节能节水型溢流染色设备及其热流控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种节能节水型溢流染色设备及其热流控制方法，该溢流染色设备包括染缸、染料水循环系统及染料水换热系统，所述染料水换热系统包括换热器、染料水加热管路及染料水降温管路，所述染料水加热管路及染料水降温管路均连接至所述换热器，以根据需要在不同的阶段对流经换热器的染料水进行加热或降温，其中，所述染料水加热管路包括蒸汽升温部分及高温水升温部分，所述染料水降温管路包括中温水降温部分及常温水降温部分。本发明对溢流染色设备的热流系统进行了精细划分，重视资源的重新利用，在原利用高温蒸汽升温及常温水降温的基础上，增加了高温水升温部分及中温水降温部分，以实现热能的梯级利用，从而节约蒸汽和常温水的消耗。
【专利说明】节能节水型溢流染色设备及其热流控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种印染行业的染色设备，尤其是一种需要频繁升温和降温的绳状节能节水型溢流染色设备及其热流控制方法。
【背景技术】
[0002]如图1所示，传统印染行业的绳状溢流染色机主要由染缸102、换热器104、蒸汽供热管道103、供水管道105、中温储水箱108、增压泵109、电气控制柜以及各种阀门等部件组成。
[0003]传统溢流机的工作原理(见图1)是:缸内待染色的布料101结成绳状，采用体外换热法，升温需要蒸汽供热管道103通过换热器104来加热，染缸102内的染色水通过增压泵109打到换热器104内，与蒸汽或常温媒介水间接换热，然后再到达染缸102的前部喷口，以高速喷射水流来带动布料的循环转动。由此实现染色过程的升温、保温和降温。
[0004]蒸汽加热产生的凝结水收集在回用水箱(即中温储水箱108)中，染料水降温过程中，以常温水管线105中的媒介水在换热器104内取热后也到回用中温储水箱108。中温储水箱108中的中温水一部分经增压泵109充作染缸102内的染色水。如果回用中温水温度过高，一般采用回用中温水和常温媒介水(新鲜河水等)混合的办法使之温度降低。这样，就多用了常温媒介水，用不完的回用水就溢流到污水沟排放了。有的企业干脆采用凉水塔107冷却回用中温水，以减少新鲜水的用量，但如此一来又增加了电能的消耗。
[0005]根据对传统溢流染色机的染色工艺、水流以及热流的长期研究，上述现有染色技术的主要问题在于以下几个方面:
[0006]I)溢流机的热流系统比较粗放，热量损失大、水量消耗大。例如，回用中温水的温度不高也不低，用来加热则嫌温度偏低，用于冷却则嫌温度偏高，因此很难再用。
[0007]2)染缸的染料水体外取热流动是串联式，通过换热器进行热交换，再去染缸前部喷嘴处做喷射水流，以此带动绳状布料的流动。其根本问题是热流局部过大，布料内外层及前后段的温度差过大，容易产生色差，降低产品质量，也延长了加工周期。
[0008]3)换热器的水侧流动方式存在问题，采用上进下出法，难以将换热器内部的空气排尽，减少了换热面积，增大了换热阻力，延长了换热时间，也就增加了蒸汽和冷却水的用量。
【发明内容】
[0009]本发明要解决的技术问题是，提供一种能够节约使用蒸汽热能和水的节能节水型溢流染色设备及其热流控制方法。
[0010]本发明的技术解决方案是:一种节能节水型溢流染色设备，其中，该溢流染色设备包括染缸、染料水循环系统及染料水换热系统，所述染料水换热系统包括换热器、染料水加热管路及染料水降温管路，所述染料水加热管路及染料水降温管路均连接至所述换热器，以根据需要在不同的阶段对流经换热器的染料水进行加热或降温，所述染料水加热管路包括蒸汽升温部分及高温水升温部分，所述染料水降温管路包括中温水降温部分及常温水降温部分。[0011]一种溢流染色设备的热流控制方法，在染色过程中，对该溢流染色设备的染料水进行换热，以实现染料水的升温或降温，该方法包括:
[0012]利用高温水对染料水进行初段加热升温；
[0013]利用高温蒸汽对染料水进行后段加热升温；
[0014]利用中温水对染料水进行初段降温；
[0015]利用常温水对染料水进行后段降温。
[0016]由上述可知，针对传统溢流染色机在水流以及能量流方面存在的问题，本发明的节能节水型溢流染色机将在不影响印染工艺的前提下，进行了适当地改进，其具有以下特点和优点:
[0017]I)溢流机的热流系统做精细化分，重新利用。本发明能够将高品质热能水单独收集储存，以作为高温水回用，用于加热常温染料水，以此节约蒸汽消耗量；同时，还能将低品质热能水收集在中温箱，作中温水回用，冷却高温染料水，以此节约常温水。
[0018]2)换热器的水侧流动方式改为下进上出法，以便将换热器内部的空气排尽，从而增加换热面积，减少换热阻力，最终提闻换热效率。
[0019]3)染缸的染料水体外取热流动改进为并联式，其中一路通过换热器进行热交换，直接回染缸去染色；另一路去染缸前部喷嘴处做喷射水流，以此带动绳状布料的流动。通过此点改进，可以解决热流局部过大问题，使得布料内外层及前后段的温度差减到最小，不容易产生色差，从而提高产品质量，并可缩短加工周期。
[0020]4)采用集成式媒介水多路换控阀，简化系统结构，增强换热控制的准确性、稳定性和方便性。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为现有溢流染色机的结构示意图。
[0023]图2为本发明的节能节水型溢流染色机的具体实施例之一。
[0024]图3为本发明的节能节水型溢流染色机实施例之二。
[0025]图4为本发明的节能节水型溢流染色机一实施例中所采用的多路换控阀。
[0026]图5A、图5B为本发明一实施例中采用的多路换控阀不同方向的结构示意图。
[0027]图6A、图6B为本发明该实施例中的多路换控阀的阀芯及内部接合部位的结构示意图。
[0028]图7、图7A为本发明实施例中可采用的两种执行器的结构图。
【具体实施方式】
[0029]本发明提出一种节能节水型溢流染色设备，该溢流染色设备包括染缸、染料水循环系统及染料水换热系统，所述染料水换热系统包括换热器、染料水加热管路及染料水降温管路，所述染料水加热管路及染料水降温管路均连接至所述换热器，以根据需要在不同的阶段对流经换热器的染料水进行加热或降温，所述染料水加热管路包括蒸汽升温部分及高温水升温部分，所述染料水降温管路包括中温水降温部分及常温水降温部分。
[0030]本发明还提出一种溢流染色设备的热流控制方法，在染色过程中，对该溢流染色设备的染料水进行换热，以实现染料水的升温或降温，该方法包括:利用高温水对染料水进行初段加热升温；利用高温蒸汽对染料水进行后段加热升温；利用中温水对染料水进行初段降温；利用常温水对染料水进行后段降温。由前述可知，本发明对溢流染色设备的热流系统进行了精细划分，重视资源的重新利用，在原利用高温蒸汽升温及常温水降温的基础上，增加了高温水升温部分及中温水降温部分，以实现热能的梯级利用，从而节约蒸汽和常温水的消耗。
[0031]优选地，回收蒸汽升温部分换热降温后的热能水，将其应用于高温水升温部分。优选回收高温水升温部分换热后的中温水，以将其应用于后续中温水的初段降温。同理，常温水降温部分换热后的热流可以回收以用于中温水降温部分，而中温水降温部分换热升温后的媒介水较佳回收，用于高温水升温部分，利用前述梯级划分及循环利用，从而实现热能的梯级利用，达到节约蒸汽和常温水消耗的目的。
[0032]具体地，在本发明的一具体实施例中，蒸汽升温部分包括蒸汽供热管道3及高温水回收管道，该蒸汽供热管道3将高温蒸汽送入换热器4，蒸汽放热后变成冷凝水并通过该高温水回收管道通入高温储水箱10，以实现蒸汽换热后的热能水的回收利用，并提高热能的使用效率。
[0033]优选地，高温水升温部分包括高温储水箱10和对应管路，其中，该高温储水箱10通过出水管路连通至换热器4，高温水在换热器4内换热降温后通过回水管路连接送至中温储水箱8。
[0034]优选地，中温水降温部分包括中温储水箱8和对应管路，该中温储水箱8通过出水管路连通至换热器4，中温水在换热器4内换热升温后通过回水管路回送到高温储水箱10。
[0035]优选地,染料水换热系统通过媒介水配水系统实现水流切换控制,该媒介水配水系统较佳是包括管道、控制装置以及媒介水增压泵，由该媒介水增压泵提供动力通过控制装置的切换而将媒介水配送至预定管道。
[0036]另外，染料水循环系统包括循环管路以及设于该管路上的染料水增压泵9，该循环管路通过该换热器4，以实现染料水的换热变温。染缸的染料水体外取热流动采用并联方式，一路通过换热器进行热交换后直接回染缸去染色；另一路送至染缸前部形成喷射水流，带动染色布料流动。
[0037]染料水换热后再次回到染缸，是从染缸上部以多点喷洒的方式混和到正在缸内染色的水里，使染缸内温度分布均匀，减少布料色差，加快升温速度。
[0038]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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
[0039]实施例一
[0040]参见图2所示，其为本发明的溢流染色设备及其热流控制方法的示意图。本实施例的节能节水印染机主要包括染缸2、换热器4、蒸汽供热管道3、常温供水管道5、高温储水箱10、中温储水箱8、染料水增压泵9、媒介水增压泵11、电气控制柜以及各种阀门等部件。如图所示，染色布料I浸泡在染缸2内，呈首尾相连的绳状，通过染缸前部进水口 Cl的喷嘴带动，沿着管道14流动到染缸2的尾部。循环流动，周而复始。
[0041]本实施例中，与染缸相连的管道及染料水增压泵9构成染料水循环系统，由换热器4、高温储水箱10、中温储水箱8及相关管道以及蒸汽供热管道、常温水管道以及控制阀等部件构成染料水换热系统，这些部件形成染料水加热管路及染料水降温管路，且染料水加热管路及染料水降温管路均连接至换热器4，以根据需要在不同的阶段对流经换热器4的染料水进行加热或降温，详而言之，这些部件构成了蒸汽升温部分、高温水升温部分、中温水降温部分及常温水降温部分。
[0042]本发明主要是采用热能的梯级利用实现降低消耗的目的，本实施例中，对于染料水升温过程，利用高温水和高温蒸汽对染料水进行分段升温，同时，回收换热后降温的媒介水用于后续换热，包括:将蒸汽升温部分换热产生的高温冷凝水回收并应用于染料水的初段升温；将高温水升温部分换热后产生的中温水回收并应用于染料水的初段降温。同理，对于相反的染料水降温过程，本实施例是利用中温水和常温水对染料水进行分段降温，同时，回收换热后的媒介水用于后续换热，包括:将常温水降温部分换热后的媒介水回收并用于染料水的初段降温或用于补充染缸的染料水，而中温水降温部分换热升温后的媒介水也回收储存，以用于染料水的初段升温。利用前述梯级划分及循环利用，从而实现热能的梯级利用，达到节约蒸汽和常温水消耗的目的。
[0043]结合图2所示，本实施例中，换热器包括用于供染料水管道贯穿通过的进口 C4和出口 C2、用于媒介水进出的上连接口 C3、下连接口 C5，所述媒介水配水系统的供水部分是连接至该下连接口 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与该上连接口 C3连接，其低位回水管路是与该下连接口 C5连接。
[0044]蒸汽升温部分主要包括蒸汽供热管道3和蒸汽控制阀Vl等部分，高温蒸汽从换热器的上连接口 C3进入换热器4内部，在换热器内部进行换热后形成冷凝水，并通过下连接口 C5及相关管道、第二高温回水阀V4、疏水器6回收至高温储水箱10。
[0045]该高温水升温部分的进水部分包括高温储水箱10与该换热器4的下连接口 C5之间的管道、媒介水增压泵11及高温供水阀V7，其回水管路包括中温储水箱8与该换热器4的上连接口 C3之间的管道及第一中温回水阀V2。对染料水进行初段升温时，打开高温供水阀V7，并利用该媒介水增压泵11将高温水通过换热器4的下连接口 C5泵至换热器4内；在进行换热后，将热量损失后的媒介水通过上连接口 C3、管道及第一中温回水阀V2回收至中温储水箱8内。
[0046]该中温水降温部分的进水部分包括中温储水箱8与该换热器4的下连接口 C5之间的管道、媒介水增压泵11及中温供水阀V6，其回水管路包括高温储水箱10与该换热器4的上连接口 C3之间的管道及第一高温回水阀V3。对染料水进行初段降温时，打开中温供水阀V6，并利用该媒介水增压泵11将中温水通过换热器4的下连接口 C5泵至换热器4内；在进行换热后，将热量提高后的媒介水通过上连接口 C3、管道及第一高温回水阀V3回收至高温储水箱10内。
[0047]该常温水降温部分的进水部分包括常温水管道5、常温供水阀V8、媒介水增压泵11及相关管道，其回水管路包括换热器4与中温储水箱8之间的管道及第一中温回水阀V2，本实施例中，该回水管路与高温水初段降温后的回水管路共用，即只需一套中温水回水管路即可实现染料水初段升温以及后段降温后的中温水回收至中温储水箱8。
[0048]由上述可知,本实施例中，染料水换热系统是通过媒介水配水系统实现水流切换控制，该媒介水配水系统包括管道、控制阀组以及媒介水增压泵11，由该媒介水增压泵11提供动力，并通过控制阀组的切换而将媒介水配送至预定目的地。
[0049]结合附图所示，本实施例的溢流染色设备主要包括蒸汽供热管道3、高温储水箱
10、中温储水箱8以及常温水管路5，蒸汽升温部分包括蒸汽供热管道3及高温水回收管道，该蒸汽供热管道上设有蒸汽控制阀VI，以根据需要将高温蒸汽送入换热器4 ;媒介水配水系统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压泵11通过管路连接至换热器4，高温储水箱10、中温出水箱8以及常温水管路分别通过高温供水阀V7、中温供水阀V6以及常温供水阀V5连接至该媒介水增压泵11的进水口 ；高位回水管路包括高温回水管路和中温回水管路，换热器4的出水口通过高温回水管路及其上所设的第一高温回水阀V3连接至高温储水箱10，并通过该中温回水管路及其上设置的第一中温回水阀V2连接至中温储水箱8。
[0050]本实施例中，媒介水配水系统优选还包括低位回水管路，低位回水管路包括连接该换热器4底部下连接口 C5与高温储水箱10的高温回水管路以及连接该换热器4与该中温储水箱8的中温回水管路，高温回水管路上设有第二高温回水阀V4及疏水器6，中温回水管路上设有第二中温回水阀V5。
[0051]由上述描述的内容可知，本实施例的高温储水箱10的进出水口 C9、中温储水箱8的进出水口 ClO与媒介水配水系统相连。
[0052]高温水从高温储水箱的进出水口 C9流出，经过高温供水阀V7和媒介水增压泵11可以进入换热器4的下连接口 C5 ;中温水从中温储水箱8的进出水口 ClO流出，经过中温供水阀V6和媒介水增压泵11可以进入换热器4的下连接口 C5 ;常温水从常温水管道5流出，经过常温供水阀V8和媒介水增压泵11可以进入换热器4的下连接口 C5。
[0053]本实施例的另一特点在于换热器4的冷却方式的改进:现有技术的冷却方式是采用冷水从上部进入，而本实施例采用下进上出的冷却方式，以使换热器内部空气得以排除，提高换热效率；而蒸汽加热方式仍然采用上进下出方式。
[0054]如图2所示，染缸2的进水口 Cl与换热器4 一端的出口 C2连通，染缸2下部的三个出水口 C6、C7和C8与染料水增压泵9的入口相连；染料水增压泵9的出口与换热器4另一端的进口 C4连通；换热器4的换热介质上、下连接口 C3、C5分别与蒸汽供热管道3、媒介水配水系统相连。
[0055]通过上述连接方式，高温水从高温储水箱的进出水口 C9流出，经过高温供水阀V7和媒介水增压泵11可以进入换热器4的下连接口 C5 ;中温水从中温储水箱的进出水口ClO流出，经过中温供水阀V6和媒介水增压泵11可以进入换热器4的下连接口 C5 ;常温水从常温水管道5流出，经过常温供水阀V8和媒介水增压泵11可以进入换热器4的下连接Π C5。
[0056]换热器4的用于换热介质的上连接口 C3流出媒介水，经过第一高温回水阀V3可以回到高温储水箱10的进出水口 C9，经过第一中温回水阀V2可以回到中温储水箱的进出水口 C10。[0057]换热器4用于换热介质的下连接口 C5流出的凝结水，可以经过第二高温回水阀V4、疏水器6回到高温储水箱10的进出水口 C9 ;也可以经过第二中温回水阀V5回到中温储水箱8的进出水口 C10。
[0058]本实施例的节能节水型溢流染色设备的工作方式如下:
[0059]I)染缸2初段升温不再直接使用蒸汽，而是使用高温水。高温水从高温储水箱10经过高温供水阀V7及媒介水增压泵11后并经换热器4的下连接口 C5进入换热器4内部；经过换热后，热量损失而变成中温水，并从换热器4的上连接口 C3流出，并经第一中温回水阀V2回到中温储水箱8。
[0060]2)染缸2后段升温和保温使用蒸汽。蒸汽供热管道3的蒸汽经过换热器4的上连接口 C3进入换热器，蒸汽放热后变成凝结水，从换热器4的下连接口 C5流出，并通过第二高温回水阀V4和疏水器6回到高温储水箱10。
[0061]3)染缸2初段降温不再直接使用常温水，而是使用中温水。中温水从中温储水箱8经控制阀V6和媒介水增压泵11后进入换热器4的下连接口 C5，取热后变成高温水，经第一高温回水阀V3回到高温储水箱10。
[0062]4)染缸2后段降温仍然使用常温水。常温水从常温水管线5经过常温供水阀V8和媒介水增压泵11后进入换热器4，常温水在换热器4内经过取热后变成中温水，并经过第一中温回水阀V2回到中温储水箱8。
[0063]在循环往复的生产中，中温储水箱8中的中温水将不断增加，富裕的水量可以作为染缸2内的补充染料水。
[0064]本应用实例中，由于反复使用了媒介水，从而减少了对外部蒸汽以及常温水的需求，也减少了染缸的新水补充量。
[0065]实施例二
[0066]如图3所示，本实施例的节能节水溢流印染机主要由染缸2、换热器4、蒸汽供热管道3、常温供管道5、高温储水箱10、中温储水箱8、染料水换热泵90、染料水动力泵12、媒介水增压泵11、多路换控阀13、电气控制柜以及各种阀门等部件组成。
[0067]本实施例中的主要组成部分与前一实施例相同，本实施例中，与染缸相连的管道及染料水换热泵90构成染料水循环系统，由换热器4、高温储水箱10、中温储水箱8及相关管道以及蒸汽供热管道、常温水管道以及多路换控阀等部件构成染料水换热系统，这些部件形成染料水加热管路及染料水降温管路，且染料水加热管路及染料水降温管路均连接至换热器4，以根据需要在不同的阶段对流经换热器4的染料水进行加热或降温，详而言之，这些部件同样构成了蒸汽升温部分、高温水升温部分、中温水降温部分及常温水降温部分。
[0068]本实施例中，染料水换热系统也是通过一媒介水配水系统实现水流切换控制，该媒介水配水系统包括管道、多路换控阀以及媒介水增压泵11，由该媒介水增压泵11提供动力，并通过多路换控阀的切换而将媒介水配送至预定目的地。
[0069]与前一实施例相同的部分此处不再详述，下面主要说明本实施例与实施例一的不同之处。
[0070]本实施例中，媒介水配水系统是通过多路换控阀13实现对各管路的切换控制，多路换控阀13的结构将于下文详细描述；溢流染色设备包括高温储水箱10、中温储水箱8以及常温水管路，蒸汽升温部分包括蒸汽供热管道3及高温水回收管道，该蒸汽供热管道3上设有蒸汽控制阀VI，以根据需要将高温蒸汽送入换热器4 ;高温储水箱10、中温储水箱8、常温水管路均连接至该多路换控阀13，并通过该多路换控阀13连接至换热器4，以形成所述高温水升温部分、所述中温水降温部分及常温水降温部分。
[0071]除此之外，本实施例中，染料水循环系统采用并联式结构，即除了前述的与染缸相连的管道及染料水换热泵90，本实施例还包括一路喷射水循环管路，其包括一喷射水动力水泵12及相应管路，该喷射水动力水泵12的进水口连接至染缸2下部的一出水口 C8，其出水口连接至该染缸2前端的进水口 Cl，而将染缸2内的染料水泵送至染缸2前部的进水口处Cl，以形成喷射水流，带动染色布料流动。
[0072]此外，本实施例中，染缸2顶部设有一个以上的喷头19，经由换热器4换热后的染料水通过管道连通至各喷头19，各喷头19较佳是均匀分布于染缸2顶部，以将换热后的染料水以分散喷洒的方式更均匀地分布至染缸内。
[0073]由上述内容可知，本实施例具有如下特点:
[0074]本实施例的主要特点之一:将前一实施例中的染料水增压泵9变更为两个功率较小的泵:一个是染料水换热泵90，一个是染料水动力泵12。染料水换热泵90负责将染料水打入换热器4，将热水(或冷水)输送到染缸2的顶部,均匀喷洒。动力泵12负责溢流染色机前段的进水口 Cl射流，以带动染色布料I循环流动。
[0075]本实施例的另一特点在于换热器的冷却方式的改进:本实施例采用下进上出的冷却方式，以使换热器内部空气得以排除，提高换热效率；加热方式仍然采用上进下出方式。
[0076]结合图3所示，本实施例中，染色布料I浸泡在染缸2内，呈首尾相连的绳状，染料水由动力泵12增压后，通过进水口 Cl的喷嘴带动，沿着管道14流动到染缸2的尾部，循环流动，周而复始。
[0077]染缸2的出水口之一 C8与动力泵12的进口连通，动力泵12的出口与染缸2的进水口 Cl与连通；染缸2的另外两个出水口 C6、C7与染料水换热泵90的进口相连；换热泵90的出口与换热器4的进口 C4相连；换热器4的出口 C2通过管道16和喷头19进入染缸2顶部，换热后的染料水以分散喷洒的方式均匀流入染缸2内。
[0078]参见图4至图7所示，本实施例的第三处主要特点在于，换热控制采用组合式多路换控阀13。下面结合图4?图6B中所示的多路换控阀对本实施例进一步详细说明:
[0079]参见图5A、5B所不,多路换控阀13主要由一换控阀阀体、一换控阀芯30和一个执行器22组成。本实施例采用角位移执行器，角位移执行器包括一个步进电机、一个减速器和一个控制定位器，由控制定位器接收信号，使步进电机转动一定的度数，经过减速器转换后，使阀芯转动一个较小的角度，并获得一个较大的扭矩。由于本领域的技术人员结合前述内容可以明了其具体结构，此处不再对角位移执行器的结构详细赘述。
[0080]阀芯30为空心管，分为三个控水段:高位控水段AA腔、低位控水段BB腔和泵前控水段CC腔。阀芯上的通孔较佳是根据不同布料的染色工艺次序排布开设。
[0081]本实施例中，阀芯30的筒体上较佳是开有16个通孔，包括但不限于:高位控水段设有高温水排出通孔、中温水排出通孔以及与换热器相接的进入通孔；低位控水段设有凝结水排出通孔、中温水排出通孔以及与换热器相接的进入通孔，泵前控水段设有常温水、中温水、高温水的进入通孔以及与增压泵相接的排出通孔，如图6A中示意的DD等。
[0082]阀体上有10个支管接口 C21?C30。通过转动阀芯30，并令其分别停留在不同的角度位置，不同的阀芯通孔与不同的支管接口对应连通，可以控制十个支管接口 C21?C30的连通与断开，配备实现不同的水流和能量流，以满足印染生产工艺的需要，请结合图6A所示。
[0083]具体地，本实施例中，该多路换控阀的10个支管接口(以下简称接口)的具体名称及功能可选择按如下方案实施，但不限于此:
[0084]泵前控水段:
[0085]C21，常温水接口(进)； C22，增压泵接口(出)；
[0086]C23，高温水接口(进)； C24，中温水接口(进)；
[0087]低位控水段:
[0088]C25，中温水接口(出)； C26，凝结水接口(出)；
[0089]C27，换热器接口(下)；
[0090]高位控水段:
[0091]C28，中温水接口(出)；
[0092]C29，高温水接口(出)； C30，换热器接口(进)。
[0093]本实施例中，10个支管接口中，是将接口 C22、C27、C30设置在阀体第一侧面，且位于沿轴向的第一竖直线上；接口 C24、C25、C28设置在阀体第二侧面，且位于沿轴向的第二竖直线上；接口 C21、C23、C26及C29设置在阀体的第三侧面，并位于沿轴向第三竖直线上。第一侧面与第三侧面相对，第二侧面位于第一、第三侧面之间。借由如此布置，以利更方便地进行管路连接控制及维护。
[0094]多路换控阀的阀芯通孔的数量、阀体支管的数量以及各自的位置，都可以根据使用工艺的需要随意编排，如图5A和5B所示，接口 C22、C27和C30为三个终端设备接口，如果以接口 C22为输入口，则它可以选择接口 C21或C23或C24为原料或媒介流体替换输入端；如果以接口 C27为第一进口，可以选择接口 C25或C26为替换排出端；如果以接口 C30为第二进口，可以选择C28或C29为替换排出端。
[0095]具体地，本实例中编排了六种状态。
[0096]阀芯30的筒体上的高位控水段以接口 C30为进水口:当阀芯内通孔对准接口 C29时,高温水被排放到了高温水系统；当阀芯内通孔对准接口 C28时，中温水被排放到了中温水系统；
[0097]阀芯30的筒体上的低位控水段以接口 C27为进水口:当阀芯内通孔对准接口 C26时，凝结水通过疏水器6被排放到了高温水系统；当阀芯内通孔对准接口 C25时，高温水被排放到了中温水系统；
[0098]阀芯30的筒体上的泵前控水段以接口 C22为出水口，连接到泵11入口:当阀芯内通孔对准接口 C21时，常温水可以进入到泵内；当阀芯内通孔对准接口 C23时，高温水可以进入到泵内；当阀芯内通孔对准接口 C24时，中温水可以进入到泵内；
[0099]进一步地，如图6B所示，换控阀13的十个支管34与阀芯30的接触面较佳采用弹性软密封结构。密封件33采用有弹性的橡胶或聚四氟乙烯，表面呈弧形，与阀芯30的圆柱面紧密贴合。换控阀13的密封件33由弹簧32和一个延伸管35压紧，其后设有一个空心的压紧弹簧座36以及防松的弹性挡圈31。
[0100]换向控制阀的驱动除了采用电动的角位移执行器，也可以采用或气动执行器来实现，例如可由压缩空气操作的气缸或者薄膜腔来提供一个轴线或者角度移动。
[0101]如图7所示，其为带切换上下牙块和反向弹簧的执行器，该执行器包括气动活塞DU上牙块D2、下牙块D3及反向弹簧D4。在气动活塞Dl的作用下，上牙块D2可以推动下牙块D3进入到切换位置，再由反向弹簧D4作用，使得下牙块D3转动到下一个位置，而下牙块D3与阀芯的轴伸出段连接，从而就可以推动阀芯转动，一次实现一个角位移，多次实现多个角位移，依次循环，从而实现阀芯筒的角位移转动。
[0102]除了图7中所示的角位移执行器，本发明的一具体实施例中，还可采用直线位移执行器使得阀芯轴向位移，从而使得阀芯能轴向直线运动地设置于该阀体内，其能够通过执行器的控制而停留在不同的轴线位置，使得部分通孔与对应的支管接口连通，以形成所需的多种不同连通关系或者流动方向的流体通断控制和流量调节状态。具体地，如图7A所示，其为一直线位移执行器的具体实施例的结构图。
[0103]该执行器包括一活塞D5，一上牙块D6，多个下牙块D7、弹簧D8及导轨等零部件。下牙块D7设于上牙块D6的外周，二者之间可以活动地形成凹凸配合，在一实施例中，该上牙块D6的外周设有多个凹槽，以与所需的下牙块D7的可活动突出的突起部配合，实现定位。活塞D5在气压的作用下向下运动，推动上牙块D6也同时运动，下牙块D7会限制上牙块停止在一个具体的位置，此时，与上牙块连接的阀芯筒可以实现某组支管的连接状态。继续按压上牙块D6，可以获得新的位置，在运动到最低点时，弹簧D8与导轨可以帮助上牙块回复到初始位置，可以开始下一次循环动作。
[0104]当然，结合上述角位移执行器的相关描述可知，直线位移执行器除了能够由压缩空气操作的气缸或者薄膜腔来提供一个直线位移，也可以由电动驱动来实现角位移执行器。由于本领域技术人员结合上述描述已可了解该方案，故此不再赘述。
[0105]实际生产中的终端流体加工设备，一般都有至少两个接口，一个是输入口，一个是输出口 ；复杂一点，可以再有一个排放口，也可以复杂到有N多个输入口和N多个输出口。采用换控阀可以满足各种功能的组合式给排水(流体，媒介)。对于输入口和输出口之间的协调动作逻辑关系，可以由换控阀的阀芯(如图6A)的角位移的相对角度来保证。同样地，同一个输入口(或输出口)的细分接口，也是通过角度分布关系来保证相互通断关系的。
[0106]本实施例的多路换控阀的特点在于，可以通过简单的阀芯位移(旋转位移或线性位移)操作，控制多路流体的流动通断、或者流量调节，可以广泛地应用于化工和制药等流体加工业的生产过程。
[0107]较佳地，应用于本发明的溢流染色设备的一实施例中时，相对于该多路换控阀13，该溢流染色设备的管路设有五个对外接口:接口 Cll?C15，参照图3及图4，其具体连接关系如下:
[0108]结合图3、图4所示，换热器4的下连接口 C5通过管道17连通到接口 Cll ;管道17连通到接口 Cll之后，通过一个三通分流，一条管线与换控阀13的接口 C27连通；另一条管线通过水泵11与换控阀13的出口处的接口 C22连通，流向是由接口 C22流入泵11。
[0109]换热器4的上连接口 C3通过管道15连通到接口 C12。
[0110]接口 C13主要为中温水出口，其与中温储水箱8连通；其分为三路，分别与换控阀13的接口 C24、C25和C28连通。
[0111]接口 C14主要为高温水出口，高温储水箱10内的热水直接与多路换控阀的接口C14连通，
[0112]接口 C14管道分为三路:一路直接与换控阀13的接口 C29连通，一路与换控阀13的接口 C23连通；中间一路通过一个疏水器6与换控阀13的接口 C26连通。
[0113]接口 C15主要为常温水接口，其与常温水线5连通。
[0114]本实施例采用集成式媒介水多路换控阀，可以简化系统结构，增强换热控制的逻辑性、准确性、稳定性和方便性。
[0115]本实施例的节能节水型溢流染色设备及方法的具体工作过程大体同前一实施例，只是由于采用了多路换控阀，其具体的流体通断方式有所不同，具体描述如下:
[0116]I)染缸2初段升温使用高温水。高温水从高温储水箱10经过多路换控阀13的接口 C14接入高温水接口 C23，并经增压泵接口 C22送出后经接口 Cll进入媒介水增压泵11，之后经换热器4的下连接口 C5进入换热器4内部；经过换热后，热量损失而变成中温水，并从换热器4的上连接口 C3流出，并经接口 C12通入换热器接口 C30，并经中温水接口 C28后回到中温储水箱8。
[0117]2)染缸2后段升温和保温使用蒸汽。蒸汽供热管道3的蒸汽经过换热器4的上连接口 C3进入换热器，蒸汽放热后变成凝结水，从换热器4的下连接口 C5流出，并通过接口Cll通入多路换控阀13的换热器接口 C27，并经凝结水接口 C26、疏水器6，再经接口 C14回到高温储水箱10。
[0118]3)染缸2初段降温不再直接使用常温水，而是使用中温水。中温水从中温储水箱8经接口 C13通入中温水接口 C24，并经增压泵接口 C22送出后经接口 Cll进入媒介水增压泵11，随后进入换热器4的下连接口 C5，取热后变成高温水，经换热器4的上连接口 C3，经接口 C12通入换热器接口 C30，并经高温水接口 C29回到高温储水箱10。
[0119]4)染缸2后段降温仍然使用常温水。常温水从常温水管线5经过接口 C15通入常温水接口 C21，经增压泵接口 C22送出后经接口 Cl I进入媒介水增压泵11，然后进入换热器4，常温水在换热器4内经过取热后变成中温水，并经过接口 C12通入
[0120]换热器接口 C30，再经中温水接口 C28后回到中温储水箱8。
[0121]在循环往复的生产中，中温储水箱8中的中温水将不断增加，富裕的水量可以作为染缸2内的补充染料水。
[0122]本应用实例中，由于反复使用了媒介水，从而减少了对外部蒸汽以及常温水的需求，也减少了染缸的新水补充量。
[0123]本发明已以前述实施例详细解释，以便充分地理解用于提供这些加强的特征以及操作上的改进。此外，还可以理解这些附加的构造特征以及操作改进可以单独使用或者相互结合使用，而且单独或者结合上述所有的特征和元件以及附图中示出的实施方式的说明。因此，应该理解本发明不限于任何具体的特征或元件的结合，并且在此描述的任何期望的特征组合都能被实施而不偏离本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种节能节水型溢流染色设备，其特征在于，该溢流染色设备包括染缸、染料水循环系统及染料水换热系统，所述染料水换热系统包括换热器、染料水加热管路及染料水降温管路，所述染料水加热管路及染料水降温管路均连接至所述换热器，以根据需要在不同的阶段对流经换热器的染料水进行加热或降温，所述染料水加热管路包括蒸汽升温部分及高温水升温部分，所述染料水降温管路包括中温水降温部分及常温水降温部分。
2.如权利要求1所述的节能节水型溢流染色设备，其特征在于，所述染料水循环系统包括循环管路以及设于该管路上的染料水增压泵，该循环管路通过该换热器实现染料水的换热变温。
3.如权利要求1所述的节能节水型溢流染色设备，其特征在于，所述蒸汽升温部分包括蒸汽供热管道及高温水回收管道，该蒸汽供热管道将高温蒸汽送入换热器，蒸汽放热后变成冷凝水通过该高温水回收管道回收用于高温水升温部分。
4.如权利要求3所述的节能节水型溢流染色设备，其特征在于，所述高温水升温部分包括高温储水箱和管路，其中，该高温储水箱通过出水管路连通至换热器，高温水在换热器内换热降温后通过回水管路连接送至中温储水箱。
5.如权利要求4所述的节能节水型溢流染色设备，其特征在于，所述中温水降温部分包括中温储水箱和管路，该中温储水箱通过出水管路连通至换热器，中温水在换热器内换热升温后通过回水管路回送到高温储水箱。
6.如权利要求5所述的节能节水型溢流染色设备，其特征在于，所述染料水换热系统通过媒介水配水系统实现水流切换控制，该媒介水配水系统包括管道、控制装置以及媒介水增压泵，由该媒介水增压泵提供动力通过控制装置的切换而将媒介水配送至预定管道。
7.如权利要求1所述的节能节水型溢流染色设备，其特征在于，所述溢流染色设备还包括高温储水箱、中温储水箱、常温水管路以及媒介水配水系统，所述蒸汽升温部分包括蒸汽供热管道及高温水回收管道，该蒸汽供热管道上设有蒸汽控制阀，以根据需要将高温蒸汽送入换热器；所述媒介水配·水系统包括供水部分、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压泵通过管路连接至换热器，高温储水箱、中温储水箱以及常温水管路分别通过管路连接至该媒介水增压泵的进水口 ；所述高位回水管路包括第一高温回水管路和第一中温回水管路，所述换热器的出水口通过所述第一高温回水管路连接至高温储水箱，并通过该第一中温回水管路连接至中温储水箱；所述低位回水管路包括连接该换热器及高温储水箱的第二高温回水管路以及连接该换热器与该中温储水箱的第二中温回水管路。
8.如权利要求7所述的节能节水型溢流染色设备，其特征在于，所述控制装置为控制阀组，该控制阀组包括高温供水部分的高温供水阀、中温供水部分的中温供水阀、常温水管路上的常温供水阀、第一高温回水管路的第一高温回水阀、第一中温回水管路上的第一中温回水阀、第二高温回水管路上的第二高温回水阀、第二中温回水管路上的第二中温回水阀。
9.如权利要求7所述的溢流染色设备，其特征在于，所述换热器包括用于供染料水管道贯穿通过的进口、出口以及用于媒介水进出的上连接口、下连接口，所述媒介水配水系统的供水部分是连接至该下连接口，其高位回水管路是与该上连接口连接，其低位回水管路是与该下连接口连接。
10.如权利要求6或I所述的节能节水型溢流染色设备，其特征在于，所述控制装置为一多路换控阀，所述媒介水配水系统是通过该多路换控阀实现对各管路的切换控制；所述高温储水箱、中温储水箱、常温水管路均连接至该多路换控阀，并通过该多路换控阀连接至换热器，以形成所述高温水升温部分、所述中温水降温部分及常温水降温部分。
11.如权利要求10所述的节能节水型溢流染色设备，其特征在于，所述多路换控阀包括阀体、阀芯和执行器，所述阀芯为空心管状，且内部设有多个相互隔离的空腔，所述阀芯的筒体上开有多个通孔，所述阀体上设有多个支管接口，所述阀芯能转动地设置于该阀体内，其能够通过执行器的控制而停留在不同的角度位置，以使得所述通孔与对应的所述支管接口连通。
12.如权利要求11所述的节能节水型溢流染色设备，其特征在于，所述阀芯内部包括高位控水段、低位控水段和泵前控水段，所述高位控水段设有进入通孔、高温水排出通孔和中温水排出通孔；所述低位控水段设有进入通孔、凝结水排出通孔和中温水排出通孔，所述泵前控水段设有排出通孔以及常温水、中温水、高温水的进入通孔。
13.如权利要求1所述的节能节水型溢流染色设备，其特征在于，所述染料水循环系统中，染缸的染料水的体外取热流动包括并联方式的第一路及第二路，其中，第一路通过换热器进行热交换后直接回染缸去染色；第二路送至染缸前部形成喷射水流，带动染色布料流动。
14.如权利要求13所述的节能节水型溢流染色设备，其特征在于，所述染料水循环系统的第一路设有一染料水换热泵，染缸顶部设有一个以上的喷头，经由换热器换热后的染料水通过管道连通至所述喷头，以将换热后的染料水以分散喷洒的方式均匀分布至染缸内。
15.如权利要求13或14所述的节能节水型溢流染色设备，其特征在于，所述染料水循环系统中的第二路包括喷 射水循环管路，该喷射水循环管路包括一喷射水动力水泵，该喷射水动力水泵的进水口连接至所述染缸，其出水口连接至该染缸前端进水口而将染缸内的染料水输送至染缸前部进水口处形成喷射水流，带动染色布料流动。
16.一种溢流染色设备的热流控制方法，在染色过程中，对该溢流染色设备的染料水进行换热，以实现染料水的升温或降温，其特征在于，该方法包括: 利用高温水对染料水进行初段加热升温； 利用高温蒸汽对染料水进行后段加热升温； 利用中温水对染料水进行初段降温； 利用常温水对染料水进行后段降温。
17.如权利要求16所述的热流控制方法，其特征在于，将高温蒸汽换热后产生的高品质的冷凝水收集起来，作为高温水回用；将低品质热能水收集起来，作为中温水回用，冷却高温染料水，或者做染料水的补充水。
18.如权利要求16所述的热流控制方法，其特征在于，换热时的水侧流动采用下进上出方式，以将换热器内部的空气排尽，增加换热面积，减少换热阻力，提高换热效率。
19.如权利要求16所述的热流控制方法，其特征在于，染料水换热后再次回到染缸，是从染缸上部以多点喷洒的方式混和到正在缸内染色的水里，使染缸内温度分布均匀，减少布料色差，加快升温速度。
【文档编号】D06B23/20GK103526487SQ201310521607
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月29日 优先权日:2013年10月29日
【发明者】张基忠 申请人:张基忠