專利名稱：超臨界二氧化碳染色裝置中的染色釜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紡織染色領(lǐng)域中的染色裝置，更具體地說(shuō)，涉及超臨界二氧化碳染色裝置中用來(lái)放置被染織物并在特定條件下使染料和織物發(fā)生反應(yīng)實(shí)現(xiàn)染色的容器。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，世界各國(guó)都在致力于無(wú)水染色技術(shù)的研究。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，超臨界流體技術(shù)日益受到世界許多國(guó)家的重視，并逐漸應(yīng)用到化工、生物、醫(yī)藥、環(huán)保、化妝品、衛(wèi)生、食品、印染、新材料等眾多行業(yè)。
在大連輕工學(xué)院申請(qǐng)中國(guó)發(fā)明專利(專利申請(qǐng)?zhí)?00510047767.0)中公開(kāi)了一種超臨界二氧化碳染色裝置，在該染色裝置中，溶解染料的超臨界二氧化碳最終送至染色釜中實(shí)現(xiàn)紡織品的染色操作。該染色裝置的基礎(chǔ)原理在于，超臨界狀態(tài)下，CO2具有較好的傳質(zhì)性能和及溶解性能，對(duì)于非極性類的物質(zhì)有良好的溶解能力，而在臨界點(diǎn)以上的CO2則沒(méi)有這種能力。所謂CO2的超臨界態(tài)是指CO2在臨界點(diǎn)壓力7.3MPa、臨界點(diǎn)溫度31.1℃下的工作狀態(tài)。
目前，國(guó)外的超臨界染色的染色釜還停留在靜態(tài)染色，也就是織物只是浸泡在染液里，這種染色最大的缺點(diǎn)在于染色的勻染性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題，提供了一種在超臨界二氧化碳染色裝置中使用的染色釜，解決了目前利用超臨界染色的方法中依賴靜態(tài)染色，其勻染性差的問(wèn)題。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明構(gòu)造的一種超臨界二氧化碳染色裝置中的染色釜，包括設(shè)置封閉底部的物料筒體以及筒體上部設(shè)置有可拆裝用于固定密封的凸肩平蓋；筒體底部中央開(kāi)孔的筒外側(cè)連接第一接頭，筒體底部中央開(kāi)孔的筒內(nèi)側(cè)通過(guò)支撐單元連接有內(nèi)筒；第一接頭的二氧化碳進(jìn)出口、中央開(kāi)孔以及內(nèi)筒相連通；內(nèi)筒的筒壁上均勻布置有滲透孔，內(nèi)筒上方通過(guò)固定單元連接密封用第二蓋板；筒體上部的筒壁開(kāi)口處連接設(shè)置有二氧化碳進(jìn)出口的第二接頭；筒體外側(cè)下部套接有夾套，夾套與筒體之間留有環(huán)形空間環(huán)形空間上部密封焊接固定于筒體外側(cè)的凸臺(tái)，環(huán)形空間的下部連接有密封用第一蓋板，環(huán)形空間下部一側(cè)開(kāi)孔處連接有設(shè)置溶劑進(jìn)口的第一接管，環(huán)形空間另一側(cè)上部開(kāi)孔處連接有設(shè)置溶劑出口的第二接管。
本發(fā)明超臨界二氧化碳染色裝置中的染色釜進(jìn)一步改進(jìn)在于，凸肩平蓋上方設(shè)置有螺紋套筒通過(guò)螺紋連接于筒體上部；螺紋套筒上端固定有定位螺母19；凸肩平蓋與筒體的連接部位設(shè)置有密封用O形環(huán)。
上述本發(fā)明超臨界二氧化碳染色裝置中的染色釜進(jìn)一步改進(jìn)還在于，所述筒體與底部的底平蓋通過(guò)焊接密封連接于一體。這是因?yàn)槿旧纳疃容^深，不易加工，因此采用焊接工藝實(shí)現(xiàn)密封連接。根據(jù)情況，如果染色釜的深度不深也可以將筒體與底部制成一體。
上述本發(fā)明超臨界二氧化碳染色裝置中的染色釜進(jìn)一步改進(jìn)還在于，內(nèi)筒上方的固定單元包括位于第一蓋板上方的波紋管，波紋管內(nèi)置有第三接管，波紋管上方壓接有套接于第三接管外部的密封頭，密封頭上部設(shè)置有壓蓋螺帽通過(guò)內(nèi)螺紋連接第三接管；此外，波紋管與密封頭之間設(shè)置有第二墊片。
上述本發(fā)明超臨界二氧化碳染色裝置中的染色釜進(jìn)一步改進(jìn)還在于，內(nèi)筒下方的支撐單元包括通過(guò)第一墊片密封設(shè)置于內(nèi)筒下端的支撐板，支撐板通過(guò)螺紋連接于固定在內(nèi)筒底部中央開(kāi)孔上端的支撐圈；其中內(nèi)筒與支撐板的連接處外部設(shè)置有密封用第一墊片，支撐板與支撐圈之間設(shè)置有第三墊片。
上述本發(fā)明超臨界二氧化碳染色裝置中的染色釜進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)還在于，第一接管以及第二接管連接于外部的控制系統(tǒng)的回路中。
通過(guò)上述技術(shù)方案，本發(fā)明超臨界二氧化碳染色裝置中的染色釜，其優(yōu)點(diǎn)在于可以實(shí)現(xiàn)織物內(nèi)染與外染工藝的結(jié)合，真正實(shí)現(xiàn)了超臨界染色方法中動(dòng)態(tài)染色的操作工藝，也就是，染液可以循環(huán)流動(dòng)對(duì)織物進(jìn)行染色，使得染料同織物充分接觸減少了染液渦流，使染色的牢度、上染率都得到大幅的提高，解決了靜態(tài)染色不勻的弊端，具有勻染性高的特點(diǎn)，同時(shí)染色釜外部通過(guò)夾套構(gòu)成的環(huán)形空間與溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的回路連接，因此保證了超臨界染色過(guò)程中溫度條件的要求，從而進(jìn)一步保證染色的效果，同時(shí)染色過(guò)程中溫度、壓力、染色時(shí)間的參數(shù)都可以通過(guò)外部控制如計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)。


圖1是本發(fā)明超臨界二氧化碳染色裝置中染色釜的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1所示染色釜一種使用方式的示意圖；圖3是圖2所示染色釜另一種使用方式的示意圖。
其中，1第一接頭 2底平蓋 3第一蓋板 4支撐圈 5支撐板 6第一墊片 7內(nèi)筒 8夾套 9第二蓋板 10密封頭 11波紋管 12第二墊片 13壓蓋螺帽 14第三接管 15o形環(huán) 16凸肩平蓋 17物料筒體 18螺紋套筒19定位螺母 20第二接管 21第一接管 22第二接頭 23焊接區(qū) 24第三墊片。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示本發(fā)明超臨界二氧化碳染色裝置中的染色釜的結(jié)構(gòu)示意圖，其功能是用于盛放待染色的紡織物，完成帶有染料的超臨界CO2與紡織物接觸染色的過(guò)程。染色釜的結(jié)構(gòu)包括設(shè)置封閉底部的物料筒體17以及筒體17上部設(shè)置有的凸肩平蓋16，該凸肩平蓋16可以拆裝，在工作時(shí)需要固定密封。凸肩平蓋16上方通過(guò)螺紋連接螺紋套筒18，螺紋套筒18通過(guò)螺紋連接于筒體17上部，螺紋套筒18上端固定有定位螺母19；而凸肩平蓋16與筒體17之間設(shè)置有O形環(huán)15。其中，螺紋套筒18起到固定凸肩平蓋16并通過(guò)O形環(huán)15實(shí)現(xiàn)多層密封。因?yàn)樵诔R界二氧化碳染色過(guò)程中，需要較高的壓力，因此必須保證染色釜內(nèi)的密封性能。而筒體17上部的密封方式也可以采用其他方式實(shí)現(xiàn)例如直接采用旋緊塞等，但要保證其在承受較高壓力下的密封性能。
而在筒體17底部中央開(kāi)有孔，筒外側(cè)此中央開(kāi)孔處連接第一接頭1，筒體17上部的筒壁開(kāi)口處連接設(shè)置有二氧化碳進(jìn)出口d的第二接頭22。筒體17底部中央開(kāi)孔的筒內(nèi)側(cè)通過(guò)支撐單元連接有內(nèi)筒7；第一接頭1的二氧化碳進(jìn)出口c、中央開(kāi)孔以及內(nèi)筒7相連通。內(nèi)筒7下方的支撐單元包括通過(guò)第一墊片密封設(shè)置于內(nèi)筒7下端的支撐板5，支撐板5通過(guò)螺紋連接于固定在內(nèi)筒7底部中央開(kāi)孔上端的支撐圈4。此外，內(nèi)筒7與支撐板5的連接處外部設(shè)置有起密封作用的第一墊片6，支撐板5與支撐圈4之間設(shè)置有起密封作用的第三墊片24。該支撐單元也可采用其他方式實(shí)現(xiàn)，如通過(guò)螺紋方式連接支撐，也就是內(nèi)筒7下部設(shè)置螺紋直接旋緊于中央開(kāi)孔處，但這種方式的互換性較差；當(dāng)然可以利用其他支撐方式實(shí)現(xiàn)，但在此處需要充分保證連接的穩(wěn)定性，同時(shí)拆卸要方便，還要保證在高壓下的密封性能。
同時(shí)，內(nèi)筒7的筒壁上均勻布置有滲透孔。內(nèi)筒7上方通過(guò)固定單元連接起密封作用的第二蓋板9；內(nèi)筒7上方的固定單元包括位于第一蓋板9上方的波紋管11，波紋管11內(nèi)置有第三接管14，波紋管上方壓接有套接于第三接管14外部的密封頭10，密封頭10上部設(shè)置有壓蓋螺帽13通過(guò)內(nèi)螺紋連接第三接管14。波紋管11與密封頭10之間設(shè)置有第二墊片12。這個(gè)固定單元的形式也可以適當(dāng)變化，只要保證蓋板9在高壓下的密封性能即可，例如固定單元與蓋板9制成一體，直接通過(guò)螺紋連接于內(nèi)筒7的上端。
筒體17外側(cè)下部套接有夾套8，夾套8與筒體17之間留有環(huán)形空間，環(huán)形空間上部密封地焊接固定于筒體17外側(cè)的凸臺(tái)，如圖1所示，有一定傾斜角度的過(guò)渡凸臺(tái)，當(dāng)然也可以采用擋板焊接密封。在環(huán)形空間的下部連接有起密封作用的第一蓋板3，環(huán)形空間下部一側(cè)開(kāi)孔處連接有設(shè)置溶劑進(jìn)口a的第一接管21，環(huán)形空間另一側(cè)上部開(kāi)孔處連接有設(shè)置溶劑出口b的第二接管20。而第一接管21以及第二接管20連接于外部的控制系統(tǒng)的回路中。該控制系統(tǒng)在超臨界二氧化碳染色裝置中稱為DCS控制系統(tǒng)，是由計(jì)算機(jī)和傳感器、轉(zhuǎn)換器組成的控制系統(tǒng)，壓力、溫度、時(shí)間以及二氧化碳的流量這些參數(shù)通過(guò)傳感器的測(cè)量轉(zhuǎn)換器的信息轉(zhuǎn)換把數(shù)據(jù)傳到計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)顯示出來(lái)，然后可以通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)設(shè)置參數(shù)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程控制，DCS系統(tǒng)可以精確的測(cè)量和調(diào)整實(shí)驗(yàn)參數(shù)。而上述第一接管21、第二接管20連接的系統(tǒng)主要用于染色過(guò)程中的溫度控制。該回路中的介質(zhì)也就是上文所說(shuō)的溶劑通常采用特定溫度的油，當(dāng)然根據(jù)需要也可以采用其他溫度容易控制的流體介質(zhì)實(shí)現(xiàn)。
此外，筒體17與底部的底平蓋2通過(guò)焊接，如圖1所示焊接區(qū)23，密封焊接連于一體。采用這種方式的原因在于染色釜的深度較深，不易加工，因此焊接工藝實(shí)現(xiàn)密封連接較為容易。根據(jù)情況，如果染色釜的深度不深也可以將筒體與底部一次成型制成一體。
在大連輕工學(xué)院申請(qǐng)中國(guó)發(fā)明專利(專利申請(qǐng)?zhí)?00510047767.0)中公開(kāi)了一種超臨界二氧化碳染色裝置，在該裝置中本發(fā)明染色釜的工作參數(shù)如下設(shè)計(jì)壓力40Mpa、設(shè)計(jì)溫度150℃、重量177Kg、容積5L。其結(jié)構(gòu)如上所述主要是利用頂部全開(kāi)式螺紋快開(kāi)結(jié)構(gòu)，通過(guò)采用氟橡膠密封圈密封，染色釜內(nèi)部配有上文所述內(nèi)筒7以及內(nèi)筒7下方支撐單元和上方固定單元構(gòu)成的染色架，染色架的染軸(也就是內(nèi)筒7)通過(guò)下方的支撐單元和染色釜底部通過(guò)螺紋連接在一起，織物纏繞在染軸(也就是內(nèi)筒7)的表面染色。染色釜外部有流通有熱油的夾套8，以滿足染色時(shí)的熱量需求，熱量調(diào)節(jié)通過(guò)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。
本染色釜的使用方法如下所述(1)使用專用工具(如電葫蘆、小吊車等)打開(kāi)染色釜上蓋。因?yàn)槿旧窃?0Mpa左右的高壓下進(jìn)行的所以染色釜必須密封，此時(shí)最好用帶有很多螺紋的蓋子密封的，染色時(shí)必須擰下蓋子才能把織物放到染色釜內(nèi)來(lái)染色。
(2)用電葫蘆吊起染色釜上蓋。
(3)用專用工具，如用配套扳手?jǐn)Q轉(zhuǎn)取出染色架。
(4)打開(kāi)染料架連接部分，也就是上文所述的固定單元部分。
(5)將紡織物固定在染色內(nèi)筒7上，如上所述，內(nèi)筒7是一個(gè)中空的管子，管壁均勻的打著小眼使染液出入，組裝好染色架，裝入染色釜中。
(6)檢查密封圈是否完好，如有破損，更換新的密封圈。
(7)按原來(lái)染色釜上蓋的位置吊裝好上蓋，使用專用工具旋緊染色釜上蓋。
染色釜的使用過(guò)程中，如圖2中箭頭所示，可以采用由內(nèi)到外染色方法，此時(shí)，織物纏繞在染色釜內(nèi)的染軸(內(nèi)筒7)上，染液從染色釜的底部染軸內(nèi)進(jìn)入染色釜，染液從染軸內(nèi)向染軸外部滲透然后流出，實(shí)現(xiàn)染色。即已溶解了染料的超臨界CO2從底部c口進(jìn)入染色釜，染料在高溫、高壓的CO2帶動(dòng)下通過(guò)染色架均勻的由內(nèi)到外擴(kuò)散到固定在染色架的紡織物上，完成染色過(guò)程，未盡染的染料則隨CO2從頂部d口帶出染色釜；如圖3中箭頭所示染色釜采用由外到內(nèi)的染色方法，此時(shí)，染液從染色釜的上部染軸的外部向染軸內(nèi)部滲透然后流出。即已溶解了染料的超臨界CO2從頂部d口進(jìn)入染色釜，染料在高溫、高壓的CO2帶動(dòng)下通過(guò)染色架均勻的由外到內(nèi)擴(kuò)散到固定在染色架的紡織物上，完成染色過(guò)程，未盡染的染料則隨CO2從底部c口帶出染色釜。
在上述染色過(guò)程中，夾套8與筒體17外壁之間形成的環(huán)形空間通過(guò)進(jìn)口a，出口b連接溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，利用特定溫度的油質(zhì)或其他的介質(zhì)的循環(huán)保證染色釜中染色過(guò)程在特定溫度條件下進(jìn)行。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種超臨界二氧化碳染色裝置中的染色釜，包括設(shè)置封閉底部的物料筒體(17)以及所述筒體(17)上部設(shè)置有可拆裝用于固定密封的凸肩平蓋(16)；所述筒體(17)底部中央開(kāi)孔的筒外側(cè)連接第一接頭(1)，所述筒體(17)底部中央開(kāi)孔的筒內(nèi)側(cè)通過(guò)支撐單元連接有內(nèi)筒(7)；所述第一接頭(1)的二氧化碳進(jìn)出口、所述中央開(kāi)孔以及所述內(nèi)筒(7)相連通；所述內(nèi)筒(7)的筒壁上均勻布置有滲透孔，所述內(nèi)筒(7)上方通過(guò)固定單元連接密封用第二蓋板(9)；所述筒體(17)上部的筒壁開(kāi)口處連接設(shè)置有二氧化碳進(jìn)出口的第二接頭(22)；其特征在于，所述筒體(17)外側(cè)下部套接有夾套(8)，所述夾套(8)與所述筒體(17)之間留有環(huán)形空間，所述環(huán)形空間上部密封焊接固定于所述筒體(17)外側(cè)的凸臺(tái)，所述環(huán)形空間的下部連接有密封用第一蓋板(3)，所述環(huán)形空間下部一側(cè)開(kāi)孔處連接有設(shè)置溶劑進(jìn)口的第一接管(21)，所述環(huán)形空間另一側(cè)上部開(kāi)孔處連接有設(shè)置溶劑出口的第二接管(20)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述超臨界二氧化碳染色裝置中的染色釜，其特征在于，所述凸肩平蓋(16)上方設(shè)置有螺紋套筒(18)通過(guò)螺紋連接于所述筒體(17)上部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述超臨界二氧化碳染色裝置中的染色釜，其特征在于，所述螺紋套筒(18)上端固定有定位螺母(19)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述超臨界二氧化碳染色裝置中的染色釜，其特征在于，所述凸肩平蓋(16)與所述筒體(17)的連接部位設(shè)置有密封用O形環(huán)(15)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述超臨界二氧化碳染色裝置中的染色釜，其特征在于，所述筒體(17)與底部的底平蓋(2)通過(guò)焊接密封連接于一體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述超臨界二氧化碳染色裝置中的染色釜，其特征在于，所述內(nèi)筒(7)上方的固定單元包括位于所述第一蓋板(9)上方的波紋管(11)，所述波紋管(11)內(nèi)置有第三接管(14)，所述波紋管上方壓接有套接于所述第三接管(14)外部的密封頭(10)，所述密封頭(10)上部設(shè)置有壓蓋螺帽(13)通過(guò)內(nèi)螺紋連接所述第三接管(14)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述超臨界二氧化碳染色裝置中的染色釜，其特征在于，所述波紋管(11)與所述密封頭(10)之間設(shè)置有第二墊片(12)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述超臨界二氧化碳染色裝置中的染色釜，其特征在于，所述內(nèi)筒(7)下方的支撐單元包括通過(guò)第一墊片密封設(shè)置于所述內(nèi)筒(7)下端的支撐板(5)，所述支撐板通過(guò)螺紋連接于固定在所述內(nèi)筒(7)底部中央開(kāi)孔上端的支撐圈(4)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述超臨界二氧化碳染色裝置中的染色釜，其特征在于，所述內(nèi)筒(7)與所述支撐板(5)的連接處外部設(shè)置有密封用第一墊片(6)，所述支撐板(5)與支撐圈(4)之間設(shè)置有第三墊片(24)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述超臨界二氧化碳染色裝置中的染色釜，其特征在于，所述第一接管(21)以及所述第二接管(20)連接于外部的控制系統(tǒng)的回路中。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種超臨界二氧化碳染色裝置中的染色釜，用于紡織品的染色，包括設(shè)置筒體以及上部密封的凸肩平蓋；筒體底部中央開(kāi)孔連接第一接頭，筒內(nèi)側(cè)中央開(kāi)孔通過(guò)支撐單元連接有內(nèi)筒；內(nèi)筒的筒壁上均勻布置有滲透孔，內(nèi)筒上方連接第二蓋板；筒體上部的筒壁開(kāi)口處連接第二接頭；筒體下部套接有夾套，夾套與筒體之間留有環(huán)形空間，環(huán)形空間上部密封于筒體外的凸臺(tái)，下部密封有第一蓋板，環(huán)形空間下部一側(cè)開(kāi)孔處連接有第一接管，環(huán)形空間另一側(cè)上部開(kāi)孔處連接有第二接管。本染色釜的優(yōu)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)織物內(nèi)染與外染工藝的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了超臨界染色方法中動(dòng)態(tài)染色，使得染料同織物充分接觸減少了染液渦流，使染色的牢度、上染率、勻染性都得到大幅提高。
文檔編號(hào)D06P1/94GK1807742SQ20051013678
公開(kāi)日2006年7月26日 申請(qǐng)日期2005年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月26日
發(fā)明者鄭來(lái)久, 郭友才, 姜濤, 李安源 申請(qǐng)人:大連輕工業(yè)學(xué)院