本發(fā)明涉及染整機械技術領域，具體涉及一種超低浴比（如1:3）全模式染色機及其控制方法。

背景技術：

紡織工業(yè)是我國國民經濟的重要產業(yè)，長期以來，紡織工業(yè)為國民經濟的發(fā)展、解決人民穿衣、出口創(chuàng)匯等方面作出了重大貢獻，而作為連接橋梁的染整行業(yè)無疑在這個行業(yè)中有著重要的地位。染整行業(yè)是紡織品深加工、精加工和提附加值的關鍵，是紡織纖維、原紗、胚布加工成進入消費品市場的最終產品之間的紐帶，起著推動產品共同發(fā)展的重要作用。

傳統(tǒng)染紗設備不但對染色對象具有種種限制，而且浴比大、耗電量大、用染化料助劑多、工藝時間長等致命缺點。針對傳統(tǒng)染紗設備工藝落后、耗能大、耗水大、廢液排放大等致命缺點，有必要開發(fā)一種新型染紗工業(yè)設備，克服上述提到的各種缺點。

超低浴比全模式紗線染色機，可實現(xiàn)一機全模式染色（超低浴比單向循環(huán)染色模式、低浴比雙向循環(huán)染色模式），實現(xiàn)全球領先的超寬的適用紗線范圍，輕松覆蓋長纖、短纖、人造絲、粘膠、高彈性、高密度等高難度紗線品種以及能處染散纖維、拉鏈、織帶、經軸等。不但能有效替換目前染整行業(yè)內的中浴比的紗線染色機等主流設備，還可以替代一些必須使用傳統(tǒng)大浴比染色設備才能保證物理指標及染色質量如還原染色的設備。本設備結構緊湊、操作簡單，大大地減少了設備的占地面積及減輕生產員工的勞動強度，該設備具有浴比低、節(jié)水節(jié)電、減少排放，自動化程度高，染色工藝效率高、質量好，穩(wěn)定性高，運行安全可靠等特點。節(jié)能減排效果顯著，實現(xiàn)節(jié)能降耗，環(huán)保低碳，在染整裝備行業(yè)將起到示范和帶動作用，引領行業(yè)發(fā)展方向。

技術實現(xiàn)要素：

為了降低染紗機洗水工藝過程中的耗水量，減少廢液排放，實現(xiàn)一機全模式染色，本發(fā)明提出了一種超低浴比全模式染色機及其控制方法。

本發(fā)明提供一種超低浴比全模式染色機，其至少通過如下技術方案之一實現(xiàn)。

一種超低浴比全模式染色機，其主要包括缸體、泵殼、氣動執(zhí)行器、主泵、電機、內腔進水管、外腔進水管、排水管、位置傳感器、外流腔、內流腔、外泵體、換向閥芯、紗竹管座、紗竹管和分隔板；

所述換向閥芯包括主軸、u型槽、后封板、上蓋板、前封板、正流口、側流口、前流口、側流道；u型槽與上蓋板同軸連接，u型槽的頂端與上蓋板內壁連接，前封板和后封板與u型槽的兩端開口連接，u型槽、后封板、上蓋板、前封板的前述連接形成了正流口、前流口、側流道；上蓋板上開設了側流口；側流口與正流口相鄰，大小一致；主軸與前封板連接；主軸轉動時可帶動整個換向閥芯轉動；正流口屬于u型槽的開口；

換向閥芯與外泵體同軸內外布置，換向閥芯由氣動執(zhí)行器驅動而做旋轉運動；換向閥芯的旋轉角度由位置傳感器監(jiān)測；換向閥芯與主泵同軸對接安裝，換向閥芯的前流口與主泵的流體入口連通，外泵體與主泵(4)的流體出口連通；主泵由電機驅動；

外泵體的側向開口與泵殼連通，分隔板將泵殼隔為外流腔和內流腔；內流腔的上開口與紗竹管座的歸集口連接；外流腔與缸體(1)連接連通；紗竹管座上設置有多個內流口和多個外流口，內流口都與歸集口連通；外流口是通孔；紗竹管安裝在內流口上，紗竹管上設置有通孔；

外泵體連接有排水管；泵殼上位于外流腔一側連接有外腔進水管，并與外流腔連通；泵殼上位于內流腔一側連接有內腔進水管，并與內流腔連通。

進一步地，所述前流口是一個圓形孔；上蓋板是一個圓柱面的一部分，該圓柱面與前流口的圓孔同軸；所述上蓋板與u型槽之間有間隙，形成了所述側流道，該側流腔與側流口連通。

進一步地，換向閥芯處于不同的位置時，形成不同的流體流動通道，建立不同的染色工藝模式，包括：

染液外流模式：染色機的中央控制器控制氣動執(zhí)行器，將換向閥芯的正流口與外流腔連通，此時換向閥芯與外泵體之間的流道與內流腔連通；u型槽中的染液由前流口進入主泵的流體入口，經過主泵的作用染液獲得動力，由流體出口進入換向閥芯與外泵體之間的流道進入內流腔，繼而進入紗竹管座的歸集口，染液從歸集口進入紗竹管座后從內流口進入紗竹管；具有壓力的染液由紗竹管上的通孔噴出，經過紗線后回落到缸體中，染液歸集到外流腔中，通過正流口回到u型槽繼續(xù)循環(huán)；

染液內流模式：中央控制器控制氣動執(zhí)行器，將換向閥芯的正流口與內流腔連通，此時側流口與外流腔連通；u型槽中的染液由前流口進入主泵的流體入口，經過主泵的作用染液獲得動力，由流體出口進入換向閥芯與外泵體之間的流道進入外流腔，繼而進入缸體，缸體總的染液滲透進入紗線中，并從紗竹管的通孔進入紗竹管內部，染液經過紗竹管流入紗竹管座的內流口，并經過歸集口匯集到內流腔中，經過正流口回到u型槽繼續(xù)循環(huán)；

洗水模式：分為外流洗水模式和內流洗水模式；當處于外流洗水模式時，關閉外腔進水管和排水管，控制閥芯轉到“染液外流模式”，內腔進水管開啟，并注入清水，啟動電機，隨著清水的注入，缸體中的水量逐漸升高，從下溢流口留出缸體。當處于內流洗水模式時，關閉內腔進水管、排水管和下溢流口，控制閥芯轉到“染液內流模式”，外腔進水管開啟，并注入清水，啟動電機，隨著清水的注入，缸體中的水量逐漸升高，從上溢流口留出缸體；

壓力脫水：中央控制器控制側流口與內流口連通；中央控制器控制內腔進水管和外腔進水管關閉，控制排水管開啟；缸體內部施加氣壓（加壓裝置圖中略），缸體與排水管之間形成一個壓力差通道；紗線中的流體在壓力差的作用下從紗線中分離，通過紗竹管的通孔進入紗竹管的內部，經過紗竹管座的內流口匯集到內流腔，內流腔的流體從換向閥芯和外泵體之間的流道通過并從排水管（8）排出系統(tǒng)。

進一步地，根據(jù)染色工藝要求，在染色機的中央控制器中設定單向循環(huán)染色模式，即是將換向閥芯固定染液外流模式或者染液內流模式；中央控制器可控制換向閥芯在染液外流模式和染液內流模式兩種模式中周期性切換，實現(xiàn)雙向循環(huán)染色模式。

相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明一種超低浴比全模式染色機，通過巧妙的流道切換，同時超低浴比單向循環(huán)染色模式、低浴比雙向循環(huán)染色模式、實現(xiàn)快速水洗和壓力脫水兩種工藝，實現(xiàn)超寬的適用紗線范圍，輕松覆蓋長纖、短纖、人造絲、粘膠、高彈性、高密度等高難度紗線品種以及能處染散纖維、拉鏈、織帶、經軸等。本設備結構緊湊、操作簡單，大大地減少了設備的占地面積及減輕生產員工的勞動強度，該設備具有浴比低、節(jié)水節(jié)電、減少排放，自動化程度高，染色工藝效率高、質量好，穩(wěn)定性高，運行安全可靠等特點。節(jié)能減排效果顯著，實現(xiàn)節(jié)能降耗，環(huán)保低碳。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種超低浴比全模式染色機的結構示意圖。

圖2是圖1的局部放大圖。

圖3是一種超低浴比全模式染色機的結構正視圖。

圖4是圖3的a-a剖視圖。

圖5是染液內流模式狀態(tài)對應的圖4的局部放大視圖。

圖6是染液外流模式狀態(tài)對應的圖4的局部放大視圖。

圖7是實例中一種超低浴比全模式染色機的結構側視圖。

圖8是圖7的b-b剖視圖。

圖9是圖8的局部放大視圖。

圖10是換向閥芯的結構示意圖。

圖11是換向閥芯的正視圖。

圖12是圖11的a-a剖視圖。

圖13是換向閥芯和外泵體的結構示意圖。

圖14是換向閥芯和外泵體的結構另一側視圖。

圖15是圖14的俯視圖。

圖16是圖15的a-a剖視圖。

圖17是圖15的一種狀態(tài)剖視圖。

圖18是圖15的另一種狀態(tài)剖視圖。

圖19是紗竹管座結構示意圖。

圖20是紗竹管座結構另一側視圖。

圖21是主泵的結構示意圖。

圖22是外泵體的結構示意圖。

1-缸體；2-泵殼；3-氣動執(zhí)行器；4-主泵；5-電機；6-內腔進水管；7-外腔進水管；8-排水管；9-位置傳感器；10-外流腔；11-內流腔；12-外泵體；13-換向閥芯；14-紗竹管座；15-紗竹管；16-分隔板；17-下溢流口；18-上溢流口；131-主軸；133-u型槽；134-后封板；135-上蓋板；136-前封板；138-正流口；139-側流口；140-前流口；141-側流道；145-內流口孔；146-外流孔；147-歸集口。

具體實施方式

下面將結合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不限于此。

如圖1～圖9所示，一種超低浴比全模式染色機，主要包括缸體1、泵殼2、氣動執(zhí)行器3、主泵4、電機5、內腔進水管6、外腔進水管7、排水管8、位置傳感器9、外流腔10、內流腔11、外泵體12、換向閥芯13、紗竹管座14、紗竹管15、分隔板16等部件。

如圖10~圖12，所述換向閥芯13包括主軸131、u型槽133、后封板134、上蓋板135、前封板136、正流口138、側流口139、前流口140、側流道141等部件。u型槽133與上蓋板135同軸連接，前封板136和后封板134與u型槽133的兩端開口連接；上述部件的連接形成了正流口138、前流口140，側流道141；上蓋板135上開設了側流口139；側流口139與正流口138相鄰，大小一致。主軸131與前封板136連接。主軸131轉動時可帶動整個換向閥芯13轉動。換向閥芯13可以設計成與圖12鏡像對稱的另一種結構，即正流口138、側流口139的左右分布位置可以對調。

如圖13~圖15，換向閥芯13與外泵體12同軸內外布置，換向閥芯13由氣動執(zhí)行器3驅動而做旋轉運動；換向閥芯13的旋轉角度由位置傳感器9監(jiān)測。換向閥芯13與主泵4同軸對接安裝，換向閥芯13的前流口140與主泵4的流體入口連通，外泵體12的軸向開口122與主泵(4)的流體出口連通。主泵4由電機5驅動。

外泵體12的側向開口121與泵殼2連通，分隔板16講泵殼2隔為外流腔10和內流腔11；內流腔11嵌在外流腔10中；內流腔11的上開口與紗竹管座14的歸集口147連接；外流腔10與缸體(1)連接連通。紗竹管座14上設置有多個內流口145和多個外流口146，內流口145都與歸集口147連通；外流口146是通孔。紗竹管15安裝在內流口145上，紗竹管上設置有通孔。

如圖3~圖7，外泵體12連接有排水管8；泵殼2上位于外流腔10一側連接有外腔進水管7，并與外流腔10連通；泵殼2上位于內流腔11一側連接有內腔進水管6，并與內流腔11連通。

換向閥芯13處于不同的位置時，可形成不同的流體流動通道，建立不同的染色工藝模式：

(1)染液外流模式：如圖5，染色機的中央控制器（圖中略）控制氣動執(zhí)行器3，將換向閥芯13的正流口138與外流腔10連通，此時換向閥芯13與外泵體12之間的流道與內流腔連通；u型槽133中的染液由前流口140進入主泵4的流體入口，經過主泵的作用染液獲得動力，由流體出口進入換向閥芯13與外泵體12之間的流道進入內流腔11，繼而進入紗竹管座14的歸集口147，染液從歸集口進入紗竹管座后從內流口145進入紗竹管15；具有壓力的染液由紗竹管上的通孔噴出，經過紗線后回落到缸體1中，染液歸集到外流腔10中，通過正流口138回到u型槽133繼續(xù)循環(huán)。

(2)染液內流模式：如圖6，中央控制器（圖中略）控制氣動執(zhí)行器3，將換向閥芯13的正流口138與內流腔11連通，此時側流口139與外流腔連通；u型槽133中的染液由前流口140進入主泵4的流體入口，經過主泵的作用染液獲得動力，由流體出口進入換向閥芯13與外泵體12之間的流道進入外流腔10，繼而進入缸體1，缸體總的染液滲透進入紗線中，并從紗竹管15的通孔進入紗竹管15內部，染液經過紗竹管流入紗竹管座14的內流口145，并經過歸集口147匯集到內流腔11中，經過正流口138回到u型槽133繼續(xù)循環(huán)。

(3)洗水模式：如圖8、圖9，分為外流洗水模式和內流洗水模式。當處于外流洗水模式時，關閉外腔進水管7和排水管8，控制閥芯轉到“染液外流模式”，內腔進水管6開啟，并注入清水，啟動電機5，隨著清水的注入，缸體1中的水量逐漸升高，從下溢流口留出缸體。當處于內流洗水模式時，關閉內腔進水管6、排水管8和下溢流口17，控制閥芯轉到“染液內流模式”，外腔進水管7開啟，并注入清水，啟動電機5，隨著清水的注入，缸體1中的水量逐漸升高，從上溢流口18留出缸體。

(4)壓力脫水：中央控制器（圖中略）控制側流口139與內流口11連通；中央控制器（圖中略）控制內腔進水管6和外腔進水管7關閉，控制排水管8開啟；缸體1內部施加氣壓（加壓裝置圖中略），缸體1與排水管8之間形成一個壓力差通道；紗線中的流體在壓力差的作用下從紗線中分離，通過紗竹管15的通孔進入紗竹管15的內部，經過紗竹管座14的內流口145匯集到內流腔11，內流腔11的流體從換向閥芯13和外泵體12之間的流道通過并從排水管8排出系統(tǒng)。

一種超低浴比全模式染色機的控制方法，根據(jù)染色工藝要求，可在中央控制器中設定單向循環(huán)染色模式，即是將換向閥芯固定染液外流模式或者染液內流模式；重要控制器可控制換向閥芯在染液外流模式和染液內流模式兩種模式中周期性切換，實現(xiàn)雙向循環(huán)染色模式。

根據(jù)上述說明書的揭示和教導，本發(fā)明所屬領域的技術人員還可以對上述實施方式進行變更和修改。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的具體實施方式，對本發(fā)明的一些修改和變更也應當落入本發(fā)明的權利要求的保護范圍內。