節能節水型溢流染色設備及其熱流控制方法

2023-10-31 22:18:52 2

節能節水型溢流染色設備及其熱流控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種節能節水型溢流染色設備及其熱流控制方法，該溢流染色設備包括染缸、染料水循環系統及染料水換熱系統，所述染料水換熱系統包括換熱器、染料水加熱管路及染料水降溫管路，所述染料水加熱管路及染料水降溫管路均連接至所述換熱器，以根據需要在不同的階段對流經換熱器的染料水進行加熱或降溫，其中，所述染料水加熱管路包括蒸汽升溫部分及高溫水升溫部分，所述染料水降溫管路包括中溫水降溫部分及常溫水降溫部分。本發明對溢流染色設備的熱流系統進行了精細劃分，重視資源的重新利用，在原利用高溫蒸汽升溫及常溫水降溫的基礎上，增加了高溫水升溫部分及中溫水降溫部分，以實現熱能的梯級利用，從而節約蒸汽和常溫水的消耗。
【專利說明】節能節水型溢流染色設備及其熱流控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種印染行業的染色設備，尤其是一種需要頻繁升溫和降溫的繩狀節能節水型溢流染色設備及其熱流控制方法。
【背景技術】
[0002]如圖1所示，傳統印染行業的繩狀溢流染色機主要由染缸102、換熱器104、蒸汽供熱管道103、供水管道105、中溫儲水箱108、增壓泵109、電氣控制櫃以及各種閥門等部件組成。
[0003]傳統溢流機的工作原理(見圖1)是:缸內待染色的布料101結成繩狀，採用體外換熱法，升溫需要蒸汽供熱管道103通過換熱器104來加熱，染缸102內的染色水通過增壓泵109打到換熱器104內，與蒸汽或常溫媒介水間接換熱，然後再到達染缸102的前部噴口，以高速噴射水流來帶動布料的循環轉動。由此實現染色過程的升溫、保溫和降溫。
[0004]蒸汽加熱產生的凝結水收集在回用水箱(即中溫儲水箱108)中，染料水降溫過程中，以常溫水管線105中的媒介水在換熱器104內取熱後也到回用中溫儲水箱108。中溫儲水箱108中的中溫水一部分經增壓泵109充作染缸102內的染色水。如果回用中溫水溫度過高，一般採用回用中溫水和常溫媒介水(新鮮河水等)混合的辦法使之溫度降低。這樣，就多用了常溫媒介水，用不完的回用水就溢流到汙水溝排放了。有的企業乾脆採用涼水塔107冷卻回用中溫水，以減少新鮮水的用量，但如此一來又增加了電能的消耗。
[0005]根據對傳統溢流染色機的染色工藝、水流以及熱流的長期研究，上述現有染色技術的主要問題在於以下幾個方面:
[0006]I)溢流機的熱流系統比較粗放，熱量損失大、水量消耗大。例如，回用中溫水的溫度不高也不低，用來加熱則嫌溫度偏低，用於冷卻則嫌溫度偏高，因此很難再用。
[0007]2)染缸的染料水體外取熱流動是串聯式，通過換熱器進行熱交換，再去染缸前部噴嘴處做噴射水流，以此帶動繩狀布料的流動。其根本問題是熱流局部過大，布料內外層及前後段的溫度差過大，容易產生色差，降低產品質量，也延長了加工周期。
[0008]3)換熱器的水側流動方式存在問題，採用上進下出法，難以將換熱器內部的空氣排盡，減少了換熱面積，增大了換熱阻力，延長了換熱時間，也就增加了蒸汽和冷卻水的用量。
【發明內容】

[0009]本發明要解決的技術問題是，提供一種能夠節約使用蒸汽熱能和水的節能節水型溢流染色設備及其熱流控制方法。
[0010]本發明的技術解決方案是:一種節能節水型溢流染色設備，其中，該溢流染色設備包括染缸、染料水循環系統及染料水換熱系統，所述染料水換熱系統包括換熱器、染料水加熱管路及染料水降溫管路，所述染料水加熱管路及染料水降溫管路均連接至所述換熱器，以根據需要在不同的階段對流經換熱器的染料水進行加熱或降溫，所述染料水加熱管路包括蒸汽升溫部分及高溫水升溫部分，所述染料水降溫管路包括中溫水降溫部分及常溫水降溫部分。[0011]一種溢流染色設備的熱流控制方法，在染色過程中，對該溢流染色設備的染料水進行換熱，以實現染料水的升溫或降溫，該方法包括:
[0012]利用高溫水對染料水進行初段加熱升溫；
[0013]利用高溫蒸汽對染料水進行後段加熱升溫；
[0014]利用中溫水對染料水進行初段降溫；
[0015]利用常溫水對染料水進行後段降溫。
[0016]由上述可知，針對傳統溢流染色機在水流以及能量流方面存在的問題，本發明的節能節水型溢流染色機將在不影響印染工藝的前提下，進行了適當地改進，其具有以下特點和優點:
[0017]I)溢流機的熱流系統做精細化分，重新利用。本發明能夠將高品質熱能水單獨收集儲存，以作為高溫水回用，用於加熱常溫染料水，以此節約蒸汽消耗量；同時，還能將低品質熱能水收集在中溫箱，作中溫水回用，冷卻高溫染料水，以此節約常溫水。
[0018]2)換熱器的水側流動方式改為下進上出法，以便將換熱器內部的空氣排盡，從而增加換熱面積，減少換熱阻力，最終提聞換熱效率。
[0019]3)染缸的染料水體外取熱流動改進為並聯式，其中一路通過換熱器進行熱交換，直接回染缸去染色；另一路去染缸前部噴嘴處做噴射水流，以此帶動繩狀布料的流動。通過此點改進，可以解決熱流局部過大問題，使得布料內外層及前後段的溫度差減到最小，不容易產生色差，從而提高產品質量，並可縮短加工周期。
[0020]4)採用集成式媒介水多路換控閥，簡化系統結構，增強換熱控制的準確性、穩定性和方便性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0022]圖1為現有溢流染色機的結構示意圖。
[0023]圖2為本發明的節能節水型溢流染色機的具體實施例之一。
[0024]圖3為本發明的節能節水型溢流染色機實施例之二。
[0025]圖4為本發明的節能節水型溢流染色機一實施例中所採用的多路換控閥。
[0026]圖5A、圖5B為本發明一實施例中採用的多路換控閥不同方向的結構示意圖。
[0027]圖6A、圖6B為本發明該實施例中的多路換控閥的閥芯及內部接合部位的結構示意圖。
[0028]圖7、圖7A為本發明實施例中可採用的兩種執行器的結構圖。
【具體實施方式】
[0029]本發明提出一種節能節水型溢流染色設備，該溢流染色設備包括染缸、染料水循環系統及染料水換熱系統，所述染料水換熱系統包括換熱器、染料水加熱管路及染料水降溫管路，所述染料水加熱管路及染料水降溫管路均連接至所述換熱器，以根據需要在不同的階段對流經換熱器的染料水進行加熱或降溫，所述染料水加熱管路包括蒸汽升溫部分及高溫水升溫部分，所述染料水降溫管路包括中溫水降溫部分及常溫水降溫部分。
[0030]本發明還提出一種溢流染色設備的熱流控制方法，在染色過程中，對該溢流染色設備的染料水進行換熱，以實現染料水的升溫或降溫，該方法包括:利用高溫水對染料水進行初段加熱升溫；利用高溫蒸汽對染料水進行後段加熱升溫；利用中溫水對染料水進行初段降溫；利用常溫水對染料水進行後段降溫。由前述可知，本發明對溢流染色設備的熱流系統進行了精細劃分，重視資源的重新利用，在原利用高溫蒸汽升溫及常溫水降溫的基礎上，增加了高溫水升溫部分及中溫水降溫部分，以實現熱能的梯級利用，從而節約蒸汽和常溫水的消耗。
[0031]優選地，回收蒸汽升溫部分換熱降溫後的熱能水，將其應用於高溫水升溫部分。優選回收高溫水升溫部分換熱後的中溫水，以將其應用於後續中溫水的初段降溫。同理，常溫水降溫部分換熱後的熱流可以回收以用於中溫水降溫部分，而中溫水降溫部分換熱升溫後的媒介水較佳回收，用於高溫水升溫部分，利用前述梯級劃分及循環利用，從而實現熱能的梯級利用，達到節約蒸汽和常溫水消耗的目的。
[0032]具體地，在本發明的一具體實施例中，蒸汽升溫部分包括蒸汽供熱管道3及高溫水回收管道，該蒸汽供熱管道3將高溫蒸汽送入換熱器4，蒸汽放熱後變成冷凝水並通過該高溫水回收管道通入高溫儲水箱10，以實現蒸汽換熱後的熱能水的回收利用，並提高熱能的使用效率。
[0033]優選地，高溫水升溫部分包括高溫儲水箱10和對應管路，其中，該高溫儲水箱10通過出水管路連通至換熱器4，高溫水在換熱器4內換熱降溫後通過回水管路連接送至中溫儲水箱8。
[0034]優選地，中溫水降溫部分包括中溫儲水箱8和對應管路，該中溫儲水箱8通過出水管路連通至換熱器4，中溫水在換熱器4內換熱升溫後通過回水管路回送到高溫儲水箱10。
[0035]優選地,染料水換熱系統通過媒介水配水系統實現水流切換控制,該媒介水配水系統較佳是包括管道、控制裝置以及媒介水增壓泵，由該媒介水增壓泵提供動力通過控制裝置的切換而將媒介水配送至預定管道。
[0036]另外，染料水循環系統包括循環管路以及設於該管路上的染料水增壓泵9，該循環管路通過該換熱器4，以實現染料水的換熱變溫。染缸的染料水體外取熱流動採用並聯方式，一路通過換熱器進行熱交換後直接回染缸去染色；另一路送至染缸前部形成噴射水流，帶動染色布料流動。
[0037]染料水換熱後再次回到染缸，是從染缸上部以多點噴灑的方式混和到正在缸內染色的水裡，使染缸內溫度分布均勻，減少布料色差，加快升溫速度。
[0038]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0039]實施例一
[0040]參見圖2所示，其為本發明的溢流染色設備及其熱流控制方法的示意圖。本實施例的節能節水印染機主要包括染缸2、換熱器4、蒸汽供熱管道3、常溫供水管道5、高溫儲水箱10、中溫儲水箱8、染料水增壓泵9、媒介水增壓泵11、電氣控制櫃以及各種閥門等部件。如圖所示，染色布料I浸泡在染缸2內，呈首尾相連的繩狀，通過染缸前部進水口 Cl的噴嘴帶動，沿著管道14流動到染缸2的尾部。循環流動，周而復始。
[0041]本實施例中，與染缸相連的管道及染料水增壓泵9構成染料水循環系統，由換熱器4、高溫儲水箱10、中溫儲水箱8及相關管道以及蒸汽供熱管道、常溫水管道以及控制閥等部件構成染料水換熱系統，這些部件形成染料水加熱管路及染料水降溫管路，且染料水加熱管路及染料水降溫管路均連接至換熱器4，以根據需要在不同的階段對流經換熱器4的染料水進行加熱或降溫，詳而言之，這些部件構成了蒸汽升溫部分、高溫水升溫部分、中溫水降溫部分及常溫水降溫部分。
[0042]本發明主要是採用熱能的梯級利用實現降低消耗的目的，本實施例中，對於染料水升溫過程，利用高溫水和高溫蒸汽對染料水進行分段升溫，同時，回收換熱後降溫的媒介水用於後續換熱，包括:將蒸汽升溫部分換熱產生的高溫冷凝水回收並應用於染料水的初段升溫；將高溫水升溫部分換熱後產生的中溫水回收並應用於染料水的初段降溫。同理，對於相反的染料水降溫過程，本實施例是利用中溫水和常溫水對染料水進行分段降溫，同時，回收換熱後的媒介水用於後續換熱，包括:將常溫水降溫部分換熱後的媒介水回收並用於染料水的初段降溫或用於補充染缸的染料水，而中溫水降溫部分換熱升溫後的媒介水也回收儲存，以用於染料水的初段升溫。利用前述梯級劃分及循環利用，從而實現熱能的梯級利用，達到節約蒸汽和常溫水消耗的目的。
[0043]結合圖2所示，本實施例中，換熱器包括用於供染料水管道貫穿通過的進口 C4和出口 C2、用於媒介水進出的上連接口 C3、下連接口 C5，所述媒介水配水系統的供水部分是連接至該下連接口 C5，其回水部分包括高位回水管路和低位回水管路，其中高位回水管路是與該上連接口 C3連接，其低位回水管路是與該下連接口 C5連接。
[0044]蒸汽升溫部分主要包括蒸汽供熱管道3和蒸汽控制閥Vl等部分，高溫蒸汽從換熱器的上連接口 C3進入換熱器4內部，在換熱器內部進行換熱後形成冷凝水，並通過下連接口 C5及相關管道、第二高溫回水閥V4、疏水器6回收至高溫儲水箱10。
[0045]該高溫水升溫部分的進水部分包括高溫儲水箱10與該換熱器4的下連接口 C5之間的管道、媒介水增壓泵11及高溫供水閥V7，其回水管路包括中溫儲水箱8與該換熱器4的上連接口 C3之間的管道及第一中溫回水閥V2。對染料水進行初段升溫時，打開高溫供水閥V7，並利用該媒介水增壓泵11將高溫水通過換熱器4的下連接口 C5泵至換熱器4內；在進行換熱後，將熱量損失後的媒介水通過上連接口 C3、管道及第一中溫回水閥V2回收至中溫儲水箱8內。
[0046]該中溫水降溫部分的進水部分包括中溫儲水箱8與該換熱器4的下連接口 C5之間的管道、媒介水增壓泵11及中溫供水閥V6，其回水管路包括高溫儲水箱10與該換熱器4的上連接口 C3之間的管道及第一高溫回水閥V3。對染料水進行初段降溫時，打開中溫供水閥V6，並利用該媒介水增壓泵11將中溫水通過換熱器4的下連接口 C5泵至換熱器4內；在進行換熱後，將熱量提高後的媒介水通過上連接口 C3、管道及第一高溫回水閥V3回收至高溫儲水箱10內。
[0047]該常溫水降溫部分的進水部分包括常溫水管道5、常溫供水閥V8、媒介水增壓泵11及相關管道，其回水管路包括換熱器4與中溫儲水箱8之間的管道及第一中溫回水閥V2，本實施例中，該回水管路與高溫水初段降溫後的回水管路共用，即只需一套中溫水回水管路即可實現染料水初段升溫以及後段降溫後的中溫水回收至中溫儲水箱8。
[0048]由上述可知,本實施例中，染料水換熱系統是通過媒介水配水系統實現水流切換控制，該媒介水配水系統包括管道、控制閥組以及媒介水增壓泵11，由該媒介水增壓泵11提供動力，並通過控制閥組的切換而將媒介水配送至預定目的地。
[0049]結合附圖所示，本實施例的溢流染色設備主要包括蒸汽供熱管道3、高溫儲水箱
10、中溫儲水箱8以及常溫水管路5，蒸汽升溫部分包括蒸汽供熱管道3及高溫水回收管道，該蒸汽供熱管道上設有蒸汽控制閥VI，以根據需要將高溫蒸汽送入換熱器4 ;媒介水配水系統包括供水部分及高位回水管路，供水部分的主管道是以媒介水增壓泵11通過管路連接至換熱器4，高溫儲水箱10、中溫出水箱8以及常溫水管路分別通過高溫供水閥V7、中溫供水閥V6以及常溫供水閥V5連接至該媒介水增壓泵11的進水口 ；高位回水管路包括高溫回水管路和中溫回水管路，換熱器4的出水口通過高溫回水管路及其上所設的第一高溫回水閥V3連接至高溫儲水箱10，並通過該中溫回水管路及其上設置的第一中溫回水閥V2連接至中溫儲水箱8。
[0050]本實施例中，媒介水配水系統優選還包括低位回水管路，低位回水管路包括連接該換熱器4底部下連接口 C5與高溫儲水箱10的高溫回水管路以及連接該換熱器4與該中溫儲水箱8的中溫回水管路，高溫回水管路上設有第二高溫回水閥V4及疏水器6，中溫回水管路上設有第二中溫回水閥V5。
[0051]由上述描述的內容可知，本實施例的高溫儲水箱10的進出水口 C9、中溫儲水箱8的進出水口 ClO與媒介水配水系統相連。
[0052]高溫水從高溫儲水箱的進出水口 C9流出，經過高溫供水閥V7和媒介水增壓泵11可以進入換熱器4的下連接口 C5 ;中溫水從中溫儲水箱8的進出水口 ClO流出，經過中溫供水閥V6和媒介水增壓泵11可以進入換熱器4的下連接口 C5 ;常溫水從常溫水管道5流出，經過常溫供水閥V8和媒介水增壓泵11可以進入換熱器4的下連接口 C5。
[0053]本實施例的另一特點在於換熱器4的冷卻方式的改進:現有技術的冷卻方式是採用冷水從上部進入，而本實施例採用下進上出的冷卻方式，以使換熱器內部空氣得以排除，提高換熱效率；而蒸汽加熱方式仍然採用上進下出方式。
[0054]如圖2所示，染缸2的進水口 Cl與換熱器4 一端的出口 C2連通，染缸2下部的三個出水口 C6、C7和C8與染料水增壓泵9的入口相連；染料水增壓泵9的出口與換熱器4另一端的進口 C4連通；換熱器4的換熱介質上、下連接口 C3、C5分別與蒸汽供熱管道3、媒介水配水系統相連。
[0055]通過上述連接方式，高溫水從高溫儲水箱的進出水口 C9流出，經過高溫供水閥V7和媒介水增壓泵11可以進入換熱器4的下連接口 C5 ;中溫水從中溫儲水箱的進出水口ClO流出，經過中溫供水閥V6和媒介水增壓泵11可以進入換熱器4的下連接口 C5 ;常溫水從常溫水管道5流出，經過常溫供水閥V8和媒介水增壓泵11可以進入換熱器4的下連接Π C5。
[0056]換熱器4的用於換熱介質的上連接口 C3流出媒介水，經過第一高溫回水閥V3可以回到高溫儲水箱10的進出水口 C9，經過第一中溫回水閥V2可以回到中溫儲水箱的進出水口 C10。[0057]換熱器4用於換熱介質的下連接口 C5流出的凝結水，可以經過第二高溫回水閥V4、疏水器6回到高溫儲水箱10的進出水口 C9 ;也可以經過第二中溫回水閥V5回到中溫儲水箱8的進出水口 C10。
[0058]本實施例的節能節水型溢流染色設備的工作方式如下:
[0059]I)染缸2初段升溫不再直接使用蒸汽，而是使用高溫水。高溫水從高溫儲水箱10經過高溫供水閥V7及媒介水增壓泵11後並經換熱器4的下連接口 C5進入換熱器4內部；經過換熱後，熱量損失而變成中溫水，並從換熱器4的上連接口 C3流出，並經第一中溫回水閥V2回到中溫儲水箱8。
[0060]2)染缸2後段升溫和保溫使用蒸汽。蒸汽供熱管道3的蒸汽經過換熱器4的上連接口 C3進入換熱器，蒸汽放熱後變成凝結水，從換熱器4的下連接口 C5流出，並通過第二高溫回水閥V4和疏水器6回到高溫儲水箱10。
[0061]3)染缸2初段降溫不再直接使用常溫水，而是使用中溫水。中溫水從中溫儲水箱8經控制閥V6和媒介水增壓泵11後進入換熱器4的下連接口 C5，取熱後變成高溫水，經第一高溫回水閥V3回到高溫儲水箱10。
[0062]4)染缸2後段降溫仍然使用常溫水。常溫水從常溫水管線5經過常溫供水閥V8和媒介水增壓泵11後進入換熱器4，常溫水在換熱器4內經過取熱後變成中溫水，並經過第一中溫回水閥V2回到中溫儲水箱8。
[0063]在循環往復的生產中，中溫儲水箱8中的中溫水將不斷增加，富裕的水量可以作為染缸2內的補充染料水。
[0064]本應用實例中，由於反覆使用了媒介水，從而減少了對外部蒸汽以及常溫水的需求，也減少了染缸的新水補充量。
[0065]實施例二
[0066]如圖3所示，本實施例的節能節水溢流印染機主要由染缸2、換熱器4、蒸汽供熱管道3、常溫供管道5、高溫儲水箱10、中溫儲水箱8、染料水換熱泵90、染料水動力泵12、媒介水增壓泵11、多路換控閥13、電氣控制櫃以及各種閥門等部件組成。
[0067]本實施例中的主要組成部分與前一實施例相同，本實施例中，與染缸相連的管道及染料水換熱泵90構成染料水循環系統，由換熱器4、高溫儲水箱10、中溫儲水箱8及相關管道以及蒸汽供熱管道、常溫水管道以及多路換控閥等部件構成染料水換熱系統，這些部件形成染料水加熱管路及染料水降溫管路，且染料水加熱管路及染料水降溫管路均連接至換熱器4，以根據需要在不同的階段對流經換熱器4的染料水進行加熱或降溫，詳而言之，這些部件同樣構成了蒸汽升溫部分、高溫水升溫部分、中溫水降溫部分及常溫水降溫部分。
[0068]本實施例中，染料水換熱系統也是通過一媒介水配水系統實現水流切換控制，該媒介水配水系統包括管道、多路換控閥以及媒介水增壓泵11，由該媒介水增壓泵11提供動力，並通過多路換控閥的切換而將媒介水配送至預定目的地。
[0069]與前一實施例相同的部分此處不再詳述，下面主要說明本實施例與實施例一的不同之處。
[0070]本實施例中，媒介水配水系統是通過多路換控閥13實現對各管路的切換控制，多路換控閥13的結構將於下文詳細描述；溢流染色設備包括高溫儲水箱10、中溫儲水箱8以及常溫水管路，蒸汽升溫部分包括蒸汽供熱管道3及高溫水回收管道，該蒸汽供熱管道3上設有蒸汽控制閥VI，以根據需要將高溫蒸汽送入換熱器4 ;高溫儲水箱10、中溫儲水箱8、常溫水管路均連接至該多路換控閥13，並通過該多路換控閥13連接至換熱器4，以形成所述高溫水升溫部分、所述中溫水降溫部分及常溫水降溫部分。
[0071]除此之外，本實施例中，染料水循環系統採用並聯式結構，即除了前述的與染缸相連的管道及染料水換熱泵90，本實施例還包括一路噴射水循環管路，其包括一噴射水動力水泵12及相應管路，該噴射水動力水泵12的進水口連接至染缸2下部的一出水口 C8，其出水口連接至該染缸2前端的進水口 Cl，而將染缸2內的染料水泵送至染缸2前部的進水口處Cl，以形成噴射水流，帶動染色布料流動。
[0072]此外，本實施例中，染缸2頂部設有一個以上的噴頭19，經由換熱器4換熱後的染料水通過管道連通至各噴頭19，各噴頭19較佳是均勻分布於染缸2頂部，以將換熱後的染料水以分散噴灑的方式更均勻地分布至染缸內。
[0073]由上述內容可知，本實施例具有如下特點:
[0074]本實施例的主要特點之一:將前一實施例中的染料水增壓泵9變更為兩個功率較小的泵:一個是染料水換熱泵90，一個是染料水動力泵12。染料水換熱泵90負責將染料水打入換熱器4，將熱水(或冷水)輸送到染缸2的頂部,均勻噴灑。動力泵12負責溢流染色機前段的進水口 Cl射流，以帶動染色布料I循環流動。
[0075]本實施例的另一特點在於換熱器的冷卻方式的改進:本實施例採用下進上出的冷卻方式，以使換熱器內部空氣得以排除，提高換熱效率；加熱方式仍然採用上進下出方式。
[0076]結合圖3所示，本實施例中，染色布料I浸泡在染缸2內，呈首尾相連的繩狀，染料水由動力泵12增壓後，通過進水口 Cl的噴嘴帶動，沿著管道14流動到染缸2的尾部，循環流動，周而復始。
[0077]染缸2的出水口之一 C8與動力泵12的進口連通，動力泵12的出口與染缸2的進水口 Cl與連通；染缸2的另外兩個出水口 C6、C7與染料水換熱泵90的進口相連；換熱泵90的出口與換熱器4的進口 C4相連；換熱器4的出口 C2通過管道16和噴頭19進入染缸2頂部，換熱後的染料水以分散噴灑的方式均勻流入染缸2內。
[0078]參見圖4至圖7所示，本實施例的第三處主要特點在於，換熱控制採用組合式多路換控閥13。下面結合圖4?圖6B中所示的多路換控閥對本實施例進一步詳細說明:
[0079]參見圖5A、5B所不,多路換控閥13主要由一換控閥閥體、一換控閥芯30和一個執行器22組成。本實施例採用角位移執行器，角位移執行器包括一個步進電機、一個減速器和一個控制定位器，由控制定位器接收信號，使步進電機轉動一定的度數，經過減速器轉換後，使閥芯轉動一個較小的角度，並獲得一個較大的扭矩。由於本領域的技術人員結合前述內容可以明了其具體結構，此處不再對角位移執行器的結構詳細贅述。
[0080]閥芯30為空心管，分為三個控水段:高位控水段AA腔、低位控水段BB腔和泵前控水段CC腔。閥芯上的通孔較佳是根據不同布料的染色工藝次序排布開設。
[0081]本實施例中，閥芯30的筒體上較佳是開有16個通孔，包括但不限於:高位控水段設有高溫水排出通孔、中溫水排出通孔以及與換熱器相接的進入通孔；低位控水段設有凝結水排出通孔、中溫水排出通孔以及與換熱器相接的進入通孔，泵前控水段設有常溫水、中溫水、高溫水的進入通孔以及與增壓泵相接的排出通孔，如圖6A中示意的DD等。
[0082]閥體上有10個支管接口 C21?C30。通過轉動閥芯30，並令其分別停留在不同的角度位置，不同的閥芯通孔與不同的支管接口對應連通，可以控制十個支管接口 C21?C30的連通與斷開，配備實現不同的水流和能量流，以滿足印染生產工藝的需要，請結合圖6A所示。
[0083]具體地，本實施例中，該多路換控閥的10個支管接口(以下簡稱接口)的具體名稱及功能可選擇按如下方案實施，但不限於此:
[0084]泵前控水段:
[0085]C21，常溫水接口(進)； C22，增壓泵接口(出)；
[0086]C23，高溫水接口(進)； C24，中溫水接口(進)；
[0087]低位控水段:
[0088]C25，中溫水接口(出)； C26，凝結水接口(出)；
[0089]C27，換熱器接口(下)；
[0090]高位控水段:
[0091]C28，中溫水接口(出)；
[0092]C29，高溫水接口(出)； C30，換熱器接口(進)。
[0093]本實施例中，10個支管接口中，是將接口 C22、C27、C30設置在閥體第一側面，且位於沿軸向的第一豎直線上；接口 C24、C25、C28設置在閥體第二側面，且位於沿軸向的第二豎直線上；接口 C21、C23、C26及C29設置在閥體的第三側面，並位於沿軸向第三豎直線上。第一側面與第三側面相對，第二側面位於第一、第三側面之間。藉由如此布置，以利更方便地進行管路連接控制及維護。
[0094]多路換控閥的閥芯通孔的數量、閥體支管的數量以及各自的位置，都可以根據使用工藝的需要隨意編排，如圖5A和5B所示，接口 C22、C27和C30為三個終端設備接口，如果以接口 C22為輸入口，則它可以選擇接口 C21或C23或C24為原料或媒介流體替換輸入端；如果以接口 C27為第一進口，可以選擇接口 C25或C26為替換排出端；如果以接口 C30為第二進口，可以選擇C28或C29為替換排出端。
[0095]具體地，本實例中編排了六種狀態。
[0096]閥芯30的筒體上的高位控水段以接口 C30為進水口:當閥芯內通孔對準接口 C29時,高溫水被排放到了高溫水系統；當閥芯內通孔對準接口 C28時，中溫水被排放到了中溫水系統；
[0097]閥芯30的筒體上的低位控水段以接口 C27為進水口:當閥芯內通孔對準接口 C26時，凝結水通過疏水器6被排放到了高溫水系統；當閥芯內通孔對準接口 C25時，高溫水被排放到了中溫水系統；
[0098]閥芯30的筒體上的泵前控水段以接口 C22為出水口，連接到泵11入口:當閥芯內通孔對準接口 C21時，常溫水可以進入到泵內；當閥芯內通孔對準接口 C23時，高溫水可以進入到泵內；當閥芯內通孔對準接口 C24時，中溫水可以進入到泵內；
[0099]進一步地，如圖6B所示，換控閥13的十個支管34與閥芯30的接觸面較佳採用彈性軟密封結構。密封件33採用有彈性的橡膠或聚四氟乙烯，表面呈弧形，與閥芯30的圓柱面緊密貼合。換控閥13的密封件33由彈簧32和一個延伸管35壓緊，其後設有一個空心的壓緊彈簧座36以及防松的彈性擋圈31。
[0100]換向控制閥的驅動除了採用電動的角位移執行器，也可以採用或氣動執行器來實現，例如可由壓縮空氣操作的氣缸或者薄膜腔來提供一個軸線或者角度移動。
[0101]如圖7所示，其為帶切換上下牙塊和反向彈簧的執行器，該執行器包括氣動活塞DU上牙塊D2、下牙塊D3及反向彈簧D4。在氣動活塞Dl的作用下，上牙塊D2可以推動下牙塊D3進入到切換位置，再由反向彈簧D4作用，使得下牙塊D3轉動到下一個位置，而下牙塊D3與閥芯的軸伸出段連接，從而就可以推動閥芯轉動，一次實現一個角位移，多次實現多個角位移，依次循環，從而實現閥芯筒的角位移轉動。
[0102]除了圖7中所示的角位移執行器，本發明的一具體實施例中，還可採用直線位移執行器使得閥芯軸向位移，從而使得閥芯能軸向直線運動地設置於該閥體內，其能夠通過執行器的控制而停留在不同的軸線位置，使得部分通孔與對應的支管接口連通，以形成所需的多種不同連通關係或者流動方向的流體通斷控制和流量調節狀態。具體地，如圖7A所示，其為一直線位移執行器的具體實施例的結構圖。
[0103]該執行器包括一活塞D5，一上牙塊D6，多個下牙塊D7、彈簧D8及導軌等零部件。下牙塊D7設於上牙塊D6的外周，二者之間可以活動地形成凹凸配合，在一實施例中，該上牙塊D6的外周設有多個凹槽，以與所需的下牙塊D7的可活動突出的突起部配合，實現定位。活塞D5在氣壓的作用下向下運動，推動上牙塊D6也同時運動，下牙塊D7會限制上牙塊停止在一個具體的位置，此時，與上牙塊連接的閥芯筒可以實現某組支管的連接狀態。繼續按壓上牙塊D6，可以獲得新的位置，在運動到最低點時，彈簧D8與導軌可以幫助上牙塊回復到初始位置，可以開始下一次循環動作。
[0104]當然，結合上述角位移執行器的相關描述可知，直線位移執行器除了能夠由壓縮空氣操作的氣缸或者薄膜腔來提供一個直線位移，也可以由電動驅動來實現角位移執行器。由於本領域技術人員結合上述描述已可了解該方案，故此不再贅述。
[0105]實際生產中的終端流體加工設備，一般都有至少兩個接口，一個是輸入口，一個是輸出口 ；複雜一點，可以再有一個排放口，也可以複雜到有N多個輸入口和N多個輸出口。採用換控閥可以滿足各種功能的組合式給排水(流體，媒介)。對於輸入口和輸出口之間的協調動作邏輯關係，可以由換控閥的閥芯(如圖6A)的角位移的相對角度來保證。同樣地，同一個輸入口(或輸出口)的細分接口，也是通過角度分布關係來保證相互通斷關係的。
[0106]本實施例的多路換控閥的特點在於，可以通過簡單的閥芯位移(旋轉位移或線性位移)操作，控制多路流體的流動通斷、或者流量調節，可以廣泛地應用於化工和製藥等流體加工業的生產過程。
[0107]較佳地，應用於本發明的溢流染色設備的一實施例中時，相對於該多路換控閥13，該溢流染色設備的管路設有五個對外接口:接口 Cll?C15，參照圖3及圖4，其具體連接關係如下:
[0108]結合圖3、圖4所示，換熱器4的下連接口 C5通過管道17連通到接口 Cll ;管道17連通到接口 Cll之後，通過一個三通分流，一條管線與換控閥13的接口 C27連通；另一條管線通過水泵11與換控閥13的出口處的接口 C22連通，流向是由接口 C22流入泵11。
[0109]換熱器4的上連接口 C3通過管道15連通到接口 C12。
[0110]接口 C13主要為中溫水出口，其與中溫儲水箱8連通；其分為三路，分別與換控閥13的接口 C24、C25和C28連通。
[0111]接口 C14主要為高溫水出口，高溫儲水箱10內的熱水直接與多路換控閥的接口C14連通，
[0112]接口 C14管道分為三路:一路直接與換控閥13的接口 C29連通，一路與換控閥13的接口 C23連通；中間一路通過一個疏水器6與換控閥13的接口 C26連通。
[0113]接口 C15主要為常溫水接口，其與常溫水線5連通。
[0114]本實施例採用集成式媒介水多路換控閥，可以簡化系統結構，增強換熱控制的邏輯性、準確性、穩定性和方便性。
[0115]本實施例的節能節水型溢流染色設備及方法的具體工作過程大體同前一實施例，只是由於採用了多路換控閥，其具體的流體通斷方式有所不同，具體描述如下:
[0116]I)染缸2初段升溫使用高溫水。高溫水從高溫儲水箱10經過多路換控閥13的接口 C14接入高溫水接口 C23，並經增壓泵接口 C22送出後經接口 Cll進入媒介水增壓泵11，之後經換熱器4的下連接口 C5進入換熱器4內部；經過換熱後，熱量損失而變成中溫水，並從換熱器4的上連接口 C3流出，並經接口 C12通入換熱器接口 C30，並經中溫水接口 C28後回到中溫儲水箱8。
[0117]2)染缸2後段升溫和保溫使用蒸汽。蒸汽供熱管道3的蒸汽經過換熱器4的上連接口 C3進入換熱器，蒸汽放熱後變成凝結水，從換熱器4的下連接口 C5流出，並通過接口Cll通入多路換控閥13的換熱器接口 C27，並經凝結水接口 C26、疏水器6，再經接口 C14回到高溫儲水箱10。
[0118]3)染缸2初段降溫不再直接使用常溫水，而是使用中溫水。中溫水從中溫儲水箱8經接口 C13通入中溫水接口 C24，並經增壓泵接口 C22送出後經接口 Cll進入媒介水增壓泵11，隨後進入換熱器4的下連接口 C5，取熱後變成高溫水，經換熱器4的上連接口 C3，經接口 C12通入換熱器接口 C30，並經高溫水接口 C29回到高溫儲水箱10。
[0119]4)染缸2後段降溫仍然使用常溫水。常溫水從常溫水管線5經過接口 C15通入常溫水接口 C21，經增壓泵接口 C22送出後經接口 Cl I進入媒介水增壓泵11，然後進入換熱器4，常溫水在換熱器4內經過取熱後變成中溫水，並經過接口 C12通入
[0120]換熱器接口 C30，再經中溫水接口 C28後回到中溫儲水箱8。
[0121]在循環往復的生產中，中溫儲水箱8中的中溫水將不斷增加，富裕的水量可以作為染缸2內的補充染料水。
[0122]本應用實例中，由於反覆使用了媒介水，從而減少了對外部蒸汽以及常溫水的需求，也減少了染缸的新水補充量。
[0123]本發明已以前述實施例詳細解釋，以便充分地理解用於提供這些加強的特徵以及操作上的改進。此外，還可以理解這些附加的構造特徵以及操作改進可以單獨使用或者相互結合使用，而且單獨或者結合上述所有的特徵和元件以及附圖中示出的實施方式的說明。因此，應該理解本發明不限於任何具體的特徵或元件的結合，並且在此描述的任何期望的特徵組合都能被實施而不偏離本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種節能節水型溢流染色設備，其特徵在於，該溢流染色設備包括染缸、染料水循環系統及染料水換熱系統，所述染料水換熱系統包括換熱器、染料水加熱管路及染料水降溫管路，所述染料水加熱管路及染料水降溫管路均連接至所述換熱器，以根據需要在不同的階段對流經換熱器的染料水進行加熱或降溫，所述染料水加熱管路包括蒸汽升溫部分及高溫水升溫部分，所述染料水降溫管路包括中溫水降溫部分及常溫水降溫部分。
2.如權利要求1所述的節能節水型溢流染色設備，其特徵在於，所述染料水循環系統包括循環管路以及設於該管路上的染料水增壓泵，該循環管路通過該換熱器實現染料水的換熱變溫。
3.如權利要求1所述的節能節水型溢流染色設備，其特徵在於，所述蒸汽升溫部分包括蒸汽供熱管道及高溫水回收管道，該蒸汽供熱管道將高溫蒸汽送入換熱器，蒸汽放熱後變成冷凝水通過該高溫水回收管道回收用於高溫水升溫部分。
4.如權利要求3所述的節能節水型溢流染色設備，其特徵在於，所述高溫水升溫部分包括高溫儲水箱和管路，其中，該高溫儲水箱通過出水管路連通至換熱器，高溫水在換熱器內換熱降溫後通過回水管路連接送至中溫儲水箱。
5.如權利要求4所述的節能節水型溢流染色設備，其特徵在於，所述中溫水降溫部分包括中溫儲水箱和管路，該中溫儲水箱通過出水管路連通至換熱器，中溫水在換熱器內換熱升溫後通過回水管路回送到高溫儲水箱。
6.如權利要求5所述的節能節水型溢流染色設備，其特徵在於，所述染料水換熱系統通過媒介水配水系統實現水流切換控制，該媒介水配水系統包括管道、控制裝置以及媒介水增壓泵，由該媒介水增壓泵提供動力通過控制裝置的切換而將媒介水配送至預定管道。
7.如權利要求1所述的節能節水型溢流染色設備，其特徵在於，所述溢流染色設備還包括高溫儲水箱、中溫儲水箱、常溫水管路以及媒介水配水系統，所述蒸汽升溫部分包括蒸汽供熱管道及高溫水回收管道，該蒸汽供熱管道上設有蒸汽控制閥，以根據需要將高溫蒸汽送入換熱器；所述媒介水配·水系統包括供水部分、高位回水管路及低位回水管路，所述供水部分是以媒介水增壓泵通過管路連接至換熱器，高溫儲水箱、中溫儲水箱以及常溫水管路分別通過管路連接至該媒介水增壓泵的進水口 ；所述高位回水管路包括第一高溫回水管路和第一中溫回水管路，所述換熱器的出水口通過所述第一高溫回水管路連接至高溫儲水箱，並通過該第一中溫回水管路連接至中溫儲水箱；所述低位回水管路包括連接該換熱器及高溫儲水箱的第二高溫回水管路以及連接該換熱器與該中溫儲水箱的第二中溫回水管路。
8.如權利要求7所述的節能節水型溢流染色設備，其特徵在於，所述控制裝置為控制閥組，該控制閥組包括高溫供水部分的高溫供水閥、中溫供水部分的中溫供水閥、常溫水管路上的常溫供水閥、第一高溫回水管路的第一高溫回水閥、第一中溫回水管路上的第一中溫回水閥、第二高溫回水管路上的第二高溫回水閥、第二中溫回水管路上的第二中溫回水閥。
9.如權利要求7所述的溢流染色設備，其特徵在於，所述換熱器包括用於供染料水管道貫穿通過的進口、出口以及用於媒介水進出的上連接口、下連接口，所述媒介水配水系統的供水部分是連接至該下連接口，其高位回水管路是與該上連接口連接，其低位回水管路是與該下連接口連接。
10.如權利要求6或I所述的節能節水型溢流染色設備，其特徵在於，所述控制裝置為一多路換控閥，所述媒介水配水系統是通過該多路換控閥實現對各管路的切換控制；所述高溫儲水箱、中溫儲水箱、常溫水管路均連接至該多路換控閥，並通過該多路換控閥連接至換熱器，以形成所述高溫水升溫部分、所述中溫水降溫部分及常溫水降溫部分。
11.如權利要求10所述的節能節水型溢流染色設備，其特徵在於，所述多路換控閥包括閥體、閥芯和執行器，所述閥芯為空心管狀，且內部設有多個相互隔離的空腔，所述閥芯的筒體上開有多個通孔，所述閥體上設有多個支管接口，所述閥芯能轉動地設置於該閥體內，其能夠通過執行器的控制而停留在不同的角度位置，以使得所述通孔與對應的所述支管接口連通。
12.如權利要求11所述的節能節水型溢流染色設備，其特徵在於，所述閥芯內部包括高位控水段、低位控水段和泵前控水段，所述高位控水段設有進入通孔、高溫水排出通孔和中溫水排出通孔；所述低位控水段設有進入通孔、凝結水排出通孔和中溫水排出通孔，所述泵前控水段設有排出通孔以及常溫水、中溫水、高溫水的進入通孔。
13.如權利要求1所述的節能節水型溢流染色設備，其特徵在於，所述染料水循環系統中，染缸的染料水的體外取熱流動包括並聯方式的第一路及第二路，其中，第一路通過換熱器進行熱交換後直接回染缸去染色；第二路送至染缸前部形成噴射水流，帶動染色布料流動。
14.如權利要求13所述的節能節水型溢流染色設備，其特徵在於，所述染料水循環系統的第一路設有一染料水換熱泵，染缸頂部設有一個以上的噴頭，經由換熱器換熱後的染料水通過管道連通至所述噴頭，以將換熱後的染料水以分散噴灑的方式均勻分布至染缸內。
15.如權利要求13或14所述的節能節水型溢流染色設備，其特徵在於，所述染料水循環系統中的第二路包括噴 射水循環管路，該噴射水循環管路包括一噴射水動力水泵，該噴射水動力水泵的進水口連接至所述染缸，其出水口連接至該染缸前端進水口而將染缸內的染料水輸送至染缸前部進水口處形成噴射水流，帶動染色布料流動。
16.一種溢流染色設備的熱流控制方法，在染色過程中，對該溢流染色設備的染料水進行換熱，以實現染料水的升溫或降溫，其特徵在於，該方法包括: 利用高溫水對染料水進行初段加熱升溫； 利用高溫蒸汽對染料水進行後段加熱升溫； 利用中溫水對染料水進行初段降溫； 利用常溫水對染料水進行後段降溫。
17.如權利要求16所述的熱流控制方法，其特徵在於，將高溫蒸汽換熱後產生的高品質的冷凝水收集起來，作為高溫水回用；將低品質熱能水收集起來，作為中溫水回用，冷卻高溫染料水，或者做染料水的補充水。
18.如權利要求16所述的熱流控制方法，其特徵在於，換熱時的水側流動採用下進上出方式，以將換熱器內部的空氣排盡，增加換熱面積，減少換熱阻力，提高換熱效率。
19.如權利要求16所述的熱流控制方法，其特徵在於，染料水換熱後再次回到染缸，是從染缸上部以多點噴灑的方式混和到正在缸內染色的水裡，使染缸內溫度分布均勻，減少布料色差，加快升溫速度。
【文檔編號】D06B23/20GK103526487SQ201310521607
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月29日 優先權日:2013年10月29日
【發明者】張基忠 申請人:張基忠