1.本发明涉及用于纱线线轴的不连续染色的机器和方法，其中术语“纱线线轴”是指纱线或纺织纤维的任意物料，包括短绒或者梳理带或精梳带的形式，不是必须围绕轴线卷绕，例如线轴、锭子、经轴、纱筒、纱线团、绞纱、顶纱、短筒。
背景技术：
2.在用于纱线线轴的不连续染色的机器的领域中，已知的是保持线轴至少部分地浸入染缸中，该线轴被制成单向地循环，即从纱线内部向外部循环，或者双向地循环，即交替地从纱线外部进入纱线中，根据预设时间使流动反向，反之亦然。
3.在us3908409中描述了这些机器的各种实例。
4.特别地，已知使用封闭罐，该封闭罐包含安装在对应的杆状支撑件上的待染色的线轴和处理浴液。
5.适当限定的柱形或截锥形的线轴，通常由卷绕在柱形的、方便穿孔的管周围的纱线构成，并且具有通常在1kg和3kg之间的重量。
6.封闭罐连接到用于使浴液的循环反向的反向装置和主离心泵。加热线圈可以定位在封闭罐的内部，并且根据反向装置当前所处的状况，加热线圈被处理流体在两个方向上的流动冲击。
7.用于线轴的不连续染色的染色机器的操作原理基于使包含在封闭罐中的处理浴液双向地通过线轴。
8.特别地，处理浴液由主泵通过适合的液压回路来推动，并且处理浴液被迫径向地通过卷绕在多孔管上的纱线。
9.根据反向装置的条件，浴液可被迫从纱线外部向内部通过，反之亦然。
10.主泵需要提供足够的流速，以使封闭罐中包含的所有浴液在反向装置允许的两个方向上循环通过线轴。
11.因此，泵的压头必须足以克服由管以及由卷绕纱线产生的流动阻力。
12.通常，良好的实践是使封闭罐中包含的全量的浴液在一分钟内循环通过线轴三次。这是为了确保染缸温度的均匀性和在纱线的所有表面上相同的颜色浓度。
13.因此，所有这种量的浴液需要通过导管(具有合适的尺寸)、通过线轴、通过线圈且通过浴液反向装置。
14.由线轴产生的流动阻力状况是下列因素的函数：
[0015]-纱线的类型(聚酯，棉，尼龙等)，
[0016]-纱线在管上的卷绕密度(更大的密度导致更大的流动阻力)，
[0017]-纱线由于其经受的处理而能够收缩(聚酯的典型行为)的事实，从而增加了在该过程期间对浴液通过的阻力。
[0018]
通常，在主离心泵上施加最大允许压差(例如1.5巴)，以便防止由浴液通过线轴5时产生的力损坏纱线。因此，如果压差趋向于超过最大允许值，则泵的变换器减小转数，以
便降低流速并防止超过最大允许压差。为此，泵的流速值通常低于预期，因此达不到热交换的产量和使包含在封闭罐中的浴液均匀的能力，即达不到该方法的结果。
[0019]
因此，上述传统解决方案具有以下缺点：
[0020]-热交换效率(作为流速的函数的热交换系数)的降低；
[0021]-使染色封闭罐内的浴液均匀的能力条件的降低；
[0022]-使封闭罐内的温度均匀的能力的降低；
[0023]-化学产品和染料的不均匀分布，特别是在封闭罐中的不同浓度，因此也会使得不同的线轴会有染色不同，并且沿着纱线的厚度也会染色不同；
[0024]-将浴液运送至化学产品的罐的不稳定状态，特别是将该产品和染料引入主泵的回路中的状况，该状况可根据主泵的操作条件而变化；
[0025]-主泵的高功率。
技术实现要素：
[0026]
本发明的目标是提供一种用于对纱线线轴进行染色的染色机器以及对应的染色方法，其能够在上述方面中的一个或多个中改进已知技术。
[0027]
在此目标内，本发明的目的是改进用来处理纱线的染料和/或化学产品在封闭罐中的分布。
[0028]
本发明的另一目的是使温度均匀并增加封闭罐内的热交换的效率。
[0029]
另一目的是减少主泵在该过程中消耗的电力。
[0030]
本发明的另一目的是使机器能够使浴液均匀，而与在纱线线轴上产生的压差无关。
[0031]
本发明的另一目的是减小主泵的液压回路的尺寸。
[0032]
此外，本发明的另一目的是以任何现有解决方案的替代方式克服已知技术的缺点。
[0033]
本发明的另一目的是提供一种用于对纱线线轴进行染色的染色机器以及对应的染色方法，该方法高度可靠，易于实施且成本低。
[0034]
在下文中将变得更明显的此目标以及这些和其他目的通过根据权利要求1所述的机器来实现，该机器可选地设置有从属权利要求的一个或多个特征。
[0035]
本发明的目标和目的同样通过根据权利要求10所述的方法来实现。
[0036]
在封闭罐内保持在纱线线轴内的浴液的量基本上每分钟改变一定次数，该封闭罐包含浸入处理浴中的待处理纱线线轴，并且剩余量的自由浴液在封闭罐内方便地混合。然后，第一泵用于改变线轴内的浴液，第二泵用于混合封闭罐中的自由浴液。此外，外部热交换器安装在第二泵的回路上，并且该外部热交换器适于加热和/或冷却浴液。
附图说明
[0037]
本发明的其他特征和优点将从根据本发明的机器的优选但非排他性的实施方式的描述中变得更明显，该实施方式在附图中以非限制性实例的方式示出，在附图中：
[0038]
图1示意性地示出了根据现有技术的用于对纱线线轴进行染色的染色机器；
[0039]
图2示出了图1中的机器处于反向流动的状况；
[0040]
图3示意性地示出了根据本发明的用于对纱线线轴进行染色的染色机器；
[0041]
图4示出了图3中的机器处于反向流动的状况。
具体实施方式
[0042]
参考附图，用于对纱线线轴进行染色的传统染色机器包括竖直延伸的封闭罐101，该封闭罐包含安装在对应的杆状支撑件105上的待染色线轴102和处理浴液103。
[0043]
在图中，示出了单个线轴102，但是典型地封闭罐101中布置有多个杆状支撑件105，多个纱线线轴102一个在另一个之上地安装在每个杆状支撑件上。
[0044]
杆状支撑件105安装在基板106上，该基板向支撑件105分配处理流体或从其接收处理流体，该处理流体通过主泵108经由回路109循环并且反向装置107用于使循环反向的，以便执行处理浴液的双向改变。
[0045]
加热线圈104可定位在封闭罐的内部，并且加热线圈根据反向装置当前所处的状况而被处理流体在两个方向上的流动冲击。
[0046]
处理浴液由主泵108推动通过回路109、基板106和杆状支撑件105，并且处理浴液被迫从线轴102的外部朝向内部(在反向装置107的第一构造中，如图1所示)以及从线轴102的内部朝向外部(在反向装置107的第二构造中，如图2所示)径向地通过纱线。
[0047]
如果封闭罐101中包含的浴液的量为3800升，则主泵108所需的流速为11400l/min，也就是说684m3/h，以便能够改变浴液103每分钟三次。通常，在工作点，使得此量的浴液克服沿着回路的流动阻力所需的液压头为15mcw(米水柱)。因此，主泵所需的特性在15mcw下为684m3/h。
[0048]
图3和图4示出了根据本发明的实施方式的用于不连续染色的染色机器100。
[0049]
机器100包括封闭罐1，其适于至少部分地用处理流体填充，以便在封闭罐1内形成处理浴液3。处理浴液由处理流体形成，该处理流体可由水或水与染料和/或辅助化学产品(用于洗涤、皂洗、精练和/或漂白)混合的混合物组成。
[0050]
通常为柱形且在端部封闭的封闭罐1可以如所示的情况那样竖直延伸，即，柱体的中心轴线基本上垂直于封闭罐1所搁置的地面。
[0051]
在一个未示出的可替代实施方式中，封闭罐可以替代地水平延伸，即，其柱形主体的中心轴线基本上平行于封闭罐所搁置的地面。
[0052]
封闭罐1内部包括至少一个竖直延伸的线轴支撑杆5，该线轴支撑杆是已知类型的并且优选地由线性歧管组成，该线性歧管在其底部处安装在封闭罐1内的分配室6上，杆5与该分配室流体连通。
[0053]
至少一个纱线线轴2，优选地堆叠的纱线线轴2，安装在每个线轴支撑杆5上，并且杆5与分配室6一起安装在封闭罐1内，以便在使用期间保持线轴2至少部分地浸入处理浴液3中。
[0054]
在本技术中描述的发明中，术语“纱线线轴”2表示围绕轴线或不围绕轴线卷绕的纱线或纺织纤维(包括短绒或者梳理带或精梳带的形式)的任何物料，例如线轴、锭子、经轴、纱筒、纱线团、绞纱、顶纱、短筒。
[0055]
每个线轴支撑杆5使得处理流体能够横向地通过安装在其上的线轴。特别地，线轴支撑杆5实际上是直管，其基本上在其整个侧表面上穿孔，以便径向地引导轴向通过该线轴
支撑杆的处理流体流。
[0056]
另一方面，分配室6可以基本上是内部中空的柱体，其轴线平行于线轴支撑杆5的轴线，并且在该分配室表面上设置有连接到相应线轴支撑杆5的开口，并且在该分配室下方设置有用于处理流体通过的单个开口。
[0057]
在本发明的优选实施方式中，封闭罐1包括安装在封闭罐1内部的多个线轴支撑杆5，这些线轴支撑杆在同一分配室6上彼此竖直平行，或者成组地安装在分离的且侧向相邻的分配室6上，这些分配室也包含在封闭罐1内部。多个纱线线轴2装配到这些线轴支撑杆5中的每一个上，并且因此沿着相应的杆5彼此堆叠。
[0058]
机器100还包括再循环装置，该再循环装置液压地连接到封闭罐1，用于使处理流体在封闭罐1的内部和外部之间移动。
[0059]
特别地，考虑到两个要求，机器100使包含在封闭罐1中的全部处理浴液3每分钟至少三次循环通过线轴2。
[0060]
第一个要求是要改变纱线线轴2内部包含的浴液。事实上，任何希望在纱线上进行的处理必须通过连续地供给处理流体(即水和染料和/或水和化学产品)来进行。实质上，改变纱线中包含的浴液的这种操作使得可能将化学产品和/或染料带入纱线内部，能够使纱线转变(源自如煮练、漂白、着色、皂洗、洗涤的操作)。这种转变通常是在连续步骤中发生的化学/物理过程，例如用过氧化氢和/或苏打增白、洗涤、根据纤维的组成用合适的染料着色、从酸性流体通过到碱性流体或反之亦然，以便使化学反应发生等。所有这些转变都可能通过改变在纱线中出现的浴液而实现。
[0061]
第二个要求是每分钟至少改变整个浴液三次，以使封闭罐1中包含的浴液3均匀或均匀化。为了使转变发生，在每次改变中添加化学产品和/或染料，或改变封闭罐1内部的温度状态，引起瞬变，该瞬变局部地改变浴液的部分中的状态，因此，为了防止变化状态下发生不均匀，这将在卷绕纱线的多个层中和/或在同一批次中的不同线轴之间产生不同的颜色深浅，从而这种瞬变需要均匀渲染。
[0062]
在本发明中，将改变处理浴液3和使其均匀化的两个操作分配给两个不同的泵。
[0063]
特别地，考虑到通过包含在浴液中的纱线线轴2吸收而保留的处理浴液3的部分是预先已知的，并且因此处理浴液3的剩余的第二部分也是已知的，可能使用第一泵8，其适于仅改变浴液并且具有例如每单位时间仅改变纱线中包含的处理浴液3的前述第一部分预设次数的流速，例如每分钟至少三次。
[0064]
例如离心式的第一泵8与第一液压回路9相关联，该第一液压回路可选地包括流体反向装置7，并且该第一液压回路通过线轴支撑杆5以及分配室6(如果存在的话)。
[0065]
在由第一泵8执行的改变操作中，流动方向可以通过传统的流体反向装置7反向至少一次。流体反向装置7可包括由受控致动器致动的分流器(如图中所示的情况)，或者它们可以结合在第一泵中，在该情况下，其是可逆泵。
[0066]
第一泵的流速优选地在纱线的总重量乘以每单位时间预设次数的1至3倍之间，来改变处理浴液3的第一部分。包括在1和3之间的此系数不仅考虑了保持保留在线轴2中的处理流体，而且考虑了由于彼此堆叠的线轴(管)的芯部之间的泄漏或渗漏而导致的流动损失，以及与第一泵8相关联的第一液压回路9中的流体，从而包括线轴2之间的间隙。
[0067]
例如，如果包含在封闭罐1中的处理浴液3的总量是3800升，如在上述现有技术的
实例中那样，并且如果线轴2的总负载是600kg，则可以估计由线轴吸收的浴液3的量，并且在主泵或第一泵的回路中循环的量是2.85
×
600kg＝1710升，这意味着处理浴液3的第一部分是总的浴液3的大约45％，而处理浴液3的第二部分大约是剩余的55％。
[0068]
为了使1710升浴液每分钟通过线轴2三次，第一泵8的流速必须为5130升/分钟，即大约310m3/h，其小于现有技术实例的主泵108的流速的一半。
[0069]
为了混合处理浴液3的第二部分，这里有第二泵20，其与从封闭罐1外部通过的第二液压回路21相关联。
[0070]
第二泵20的流速例如使处理浴液3的第二部分从封闭罐1离开并返回到封闭罐中，以便混合处理浴液的第二部分，即没有被线轴2和被第一液压回路8保留的部分。返回到前面的实例，为了混合剩余的2090升处理浴液3，第二泵20的流速为大约120m3/h。
[0071]
以这种方式，将没有被第一泵8移动的部分的浴液混合，因此更有效且不断地均匀渲染包含在封闭罐1中的线轴2外部的浴液。
[0072]
第二泵20的入口液压地连接到封闭罐1的底部，以便收回位于线轴2的区域下方的处理浴液，而第二泵20的出口与封闭罐1外部的热交换器22液压地连接，该热交换器适于基于用于处理纱线的预定程序加热或冷却处理浴液，将该预定程序编程在机器100的控制系统中。
[0073]
在封闭罐1内部，特别是在线轴支撑杆5和分配室6下方的底部区域中，具有扩散器4，该扩散器沿着第二液压回路21液压地连接热交换器22的下游，并且该扩散器优选地由基本上环形的歧管(即，管状导管，该管状导管在其侧表面上设置有多个通孔，并且如果封闭罐1具有竖直轴线则该管状导管是基本上圆形的，或者如果封闭罐具有水平轴线则该管状导管是四边形的)构成。扩散器4定位在封闭罐1的底部上，并且适于使其阻挡处理流体的第一部分在由流体反向装置7施加的两个可能的流动方向上流动。以这种方式，处理浴液的第一部分在与扩散器4接触之后受到热交换，特别地，如果热交换器22用于加热通过第二液压回路21的处理浴液的第二部分，则将处理浴液的第一部分加热。
[0074]
构成扩散器4的环形歧管优选地在水平方向上占据空间，该水平方向基本上对应于在最外面的线轴2和封闭罐1的竖直内侧表面之间留下的间隙的基部的水平延伸，因此允许相对于线轴径向地进入或离开并且通过此间隙的浴液的第一部分的流动继续冲击扩散器4。
[0075]
最后，机器100可包括至少一个染料罐120和/或至少一个辅助化学产品罐121，该辅助化学产品例如是用于洗涤、煮练或漂白纱线的产品。在所示的实例中，罐120和121将其内容物引入到第一泵8的入口附近。
[0076]
在一个未示出的可替代实施方式中，罐120和罐121将其内容物引入到第二泵20的入口附近，或者直接引入到封闭罐1中。
[0077]
还可以有一个用于制备浴液3的罐，该罐可以在纱线的连续洗涤步骤期间使用。这种罐可以与罐120和罐121中的一个重合，如在图中所示的实施方式中那样。
[0078]
本发明的操作从机器100的描述中是显而易见的。
[0079]
在任何情况下，首先需要将纱线线轴2插入到封闭罐1中，特别是将其装配到安装在分配室6上的线轴支撑杆5上，并且将组件插入到封闭罐1中。在所示的情况下，从上方插入由分配室6、杆5和线轴2构成的组件，即，通过移除封闭罐1的圆形上盖并从上方降低具有
线轴2的结构。
[0080]
然后，封闭罐1至少部分地填充有在针对所使用的特定纱线设想的循环的第一步骤中使用的处理流体。该填充使得所有线轴2至少部分地浸入在处理浴液3中。
[0081]
在这一点上，在上述循环的第一步骤期间，机器100的控制系统每分钟重复至少三次移动步骤(图3)和反向步骤(图4)。
[0082]
在移动步骤中，利用第一泵8执行使处理浴液3的第一部分沿着第一液压回路9移动的泵送，该第一部分基本上等于浴液3的已知部分，该已知部分已知由待处理的特定纱线保持在线轴2上，可选地基于第一回路9的构造增加1至3之间的倍数。在图3所示的情况下，在此第一步骤中，在沿着线轴2和封闭罐的内侧表面之间的间隙向上移回之后并且在已经从外部朝向相应的杆5径向通过线轴2之后，处理流体的体积在第一泵8的作用下被分配室6吸入并且因此被线轴支撑杆5吸入。该流因此进入反向装置7以便然后通过第一泵8从封闭罐的底端朝向扩散器4被重新供给到封闭罐，由于与扩散器4接触并由于与离开扩散器4的流混合而改变流的温度，从而再次在上述间隙中向上移回。
[0083]
在使第一部分处理流体的流动反向的步骤中，切换反向装置7(图4)，以便相对于之前的步骤(图3)使封闭罐内的第一部分处理流体的流动反向，同时第一泵8的操作相对于之前的步骤保持不变。在第一泵8的作用下，一定体积的处理流体从封闭罐1的底端进入，在分配室6中沿着线轴支撑杆5上升，径向地通过线轴2到达其外部，沿着封闭罐1的内侧表面和线轴2之间的间隙下降，流过扩散器4并进入反向装置7，以便然后被重新供给到分配室6。
[0084]
在重复上述移动和反向的两个步骤期间，使处理浴液3的剩余的第二部分沿着第二液压回路21再循环通过第二泵20。
[0085]
通过热交换器22的通道需要对第二回路21的流体体积进行热调节，例如对其进行加热，使得离开扩散器4的流改变了通过线轴2与封闭罐1的内侧表面之间的间隙周围的流的温度。
[0086]
一旦第一流体处理的步骤完成，机器100的控制系统就可以执行其他步骤，例如引入来自罐120或罐121的染料或化学产品或者排出处理浴液。
[0087]
回到3800升的处理浴液和600kg的线轴2的总重量的数值实例，已经看出第一泵8的流速可以是大约310m3/h，第二泵20的流速可以是大约120m3/h。
[0088]
假设第一泵8的液压头为15mcw，第二泵20的液压头为9-10mcw，我们得到第一泵8的功率为22kw和第二泵12的功率为5.5kw，总功率为27.5kw，相对于现有技术的主泵108的45kw(流速为684m3/h，压头为15mcw)。
[0089]
因此，通过本发明可以实现的电力节省是明显的(在特定情况下为38.88％)。
[0090]
除了节省了在该过程期间消耗的电力之外，可以看出本发明实现了预期的目标和目的。
[0091]
使通过线轴的流速小于现有技术中的机器需要通过的流速的一半。这使得除了能够在较低的压差下工作之外，在该过程中可能更精密。使更大量的浴液通过相同的线轴必然意味着施加更大的压差，因此在纱线上具有更大的物理应力。
[0092]
因此，第一泵8的所有液压回路在尺寸方面小于现有技术的主泵108的液压回路。因此，分流器7的尺寸更小，管道直径更小，热交换器22的直径更小，并且管道中的不需要的浴液的量更小。
[0093]
本发明的热交换器在恒定热交换效率的条件下操作，特别是不作为第一泵8的压差的函数。
[0094]
处理浴液的混合总是以相同的方式发生，并且不受在线轴上产生的压差的影响。因此，整个系统也具有更好的均匀性。
[0095]
以相同的方式，用于将封闭罐的浴液转移至染料罐或辅助化学产品罐以及用于将化学产品或染料从染料罐或辅助化学产品罐引入到封闭罐中，这些步骤在不同批次之间的逐步恒定操作的条件下提供。
[0096]
如此构思的本发明易于进行多种修改和变化，所有这些修改和变化都在所附权利要求的范围内。此外，所有细节可以由其他技术上等效的元件代替。
[0097]
实际上，所使用的材料以及可能的形状和尺寸根据要求和技术发展水平可以任意的。
[0098]
本技术要求意大利专利申请102019000009276的优先权，其公开内容通过引用结合于此。
[0099]
在任何权利要求中提到的技术特征后面都跟随有附图标记，那些附图标记仅仅是为了增加权利要求的可理解性的目的而被包括，因此，这种附图标记对于通过这种附图标记以实例方式标识的每个元件的解释没有任何限制作用。