的介质气源通过高压三通管道10-1、截止阀10接入，并经冷凝器11处理后进入超临界流体介质储存器I备用。
[0033]各支路中高压球阀6通过高压支路管道一端与染色单元7连通，另一端与超临界流体高压质量流量计5相连，通过其开启使超临界流体介质储存器I与染色单元7连通，从而实现对染色单元7所需染色介质的定量罐充。
[0034]各支路中增压栗4可采用气体增压栗或液体增压栗，或高压柱塞栗、隔膜栗，其出口通过高压支路管道与超临界流体高压质量流量计5连通。其启停及流量受前方超临界流体高压质量流量计5的输出信号控制，以实现对染色单元7的定量罐充。
[0035]超临界流体介质储存器I上设有介质出口1-1和介质进口 1-2，其中介质出口 1-1设置在距超临界流体介质储存器I底部5-50cm处，并通过高压主管道14与截止阀2相连，同时截止阀2又与介质过滤器3相连，而介质进口 1-2设置在距超临界流体介质储存器I顶部10-50cm处，并通过高压主管道与截止阀12、冷凝器11顺序相连，以达到对介质气源的接受、储存和输出等功能。
[0036]各相互独立的染色单元7可以为固定的各类不同形式、不同形状和不同容量的高压染缸，也可是可移动式的纺织品染色、前处理或后整理处理高压处理容器。其一端与高压球阀6连接，另一端按需可或不与分离回收装置8、截止阀9、冷凝器11顺序相连。
[0037]本发明的超临界流体无水染色机的多管路定量介质罐充系统工作时，首先关闭截止阀9、13、2，并开启截止阀10、12和冷凝器11，通过高压三通管道10_1使介质气源对超临界流体介质储存器I进行储存介质的罐充，完成后关闭截止阀10，断开气源。将待罐充的各染色单元7通过高压支路管道接入各罐充支路m、n2、…、32)，并分别与支路中高压球阀6连接，同时分别在对应的超临界流体高压质量流量计5上预设染色所需介质的质量，然后开启高压主管道14中的截止阀2，并打开各支路中高压球阀6，启动各支路中超临界流体高压质量流量计5对各染色单元7进行染色介质的定量罐充；同时，各支路中超临界流体高压质量流量计5对所流经的介质温度、密度、瞬时和累积流量进行监测和显示，并将待充介质质量信息通过联动控制信号5-1传输给对应的增压栗4，以实现其启停和流量的联动控制，从而达到对各对应染色单元7所需超临界流体介质的一次性准确定量罐充。当有染色单元7达到预定罐充介质质量时，其对应的增压栗4自动停栗，然后关闭该支路中的高压球阀6，完成对该染色单元7的定量罐充。
[0038]对于固定式染色单元，罐充结束后则可按照预定的染色工艺，直接对各染色单元进行升温并完成染色过程;而对移动式染色单元，则可将其与罐充支路断开，然后将其移至合适的装置中进行升温染色；同时，各罐充支路则可重复上述过程继续对其他待充染色单元进行定量罐充，以实现罐充增压系统的高效利用。
[0039]此外，无论是各固定式染色单元或移动式染色单元，染色结束后都可按需与分离回收装置8相连，以完成对染色介质和残余染料的分离及回收利用，以及产品的染后处理等。
[0040]以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种超临界流体无水染色机的多管路定量介质罐充系统，其特征在于:包括通过高压主管道依次连接的超临界流体介质储存器、截止阀、介质过滤器，以及至少两条及以上相互独立、同时与所述介质过滤器连接的罐充支路，各所述罐充支路均包括通过高压支路管道依次沿介质前进方向连接的增压栗、超临界流体高压质量流量计、高压球阀和染色单元，其中 -所述超临界流体介质储存器具有介质进口和介质出口，所述介质进口与气源连接，所述介质出口通过所述高压主管道与所述截止阀连接； -各所述增压栗的进口端均与所述高压主管道连通以连接所述介质过滤器、出口端分别与各所述超临界流体高压质量流量计连通，并分别由各所述超临界流体高压质量流量计控制其启停； -各所述超临界流体高压质量流量计的进口端通过所述高压支路管道分别与各所述增压栗连通、出口端通过所述高压支路管道分别与各所述高压球阀连通，各所述超临界流体高压质量流量计还分别与各所述增压栗联动控制连接，并通过对流经的超临界流体质量、密度和温度的测量、传输，以及对所需流体质量的预定设置等联动控制信号控制各所述增压栗的启停； -各所述高压球阀的一端通过所述高压支路管道分别与各所述超临界流体高压质量流量计连通，另一端分别与各染色单元连接，以分别对各染色单元所需染色介质的定量罐充。2.根据权利要求1所述的超临界流体无水染色机的多管路定量介质罐充系统，其特征在于:所述气源通过高压管道、截止阀并经冷凝器处理后进入所述超临界流体介质储存器。3.根据权利要求1或2所述的超临界流体无水染色机的多管路定量介质罐充系统，其特征在于:所述介质进口设置在距所述超临界流体介质储存器顶部10-50cm处，所述介质出口设置在距所述超临界流体介质储存器底部5-50cm处。4.根据权利要求1所述的超临界流体无水染色机的多管路定量介质罐充系统，其特征在于:所述超临界流体高压质量流量计适用压力为0_70MPa、温度为-50°C_150°C。5.根据权利要求1所述的超临界流体无水染色机的多管路定量介质罐充系统，其特征在于:所述增压栗为气体增压栗、液体增压栗、高压柱塞栗、隔膜栗中的一种。6.根据权利要求2所述的超临界流体无水染色机的多管路定量介质罐充系统，其特征在于:各所述染色单元还可通过高压主管道同时与分离回收装置连接，所述分离回收装置通过截止阀与所述冷凝器连接。7.根据权利要求6所述的超临界流体无水染色机的多管路定量介质罐充系统，其特征在于:用以通入所述气源的截止阀与跟所述分离回收装置连接的截止阀通过高压三通管道与所述冷凝器连接。8.根据权利要求7所述的超临界流体无水染色机的多管路定量介质罐充系统，其特征在于:所述染色单元为固定的高压染缸或移动式的高压处理容器。
【文档编号】D06B9/06GK105937109SQ201610368954
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】龙家杰
【申请人】南通纺织丝绸产业技术研究院, 苏州大学