熱傳導式染樣機的製作方法

2023-05-29 16:51:16

專利名稱：熱傳導式染樣機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於紡織染樣用的染樣設備，具體地說，是一種熱傳導式的染樣機。
背景技術：
紡織專業院所的教學、科研，染料廠、印染廠、染整廠、針織廠、服裝廠、紡織廠、精細化工廠等在生產、銷售前後對產品的試驗、檢測都要用到染樣機。目前國內外使用的染樣機，按熱的傳遞方式分，有兩大類。一是對流傳遞熱量的染樣機，另一類是電磁輻射傳遞熱量的染樣機。其中，對流式的又有水浴和油浴兩種。水浴式染樣機發熱體產生的熱量通過水的運動(對流)傳遞給染樣杯，該種機結構簡單，但由於加熱介質一般是染液的幾十倍，所以能耗非常高，而且在高溫試色時蒸汽易洩漏，額外增加能量損耗，並產生刺耳的噪音，工作場所地上漏水難免，工作環境比較惡劣，更主要的缺點是試樣精度差，勻染性不好。油浴式染樣機的介質主要是甘油，通過油的對流將發熱體產生的熱量傳遞給染杯，該機種容易實現高溫和常溫條件下的染色試驗，勻染性好。缺點是試色時會產生難聞的油煙，高溫尤其厲害，使得工作場所環境汙染嚴重。另外，油的對流傳遞熱量的能力隨著使用時間的推移會發生變化，使染液的測控溫精度差，帶來試樣精度不高，能耗也較高。電磁輻射傳遞熱量的染樣機主要是近年發展起來的紅外線染樣機。如專利號為99227094.4、名稱為「高溫高壓染樣機」的中國專利就公開了一種紅外線加熱的染樣機。這種染樣機的優點是測控溫精度高，缸差小，抗色花能力強，操作勞動強度低，節能，無環境汙染。但也存在整機工作時機腔內的溫度高(紅外線加熱管工作時表面溫度可高達1000℃左右)的缺點，在高溫環境下工作的零部件使用壽命受到影響，而且其升降溫速率比較低，一般小於4℃。此外，該類染樣機對試色杯內的染液量和放入時間有較為嚴格的要求，操作要求高；該類染樣機試樣時要求各個染杯的染液必須一樣多(這要求製造染杯的形狀、尺寸一致性要好)，而且要求幾乎同時放入機內試驗，否則各染杯在同一試驗中就會出現染液溫度不一致的情況。

發明內容
本發明的目的是提供一種測控溫精度高、缸差小、抗色花能力強、能耗低、升降溫速度快、可靠性高、壽命長、操作簡單、效率高的導熱染樣機。
本發明的目的是通過如下技術解決方案實現的熱傳導式染樣機，其機體內設有傳動支座，傳動支座內裝有一可繞其迴轉的主軸，其特點是主軸的左端伸出傳動支座，其上固裝有一傳動部件與動力相連接，主軸的右端也伸出傳動支座，並穿過固定於機體上的工作腔側壁上開設的主軸孔而伸入工作腔內；主軸的內部設有貫穿主軸的空腔，主軸的左端套裝有一絕緣襯套，兩引線孔穿過絕緣襯套和主軸，與主軸的內部空腔相貫通；與第一引線孔相對應，絕緣襯套上設有兩控制信號集電環，控制信號集電環上分別接有控制信號線穿過第一引線孔和主軸的內腔，從主軸的右端穿出，與染杯中的溫度傳感器輸出信號對應端相接，兩電刷分別與兩控制信號集電環相接觸，電刷上分別接有引出線與主控計算機相接；與第二引線孔相對應，絕緣襯套上設有兩供電電源集電環，供電電源集電環上分別接有電源線穿過第二引線孔和主軸的內腔，從主軸的右端側孔中穿出，與固裝於主軸右端、位於工作腔內的旋轉加熱盤中的電加熱圈電源輸入端相接，兩供電電刷分別與兩供電電源集電環相接觸，供電電刷上分別接有引出線與電源相接；旋轉加熱盤內裝有電加熱圈，其周邊設有若干個染杯託座，染杯託座的中軸線與主軸的中心線之間的夾角為銳角，其內裝有相應的染杯，其中一染杯的杯蓋上設有溫度傳感器，通過杯蓋與染杯密封接觸；與其餘染杯相對應，在旋轉加熱盤上設有壓簧，壓簧壓緊相應的染杯蓋；旋轉加熱盤的右端面設有一內腔，內腔底部設有冷卻水路；該內腔中還設有一固定座，固裝於主軸上，固定座上設有與旋轉加熱盤內腔底部開設的冷卻水路相對應的冷卻水路；與之相對應，傳動支座上設有進水口，與主軸內開設的進水通道相貫通，主軸內的進水通道與固定座上的冷卻水路進口相貫通，傳動支座上還設有出水口，與主軸內開設的出水通道相貫通，主軸內開設的出水通道與固定座上的冷卻水路出口相貫通。
本發明的另一特點是旋轉加熱盤周邊設置的染杯託座其側壁為富有彈性的兩半式結構，且設有從側壁到其底部的膨脹槽。
本發明的再一特點是旋轉加熱盤呈圓臺形，相應的染杯也呈圓臺形。
本發明的又一特點是工作腔側壁上設有一強制冷卻進風口和強制冷卻出風口，強制冷卻風機與進風口相接。
本發明還有一特點是主軸與傳動支座的冷卻水路之間、主軸與固定座之間的冷卻水路之間均設有密封圈。
本發明再有一特點是染杯託座的中軸線與主軸的中心線之間的夾角為20度-45度。
本發明的優點是(1)具有加熱效率高的優點。由於採用電熱管加熱，金屬發熱盤進行導熱，加熱效率高，升溫速率接近紅外線染樣機的兩倍，其快速降溫採用強制水冷，除防殘餘染料結晶外，降溫速率可達紅外線染樣機的數倍，可大大提高生產效率。(2)具有測控溫精度高、缸差小、抗色花能力強的優點。由於採用電熱管加熱，高精度溫度傳感器檢測染杯溫度，計算機自動控制，其控制精度高，對染杯中染液的多少沒有嚴格的要求，都能達到精確的控制溫度。當某一染杯內的染液多於其他染杯時，其升溫速率必然慢，溫度必然較其他染杯低，但其與金屬發熱盤之間的溫差加大，必然帶來導熱量加大，因此，經過一定時間的保溫，染液溫度必然趨於一致。同樣，在不同的時間放入染杯時，也只要在加熱達到設定溫度後，進行一段時間的保溫，各染杯的溫度也必然趨於一致。故只要對加溫和保溫時間進行控制就能精確地控制染樣溫度。這就保證了本機有缸差小、抗色花能力強的優點。(3)具有可靠性高、能耗低的優點。由於採用電加熱、金屬導熱的加溫方式，加熱盤溫度只需比染液溫度高20～100℃，即可達染樣要求，從而克服了紅外線染樣機加熱溫度高的缺點，使整機的工作溫度大大降低，一方面使得其工作的可靠性大大提高，可有效延長整機使用壽命；另一方面，由於其發熱源溫度較低(約為紅外線染樣機的1/5)，可大大降低整機工作能耗，節約能源。(4)由於本發明採用計算機自動控制，其自動化程度高，可使對本機的操作要求降低，簡化操作，對操作者的技術要求降低。


圖1是本發明一實施例的主體結構剖視示意圖；圖2是圖1的旋轉加熱盤及染杯託座的局部結構左視放大示意具體實施例方式如圖1所示的熱傳導式染樣機，在其機體37內設有傳動支座31，用於支撐主軸36。主軸36通過支撐軸承34裝在傳動支座31內，並可繞其迴轉。主軸36的左端伸出傳動支座31，其上通過固定螺栓35固裝有一傳動皮帶輪10，與電機拖動系統的輸出皮帶輪相連接，以為本機提供工作動力。主軸36的右端也伸出傳動支座31，並穿過固定於機體37上的工作腔39的左側壁40上開設的主軸孔而伸入工作腔39內。主軸36的內部設有貫穿主軸的空腔41，其左端套裝有一用絕緣材料製作的絕緣襯套3，為保證絕緣效果，在絕緣襯套3的外層還套裝有一絕緣隔套2，兩引線孔42穿過絕緣襯套3和主軸36，與主軸36內部的空腔41相貫通；與第一引線孔相對應，絕緣襯套3上設有兩控制信號集電環6，控制信號集電環6上分別接有控制信號線4，該控制信號線4穿過引線孔42的第一引線孔和主軸36的內腔41，從主軸的右端穿出，與染杯15中的溫度傳感器22輸出信號對應端相接；兩電刷5分別與兩控制信號集電環6相接觸，電刷5上分別接有引出線與主控計算機14相接；與引線孔42的第二引線孔相對應，絕緣襯套3上設有兩供電電源集電環9，供電電源集電環9上分別接有電源線11穿過第二引線孔和主軸36的內腔41，從主軸36的右端開設的側孔中穿出，與固裝於主軸右端、位於工作腔39內的旋轉加熱盤16中的電加熱圈38的供電電源輸入端相接，兩供電電刷8分別與兩供電電源集電環9相接觸，供電電刷8上分別接有引出線與供電電源輸出端所接的固態繼電器7相接；主軸36的右端固裝有旋轉加熱盤16，該旋轉加熱盤16為導熱係數高的材料製作(如鋁合金、銅材等)，內裝有電加熱圈38，其周邊設有若干個染杯託座391，染杯託座391的中軸線與主軸的中心線之間的夾角為銳角，一般在20度-45度之間，30度綜合效果更好，其內裝有相應的染杯15，其中一染杯的杯蓋上設有溫度傳感器22，通過杯蓋與染杯15密封接觸；與其餘染杯相對應，在旋轉加熱盤16上設有推壓式壓簧18，壓簧18壓緊相應的染杯蓋；旋轉加熱盤16的右端面設有一內腔，內腔底部設有環形冷卻水路17；該內腔中還設有一固定座25，通過緊固螺栓26固裝於主軸36上，固定座25上設有與旋轉加熱盤16內腔底部開設的環形冷卻水路17相對應的冷卻水路43；與之相對應，傳動支座31上設有冷卻水進水口12，主軸36內開設的進水通道44，與該進水口12相貫通，主軸內的進水通道44與固定座25上的環形冷卻水路17進口相貫通；傳動支座31上還設有冷卻水出水口32，主軸36內開設有出水通道45，與該出水口32相貫通，主軸36內開設的出水通道45與固定座25上的環形冷卻水路17的出口相貫通。
為了保證冷卻水路的密封性能，在主軸36的冷卻水進水通道44、出水通道45與傳動支座31的冷卻水進水口12、出水口32之間均設有密封圈33；主軸36的冷卻水進水通道44、出水通道45與固定座25之間的冷卻水路之間均設有密封圈28；固定座25的冷卻水路43與旋轉加熱盤16內腔底部開設的環形冷卻水路17之間均設有密封圈27。
溫度傳感器22的信號線穿在金屬軟管20內，並通過緊固拼帽21、壓緊螺杆23和安裝在固定座25上的隔熱壓板24，依次固定於主軸36的右軸端面上；主軸的左端面設有一端帽1，將主軸36的左端面封堵。
工作腔39各側壁內設有用保溫材料製作的保溫層13，其左側壁40上還設有一和強制冷卻風機30的出風口相接的強制冷卻進風口以及一強制冷卻出風口29；工作腔的右側設有工作腔啟閉門19。
如圖2所示，旋轉加熱盤16的周邊設置的染杯託座391其側壁為富有彈性的兩半式結構，且設有從側壁到其底部的膨脹槽400。該旋轉加熱盤16的染杯託座391呈圓臺形，相應的染杯15也呈圓臺形。
本發明的工作原理如下本機工作時，首先在染杯15中裝入染液和待染色的紡織品試樣，擰緊染杯蓋，開啟工作腔啟閉門19，將染杯放入在旋轉加熱盤16上所設的染杯託座391中，將推壓式壓簧18壓緊相應的染杯蓋；並在與溫度傳感器22相對應的染杯中插入溫度傳感器，關閉啟閉門19。開啟電源，則電機拖動系統的輸出動力通過皮帶輪10帶動主軸36旋轉；同時加熱電源通過兩供電電刷8、供電電源集電環9、供電電源線11向電加熱圈38供電，電加熱圈38發熱，並通過旋轉加熱盤16的熱傳導，將熱量傳導給染杯15中的染液，使染液吸熱而升溫。由於旋轉加熱盤16中的染杯與主軸(即與水平面)呈傾斜位置關係，而染杯因主軸的旋轉而旋轉，所以染杯中的染液將產生圓周和上下翻滾的紊流運動，使染液與染樣充分接觸而被染色。相應地，在染色過程中，溫度傳感器22不斷檢測染杯中染液的溫度，並將該溫度值轉換為電信號，通過控制信號線4、控制信號集電環6、電刷5及其信號輸出線將溫度信號輸入主控計算機14，實時監控染液溫度。根據不同的染樣對染色溫度的要求，適當選取加熱控制溫度參數值，存入主控計算機，則主控計算機通過控制程序，對傳感器22送入的染色溫度信號值與控制溫度參數值進行比較，當接近該控制溫度參數值時，主控計算機發出控制指令，減緩加熱，直至基本停止加熱，否則繼續加熱。然後進入保溫控制階段，在設定的保溫控制時間內(根據不同的染樣對染色保溫時間的具體要求設定)，主控計算機保持對染液溫度的實時監控。當保溫控制時間結束時，進入強制降溫階段，主控計算機發出控制指令，一方面，打開強制冷卻供水系統的供水閥門，通過傳動支座31上的冷卻水進水口12、主軸36內的進水通道44向固定座25上的環形冷卻水路17送入冷卻水，對旋轉加熱盤16進行快速強制冷卻；冷卻水通過環形冷卻水路17的出口、主軸36內的出水通道45、傳動支座31上的冷卻水出水口32排出，或再啟動強制冷卻風機30，向工作腔39中送入冷空氣，對工作腔進行快速強制冷卻，將工作腔內的熱量通過出風口29快速排出工作腔外。選擇水、空冷或水空聯合冷卻以及冷卻的強度是由主控計算機根據降溫速率的要求實時進行的。當主控計算機檢測到的染杯溫度降至設定溫度時，染樣過程結束。此時，操作人員可開啟啟閉門19，取出染杯。由於染樣試驗主要包括升溫、保溫和降溫三個主要階段，在升溫階段，旋轉加熱盤16以及其上的染杯託座391的溫度必然比染杯15高，其溫差使染杯託盤391比染杯15多熱脹一定尺寸，在此情況下染杯15和染杯託盤391就不能緊密接觸，如不消除因染杯託盤391和染杯15接觸不良所帶來的導熱不良的問題，就會使染杯託盤391的熱量難以傳導給染杯15，造成升溫非常緩慢。在強制水冷快速降溫階段，旋轉加熱盤16以及其上的染杯託盤391因快速降溫使其快速縮小，其染杯15降溫必然滯後於染杯託盤391，如不消除該影響，必然使其染杯15被抱死在染杯託盤391中無法取出。為解決這一技術難題，本發明的染杯15的外圓和染杯託盤391都做成錐度的，在升溫階段，當染杯託盤391和染杯15的外圓結合鬆動時，壓簧18藉助其推力使染杯15軸向移動一段距離，使其與染杯託盤391始終保持緊密接觸，確保導熱狀況良好，另外，本發明將染杯託座391設計成承接染杯的側壁為兩半式結構，且設有從側壁到其底部的膨脹槽400，從根本上消除了強制冷卻帶來的上述問題。
為提高本發明的工作效率，本發明對工作腔的強制冷卻，採用的是用風機強制風冷，對旋轉加熱盤的強制冷卻，採用的是水冷卻。當然也可以在本發明結構的基礎上，採用其他冷卻介質和製冷技術進行強制冷卻，如採用空調製冷技術中的製冷介質沸利昂、溴化鋰製冷技術等，對於本發明的結構都能適用。
染樣機在染色過程中，對染液的充分攪拌十分重要，染液的攪拌越充分均勻，染樣的勻染性越好。為了保證本發明具有優異的染色效果，本發明的染杯15設計成傾斜式，其中心線與處於水平的主軸之中心線之間有一為銳角的夾角，該角度十分重要，偏大或偏小對染液的攪拌都達不到優良的效果。通過本發明人的反覆實驗表明，該夾角在20度至45度之間，染色效果優良，在30度綜合染色效果最佳。
權利要求
1.熱傳導式染樣機，其機體(37)內設有傳動支座(31)，傳動支座內裝有一可繞其迴轉的主軸(36)，其特特徵在於主軸(36)的左端伸出傳動支座(31)，其上固裝有一傳動部件(10)與動力相連接，主軸(36)的右端也伸出傳動支座(31)，並穿過固定於機體上的工作腔(39)側壁上開設的主軸孔而伸入工作腔內；主軸(36)的內部設有貫穿主軸的空腔(41)，主軸(36)的左端套裝有一絕緣襯套(3)，兩引線孔穿過絕緣襯套(3)和主軸(36)，與主軸的內部空腔(41)相貫通；與第一引線孔相對應，絕緣襯套(3)上設有兩控制信號集電環(6)，控制信號集電環(6)上分別接有控制信號線(4)穿過第一引線孔和主軸(36)的內部空腔(41)，從主軸的右端穿出，與染杯(15)中的溫度傳感器(22)輸出信號對應端相接，兩電刷(5)分別與兩控制信號集電環(6)相接觸，電刷(5)上分別接有引出線與主控計算機(14)相接；與第二引線孔相對應，絕緣襯套(3)上設有兩供電電源集電環(9)，供電電源集電環(9)上分別接有電源線(11)穿過第二引線孔和主軸(36)的內部空腔(41)，從主軸的右端側孔中穿出，與固裝於主軸(36)右端、位於工作腔(39)內的旋轉加熱盤(16)中的電加熱圈(38)電源輸入端相接，兩供電電刷(8)分別與兩供電電源集電環(9)相接觸，供電電刷(8)上分別接有引出線與電源相接；旋轉加熱盤(16)內裝有電加熱圈(38)，其周邊設有若干個染杯託座(391)，染杯託座(391)的中軸線與主軸(36)的中心線之間的夾角為銳角，其內裝有相應的染杯(15)，其中一染杯的杯蓋上設有溫度傳感器(22)，通過杯蓋與染杯(15)密封接觸；與其餘染杯相對應，在旋轉加熱盤(16)上設有壓簧(18)，壓簧(18)壓緊相應的染杯蓋；旋轉加熱盤(16)的右端面設有一內腔，內腔底部設有冷卻水路(17)；該內腔中還設有一固定座(25)，固裝於主軸(36)上，固定座(25)上設有與旋轉加熱盤(16)內腔底部開設的冷卻水路(17)相對應的冷卻水路(43)；與之相對應，傳動支座(31)上設有進水口(12)，與主軸內開設的進水通道(44)相貫通，主軸(36)內的進水通道(44)與固定座(25)上的冷卻水路(43)進口相貫通，傳動支座(31)上還設有出水口(32)，與主軸(36)內開設的出水通道(45)相貫通，主軸(36)內開設的出水通道(45)與固定座(25)上的冷卻水路(43)出口相貫通。
2.根據權利要求1所述的染樣機，其特徵在於所述的旋轉加熱盤(16)周邊設置的染杯託座(391)其側壁為富有彈性的兩半式結構，且設有從側壁到其底部的膨脹槽(400)。
3.根據權利要求1或2所述的染樣機，其特徵在於旋轉加熱盤(16)呈圓臺形，相應的染杯(15)也呈圓臺形。
4.根據權利要求1或2所述的染樣機，其特徵在於所述的工作腔(39)側壁上設有一強制冷卻進風口和強制冷卻出風口(29)，強制冷卻風機(30)與進風口相接。
5.根據權利要求3所述的染樣機，其特徵在於所述的工作腔(39)側壁上設有一強制冷卻進風口和強制冷卻出風口(29)，強制冷卻風機(30)與進風口相接。
6.根據權利要求1或2所述的染樣機，其特徵在於所述的主軸(36)與傳動支座(31)的冷卻水路之間、主軸(36)與固定座(25)之間、固定座(25)與旋轉加熱盤(16)的冷卻水路(17)之間均設有密封圈。
7.根據權利要求4所述的染樣機，其特徵在於所述的主軸(36)與傳動支座(31)的冷卻水路之間、主軸(36)與固定座(25)之間、固定座(25)與旋轉加熱盤(16)的冷卻水路(17)之間均設有密封圈。
8.根據權利要求1或2所述的染樣機，其特徵在於所述的染杯託座(391)的中軸線與主軸(36)的中心線之間的夾角為20度-45度。
9.根據權利要求4所述的染樣機，其特徵在於所述的染杯託座(391)的中軸線與主軸(36)的中心線之間的夾角為20度-45度。
10.根據權利要求6所述的染樣機，其特徵在於所述的染杯託座(391)的中軸線與主軸(36)的中心線之間的夾角為20度-45度。
全文摘要
本發明公開了一種導熱染樣機，由傳動支座、主軸、旋轉加熱盤、染杯等組成，其特點是主軸內為空腔，左端裝有傳動部件與控制信號電刷機構和供電電刷機構，右端位於工作腔內，上裝內設電加熱圈的旋轉加熱盤。該加熱盤周邊設有若干與主軸傾斜的、承放染杯的染杯託座，一染杯中設有溫度傳感器，輸出信號與主控計算機相接，加熱盤內設有冷卻水路與傳動支座、主軸上設水道相貫通。優點是加熱效率高、測控溫精度高、缸差小、抗色花能力強、可靠性高、能耗低、自動化程度高、對操作者的技術要求低。可廣泛用於紡織行業小樣染色試驗。
文檔編號D06B23/00GK1434163SQ0311291
公開日2003年8月6日 申請日期2003年3月4日 優先權日2003年3月4日
發明者張同生 申請人:張同生