一种适用于非均匀染色介质的染色设备及染色方法与流程

本发明涉及染色设备技术领域，尤其涉及一种适用于非均匀染色介质的染色设备及染色方法。

背景技术：

本部分的描述仅提供与本发明公开相关的背景信息，而不构成现有技术。

纺织印染行业是工业用水大户，会产生大量的高色度废水，环境污染大。纺织印染行业废水主要产生于纤维染色阶段，尤其是活性染料染色。染料不可避免的水解，造成资源的浪费和严重的水污染。随着水资源的日益紧缺，国家环保法规的升级，开发非水介质染色，减少水消耗，降低印染污水产生，成为印染行业产业升级的一大方向。

而在非水介质染色开发中，往往涉及到非均匀染色介质。非均匀染色介质主要是指两种在常温不混溶的有机溶剂(例如碳酸二甲酯和石油醚)组成的胶凝状物质。然而，无论是多相介质混合染色，还是非均匀染色介质法，染料在非染色介质中的分布，均无法达到水相染色中的染料分布的均匀程度。而染料溶解分散程度将直接影响最终的染色均匀性。

特别是在产业化过程中，生产设备和染色规模增大，单次染色使用的非均匀染色介质的量增大。染料溶解分散均匀性更难控制，染料和非均匀染色介质在整个染浴中的分布不匀现象加剧，往往直接导致染色匀染性不达标。尤其是在筒纱染色方面：筒纱染色本身由于纱体较厚，各部位染液通量难以控制一致，相较于散纤染色、匹染，更难达到匀染。

本申请发明人经长期的现场实践发现，在非均匀染色介质中，普通染缸的循环系统中，循环主泵的吸液口固定于染缸底部，循环主泵均从缸底吸液，通过纱架穿透筒纱。

然而，对于非均匀介质的染液，缸体中各部位的染液浓度并不均匀分布。只通过缸底吸液循环并不能实现染料的充分循环，造成染纱均匀性较差。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现要素：

基于前述的现有技术缺陷，本发明实施例提供了一种适用于非均匀染色介质的染色设备，其可以有效的解决非均匀染色介质染纱过程中，染液循环不充分、染料分布不均匀的问题，从而最终可以提高染色的均匀性。

为了实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案。

一种适用于非均匀染色介质的染色设备，包括：

染缸，其内设置有用于串设待染物料的纱架，所述染缸的侧壁设置有多个位于不同高度位置的辅助吸液口，每个所述辅助吸液口分别连接有辅助吸液支路管，每个所述辅助吸液支路管上分别设置有辅助吸液阀；

循环主泵，所述循环主泵的进口端与多个所述辅助吸液支路管连通，所述循环主泵的出口端与所述纱架连通。

优选地，多个所述辅助吸液支路管共同连接一辅助吸液干路管，所述辅助吸液干路管与所述循环主泵的进口端连通。

优选地，所述循环主泵的进口端连通有进液管，所述进液管上设置有进液阀。

优选地，所述进液管的一端与所述辅助吸液干路管相连接，所述进液管和所述辅助吸液干路管相连接处形成汇聚点；所述进液管的另一端用于与外部料缸连通，所述进液阀位于所述汇聚点和所述进液管用于连通所述外部料缸的端部之间。

优选地，所述染缸的底部设置有主吸液口，所述主吸液口通过主吸液管与所述循环主泵的进口端连通，所述主吸液管上设置有主吸液阀。

优选地，所述主吸液管的一端与所述辅助吸液干路管相连接，所述主吸液管的另一端与所述染缸连通。

优选地，所述循环主泵的进口端与四通接头的第一端口相连接，所述四通接头的第二端口与所述主吸液管相连接，所述四通接头的第三端口与所述辅助吸液干路管相连接，所述四通接头的第四端口与所述进液管相连接。

一种利用上述任意一个实施例所述的染色设备进行染色的方法，包括：

获取所述染缸中不同高度区域内染液的浓度；

根据获取的所述染缸中不同高度区域内染液的浓度，开启指定高度区域内所对应的所述辅助吸液支路管上的辅助吸液阀，指定高度区域内的染液通过所述循环主泵参与到所述染缸和所述纱架的内循环中。

一种适用于非均匀染色介质的染色设备，包括：染缸和循环主泵；

所述染缸内设置有纱架，所述纱架用于串设待染物料；

所述染缸的侧壁设置有多个位于不同高度位置的辅助吸液口，每个所述辅助吸液口分别连接有辅助吸液支路管，每个所述辅助吸液支路管上分别设置有辅助吸液阀，多个所述辅助吸液支路管共同连接一辅助吸液干路管；

所述染缸的底部设置有一个主吸液口，所述主吸液口连接有主吸液管，所述主吸液管上设置有主吸液阀；

所述循环主泵的出口端通过出液管与所述纱架连通，所述循环主泵的进口端与所述主吸液管和所述辅助吸液干路管连通，所述循环主泵的进口端的进口端还连通有进液管；

所述进液管上设置有进液阀，所述进液管用于与外部料缸连通；

其中，所述辅助吸液支路管、所述辅助吸液干路管、所述循环主泵、所述出液管及所述染缸构建形成辅助循环路径；所述主吸液管、所述循环主泵、所述出液管及所述染缸构建形成主循环路径。

一种利用上述实施例所述的染色设备进行染色的方法，包括：

关闭所有所述辅助吸液阀及所述主吸液阀，开启所述进液阀和所述循环主泵，所述外部料缸中的染液在所述循环主泵的泵输作用下通过所述进液管和所述出液管被泵入所述染缸中；

当所述染缸中的染液高度尚未超出位于最下方的所述辅助吸液口时，开启所述主吸液阀，染液在所述循环主泵的泵输作用下在所述主循环路径中循环；

当所述染缸中的染液高度升高至淹没一个或者几个所述辅助吸液口时，获取所述染缸中不同高度区域内染液的浓度；

根据获取的所述染缸中不同高度区域内染液的浓度，开启指定高度区域对应的一个或者几个所述辅助吸液支路管上的辅助吸液阀，指定高度区域内的染液在所述循环主泵的泵输作用下在所述辅助循环路径中循环。

本发明实施例的染色设备及染色方法，通过在染缸的侧壁设置有多个位于不同高度位置的辅助吸液口，从而通过开合不同高度区域所对应的辅助吸液支路管上的辅助吸液阀，可以控制染缸内不同高度区域内的染液在循环主泵的作用下参与到染缸和纱架的内循环中，进而使染缸内各指定高度区域内的染液充分循环，达到均匀染色的目的。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施例，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施例在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施例包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用，与其它实施例中的特征相组合，或替代其它实施例中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。在附图中：

图1为本发明实施例的染色设备在同时执行主循环路径和辅助循环路径时染液的流向示意图及染色设备的结构示意图；

图2为本发明实施例的染色设备执行主循环路径时染液的流向示意图；

图3为本发明实施例的染色设备执行辅助循环路径时染液的流向示意图；

图4为根据本发明第一较佳实施例的染色方法的流程图；

图5为根据本发明第二较佳实施例的染色方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图3所示，本发明实施例提供的一种适用于非均匀染色介质的染色设备，其可以包括染缸1和循环主泵2。

染缸1中设置有纱架3，纱架3可以包括底座301以及设置在底座301上的染轴302。底座301和染轴302均为空心结构，且两者内部连通，以供染液流通和循环。

染轴302外可以串设待染物料4(例如筒子纱)，且染轴302外壁设置有多个连通其内部空间的染液出孔。同时，纱架3的底座301与循环主泵2的出口端通过出液管5连通。而循环主泵2的进口端通过进液管6与外部料缸(未示出)连通。

从而，通过循环主泵2的泵输作用，可以将外部料缸内的染液依次经进液管6和出液管5泵输至纱架3内。随后，底座301和染轴302中的染液经循环主泵2给予的泵输动力，最终经染液出孔流出，进而对待染物料4进行穿透染色。

染缸1的底部可以设置有主吸液口(未示出)，该主吸液口通过主吸液管7与循环主泵2的进口端连通。这样，主吸液管7、循环主泵2、出液管5及染缸1构建形成主循环路径。如图1和图2所示，为主循环路径。染液可以在循环主泵2的泵输作用下，在主循环路径中循环，从而可以在一定程度达到均匀化染液的目的。

为了对进液和主循环路径进行通断控制，同时也为染液提供不同的循环路径，进液管6上可以设置有进液阀601，主吸液管7上可以设置有主吸液阀701。

承接上述描述，由于染料在非均匀染色介质中溶解分散均匀性较差，导致染料和非均匀染色介质在整个染浴中的分布不匀现象严重。

虽然染色设备配置了上述主循环路径。但实践证明，该主循环路径对染料在均匀染色介质(例如水)中溶解分散能够起到一定的均化作用，但对染料在非均匀染色介质中溶解分散所起到的均化作用有限。

主要原因是，主吸液口设置在染缸1的底部，其所抽吸是位于染缸1底部附近区域的染液。而染缸1体积较大，高度较高，其内的染液在高度的分布，难以达到浓度均一。由于串设在纱架3上的待染物料4在高度方向上延伸。因此，主吸液口所抽吸的染液即循环区域，难以波及所有待染物料4在高度方向上所占据的空间。从而，导致对染液的均化效果以及促进染料在非均匀染色介质中的溶解和扩散效果较差，造成待染物料4最终的染色均匀不佳。

有鉴于此，为了避免因仅设计主循环路径而导致染液均化效果较差，造成最终染色不均匀的情况，本发明的染色设备设计了特有的用于使由非均匀染色介质配置的染液能够得到充分均化以及促进染料在非均匀染色介质中溶解和扩散的结构方案。

具体的，根据由非均匀染色介质配置的染液在不同高度层上易出现浓度差异的情况，在染缸1的侧壁设置多个位于不同高度位置的辅助吸液口(未示出)。多个辅助吸液口分别通过辅助吸液支路管8与循环主泵2的进口端相连接。并且每个辅助吸液支路管8上分别设置有辅助吸液阀801。

为了实现管路的集约化，多个辅助吸液支路管8共同连接一辅助吸液干路管9，辅助吸液干路管9与循环主泵2的进口端连通。从而通过辅助吸液干路管9，实现多个辅助吸液支路管8与循环主泵2进口端的连通。

与上述主循环路径相对应的，辅助吸液支路管8、辅助吸液干路管9、循环主泵2、出液管5及染缸1构建形成辅助循环路径。如图1和图3所示，为辅助循环路径。

为了进一步提高染液的循环力度，染色设备可以配置有多套这样的辅助循环路径。并且，为了提高染液循环力度的均匀性，多套辅助循环路径沿周向均匀布设在染缸1外。

同样的，出于上述管路集约化的需求，进液管6和主吸液管7均可以与辅助吸液干路管9相连接。即进液管6和主吸液管7通过辅助吸液干路管9与循环主泵2的进口端连通。其中，主吸液管7的两端分别与辅助吸液干路管9和染缸1连通。

这样，只需要将辅助吸液干路管9与循环主泵2的进口端连通，即可同时实现进液管6、主吸液管7和辅助吸液干路管9与循环主泵2的连通。

辅助吸液口的数量可以根据染缸1的高度和体积，以及循环主泵2的功率进行设定，本发明对此不作限定。具体的，例如，染缸1越高，体积越大，循环主泵2的功率越大，辅助吸液口的数量应设置的越多，相邻辅助吸液口的距离越小，即辅助吸液口沿染缸1的高度方向设置的越密集。

染色设备在生产前进行调试，通过取样检测染缸1中不同液位高度区域内的染液浓度(即单位质量或体积的染液中染料的含量)。相关染液浓度数据用以指导判断染色设备工作时需要加强循环的染液区域。通过开启相应高度区域所对应的辅助吸液阀801，使对应高度区域内的染液在循环主泵2的作用下，在辅助循环路径中进行循环。这样，整个染缸1的高度区域内的染液，均能通过对应高度区域上的辅助吸液口参与到辅助循环路径中，从而达到染液均匀化的目的。

由于进液管6上设置有用于对染液进行通断控制的进液阀601，为了使进液阀601能够正常发挥其通断进液或排液的功能。当进液时，进液阀601的位置沿染液的流向应位于进液管6和辅助吸液干路管9连接点的上游。而排液时，进液阀601的位置沿废染液的排出方向应位于进液管6和辅助吸液干路管9连接点的下游。

具体的，进液管6和辅助吸液干路管9相连接处形成汇聚点609。进液管6的另一端即外端用于与外部料缸连通。进液阀601位于汇聚点609和进液管6用于与外部料缸相连接的端部之间。

这样，当经进液管6向染缸1内输入染液时，进液阀601沿染液的流向位于进液管6和辅助吸液干路管9的汇聚点609的上游。从而进液阀601仅可对进液管6进行通断控制，而不影响辅助吸液干路管9的通断。

同样的，当完成染色后经进液管6(此时作为排液管)排出废染液时，进液阀601沿废染液的排出方向位于进液管6和辅助吸液干路管9的汇聚点609的下游。这样，进液阀601同样仅可对进液管6进行通断控制，而不影响辅助吸液干路管9的通断。

通过上述管路集约化的结构设计，可以同时实现辅助吸液干路管9、进液管6、主吸液管7与循环主泵2进口端的连通。

当然，辅助吸液干路管9、进液管6、主吸液管7与循环主泵2进口端的连通方式，并不限于上述实施例。在另一个可行的实施例中，通过四通接头，同样可以实现上述目的。

具体的，循环主泵2的进口端与四通接头的第一端口相连接，四通接头的第二端口与主吸液管7相连接，第三端口与辅助吸液干路管9相连接，第四端口与进液管6相连接。如此，同样可以实现多个管路与一个循环主泵2进口端的连通。

当然，为避免主循环路径和辅助循环路径在后续的染液循环过程中发生互相干扰，主吸液管7可以不与辅助吸液干路管9相连接。此时，只有进液管6与辅助吸液干路管9相连接。这样，在循环主泵2的进口端通过三通接通，也可实现所有管线的连接。

即三通接头的第一端口与循环主泵2的进口端相连接，三通接头的第二端口与主吸液管7相连接，三通接头的第三端口与辅助吸液干路管9相连接。由于进液管6与辅助吸液干路管9相连接并在汇聚点汇聚，则进液管6通过辅助吸液干路管9，也实现了与循环主泵2的进口端的连通。

在上述实施例中，辅助吸液阀801、主吸液阀701、进液阀601、循环主泵2可以采用任意合适的现有构造，本发明对此不作限定。

下面介绍利用上述任意一个实施例所述的染色设备进行染色的方法。

具体的，图4和图5为根据本发明第一较佳实施例和第二较佳实施例的染色方法的流程图。虽然本发明提供了如下述实施方式或流程图所述的方法操作步骤，但是基于常规或者无需创造性的劳动，在所述方法中可以包括更多或者更少的操作步骤。此外，所述方法在逻辑性上不存在必要因果关系的步骤中，这些步骤的执行顺序不限于本申请实施方式中所提供的执行顺序。

如图4所示，在本发明第一较佳实施例中，染色方法可以包括如下步骤：

步骤s101：获取所述染缸1中不同高度区域内染液的浓度；

步骤s102：根据获取的所述染缸1中不同高度区域内染液的浓度，开启指定高度区域内所对应的所述辅助吸液支路管8上的辅助吸液阀801，指定高度区域内的染液通过所述循环主泵2参与到所述染缸1和所述纱架3的内循环中。

在步骤s101中，染液的浓度可以通过浓度监测器或者浓度传感器测得，也可以在正式生产前，通过对染缸1不同高度区域内的染液进行取样后检测得到，本发明对此不作限定。

在步骤s102中，当获得染缸1中不同高度区域内染液的浓度差异较大时，例如，有的高度区域内染液的浓度较高，而有的高度区域内染液的浓度较低时，则分别开启对应高度区域内所对应的辅助吸液支路管8上的辅助吸液阀801。从而使得指定高度区域内的染液在循环主泵2的作用下，通过辅助循环路径进行循环，实现染缸1内各高度区域内的染液浓度趋于均匀化。

在步骤s102中，辅助吸液阀801的开启方式，可以是人为手动操作，也可以是染色设备自带的控制系统来操作，或者，也可以是基于染液浓度数据，通过控制装置来实现的自动操作，本发明对此不作限定。

具体的，在一个实施例中，在染缸1内对应于各辅助吸液支路管8处可以设置浓度监测器或者浓度传感器。该浓度监测器或者浓度传感器信号连接有控制装置(未示出)，该控制装置再与辅助吸液阀801信号连接(辅助吸液阀801可以为能够被自动控制的电磁阀)。一旦浓度监测器检测对对应高度区域内的染液浓度过高或过低时，或者，两个不同高度区域内的染液浓度的差值大于预定阈值时，即可触发控制装置开启辅助吸液阀801。

在本实施例中，控制装置可以按任何适当的方式实现。具体的，例如，控制装置可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该微处理器或处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、可编程逻辑控制器(programmablelogiccontroller，plc)和嵌入微控制单元(microcontrollerunit，mcu)的形式，上述模块的例子包括但不限于以下微控制单元：arc625d、atmelat91sam、microchippic18f26k20以及siliconelabsc8051f320。本领域技术人员也应当知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现所述控制装置的功能以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制单元等形式来实现相同功能。

如图5所示，在本发明第二较佳实施例中，所述染色方法可以包括如下步骤：

步骤s201：关闭所有所述辅助吸液阀801及所述主吸液阀701，开启所述进液阀601和所述循环主泵2，所述外部料缸中的染液在所述循环主泵2的泵输作用下通过所述进液管6和所述出液管5被泵入所述染缸1中；

步骤s202：当所述染缸中的染液高度尚未超出位于最下方的所述辅助吸液口时，开启所述主吸液阀701，染液在所述循环主泵2的泵输作用下在所述主循环路径中循环；

步骤s203：当所述染缸中的染液高度升高至淹没一个或者几个所述辅助吸液口时，获取所述染缸1中不同高度区域内染液的浓度；

步骤s204：根据获取的所述染缸1中不同高度区域内染液的浓度，开启指定高度区域对应的一个或者几个所述辅助吸液支路管8上的辅助吸液阀801，指定高度区域内的染液在所述循环主泵2的泵输作用下在所述辅助循环路径中循环。

在实施步骤s201的操作之前，可以进行一些相关的准备工序。具体的，在外部料缸中配置染液。即在外部料缸中先注入非均匀染色介质，再以分步的方式向非均匀染色介质中加入染料。

配置好染液后，关闭所有辅助吸液阀801和主吸液阀701，开启进液阀601和循环主泵2。外部料缸中的染液在循环主泵2的泵输作用下，依次经进液管6和出液管5被泵入染缸1中。

由于此时染液尚未达到浓度均一，因此纱架3上未串设有待染物料4。这样，外部料缸中的染液经出液管5被泵入纱架3中，随后经染轴302上的染液出孔流出至染缸1中。

在步骤s202中，染液初始注入后，染液在染缸1中的高度，尚未达到最下方的辅助吸液口。即染液仅占据染缸1底部的部分区域。此时，可以仅采用主循环路径，对染液进行循环均一处理。

具体的，开启主吸液阀701，主循环路径开始运行，染液在循环主泵2的泵输作用下从主吸液口被抽出，通过纱架3后再回到染缸1中。

在启动主循环路径时，进液阀601并不关闭，染液继续注入。随着染液的持续注入，染缸1内液位升高，染液体积增大。至染液在染缸1中的高度，达到或淹没一个或者几个辅助吸液口。此时，即可执行步骤s203的染液浓度检测操作。

一旦染缸1内各高度区域内的染液浓度出现较大差异时，即染缸1内各高度区域内的染液不能直接通过上述主循环路径混合均匀。此时，即可开启指定高度区域对应的辅助吸液阀801，从而辅助循环路径也开始运行，指定高度区域内的染液均匀参与到辅助循环路径的循环中。

当染缸1中的染液升至预定高度(超过最上方的辅助吸液口，但位于染缸1顶壁以下)后，关闭进液阀601。但主吸液阀701可以不关闭。并且，根据染缸1内染液的混合情况，选择性开合多个辅助吸液支路管8上的辅助吸液阀801，控制染缸1各高度区域的染液在主循环路径和辅助循环路径中均匀循环(如图1所示)。

当染液在主循环路径和辅助循环路径中均匀循环预定时间后，再次检测染缸1内各高度区域的染液浓度。当检测结果显示染缸1中的染液浓度均一后，即可将待染物料4串设至纱架3上。随后，即可进行待染物料4的染色作业。

当染色完成后，通过染缸1底部的主吸液口排液。具体操作为，关闭所有辅助吸液阀801，开启主吸液阀701和进液阀601，使循环主泵2反转，从而染缸1内的废染液依次经主吸液管7和进液管6排出。

排空染缸1内的废染液后，关闭主吸液阀701，打开全部辅助吸液阀801，抽空各辅助吸液支路管8中残余的废染液。

本发明实施例的染色设备及染色方法，通过在染缸1的侧壁设置有多个位于不同高度位置的辅助吸液口，从而通过开合不同高度区域所对应的辅助吸液支路管8上的辅助吸液阀801，可以控制染缸1内不同高度区域内的染液在循环主泵2的作用下参与到染缸1和纱架3的内循环中，进而使染缸1内各指定高度区域内的染液充分循环，达到均匀染色的目的。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。