專利名稱：超低浴比三級葉輪泵染紗機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及染紗機(jī)的設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別涉及超低浴比三級葉輪泵染紗機(jī)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)筒子紗染色機(jī)的缺點(diǎn)是浴比大、耗電大、用染化料助劑多、工藝時(shí)間長。一公 斤紗錠需要大于8公斤水，實(shí)際使用時(shí)，紗錠在濕透水的飽和狀態(tài)下，染色水浸泡半個(gè)紗

目前國內(nèi)染整設(shè)備存在如下問題(1)染整設(shè)備效率低、工藝時(shí)間長，傳統(tǒng)溢流染 色機(jī)每染一缸布所需時(shí)間約為8-10個(gè)小時(shí)，染色周期長，耗時(shí)比國外制造的染整設(shè)備長 3 4個(gè)小時(shí)。(2)污染大，每缸染色需要染料助劑量多。(3)耗水量大，傳統(tǒng)溢流染色機(jī)每 公斤織物的耗水量大，比國外制造的染整設(shè)備浪費(fèi)水大約為47%。(4)耗電量大，傳統(tǒng)溢流 染色機(jī)每千公斤織物的耗電量約380度電，比國外產(chǎn)染整設(shè)備浪費(fèi)約47%。由于傳統(tǒng)筒子紗染色機(jī)的缺點(diǎn)是浴比大、耗電大、用染化料助劑多、工藝時(shí)間長。 一公斤紗錠需要大于8公斤水，實(shí)際使用時(shí)，紗錠在濕透水的飽和狀態(tài)下，染色水浸泡半個(gè) 紗架，極大地浪費(fèi)了資源。傳統(tǒng)筒子紗染色機(jī)的浴比通常為1 5，某些經(jīng)過改進(jìn)的筒子紗 染色機(jī)的浴比可以降低到1 4，簡稱為低浴比筒子紗染色機(jī)，而浴比低于1 3的超低浴 比筒子紗染色機(jī)一直是各生產(chǎn)企業(yè)研究的方向，至今還沒能實(shí)現(xiàn)。筒子紗染色與其它高能耗、高污染行業(yè)一樣，節(jié)能減排是其未來發(fā)展的主要目標(biāo)。 通過染色工藝的改進(jìn)、染色設(shè)備結(jié)構(gòu)性能的提高和設(shè)計(jì)優(yōu)化，降低加工過程中的水、蒸汽、 電、染化料消耗，減少污水排放，是一條實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的有效途徑。經(jīng)過長期的實(shí)踐應(yīng)用，人 們掌握了一些對染色性能有較大影響的參數(shù)，并對其采取相應(yīng)的控制方式，既可滿足染色 的質(zhì)量要求，又能在一定程度上達(dá)到節(jié)能減排的效果。小浴比條件下的染色，不僅能夠節(jié)省 水和蒸汽、減少排放，而且還可提高活性染料的直接性，減少對鹽類的依存性，降低鹽類的 消耗和污水助劑的含量。因此，小浴比是筒子紗染色節(jié)能減排的一個(gè)主要特征。而其中染 液完全不浸泡紗錠的超浴比染紗機(jī)更成為研究的熱點(diǎn)。主泵是漂染液循環(huán)的動力源，其性能好壞直接關(guān)系到漂染效果的好壞，高溫高壓 筒子紗循環(huán)泵的揚(yáng)程是筒子紗染色質(zhì)量非常重要的參數(shù)，揚(yáng)程太小染液不能穿透染缸內(nèi)的 每個(gè)紗錠，染完的紗存在色差和染色不勻，揚(yáng)程太大不僅浪費(fèi)能源，還會由于染液對紗線的 強(qiáng)力沖擊致使紗線的強(qiáng)力伸長率降低，紗線表面起毛影響織造效果。因此，根據(jù)織物工藝需 要合理控制揚(yáng)程參數(shù)，而目前的染紗機(jī)在1 3超低浴比時(shí)，主泵揚(yáng)程很難滿足染色工藝要 求。因此，需要提供一種在超低浴比工藝下仍能夠?qū)崿F(xiàn)高揚(yáng)程的三級葉輪泵染紗機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供超低浴比三級葉輪泵染 紗機(jī)，該發(fā)明能夠在染紗機(jī)中的染液低于紗錠時(shí)仍能夠滿足染紗機(jī)所要求的揚(yáng)程，從而實(shí)現(xiàn)染紗機(jī)的超低浴比，使染料、助劑、能源、水資源的消耗達(dá)到最低，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)超低浴比三級葉輪泵染紗機(jī)，包括染缸、 紗架、葉輪泵、熱交換盤管，所述紗架固定在染缸內(nèi)，所述紗架上的紗桿中空，紗桿底部與染 缸內(nèi)的染液輸出通道相通，紗架底部是紗架盤，紗架盤上有孔與染缸內(nèi)的染液輸入通道相 通，葉輪泵設(shè)置于整個(gè)染缸的下面，熱交換盤管設(shè)置于染缸內(nèi)的底部，所述葉輪泵為三級葉 輪泵，其泵軸與內(nèi)部電機(jī)軸同軸連接，染缸與三級葉輪泵的入口相連；所述三級葉輪泵沿染 液流向依次包括軸流級、離心級、固定導(dǎo)流葉輪級，即在整個(gè)染紗過程中，染缸內(nèi)的染液始 終不超過紗架盤，浴比小于1 3(即實(shí)現(xiàn)超低浴比，在整個(gè)染紗過程中，染液始終在紗錠以 下，不浸泡紗錠)。所述軸流級和離心級通過同一傳動軸依次與電機(jī)相連，所述軸流級和離心級的葉 片固定在傳動軸上；所述染液經(jīng)過流入通道流入軸流級，從軸流級流出的染液直接進(jìn)入離 心級的輸入口，從離心級流出的染液經(jīng)過固定導(dǎo)流葉輪級后進(jìn)入流出通道，所述固定導(dǎo)流 葉輪級設(shè)置在離心級輸出端與染液流出通道接口處；所述染液流入和流出的通道相互隔 離；軸流級、離心級、固定導(dǎo)流葉輪級均設(shè)置于導(dǎo)流外殼內(nèi)。所述三級葉輪泵通過喇叭管與染缸相連，喇叭管內(nèi)設(shè)有兩個(gè)獨(dú)立的腔體作為染液 流入通道和流出通道，所述染液流入通道內(nèi)染液的流動方向是從染缸向軸流級流動，流入 通道與軸流級的輸入端相連通；染液流出通道內(nèi)的染液方向是從離心級經(jīng)由固定導(dǎo)流葉輪 級后流向染缸，流出通道與離心級的輸出端相連通。所述軸流級、離心級的葉輪外殼與葉輪的兩相鄰表面，均呈球形面。這樣保證了葉 片在任何安裝角度時(shí)，葉輪外圓與外殼之間有很小的間隙，以減少回流水量損失。所述軸流泵的葉片個(gè)數(shù)為3個(gè)。所述離心級的葉片個(gè)數(shù)為7個(gè)。所述固定導(dǎo)流葉輪片焊接固定在導(dǎo)流外殼上，固定導(dǎo)流葉輪片與導(dǎo)流外殼緊固于 葉輪泵機(jī)座上。葉輪泵機(jī)座、導(dǎo)流外殼、離心泵軸承座在葉輪座外殼上是不動的。固定導(dǎo)流 葉輪片與導(dǎo)流外殼焊接在第一級葉輪泵軸承上，葉片安裝角度與離心泵出水方向相反傾斜 45度，這就是固定導(dǎo)流葉輪級在旋轉(zhuǎn)水流沖擊下產(chǎn)生第三級的升力揚(yáng)程作用，把旋轉(zhuǎn)的水 經(jīng)過固定導(dǎo)流葉輪片后，水就改變流動方向，變成直流水，這就是固定導(dǎo)流葉輪級的技術(shù)特 征。所述軸流葉片與第一級葉輪泵軸承之間，設(shè)有密封圈，該密封圈內(nèi)裝有鐵氟龍 (PTFE)材料，以提高泵壓差的密封性。所述軸流泵、離心泵的泵軸與電機(jī)軸心通過尼龍銷聯(lián)軸器同軸連接。所述電機(jī)采用臥式變頻電機(jī)直接傳動，電機(jī)借螺栓緊固于電機(jī)座上。在水泵運(yùn)轉(zhuǎn) 時(shí)，其全部軸向力(即水泵葉輪上的水壓力和全部水泵轉(zhuǎn)子重量之和)均由電機(jī)座內(nèi)裝的 軸承來承受。水泵轉(zhuǎn)子的軸向位移可借傳動裝置內(nèi)的螺母來調(diào)整，這樣就使整個(gè)水泵機(jī)組 簡化，安裝維修方便可靠。三級葉輪泵運(yùn)行原理第一級軸流級軸流級采用不銹鋼制成，由兩端軸承支承，一端由電機(jī)直接驅(qū)動，運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，軸 流級葉輪提供第一級吸附進(jìn)水起到抽水揚(yáng)程作用，與離心級挨著將紗缸回流水抽水給離心級，由于泵內(nèi)充滿液體，離心級葉輪快速轉(zhuǎn)動，葉輪的葉片驅(qū)使液體抽水轉(zhuǎn)動，液體轉(zhuǎn)動時(shí) 依靠慣性向葉輪外緣流去，同時(shí)葉輪從吸入室吸進(jìn)液體，在這一過程中，葉輪中的液體繞流 葉片，在繞流運(yùn)動中液體作用升力于葉片，反過來葉片以一個(gè)與此升力大小相等、方向相反 的力作用于液體，這個(gè)力對液體做功，使液體得到能量而流出葉輪，這時(shí)液體的動能與壓能 均增大。在變頻電機(jī)帶動下，軸流級葉片甩出水運(yùn)送到離心級的閥口入端全開啟時(shí)流量增 大，所產(chǎn)生的水流增力加大，形成第一級揚(yáng)程。第二級離心級離心級緊挨著軸流級，軸流級依靠旋轉(zhuǎn)葉輪的翼形葉柵對繞流液體產(chǎn)生的升力來 傳遞能量給離心級葉輪。葉輪均經(jīng)靜平衡校正。離心級原理是通過轉(zhuǎn)子(葉輪)高速轉(zhuǎn)動 后將低壓流體帶動向外甩出到出口匯集擠壓，形成高壓流體；渦流泵是通過渦輪將外部低 壓流體吸入到渦輪腔內(nèi)逐步向中心擠壓后形成中間高壓導(dǎo)出形成高壓流體。離心級是與軸 流級同軸連接，實(shí)質(zhì)是三級葉輪泵的一種類型。該泵的噴水推進(jìn)器由進(jìn)水流道、葉輪、導(dǎo)葉 體和噴口組成。泵特性曲線(揚(yáng)程一流量曲線、效率一流量曲線、揚(yáng)程一吸口比轉(zhuǎn)速曲 線)反映了泵的運(yùn)動參數(shù)(轉(zhuǎn)速、周向和軸向速度)的數(shù)學(xué)模型，可以度量出泵的性能，包 括能量轉(zhuǎn)換效能、推進(jìn)性能和抗空化性能等?；旌媳貌捎没炝魇絿娝七M(jìn)泵的性能曲線，包 括非空化條件下不同轉(zhuǎn)速時(shí)的揚(yáng)程一流量曲線和效率一流量曲線以及空化條件下?lián)P程和 效率隨吸口比轉(zhuǎn)速變化的修正函數(shù)曲線，得到該噴水推進(jìn)器在流速范圍內(nèi)用于求解泵的性 能曲線。第三級固定導(dǎo)流葉輪級固定導(dǎo)流葉輪級采用不銹鋼制造，葉片用不銹鋼做成的葉輪焊接在葉輪座上(或 葉片外殼)，緊固于葉輪座上，葉片與葉輪座相鄰表面刻有角度線。葉片安裝角度一般為45 度，這個(gè)葉片角度與離心級出水方向相反。導(dǎo)流葉輪泵是緊接著離心級的旋轉(zhuǎn)水流逆行導(dǎo) 流，即水流是旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)葉輪固定，使到固定導(dǎo)流葉輪級形同一個(gè)葉輪泵。當(dāng)離心級甩出水流 到第三級后，水流是旋轉(zhuǎn)的，導(dǎo)流葉輪是固定在葉輪座的葉輪外殼上，使到水流沖刷導(dǎo)流葉 輪后，旋轉(zhuǎn)的水流順著導(dǎo)流葉輪甩出而達(dá)到水流由旋轉(zhuǎn)變成直流到鵝頸套出口，達(dá)到第三 級升壓提高升力揚(yáng)程。采用的三級葉輪泵改為高比轉(zhuǎn)數(shù)離心泵(比轉(zhuǎn)數(shù)=200 300)，使之特性曲線也 發(fā)生了變化。根據(jù)葉片離心泵設(shè)計(jì)理論，在流量與功率特性曲線上，相同條件下離心泵的功 率變化比三級葉輪泵快。由于現(xiàn)在筒子紗染色機(jī)主循環(huán)泵電機(jī)都采用了交流變頻技術(shù)，通 過轉(zhuǎn)速變化，在保證泵效率不變的條件下，可以給出不同的流量和揚(yáng)程，所以基于離心泵的 流量.功率變化特點(diǎn)，可以在不同流量下，充分降低功率消耗。離心泵與三級葉輪泵相比，其流量與效率特性曲線也比較平緩，在流量變化的范 圍內(nèi)，偏離最高效率點(diǎn)的范圍也不大。這對筒子紗在裝載變化或者對遇水容易發(fā)生溶脹的 纖維(如粘膠纖維)來說，在流量變化過程中，設(shè)備始終有較高的工作效率。本發(fā)明采用離心泵加軸流泵的脈動流體動力學(xué)原理，具體是采用了伯努利定律流 體動力學(xué)方程。伯努利定律是研究流體的流動狀態(tài)、運(yùn)動規(guī)律、能量轉(zhuǎn)換以及流體與固體壁 面間的相互作用力等問題的方程，包括連續(xù)性方程、伯努利方程和動量方程等三大方程，它 們分別解釋了穩(wěn)流時(shí)的質(zhì)量、能量及動量的關(guān)系與規(guī)律。其中的伯努利方程，用能量守恒定 律解決了液體的流動問題，在液體動力學(xué)中占據(jù)重要地位。伯努利方程揭示了液體流動過程中的能量變化規(guī)律，即流動的液體不僅具有壓力能和勢位能，而且由于它有一定的流速， 因而還具有動能。假定理想液體在管道中作恒定流動(壓力、流速和密度不變化的流動形 式)，得其理想形式為P1+^pvl + Pghl = P2+ ^pv22+ Pgh2( 1)或尸廠 + ^mv2 + mgh =恒量^1P + ^pv2 + pgh = flfi其中=PpP2-過流斷面處的壓力(液壓傳動中壓力即為物理學(xué)中的壓強(qiáng))；V1V2-過流斷面處的流量；hp h2-過流斷面處距基準(zhǔn)液面的高度(取特殊位置水平面作為基準(zhǔn)面)；P g—液體的密度和重力加速度。此公式的意義為在密閉管道內(nèi)作恒定流動的理想液體，其三種形式的能量在流動 過程中可以相互轉(zhuǎn)化，但各個(gè)過流斷面上能量之和恒為定值。實(shí)際流動液體因?yàn)橛姓承裕?所以流動過程中會產(chǎn)生摩擦力，具有能量損失；同時(shí)油路中管道的尺寸和形狀變化都會使 液流產(chǎn)生擾動，也引起能量損失。又實(shí)際流動液體在過流斷面上流速(單位時(shí)間內(nèi)流過某 一過流斷面的液體體積)不均勻，若用平均流速計(jì)算，必然會產(chǎn)生誤差，需要加一個(gè)修正系 數(shù)，因此，實(shí)際液體的伯努利方程為P1 + ^a1PV12 +Pghl=P2+^ a2pv22 + pgh2 +I^pw(2 )其中ai、ει2-動能修正系數(shù)；Apw-單位體積液體在兩過流斷面間流動的能量損失。在計(jì)算液壓系統(tǒng)壓力、閥口運(yùn)動及液體流動過程中能量損失時(shí)，都要用到伯努利 方程。伯努利定律理想流體在管子里作穩(wěn)流時(shí)流動速度快的地方靜壓強(qiáng)小，流動速度 慢的地方靜壓強(qiáng)大。伯努利方程理想流體作穩(wěn)流時(shí)它的動能、勢能和壓強(qiáng)的總和保持不變。在設(shè)計(jì)本發(fā)明三級葉輪泵時(shí)還有一個(gè)重要概念，就是比流量。比流量是筒子紗 染色技術(shù)中重要的技術(shù)參數(shù)，它表征在單位時(shí)間內(nèi)穿過每千克紗線的染液量，其單位是L/ kg ·π η。采用合理的比流量，可增大主泵揚(yáng)程，從而保證紗線的勻染性和一次染準(zhǔn)率，并提 高效率，降低能耗。染色工藝過程三個(gè)基本過程吸附、擴(kuò)散和固著。就是在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)， 使染料均勻上染并固著在紗線纖維上。按照染色原理，被染物紗線與染料必須不斷接觸，才 能完成上染的三個(gè)基本過程。在這個(gè)過程中，除了以溫度來控制上染速率外，主要是通過染 液循環(huán)以保證整個(gè)被染物(紗線)的溫度均勻性，以及與染料交換頻率均等。因此，比流量 在筒子紗染色中起著非常重要的作用，設(shè)備主泵流量選取的主要依據(jù)就是比流量。在保證 循環(huán)系統(tǒng)有效染液循環(huán)率90%以上時(shí)，筒子染色機(jī)的比流量可以選擇在35L/kg*min以上。 由于按此比流量所選取主泵的比轉(zhuǎn)數(shù)小于300，屬于高比轉(zhuǎn)數(shù)的離心泵，因此可以減小主泵 進(jìn)、出口管徑，使得管路中的存水量減少，降低染液浴比。比轉(zhuǎn)數(shù)由下面公式給出比轉(zhuǎn)數(shù)= 3.65xwx漏(3)比轉(zhuǎn)數(shù)低于300具有離心泵功能，高于300屬于混合泵，高過500以上屬于軸流泵。采用本發(fā)明的染紗機(jī)的原理是紗錠放進(jìn)紗架固緊，通過控制電機(jī)轉(zhuǎn)速帶動三級葉 輪泵噴射到紗架，染液經(jīng)過紗架噴射到紗錠流出紗層循環(huán)回紗缸體內(nèi)，將染液經(jīng)過三級葉 輪泵提升染液到30米揚(yáng)程壓力，達(dá)到筒子紗染色比流量，染色液體以高速脈流單方向噴射 到紗錠，并完成染料對紗錠的上染過程。在整個(gè)染色過程中，水僅僅是作為染料的溶劑和紗 錠浸濕的溶劑。因此，所需的浴比非常低。本發(fā)明應(yīng)用于超低浴比染紗機(jī)，使染紗機(jī)具有如 下優(yōu)點(diǎn)(1)節(jié)省染料和助劑采用本發(fā)明的脈流染紗與普通溢流或噴射染紗的最大不同，就是其能在非常低的 浴比(1 3以下)條件下實(shí)現(xiàn)染紗。這種低浴比染紗條件會帶來染料對紗錠上染率的 變化，如在活性染料染紗時(shí)，染料的直接性隨著染紗浴比的降低而提高，使染料對促染劑 (如元明粉、食鹽等電解質(zhì))的依存性降低，上染率提高，從而較少的固色劑(堿劑)就可以 獲得較高的固色率，而固色劑的減少，又可以減少染料的水解。因此，為了控制染料的上染 速率，宜使用直接性較低的活性染料。(2)實(shí)現(xiàn)紗錠與染液的勻染在少水浴比過程中，必須通過紗錠與染液足夠的交換次數(shù)，才能完成染料上染的， 脈流染紗也是依靠這種方式來實(shí)現(xiàn)染料對紗錠的上染。顯然，單位時(shí)間內(nèi)紗錠與染液的交 換次數(shù)越多越有利于勻染和縮短染紗時(shí)間。脈流染紗浴比低染液，循環(huán)頻率高且紗錠帶液 量低可使運(yùn)行速度較快紗錠與染液高頻率的交換利于勻染。在適宜的染色工藝支持下，脈 流染紗可以實(shí)現(xiàn)快速染紗。該發(fā)明是水不浸泡紗錠，染液對紗錠不存在阻力，使紗錠染色具 有更優(yōu)勢上染效果，而且?guī)硎∷?jié)電等一系列好處。(3)脈流噴射紗錠循環(huán)頻率提高普通溢流或噴射染紗設(shè)備染紗時(shí)，紗錠的運(yùn)行速度由染液噴射量來決定，染液噴 射量的降低會使紗錠運(yùn)行速度變慢，且進(jìn)一步影響紗錠與染液的交換頻率。而脈流染紗時(shí)， 紗錠循環(huán)是靠脈流牽引，染液的循環(huán)頻率可以根據(jù)工藝的需要獨(dú)立控制，改變?nèi)疽毫?，并?會影響紗錠的循環(huán)頻率。(4)染料上染紗錠提高吸附、擴(kuò)散和固著 染紗過程包括染料的吸附、擴(kuò)散和固著三個(gè)基本過程，其中固著過程時(shí)間較長，而 染料的吸附和擴(kuò)散過程與染液和紗錠的相對運(yùn)動有關(guān)。由流體動力學(xué)可知，液體的運(yùn)動黏 度隨溫度的升高而降低，而脈流的運(yùn)動黏度卻隨溫度的升高而提高。對于脈流染紗，隨溫度 升高，染液運(yùn)動黏度的降低和氣體運(yùn)動黏度的提高，更有利于打破吸附和擴(kuò)散邊界層的動 態(tài)平衡，使該邊界層厚度變薄，利于染料向纖維內(nèi)部遷移，從而縮短染紗時(shí)間。與此同時(shí)，兩 種流體運(yùn)動黏度的變化，還為提高紗錠的運(yùn)行速度提供了條件。也就是說，在循環(huán)流量不變 的情況下，脈流黏度的增加提高了其對紗錠的附著力，使紗錠運(yùn)行速度加快，更有利于染料 對紗錠的均勻上染。(5)溫度保證染紗勻染
由于脈流染紗浴比較低，且儲紗架體內(nèi)紗錠及其吸附的染液與自由染浴(循環(huán)染 浴)處于分離狀態(tài)，所以染紗紗錠經(jīng)過脈流時(shí)的溫度總是要高于紗缸體內(nèi)紗錠的溫度，尤 其在快速升溫至130°C時(shí)，兩者的溫差可達(dá)10°C左右。脈流染紗上染過程中紗錠的均勻性， 通常通過控制紗缸底部熱交換盤管使到染液補(bǔ)充溫度，使升溫速率及紗錠的循環(huán)溫度速率 來實(shí)現(xiàn)。因此，控制紗錠與染液快速交換，既能保證染料勻染，又使紗錠獲得均勻的溫度染 紗。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果1、本發(fā)明采用三級葉輪泵串聯(lián)的形式能夠達(dá)到所要求的揚(yáng)程，且分別克服軸流泵 和離心泵的缺點(diǎn)，結(jié)合二者的長處，使能夠在浴比很小，水位只是在紗架之下時(shí)，仍能夠達(dá) 到設(shè)定的比流量，紗錠在染色機(jī)中快速循環(huán)，避免了在低浴比條件下，紗錠易產(chǎn)生層色差的 現(xiàn)象。由于紗錠所含的染液相對較少(儲紗架內(nèi)的紗錠和筒子紗缸染液是分離的)，所以 即使在高溫高壓染色條件下，也不會對紗錠產(chǎn)生過大的張力，特別是對敏感紗錠(如含氨 綸彈力類紗錠)的濕加工，提供了有利條件。紗錠在高溫高壓染色和低浴比染液的快速循 環(huán)，提高了染色過程中紗錠與染液的交換頻率，有利于比流量筒子紗染色表面積、上染速率 快的超細(xì)纖維紗錠的勻染。除此之外，紗錠與染液的脈流快速交換頻率，伴隨著脈流沖洗作 用，在酶處理(如酶退漿、酶煮漂、酶拋光)和原纖維的纖化等工藝中，對加快處理液的反應(yīng) 速度和提高處理效果，起到了很重要的作用。2、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了超低浴比。由于采用氣體作為驅(qū)動紗錠運(yùn)行的動力，紗錠可以在 無液體的狀態(tài)下運(yùn)行，使“具有超低浴比的三級葉輪泵染紗機(jī)”可以用最少量的染液進(jìn)行染 色，染色時(shí)的浴比非常小。使用“具有超低浴比的三級葉輪泵染紗機(jī)”染純棉紗錠的浴比 為1 3，染純滌紗錠的浴比為1 2.5。由于浴比小，染液不浸泡水，循環(huán)染液滲透紗錠速 度快，染液阻力少，紗錠在很短的時(shí)間內(nèi)與染液多次交換，提高了染液與紗錠之間的交換頻 率，因此可得到更高的染色重現(xiàn)性和一次染色成功率高。超浴比對染色工藝成功染色質(zhì)量 及重現(xiàn)性的效果好。由于浴比小，三級葉輪泵染色機(jī)與傳統(tǒng)的液流脈流染色機(jī)相比，降低了 工藝過程總的耗水量，并且具有較低的染化料消耗，較低的污水排放量。以染1噸棉紗為例，“具有超低浴比的三級葉輪泵染紗機(jī)”與傳統(tǒng)液流染色機(jī)在水、 電、蒸汽及污水處理方面的成本消耗對比見表1。由于浴比小，染色過程中主缸內(nèi)沒有水， 也就是說紗錠沒有浸在染液中，染液的液位低于紗錠，因此，紗錠在提升的過程中不附帶過 多的染液、重量較輕，即使在進(jìn)入脈流前有很高的加速度，紗錠也能在低張力下高溫高壓染 色，不容易擦傷。同時(shí)，紗錠在脈流中主要是靠脈流的，與液流相比，“具有超低浴比的三級 葉輪泵染紗機(jī)”脈流對紗錠的作用是比較柔和的，降低了紗錠運(yùn)行過程中的張力。表1超低浴比的三級葉輪泵染紗機(jī)與傳統(tǒng)溢流染色機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)比較
權(quán)利要求
1.超低浴比三級葉輪泵染紗機(jī)，包括染缸、紗架、葉輪泵、熱交換盤管，所述紗架固定 在染缸內(nèi)，所述紗架上的紗桿中空，紗桿底部與染缸內(nèi)的染液輸出通道相通，紗架底部是紗 架盤，紗架盤上有孔與染缸內(nèi)的染液輸入通道相通，葉輪泵設(shè)置于整個(gè)染缸的下面，熱交換 盤管設(shè)置于染缸內(nèi)的底部，其特征在于，所述葉輪泵為三級葉輪泵，其泵軸與內(nèi)部電機(jī)軸 同軸連接，染缸與三級葉輪泵的入口相連；所述三級葉輪泵沿染液流向依次包括軸流級、 離心級、固定導(dǎo)流葉輪級，在整個(gè)染紗過程中，染缸內(nèi)的染液始終不超過紗架盤，浴比小于 1 3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低浴比三級葉輪泵染紗機(jī)，其特征在于，所述軸流級和離 心級通過同一傳動軸依次與電機(jī)相連，所述軸流級和離心級的葉片固定在傳動軸上；所述 染液經(jīng)過流入通道流入軸流級，從軸流級流出的染液直接進(jìn)入離心級的輸入口，從離心級 流出的染液經(jīng)過固定導(dǎo)流葉輪級后進(jìn)入流出通道，所述固定導(dǎo)流葉輪級設(shè)置在離心級輸出 端與染液流出通道接口處；所述染液流入和流出的通道相互隔離；軸流級、離心級、固定導(dǎo) 流葉輪級均設(shè)置于導(dǎo)流外殼內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超低浴比三級葉輪泵染紗機(jī)，其特征在于，所述三級葉輪泵 通過喇叭管與染缸相連，喇叭管內(nèi)設(shè)有兩個(gè)獨(dú)立的腔體作為染液流入通道和流出通道，所 述染液流入通道內(nèi)染液的流動方向是從染缸向軸流級流動，流入通道與軸流級的輸入端相 連通；染液流出通道內(nèi)的染液方向是從離心級經(jīng)由固定導(dǎo)流葉輪級后流向染缸，流出通道 與離心級的輸出端相連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超低浴比三級葉輪泵染紗機(jī)，其特征在于，所述軸流級、離心 級的葉輪外殼與葉輪的兩相鄰表面，均呈球形面。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超低浴比三級葉輪泵染紗機(jī)，其特征在于，所述軸流級的葉 片個(gè)數(shù)為3個(gè)；離心級的葉片個(gè)數(shù)為7個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超低浴比三級葉輪泵染紗機(jī)，其特征在于，所述焊接有固定 導(dǎo)流葉輪片的導(dǎo)流外殼焊接固定在第一級葉輪泵軸承上，固定導(dǎo)流葉輪片安裝角度與離心 泵出水方向相反，傾斜45度。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超低浴比三級葉輪泵染紗機(jī)，其特征在于，所述軸流葉片與 第一級葉輪泵軸承之間，設(shè)有密封圈，該密封圈內(nèi)裝有鐵氟龍材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超低浴比三級葉輪泵染紗機(jī)，其特征在于，所述軸流級、離心 級的泵軸與電機(jī)軸心通過尼龍銷聯(lián)軸器同軸連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超低浴比三級葉輪泵染紗機(jī)，其特征在于，所述電機(jī)采用臥 式變頻電機(jī)直接傳動，電機(jī)借螺栓緊固于電機(jī)座上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低浴比三級葉輪泵染紗機(jī)，其特征在于，所述三級葉輪泵 的比轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)置在300-500之間，比轉(zhuǎn)數(shù)由下面公式給出比轉(zhuǎn)數(shù)= 3+65Χ"Χλ/1￥。4^ImW
全文摘要
本發(fā)明公開了超低浴比三級葉輪泵染紗機(jī)，包括染缸、紗架、葉輪泵，紗架底部是紗架盤，紗架盤上有孔與染缸內(nèi)的染液輸入通道相通，葉輪泵設(shè)置于整個(gè)染缸的下面，葉輪泵為三級葉輪泵，其泵軸與內(nèi)部電機(jī)軸同軸連接，染缸與三級葉輪泵的入口相連；三級葉輪泵包括軸流級、離心級和固定導(dǎo)流葉輪級，軸流級和離心級通過同一傳動軸依次與電機(jī)相連，染液經(jīng)過流入通道流入軸流級，從軸流級流出的染液直接進(jìn)入離心級的輸入口，從離心級流出的染液經(jīng)過固定導(dǎo)流葉輪級后進(jìn)入流出通道。在工作過程中染缸內(nèi)的染液始終不超過紗架盤，浴比小于1∶3。該發(fā)明能夠在染紗機(jī)中的染液低于紗錠時(shí)達(dá)到所要求的揚(yáng)程，實(shí)現(xiàn)染紗機(jī)的低浴比，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。
文檔編號D06B23/04GK102134793SQ201110095749
公開日2011年7月27日 申請日期2011年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
發(fā)明者章紅麗, 鐘漢如, 陳曉輝, 黎嘉球 申請人:廣州番禺高勛染整設(shè)備制造有限公司