CN111729532B - 一种天然植物染料混匀装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种天然植物染料混匀装置，主要涉及混合设备领域。包括自上而下依次固定和连通的上罐体、混合机构、下罐体；混合机构内设置上下贯通的螺旋通道，上腔体的底面为锥形底面，上罐体内部设有与其内腔活塞配合的上活塞，下罐体内部设有柱形的下腔体，下腔体的底面为锥形顶面，下罐体内部设有与其内腔活塞配合的下活塞，所述上腔体的底部设有进气阀和排气阀，所述上腔体通过进气阀连接有气源，所述上腔体通过排气阀连接排气管。本发明的有益效果在于：它通过制造较为剧烈的湍流而获得快速混匀的效果，避免机械搅拌对温度等因素的干扰，提高混合质量。
Description
技术领域
本发明涉及混合设备领域，具体是一种天然植物染料混匀装置。
背景技术
当今社会，随着环保问题越来越受到人们的关注，环保型及健康型产品的受欢迎程度逐渐提高。天然染料由于其绿色环保，有助于改善纺织印染业的严重污染问题，以及对人体的低敏友好优势，成为纺织印染行业的关注热点和发展方向。
天然染料作为传统染料的重要组成部分，其来源非常广泛，以植物染料为主，还可源自于动物、贝壳、虫、微生物、菌等。最为常见和产业化的为植物染料。植物染料虽然在工艺上环保，产品上友好，但是在实际应用中还是存在诸多问题，制约着其下游产业的丰富和发展。
植物染料，指利用自然界之花、草、树木、茎、叶、果实、种子、皮、根提取色素作为染料。我国在植物染料方面的历史悠久。随着现在工业化科技的介入，植染产品迎来了进一步提高的新契机。我企在不断的产品研发和升级改造中，对植物染料染色的工艺不断深挖，在产品质量、颜色品类等方面不断钻研，通过小试、中试来逐步形成成熟产品，一直在行业中保持技术领先，产品领先。
根据植物染料的特点，包括易溶型、易溶媒染型、先媒型、后媒型、酸碱易变型等等。需要配合使用的试剂也包括多种有机溶剂、水、无机溶剂等，在对染料备色过程中，对颜色进行调配过程中，以及对染料进行染色前的溶解中的许多环节，都需要对植物染料之间以及植物染液与配合试剂之间进行混匀。
由于植物染料的显色及稳定性与温度、空气（氧化）具有直接的关系，特别是在多种试剂混合，以及颜料调配的时候，对其时间也有严格的要求。例如还原染色，通过空气氧化后附着在衣服上，由于混合、溶解不均匀都会造成染色后的白点、不匀、偏色。如果能够在密闭容器中，避免空气的氧化干扰，对所混合染液及试剂高效混匀，则会大大排除干扰因素，在试验中让试验数据相对工艺参数的反馈及指导更加突出，在工艺中提高产品质量。
但是现有的混合装置、设备，其混匀方式基本依靠各种形式的搅拌实现，搅拌的效果在于搅拌叶浆的结构、速度等，其搅拌的效率一般依靠搅拌幅度和速度实现。但是，现有的搅拌叶浆结构还难以短时间内获得混匀效果，其在周向和竖直方向的混匀还需要辅助一定时间后才能提高混匀效果。在遇到需要快速混匀的情况下，则难以实现在短时间内的混匀要求。同时，如果要提高效果加快速度，速度较高则会产生热量，让温度控制难以准确。
发明内容
本发明的目的在于提供一种天然植物染料混匀装置，它通过制造较为剧烈的湍流而获得快速混匀的效果，避免机械搅拌对温度等因素的干扰，提高混合质量。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种天然植物染料混匀装置， 包括自上而下依次固定和连通的上罐体、混合机构、下罐体；混合机构包括通道件，所述通道件内上下贯通的设有螺旋通道，所述上罐体内部设有柱形的上腔体，所述上腔体的底面为自边侧向中央向下倾斜的锥形底面，所述上罐体内部设有与其内腔活塞配合的上活塞，所述上活塞的底部设有向下延伸的锥形面，所述锥形面与锥形底面相吻合接触，所述下罐体内部设有柱形的下腔体，所述下腔体的底面为自边侧向中央向上倾斜的锥形顶面，所述下罐体内部设有与其内腔活塞配合的下活塞，所述下活塞的底部设有向上延伸的锥形面，所述锥形面与锥形底面相吻合接触，所述上腔体的底部设有进气阀和排气阀，所述上腔体通过进气阀连接有气源，所述上腔体通过排气阀连接排气管。
所述气源不包括含有氧气的气源。
所述下腔体的顶部设有进料阀和出料阀，所述下腔体通过进料阀连接进料管，所述进料管用于将需要混合的染料和试剂加入，所述下墙体通过出料阀连接出料管。
所述螺旋通道的截面为环形阵列的3个条型孔，中央连通形成三角星型分布，所述螺旋通道的圈数不少于2。
还包括支撑架，所述支撑架为两个且相对对称设置，所述通道件的侧壁上设有支撑板，所述支撑架的顶端与支撑板通过螺栓固定安装，所述支撑架为门型结构，所述支撑架的底端设有落地架。
所述通道件的顶部设有上连接盘，所述通道件的底端设有下连接盘，所述上连接盘、通道件、下连接盘的轴线一致，所述上连接盘用于与上罐体的底面固定，所述下连接盘与下罐体的顶面固定，所述上罐体的底面上以及下罐体的顶面上居中的设有插槽，所述上连接盘和下连接盘的中央均设有插柱；所述螺旋通道的顶端开口居中设置在插柱的上/下端面，所述插槽与插柱插接配合。
所述上罐体在顶部设有上密封盖，所述上密封盖上居中的设有滑动密封轴承，所述上密封盖顶部安装有气缸，所述气缸的伸缩杆通过滑动密封轴承与上密封盖上下滑动密封配合，所述气缸的伸缩杆底端固定安装在上活塞上；
所述下罐体在底部设有下密封盖，所述下密封盖上居中的设有滑动密封轴承，所述下密封盖底部安装有升降气缸，所述升降气缸的伸缩杆通过滑动密封轴承与下密封盖上下滑动密封配合，所述升降气缸的伸缩杆顶端固定安装在下活塞上。
所述进料阀和出料阀分别包括液路阀管，所述液路阀管的内端与下罐体的下腔体连通，所述液路阀管的中部设有与其连通的液路接头，所述液路接头用于连接进液管或排液管，所述液路阀管内设有与其活塞配合的液塞，所述液路阀管的外端设有安装在下连接盘上的电磁阀或者小气缸，电磁阀或者小气缸的输出端连接在液塞上，所述液塞的两个行程位置分别为：液路阀管与下腔体的连接口位置，和液路阀管内与液路接头连接处的上方。
所述进气阀和排气阀分别包括气路阀管，所述气路阀管的内端与上罐体的上腔体连通，所述气路阀管的中部设有与其连通的气路接头，所述气路接头用于连接进气管或排气管，所述气路阀管内设有与其活塞配合的气塞，所述气路阀管的外端设有安装在上连接盘上的电磁阀或者小气缸，电磁阀或者小气缸的输出端连接在气塞上，所述气塞的两个行程位置分别为：气路阀管与上腔体的连接口位置，和气路阀管内与气路接头连接处的下方。
对比现有技术，本发明的有益效果在于：
通过本装置，结合上述的混匀模式，能够在以下方面获得混匀的优势：
1）可实现高效混匀，通过制造较为剧烈的湍流而获得加速溶解和快速混匀的效果，让溶液从静止到湍流的过程为通过螺旋通道实现，相比使用搅拌器的成湍流效率大大提高；
2）避免使用机械搅拌，对于搅拌碰撞发热、搅拌发泡等机械搅拌问题实现了完美解决；
3）能够实现连续作业，通过进料阀、出料阀与上活塞、下活塞的配合，能够连贯作业，实现：进料——料液换罐——排料——进料……的连续作业，提高生产效率。
4）混匀在密封的上罐体—螺旋通道—下罐体之间进行，可控制物料在混匀过程及进出料过程均不与氧气或空气接触，保证其还原状态，能够后续在织物上获得很好的显色和染色质量。
附图说明
附图1是本发明的整体示意图。
附图2是本发明的侧面示意图。
附图3是本发明的组件拆分示意图。
附图4是本发明内部结构示意图。
附图中所示标号：
1、通道件；2、上罐体；3、下罐体；4、螺旋通道；5、上连接盘；6、下连接盘；7、插柱；8、支撑板；9、支撑架；10、上密封盖；11、上注液口；12、上活塞；13、升降气缸；14、下密封盖；15、下注液口；16、下活塞；17、进气阀；18、排气阀；19、进料阀；20、出料阀；21、气路阀管；22、气路接头；23、气塞。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
下述实施例中所涉及的仪器、试剂、材料等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规仪器、试剂、材料等，可通过正规商业途径获得。下述实施例中所涉及的实验方法，检测方法等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规实验方法，检测方法等。
实施例：一种天然植物染料混匀装置
本装置的主要结构包括支撑架9、上罐体2、下罐体3、混合机构；
所述上罐体2混合机构和下罐体3自上而下依次固定和连通，从而使得流体能够通过混合机构在上罐体2和下罐体3的内腔中互通。
所述混合机构包括通道件1，所述通道件1内上下贯通的设有螺旋通道4，所述螺旋通道4为螺旋形延伸的通道，其截面为环形阵列的3个条型孔，中央连通形成三角星型分布；
所述通道件1的顶部设有上连接盘5，所述通道件1的底端设有下连接盘6，所述上连接盘5、通道件1、下连接盘6的轴线一致。所述上连接盘5用于与上罐体2的底面固定，所述下连接盘6与下罐体3的顶面固定，所述上连接盘5和下连接盘6的中央均设有插柱7；所述螺旋通道4的顶端开口居中设置在插口的上/下端面。
所述上罐体2的底面上以及下罐体3的顶面上居中的设有插槽，所述插槽与插柱7插接配合。
所述通道件1的侧壁上设有支撑板8，用于加强对于整个装置的支撑和稳定性，并方便安装支撑架9使用。所述支撑板8的顶侧与上连接盘5固定连接，所述支撑板8的底侧与下连接盘6固定连接，所述支撑板8的里侧固定在通道件1侧壁，且与通道件1的径向对应。所述支撑板8优选2个对称设置，也可以设置多个，从而能够加强对中间较细部分的通道件1的承重，保证上罐体2和下罐体3的稳固连接关系，所述支撑板8上固定支撑架9的顶端。
所述支撑架9为两个且相对对称设置，所述支撑架9的顶端与支撑板8通过螺栓固定安装，所述支撑架9为门型结构，所述支撑架9的底端设有落地架，实现对本装置整体的支撑和固定。此结构便于安装，固定稳固。
所述上罐体2在顶部设有上密封盖10， 所述上罐体2内部设有柱形的上腔体，所述上腔体的底面为自边侧向中央向下倾斜的锥形底面，所述上腔体的底面中央设有上注液口11；所述上注液口11居中的设置于插槽内，通过插柱7与插槽的插接固定，实现螺旋通道4与上腔体的连通。
所述上罐体2内部设有与其内腔活塞配合的上活塞12，所述上活塞12的外部周侧为橡胶件，所述上活塞12的底部设有向下延伸的锥形面，所述锥形面与锥形底面相吻合接触，能够将上腔体内的流体全部压入螺旋通道4。
所述上密封盖10上居中的设有滑动密封轴承，所述上密封盖10顶部安装有升降气缸13，所述升降气缸13的伸缩杆通过滑动密封轴承与上密封盖10上下滑动密封配合，所述气缸的伸缩杆底端固定安装在上活塞12上。通过气缸实现对上活塞12的升降，实现与上腔体的配合。
所述下罐体3在底部设有下密封盖14， 所述下罐体3内部设有柱形的下腔体，所述下腔体的底面为自边侧向中央向上倾斜的锥形顶面，所述下腔体的顶面中央设有下注液口15；所述下注液口15居中的设置于插槽内，通过插柱7与插槽的插接固定，实现螺旋通道4与下腔体的连通。
所述下罐体3内部设有与其内腔活塞配合的下活塞16，所述下活塞16的外部周侧为橡胶件，所述下活塞16的底部设有向上延伸的锥形面，所述锥形面与锥形底面相吻合接触，能够将下腔体内的流体全部压入螺旋通道4。
所述下密封盖14上居中的设有滑动密封轴承，所述下密封盖底部安装有升降气缸13，所述升降气缸13的伸缩杆通过滑动密封轴承与密封盖上下滑动密封配合，所述升降气缸13的伸缩杆顶端固定安装在下活塞16上。通过升降气缸13实现对下活塞16的升降，实现与下腔体的配合。
通过上述结构，所述上腔体、螺旋通道4和下腔体就形成一个整体连通的空间。通过分别安装在上密封盖10和下密封盖14上的气缸配合，能够让内部的流体在上腔体和下腔体之间通过中间的螺旋通道4转移。
当液体通过螺旋通道4在两个腔室内转移的时候，由于螺旋通道4的导向作用，能够让液体形成湍流，也就是旋涡状态的流动，从而实现很好的混合效果，且这种湍流的混合方式极大的避免了碰撞力，对减少搅拌产生的泡沫具有很显著的效果。现在的搅拌混匀设备，在混匀过程都会产生大量的泡沫，不但造成成分的不均，而且在后续染制过程中还会带来颜色不匀、花纹等问题。所以还需要消泡。造成物料的浪费，通过这种混匀方式，不但非常高效，而且不会产生强剪切力和碰撞，在避免搅拌发热和发泡方面非常有效。
所述上腔体的底部设有进气阀17和排气阀18，所述上腔体通过进气阀17连接有气源，所述气源为氮气气源，所述上腔体通过排气阀18连接排气管。
所述下腔体的顶部设有进料阀19和出料阀20，所述下腔体通过进料阀19连接进料管，所述进料管用于将需要混合的染料和试剂加入，所述下腔体通过出料阀20连接出料管，用于将混合完成的染料排出。
上述进气阀17、排气阀18、进料阀19、出料阀20的结构雷同，以进料阀19和出料阀20为例进行详细解释如下：
包括液路阀管，所述液路阀管的内端与下罐体3的下腔体连通，所述液路阀管的中部设有与其连通的液路接头，所述液路接头用于连接进液管或排液管，所述液路阀管内设有与其活塞配合的液塞，所述液塞的周面上设置密封圈，用于液路阀管的侧壁紧密接触实现活塞配合。所述液路阀管的外端设有安装在下连接盘6上的电磁阀或者小气缸，电磁阀或者小气缸的输出端连接在液塞上，用于实现对液塞的动力控制，控制液路接头与下腔体是否接通，此结构下，所述液塞的两个末端行程位置分别为：液路阀管与下腔体的连接口位置，和液路阀管内与液路接头连接处的上方，从而在控制进出染料的前提下，当闭合阀门的时候，能够避免在阀管内存留液体，影响混匀和排空，进而干扰混合质量。
所述进气阀17和排气阀18的结构如下：
包括气路阀管21，所述气路阀管21的内端与上罐体2的上腔体连通，所述气路阀管21的中部设有与其连通的气路接头22，所述气路接头22用于连接进气管或排气管，所述气路阀管21内设有与其活塞配合的气塞23，所述气塞23的周面上设置密封圈，用于气路阀管21的侧壁紧密接触实现活塞配合。所述气路阀管21的外端设有安装在上连接盘5上的电磁阀或者小气缸，电磁阀或者小气缸的输出端连接在气塞23上，用于实现对气塞23的动力控制，控制气路接头22与上腔体是否接通，此结构上，所述气塞23的两个末端行程位置分别为：气路阀管21与上腔体的连接口位置，和气路阀管21内与气路接头22连接处的下方，从而在控制是否进气和排气的功能性前提下，气塞23堵在上腔体的锥形顶面上，能够避免当气路闭合状态下在气路阀管21内藏留液体，影响液体混匀时候在上腔体的排空，进而影响混匀的质量。
所述进气阀17、排气阀18、进料阀19、出料阀20与上活塞12、下活塞16相配合实现的混合及进出物料的流程如下：
初始状态——所有阀门闭合，且上活塞12下降到上腔体底面，下活塞16上升到下腔体顶面；
开始进料及混合：
1）开启进料阀19和下罐体3的升降气缸13，通过下活塞16向下位移带动进料；
2）进料完毕后，关闭进料阀19，下活塞16上方的下腔体的溶剂与所进入液体体积一致；
3）启动进气阀17，同时上活塞12上升，充入1/4上罐体2容积的氮气，保持常压；
4）关闭进气阀17，下活塞16上行，将下罐体3中的物料向上推入螺旋通道4；
5）所述物料完全进入上罐体2后，上活塞12和下活塞16停止运行，静止1-4分钟，等待液体湍流继续混匀；
6）上活塞12以及下活塞16同时下行，将液体自螺旋通道4实现自上罐体2到下罐体3的推进；
7）液体都进入下罐体3后，开启出料阀20，上行下活塞16，将下罐体3的溶液排出；
8）如果继续作业，则不用排气，而世界继续下行下活塞16并开启进料阀19，连贯进料；
上述流程适用于需要快速混合，且要防止氧化的染料混合。如果要增加混匀效果，且对混匀时间没有紧迫要求，则可以反复同步上下升降上活塞12和下活塞16，实现通过螺旋通道4反复搅冗。
排出后，排气阀18根据需要排气，如果还需要进料混匀，则可暂时不排气，仅仅根据耗气量调整进气即可。
通过本装置，结合上述的混匀模式，能够在以下方面获得混匀的优势：
1）可实现高效混匀，通过制造较为剧烈的湍流而获得快速混匀的效果，让溶液从静止到湍流的过程为通过螺旋通道4实现，相比使用搅拌器的成湍流效率大大提高；
2）避免使用机械搅拌，对于搅拌碰撞发热、搅拌发泡等机械搅拌问题实现了完美解决；
3）能够实现连续作业，通过进料阀19、出料阀20与上活塞12、下活塞16的配合，能够连贯作业，实现：进料——料液换罐——排料——进料……的连续作业，提高生产效率。
4）混匀在密封的上罐体2—螺旋通道4—下罐体3之间进行，可控制物料在混匀过程及进出料过程均不与氧气或空气接触，保证其还原状态，能够后续在织物上获得很好的显色和染色质量。
Claims (6)
1.一种天然植物染料混匀装置，其特征在于，包括自上而下依次固定的上罐体、混合机构、下罐体；
所述混合机构包括通道件，所述通道件内上下贯通的设有螺旋通道，所述上罐体和下罐体通过螺旋通道而连通；所述螺旋通道的截面为环形阵列的3个条型孔，中央连通形成三角星型分布，所述螺旋通道的圈数不少于2；
所述上罐体内部设有柱形的上腔体，所述上腔体的底面为自边侧向中央向下倾斜的锥形底面，所述上罐体内部设有与其内腔活塞配合的上活塞，所述上活塞的底部设有向下延伸的锥形面，所述锥形面与锥形底面相吻合接触，
所述下罐体内部设有柱形的下腔体，所述下腔体的底面为自边侧向中央向上倾斜的锥形顶面，所述下罐体内部设有与其内腔活塞配合的下活塞，所述下活塞的底部设有向上延伸的锥形面，所述锥形面与锥形底面相吻合接触，
所述上腔体的底部设有进气阀和排气阀，所述上腔体通过进气阀连接有气源，所述上腔体通过排气阀连接排气管，
所述下腔体的顶部设有进料阀和出料阀，所述下腔体通过进料阀连接进料管，所述进料管用于将需要混合的染料和试剂加入，所述下腔体通过出料阀连接出料管。
2.根据权利要求1所述一种天然植物染料混匀装置，其特征在于，还包括支撑架，所述支撑架为两个且相对对称设置，所述通道件的侧壁上设有支撑板，所述支撑架的顶端与支撑板通过螺栓固定安装，所述支撑架为门型结构，所述支撑架的底端设有落地架。
3.根据权利要求1所述一种天然植物染料混匀装置，其特征在于，所述通道件的顶部设有上连接盘，所述通道件的底端设有下连接盘，所述上连接盘、通道件、下连接盘的轴线一致，所述上连接盘用于与上罐体的底面固定，所述下连接盘与下罐体的顶面固定，
所述上罐体的底面上以及下罐体的顶面上居中的设有插槽，所述上连接盘和下连接盘的中央均设有插柱；所述螺旋通道的顶端开口居中设置在插柱的上/下端面，所述插槽与插柱插接配合。
4.根据权利要求1所述一种天然植物染料混匀装置，其特征在于，所述上罐体在顶部设有上密封盖，所述上密封盖上居中的设有滑动密封轴承，所述上密封盖顶部安装有升降气缸，所述升降气缸的伸缩杆通过滑动密封轴承与上密封盖上下滑动密封配合，所述升降气缸的伸缩杆底端固定安装在上活塞上；
所述下罐体在底部设有下密封盖，所述下密封盖上居中的设有滑动密封轴承，所述下密封盖底部安装有升降气缸，所述升降气缸的伸缩杆通过滑动密封轴承与下密封盖上下滑动密封配合，所述升降气缸的伸缩杆顶端固定安装在下活塞上；
所述天然植物染料混匀装置对染料的混合方法包括以下步骤：
所有阀门闭合，且上活塞下降到上腔体底面，下活塞上升到下腔体顶面；
开启进料阀和下罐体的升降气缸，通过下活塞向下位移带动进料；
进料完毕后，关闭进料阀，下活塞上方的下腔体的溶剂与所进入液体体积一致；
启动进气阀，同时上活塞上升，充入1/4上罐体容积的氮气，保持常压；
关闭进气阀，下活塞上行，将下罐体中的物料向上推入螺旋通道；
所述物料完全进入上罐体后，上活塞和下活塞停止运行，静止1-4分钟，等待液体湍流继续混匀；
上活塞以及下活塞同时下行，将液体自螺旋通道实现自上罐体到下罐体的推进；
液体都进入下罐体后，开启出料阀，上行下活塞，将下罐体的溶液排出。
5.根据权利要求1所述一种天然植物染料混匀装置，其特征在于，所述进料阀和出料阀分别包括液路阀管，所述液路阀管的内端与下罐体的下腔体连通，所述液路阀管的中部设有与其连通的液路接头，所述液路接头用于连接进液管或排液管，所述液路阀管内设有与其活塞配合的液塞，所述液路阀管的外端设有安装在下连接盘上的电磁阀或者小气缸，电磁阀或者小气缸的输出端连接在液塞上，所述液塞的两个行程位置分别为：液路阀管与下腔体的连接口位置，和液路阀管内与液路接头连接处的上方；
和/或
所述进气阀和排气阀分别包括气路阀管，所述气路阀管的内端与上罐体的上腔体连通，所述气路阀管的中部设有与其连通的气路接头，所述气路接头用于连接进气管或排气管，所述气路阀管内设有与其活塞配合的气塞，所述气路阀管的外端设有安装在上连接盘上的电磁阀或者小气缸，电磁阀或者小气缸的输出端连接在气塞上，所述气塞的两个行程位置分别为：气路阀管与上腔体的连接口位置，和气路阀管内与气路接头连接处的下方。
6.根据权利要求1所述一种天然植物染料混匀装置，其特征在于，所述气源不包括含有氧气的气源。
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