用于在高压下以单件方式或分批方式精炼衬底件特别是纺织材料衬底件的装置和方法

摘要

用于通过处理媒介在高压下以单件方式或分批方式精炼衬底件特别是纺织材料衬底的装置，包括：基本为圆柱形的压力容器(1)，所述压力容器(1)装有用于将衬底件放置于压力容器(1)中的可关闭供给孔(4)；管系统(7)，在处理期间用于在高压下将处理媒介供给到压力容器(1)中以及将其从压力容器(1)中排出；所述圆柱形压力容器在两个端面的至少一个上装有可由盖子(2、3)关闭的孔，所述孔构成供给孔(4)。所述装置包括用于在处理期间以密封方式将盖子(2、3)保持在适当的位置中的保持装置，并且所述保持装置包括沿圆周方向密封的围绕框架(10)，具有两个布置在相隔一定距离的位置处的互连端部件(11、12)，其中所述端部件在关闭位置中可滑到压力容器(1)上，从而沿轴向方向保持压力容器(1)的端面。

说明书

依照权利要求1的导言，本发明涉及用于通过处理媒介在高压下以单件方式或分批方式精炼衬底例如纺织材料衬底件片的装置。

例如从EP-1.152.081-A1中可了解这样的装置，在EP-1.152.081-A1中披露了用于染色纺织材料衬底的装置。所述装置包括染色容器，在每次循环开始时可将纺织材料衬底放置在其中。为此，染色容器装有将由盖罩元件封闭的供给孔。染色容器构成主管系统的部分，包含染料的流体在高压下在所述主管系统中循环。在染色操作期间所施加的压力至少是这么高，即，在期望的处理温度下流体处于超临界或近临界状态。通常，压力处于5×10⁶-5×10⁷帕斯卡(50-500巴)的范围内。

该已知装置的情况下的缺点在于，为了能够承受高工作压力，染色容器不得不具有重型结构。这使得装置的制造成本较为昂贵。必须能够打开盖罩元件并且在每次处理循环之后再次关闭盖罩元件。为了在高工作压力下能够以密封方式将所述盖罩元件保持在适当的位置中，需要非常重的关闭装置，诸如大螺栓和螺母。盖罩元件本身也必须为具有厚壁和重型结构的。在这种情况下盖子通常通过轴向密封环靠在压力容器的凸缘上。为了每个使得轴向密封牢固，必须使得保持装置处于高拉力下。在完成了处理循环之后再次移除封闭装置时，这通常是耗时并且困难的操作。

本发明的目的是至少部分地克服上述缺点，或提供一种有效方案。具体地，本发明的目的是提供一种上述类型的处理装置，所述处理装置制造成本低廉并且其特征在于具有较低重量。

依照本发明通过权利要求1中所涉及的装置实现该目的。在该情况下其圆周周围被封闭的围绕框架装有两个布置在相隔一定距离的位置处的互连端部件。围绕框架和压力容器可相互滑入其中，在这种情况下压力容器的端面沿轴向方向由围绕框架的两个端部件保持。由于这样的事实，即，可由盖子封闭的供给孔被设在压力容器的两个端面的至少一个上，因此盖子可有利地沿轴向方向由围绕框架直接保持。作用在盖子上的轴向压力有利地被围绕框架消散，因此不会作用在压力容器的圆柱体壁上。因此圆柱体壁只需承受作用在其上的径向压力。由于轴向力和径向力的这种分离，可使得压力容器壁的设计更为简单。例如，在复合材料的容器壁的情况下，由于只需要切向圆柱体壁线圈这个事实，可省却压力容器端面上的玻璃线圈或碳纤维线圈或轴向部件。具有复合材料壁的容器具有这样的优点，即，可赋予所述容器更好的隔热性和更低的热惯性，该优点可导致较短的循环时间、改进的操纵和控制以及精炼程序的能源节约。

在处理循环期间在盖子和压力容器之间可保持非常可靠的密封。在处理循环期间围绕框架基本仅沿轴向方向被布置在张应力下。因此所有侧上都被封闭的所述围绕框架可有利地具有较轻型的结构，并且，例如，包括轻型的线圈纤维。由于现在可使得所述盖子在其外表面的较大部分上被支撑这个事实，所述盖子也可为具有较轻型的设计。在处理循环开始和结束时使得压力容器和围绕框架滑入和滑出彼此中是简单的操作，可容易地使之自动化。我们已经发现与现有技术所涉及的情况相比较，可以更低廉的制造成本，制造本发明所涉及的装置。例如，压力容器、盖子和围绕框架的组件的成本可低于现有技术所涉及的压力容器、盖子和保持装置的组件的成本的两到三倍。还可实现重量上的明显降低。

所述装置用于通过处理媒介在高压下以单件方式精炼衬底(例如为纺织材料衬底)件。在本发明的内容中精炼应被理解为这样的意思，即，其中，对衬底进行染色、清洗、清洁、除油污或其他处理或预热。处理媒介最好由超临界或近临界流体制成，例如为包含固体染料颗粒或清洁颗粒的二氧化碳。

在具体实施例中，所述盖子包括圆柱形壁部分，所述圆柱形壁部分趋向于被布置在压力容器的圆柱形圆周壁中。至少一个密封环被设在该圆柱形壁部分和所述压力容器的内圆周壁之间。这种情况下的密封环被设计得允许所述盖子沿轴向方向相对于所述压力容器滑动。这有利地意味着，所述围绕框架沿轴向方向的一定延长可由盖子相对于所述压力容器的内圆周壁的相应轴向移动抵偿。

在从属权利要求中描述了本发明的其他优选实施例。

依照权利要求13-15，本发明还涉及用于通过处理媒介在高压下以单件方式或分批方式精炼衬底例如纺织材料衬底件的方法，以及依照权利要求16，本发明还涉及装置的使用。

下面参照附图将更详细地描述本发明，其中：

图1是本发明所涉及的装置的实施例的透视性示意图，其中围绕框架被布置在关闭位置中；

图2是图1所涉及的视图，具有降低的围绕框架；

图3是图1的更详细的透视图；

图4是图3中沿右端面的纵向截面的视图；以及

图5是盖子的放大比例的视图其中图4中的管系统朝向其开口。

在图1到图5中压力容器整体由1表示。压力容器1具有圆柱形设计并且包括可由两个端面上的盖子2、3封闭的供给孔4。压力容器1被搁在两个架台5上。压力容器1内部是处理腔室，在处理循环开始时可将一件或多件纺织材料衬底放置在其中。

提供了朝向压力容器1开口的管系统7。管系统7趋向于与用于在压力下供给和排出处理媒介具体为超临界或近临界流体的供给装置相连接。

在处理期间为了能够保持压力容器1内部的高压，提供了包括两个布置在相隔一定距离的位置处的互连端部件11、12的围绕框架10。围绕框架10被全面封闭并且可被推到压力容器1上。这是图1和图3中所示的封闭位置，其中压力容器1端面上的两个盖子2、3沿轴向方向由围绕框架10保持，具体地由端部件11、12保持。以这种方式作用在盖子2、3上的轴向压力被消散在围绕框架10上，远离压力容器1的圆柱形壁，并且互相抵消。

在处理循环开始或结束时，可简单地使得围绕框架10在架台5上向下滑动，因此可打开盖子2和/或3(见图2)。

如从图4和图5中清楚看出的，盖子3包括圆柱形壁部分15，所述圆柱形壁部分15在关闭位置中在轴向方向上沿压力容器1的内圆周壁16延伸。圆柱形壁部分15具有圆周槽，密封环17被容纳在所述圆周槽中。具有密封环17的圆柱形壁部分15可沿内圆周壁16在压力容器1的轴向方向上略微滑动，而在该程序中不会发生泄漏。该轴向移动装置可吸收所述围绕框架的轴向延长，所述轴向延长可在处理循环期间发生。通过这个事实会发生围绕框架中的延长，所述事实即，在压力容器中高压的影响下，盖子被强有力地压制在围绕框架的端部件上。这种情况下，延长和盖子2、3的轴向移动，分别部分地取决于压力容器1和围绕框架10的长度。通过盖子2、3的轴向自由度，压力容器1的圆柱形壁保持不受轴向载荷。

盖子2、3具有例如由延伸到压力容器1外部的凸缘19构成的支撑部分。如果围绕框架10滑掉的话，支撑部分用于允许圆柱形壁部分15沿轴向方向从压力容器1中移除。

在所示的实施例中，围绕框架10包括两个拱形部分20、21和两个直线部分22、23。这意味着可防止围绕框架10中的弯曲力矩，因此可降低重量。并且还有利地提供了可分别与拱形部分20、21相连接并且在关闭位置中靠在盖子2、3上的两个基本为半圆柱形的制动件25、26。

这里半圆柱形的保持件25、26是由布置在相隔一定距离位置处的铝板或钢板构成的。这可赋予其充足的强度并且节省重量。在变型中保持件为实心设计的和/或是由不同的材料制成的。还可使用复合板，所述复合板或者被直接胶合在一起或者通过它们之间的泡沫板相互连接。

管系统7朝向盖3开口。这里的供给管由排出管封闭。为了允许围绕框架10在压力容器1上滑动，在框架10中(具体地在相应的保持件26中)提供了裂隙开口30。

在封闭位置中盖子2、3外表面的大部分都被支撑在围绕框架10上。这意味着盖子2、3可有利地由较薄壁的设计制成，或者由较薄弱的材料制成。在这种情况下，可将所述盖子的厚度制造得等于所述盖子的未被支撑的宽度。盖子的圆柱形壁部分15例如为部分中空设计的。所述盖子可由例如不锈钢或复合材料制成。

围绕框架10例如可由钢制成，例如由钢板或盘绕钢带制成。通过用复合材料(具体为纤维强化材料)制成围绕框架10可实现进一步的重量减少。更具体地，围绕框架10由盘绕的纤维强化材料制成，例如由通过盘绕的玻璃纤维或碳纤维强化的塑料制成。这种情况下的纤维基本沿围绕框架10的圆周方向延伸。

压力容器1的圆柱形圆周壁最好由其内侧上覆有一层例如不锈钢材料的复合材料制成，所述不锈钢材料用以抵抗所使用的处理媒介的作用。该情况中的复合材料具体包括单向沿圆周方向盘绕的纤维。

所述装置最好用于在高压下通过包含染料颗粒的流体染色纺织材料衬底件。在这种情况中管系统7与用于供给包含染料颗粒的流体的供给装置相连接。这种情况下的流体被有利地带到超临界或近临界状态，在所述状态中使得染料颗粒溶解。其中所使用的超临界或近临界流体可为CO₂、N₂O、低链烷以及上述物质的混合物。低链烷的示例为乙烷和丙烷。根据所要染色的纺织材料衬底和所使用的染料选择本发明所涉及的染色程序的染色条件。通常，温度处于20-220℃范围内，最好是90-150℃。在染色操作期间所施加的压力必须至少是这么高，即，在通行的温度下流体处于超临界或近临界状态。压力通常处于5×10⁶-5×10⁷帕斯卡(50-500巴)的范围内，更具体地，处于2×10⁷-3×10⁷帕斯卡(200-300巴)的范围内。作为加热系统，热交换器可被容纳在管系统7中。

例如，下面描述了使用所示的装置精炼衬底的方法。

通过供给孔4将纺织材料衬底件布置在压力容器1中。随后将盖子2和3盖上，并且将压力容器1与围绕框架10滑入到彼此之中。现在盖子2、3被保持在轴向方向上，并且可通过借助于管系统7在高压下供给处理媒介将压力容器1放置并在高压下保持期望的循环时间(例如为若干小时)。在循环时间结束时，将压力容器1降低，并且移除盖子2或3，之后将所处理的产品从压力容器1中取出。

除所示的实施例以外，许多变型都是可行的。例如，可竖直或水平地设置所述压力容器和所述围绕框架。除使得所述围绕框架移动之外，也可从所述围绕框架上移除所述压力容器。移动的相互方向可为水平的或竖直的。所述管系统的供给和排出管也可独立地连接于盖子，或可在另一点处朝向压力容器开口。所述围绕框架和/或所述盖子可具有不同的形状，在这种情况中可赋予相互靠在一起的表面以板形形状，只要这不会妨碍所述表面能够相对于彼此滑动。

除了对纺织材料衬底件的染色应用以外，所述装置还可有利地用于处理其他类型的衬底或用于以另一种方式精炼衬底，例如洗涤衬底。可适当地由本发明的装置和方法精炼的物品的示例包括织物，诸如用诸如棉、羊毛、丝、皮革、人造纤维、聚酯、醋酸纤维素、玻璃纤维、毛皮类等材料制成的织造织物和非织造织物。这些织物可被制成为诸如衣物、劳保手套、抹布、皮革制品(例如手袋和公文包)等物品。本发明装置和方法还可用于对诸如半导体、微机电装置、光电子、光学纤维以及加工或装配金属零件等非织物物品进行精炼(具体为洗涤、清洁或除油污)。此外也可用本发明所涉及的装置和方法处理食品和污染的土地。

依照本发明，提供了方便的有效的工作装置，所述装置可具有轻型结构，具体地在非常高压下精炼处理纺织材料衬底件期间在密封效果方面极为可靠。