小型山羊绒超声清洗装置以及山羊绒超声清洗方法与流程

本发明涉及洗毛设备领域，具体而言，涉及一种小型山羊绒超声清洗装置以及山羊绒超声清洗方法。

背景技术：

从绒山羊上最初采集的羊绒纤维含有大量的矿物性和植物性杂质，主要有砂土、草质、饲料以及山羊自身排泄的汗、脂、皮屑、粪便等。羊绒清洗工序通常利用化学和机械作用，保障羊绒纤维在后道加工过程如分梳、染色、织造等工序中顺利进行。

目前工业生产中使用最广的是四槽或五槽洗绒法，通常第一槽是清洗槽，第二槽或第二和第三两槽是剂洗槽，其余的为清洗槽，并配以前道的开松和后道的烘干。这种清洗方式借助的是助剂的洗涤力和机械的浸轧力。

传统的多槽洗绒方案，需要用到多个水洗槽多次清洗才能完成，设备巨大占地面积大，清洗效率较低，清洗效果一般。即使其改良方案，虽洗涤效果比传统方案有一定地提高，但生产效率仍然得不到改善。同时，现有洗绒设备基本都是大型生产设备，缺乏适合实验室使用的小型高效设备。

鉴于此，特提出本申请。

技术实现要素：

本发明的目的，例如包括提供一种小型山羊绒超声清洗装置，其体积小，占地面积小，可清洗10-1000g原绒。

本发明的目的还包括提供一种山羊绒超声清洗方法，其能够兼顾清洗效果和对羊绒纤维鳞片层的保护。

为了实现上述至少一种目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种小型山羊绒超声清洗装置，其包括机箱、洗槽、超声波换能器和超声波发生器，洗槽凹嵌于机箱内，超声波换能器为多个，多个超声波换能器以0.01-0.05w/cm³的超声功率密度安装于机箱内且连接至洗槽的底部，超声波换能器的超声波频率为20-40khz，超声波发生器安装于机箱外，且与超声波换能器连接。

可选地，在本发明的其他实施方式中，上述超声波换能器包括第一换能器和第二换能器，第一换能器安装于洗槽的底部的外壁，第二换能器安装于洗槽的侧壁的外壁。

可选地，在本发明的其他实施方式中，上述超声波发生器包括发生器箱体、电源开关、功率调节钮、用于显示电流和功率的显示口、散热器以及电路板，散热器安装于发生器箱体的侧壁，电源开关、功率调节钮以及显示口安装于发生器箱体的未安装散热器的侧壁，电路板安装于机箱的内部且与超声波换能器连接。

可选地，在本发明的其他实施方式中，上述机箱上还设置有用于将洗槽内的毛绒向下压的压绒机构。

可选地，在本发明的其他实施方式中，上述压绒机构包括升降杆和下压组件，升降杆可滑动地连接至机箱，升降杆插入洗槽，下压组件与升降杆位于洗槽内的部分连接。

可选地，在本发明的其他实施方式中，上述下压组件包括第一插入片、第二插入片和下压片，第一插入片的两端分别与第二插入片和下压片连接，第二插入片远离第一插入片的一端与下压片连接，第一插入片和第二插入片相对设置且间距沿着第一插入片和第二插入片的连接处到下压片的方向逐渐增大，下压片的两端分别伸出第一插入片和第二插入片。

可选地，在本发明的其他实施方式中，上述洗槽内的底部铺设有网孔板和排水口，网孔板与洗槽的底板具有间隙，排水口开设于网孔板和底板之间的侧壁上。

可选地，在本发明的其他实施方式中，上述洗槽的内壁还设置有水温控制器、温度设定旋钮和温控指示灯，水温控制器的温度控制为40-60℃。

一种山羊绒超声清洗方法，其包括用上述小型山羊绒超声清洗装置对山羊绒进行清洗；在清洗过程中，超声波频率为20-40khz，超声功率密度为0.01-0.05w/cm³；

优选地，超声频率为25-35khz；超声功率密度为0.016-0.025w/cm³。

可选地，在本发明的其他实施方式中，在上述洗槽内对山羊绒清洗三次，其中，第一次的超声功率为30-40khz，第二次和第三次的超声功率为20-30khz；

优选地，第一次采用软水清洗1-3min；第二次采用软水和洗溶助剂的混合液清洗4-6min；第三次采用软水清洗2-4min。

本发明实施例的有益效果例如包括：

本发明实施例通过安装于机箱内且连接至洗槽超声波换能器对洗槽内的羊绒进行超声波清洗，本实施例中洗槽为一个且进行不断放水进水进行多次清洗，通过超声频率控制超声波换能器的型号和结构，同时通过功率密度控制超声波换能器的排布密度，清洗效果佳，设备小巧，占地面积小。通过在每次超声清洗时控制特定的超声功率和清洗时间，清洗效果佳，同时缩短了清洗时间，效率得到了极大的提升，同时白度也提升了2-5％，油脂实现了精准可控。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的小型山羊绒超声清洗装置的超声波换能器第一种排布方式的示意图；

图2为本发明实施例提供的小型山羊绒超声清洗装置的超声波换能器第二种排布方式的示意图；

图3为本发明实施例提供的超声波发生器的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的压绒机构的结构示意图。

图标：100-小型山羊绒超声清洗装置；110-机箱；120-洗槽；121-网孔板；122-排水口；123-水温控制器；130-超声波换能器；131-第一换能器；132-第二换能器；140-超声波发生器；141-发生器箱体；142-电源开关；143-功率调节钮；144-显示口；145-散热器；146-电路板；150-压绒机构；151-升降杆；152-下压组件；153-第一插入片；154-第二插入片；155-下压片。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

第一实施例

请参照图1，本实施例提供一种小型山羊绒超声清洗装置100，其包括机箱110、洗槽120、超声波换能器130和超声波发生器140。

机箱110大致为长方体凹槽，用于嵌设和容纳上述洗槽120和超声波换能器130。应理解，机箱110的形状还可以有其他选择，例如圆柱形、五棱柱、六棱柱等等。

洗槽120凹嵌于机箱110内，洗槽120与机箱110之间具有间隙，洗槽120是具有凹陷结构的凹槽，用于盛放洗液和山羊绒，并在洗槽120内对山羊绒进行清洗，本实施例作为小型山羊绒超声清洗装置100，其仅由一个洗槽120，通过在一个洗槽120内进行多次清洗以完成对山羊绒的清洗过程。本实施例中，洗槽120的容积是8-12l，可满足10-1000g小样的清洗工作。

洗槽120内的底部铺设有网孔板121和排水口122，网孔板121与洗槽120的底板具有间隙，排水口122开设于网孔板121和底板之间的侧壁上。网孔板121能够便于清洗过程中绒毛上的泥沙能够通过网孔板121进入洗槽120的底部，而羊绒毛在网孔板121的上部继续清洗，而排水口122能够方便洗槽120内的洗液排出，进行下一轮的清洗。

洗槽120的内壁还设置有水温控制器123，水温控制器123的温度控制为40-60℃。水温控制器123能够保持洗槽120内的洗液的温度保持在40-60℃，有利于提升绒毛的清洗效果。

超声波换能器130安装于机箱110内且连接至洗槽120的底部，也即是，超声波换能器130安装于洗槽120和机箱110之间的间隙内。本实施例中可以仅在洗槽120的底部安装超声波换能器130(如图1所示)，也可以在洗槽120的底部和侧部均安装超声波换能器130(如图2所示)。具体到本实施例中，超声波换能器130包括第一换能器131和第二换能器132，第一换能器131安装于洗槽120的底部的外壁，第二换能器132安装于洗槽120的侧壁的外壁。第一换能器131和第二换能器132均为多个，且均匀排布于洗槽120的底壁和侧壁，以满足超声的功率密度范围为0.01-0.05w/cm³，优选为0.016-0.025w/cm³。超声波换能器130的超声频率为20-40khz。

其中，超声的功率密度是指p＝发射功率(w)/发射面积(cm²)，本实施例中，通过对超声功率密度进行限定，进而限定超声波换能器130的位置排布，以免超声波换能器130排布过密或过稀疏，而导致无法达到清洗要求，经发明人研究发现，超声的功率密度范围为0.01-0.05w/cm³时，针对羊绒毛清洗更均匀，效果更佳。

超声波换能器130的频率是固定的，行业内将换能器与变幅杆连接后的整体叫做振动子。超声波振子由压电陶瓷的压电效应实现电能与机械能(声波振动)的相互转换，并通过声阻抗匹配的前后辐射盖块进行放大的器件，频率在生产的时候是固定好了的，可以按照客户的需求，定制不同频率的换能器，生产好的换能器振子，就只能固定在特定的频率。所以，超声波振子的频率所以在生产时，会有不断的进行测试频率是否合格的程序，严格的按照要求来生产。本实施例中，通过限定超声波换能器130的频率，进而限定本实施例中所需的特定的超声波换能器130的性质和结构，频率对超声波换能器130的结构的影响主要是对内部压电陶瓷的结构的影响。

请参阅图3，超声波发生器140安装于机箱110外，且与超声波换能器130通过电线连接。超声波发生器140包括发生器箱体141、电源开关142、功率调节钮143、用于显示电流和功率的显示口144、散热器145以及电路板146，散热器145安装于发生器箱体141的侧壁，电源开关142、功率调节钮143以及显示口144安装于发生器箱体141的未安装散热器145的侧壁，电路板146安装于机箱110的内部且与超声波换能器130连接。此外，请参阅图4，机箱110上还设置有用于将洗槽120内的毛绒向下压的压绒机构150。具体地，压绒机构150包括升降杆151和下压组件152，升降杆151可滑动地连接至机箱110，升降杆151插入洗槽120，下压组件152与升降杆151位于洗槽120内的部分连接。压绒机构150能够保证漂起的原绒不断被压入水面，进而有效保证了超声波的有效作用。其中，升降杆151可滑动地连接至机箱110的方式有多种，例如，丝杠螺母、滑轨滑块等等，这里不做具体阐述。

本实施例中，下压组件152包括第一插入片153、第二插入片154和下压片155，第一插入片153的两端分别与第二插入片154和下压片155连接，第二插入片154远离第一插入片153的一端与下压片155连接，第一插入片153和第二插入片154相对设置且间距沿着第一插入片153和第二插入片154的连接处到下压片155的方向逐渐增大，下压片155的两端分别伸出第一插入片153和第二插入片154。其中，第一插入片153和第二插入片154形成倒三角结构，有利于在与绒毛接触时，能够分散绒毛，随后绒毛与下压片155接触时，能够带动绒毛向下运动，进行将绒毛不断压入水面以下，保证超声波的有效作用。应理解，本实施例中，下压组件152也可以仅包括下压片155而省略第一插入片153和第二插入片154。

小型山羊绒超声清洗装置100的工作原理是：通过安装于机箱110内且连接至洗槽120超声波换能器130对洗槽120内的羊绒进行超声波清洗，本实施例中洗槽120为一个且进行不断放水进水进行多次清洗，通过超声频率控制超声波换能器130的型号和结构，同时通过功率密度控制超声波换能器130的排布密度，清洗效果佳，设备小巧，占地面积小。

第二实施例

本实施例提供一种山羊绒超声清洗方法，其包括用如第一实施例中的小型山羊绒超声清洗装置100对山羊绒进行清洗；在清洗过程中，超声波频率为20-40khz，超声功率密度为0.01-0.05w/cm³。

超声技术在清洗领域已有多年的研究和应用，其基本原理是超声波发生器140使液体产生“空化效应”，通过气泡爆炸产生机械冲击力，用以清除物体表面的杂质、污垢和油腻。工业生产中，超声清洗技术主要应用于机械零件的清洗上。有研究者将超声清洗技术应用于羊毛原毛的清洗，结果表明超声波振动可促进原毛中杂质分离脱落，提高清洗效率，降低能耗、水耗，是一种节能减排的新型洗毛技术。

现有的山羊绒超声波清洗方案，利用超声波所产生的机械力作用，大幅度提高了清洗效率和洗涤效果。但有研究发现，超声波洗涤羊绒后，羊绒鳞片会损伤甚至会脱落造成不可逆的破坏。羊绒纤维具有软黄金之称，纤维损伤后其纺纱染色性能均受影响，尤其是其保暖和软糯的特性受到较强影响。经发明人研究发现，对羊绒鳞片损伤最关键的因素是超声波频率和超声功率密度，本实施例中，采用超声频率为20-40khz、超声功率密度为0.01-0.05w/cm³的超声波对山羊绒进行清洗能够兼顾清洗效果和对羊绒纤维鳞片层的保护。

优选地，超声频率为25-35khz；超声功率密度为0.016-0.025w/cm³。

在上述洗槽120内对山羊绒清洗三次，其中，第一次的超声功率为30-40khz，第二次和第三次的超声功率为20-30khz；优选地，第一次采用软水清洗1-3min；第二次采用软水和洗溶助剂的混合液清洗4-6min；第三次采用软水清洗2-4min。

本实施例中，通过在每次超声清洗时控制特定的超声功率和清洗时间，清洗效果佳，同时缩短了清洗时间，仅需7-13min，效率得到了极大的提升，同时白度也提升了2-5％，油脂实现了精准可控。与现有山羊绒超声波清洗方案相比较，本实施例对山羊绒鳞片无损伤。既能提升清洗效率又不损伤羊绒鳞片，同时能够满足清洗效果。

对比实验

采用第一实施例中的小型山羊绒超声清洗装置100对山羊绒进行清洗；通过控制清洗过程中的超声波频率和超声功率密度以获得不同的试验例1-3。同时以现有的超声波清洗装置对山羊绒进行清洗或获得对比例1-3。

试验例1：超声波频率为20khz，超声功率密度为0.01w/cm³；

试验例2：超声波频率为30khz，超声功率密度为0.02w/cm³；

试验例3：超声波频率为40khz，超声功率密度为0.05w/cm³；

对比例1：超声波频率为10khz，超声功率密度为0.005w/cm³；

对比例2：超声波频率为50khz，超声功率密度为0.07w/cm³；

对比例3：常规清洗方式。

对上述试验例1-3和对比例1-3的清洗时间以及最终获得的羊绒进行检测，检测结果请参阅表1。

与传统的四槽或五槽洗绒法相比较，本方案在生产效率和洗涤效果两方面优势显著。传统的洗绒法在洗槽内需要20-25分钟，本方案仅需10分钟即可完成，效率提升了一倍以上。本方案可通过功率的调控可调整出最佳清洗效果，与传统洗绒方案相比较，白度提升了2-3％，油脂实现了精准可控。

综上所述，本发明实施例通过安装于机箱内且连接至洗槽超声波换能器对洗槽内的羊绒进行超声波清洗，本实施例中洗槽为一个且进行不断放水进水进行多次清洗，通过超声频率控制超声波换能器的型号和结构，同时通过功率密度控制超声波换能器的排布密度，清洗效果佳，设备小巧，占地面积小。通过在每次超声清洗时控制特定的超声功率和清洗时间，清洗效果佳，同时缩短了清洗时间，效率得到了极大的提升，同时白度也提升了2-5％，油脂实现了精准可控。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。