Способ и установка для сухой химической чистки изделий с использованием силоксанового растворителя (варианты) - RU2265093C2

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение в общем относится к области сухой химической чистки одежды, текстильных изделий, тканей и тому подобного и, более конкретно, касается способа и установки для сухой химической чистки с использованием силоксанового растворителя.

Сухая химическая чистка является важнейшей отраслью промышленности во всем мире. Только в США существует более сорока тысяч сухих химчисток (расположенных во множестве мест). Индустрия сухой химчистки является существенной отраслью современной экономики. Большому количеству предметов одежды (и другим предметам) требуется сухая химическая чистка для того, чтобы они оставались в чистом виде без жирных и масляных пятен, сохраняли презентабельный вид и при этом не садились и не обесцвечивались.

Наиболее широко используемым чистящим растворителем до сих пор являлся перхлорэтилен. Он имеет много недостатков, включая присущую ему токсичность и запах.

Другой проблемой в этой области является то, что различные ткани требуют разной обработки в существующих в данное время системах, чтобы предотвратить повреждения тканей в процессе сухой химической чистки.

Способы сухой химической чистки предшествующего уровня техники включают использование различных растворителей с соответствующим оборудованием, выполняющим чистку. Как упоминалось ранее, наиболее используемым растворителем был перхлорэтилен. Преимущество перхлорэтилена заключается в том, что он является прекрасным чистящим растворителем, но его недостаток заключается в том, что он представляет собой серьезную угрозу для здоровья и состояния окружающей среды, т.е. многие формы рака связаны с ним, и он чрезвычайно разрушительно воздействует на грунтовую воду и водную флору. В некоторых районах перхлорэтилен запрещен вследствие этих недостатков. Кроме того, в прошлом были опробованы и использовались другие растворители, как например нефтяные растворители или углеводородные растворители. Эти различные растворители менее агрессивны, чем перхлорэтилен, но все же классифицируются как летучие органические соединения. Как таковые, такие соединения контролируются, и их использование допускается множеством атмосферных зон.

Индустрия сухой химической чистки долгое время основывалась на использовании растворителей на основе нефти и хорошо известных хлорированных углеводородов, перхлорэтилена и трихлорэтилена, используемых для чистки тканей и предметов одежды. С 1940-х годов перхлорэтилен расценивался как синтетическое соединение, которое не воспламеняется и обладает прекрасными обезжиривающими и чистящими свойствами, идеальными для индустрии сухой химической чистки. Начиная с 1970-х годов было обнаружено, что перхлорэтилен вызывает рак печени у животных. Это было тревожное открытие, поскольку отходы от сухой химчистки в то время уходили в котлованы для сброса отходов и свалки, откуда они вымывались в почву и грунтовые воды.

Правила Агентства по охране окружающей среды США постепенно становились более строгими и завершились законом, который был введен в 1996 г. и требовал от сухих химчисток циклов чистки "от сухого до сухого", что означало, что ткани и предметы одежды поступают в оборудование в сухом виде и выходят из него сухими. Это требовало создания систем с "замкнутым циклом", который может снова захватить почти весь перхлорэтилен, в жидком или парообразном состоянии. Технологический процесс "цикла" включает помещение тканей или предметов одежды в моющую машину специальной конструкции, которая вмещает от 15 до 150 фунтов тканей или предметов одежды, которые можно видеть через круглое окно. Перед тем как они помещаются в машину, ткани или предметы одежды проверяются на обнаружение пятен и местами вручную обрабатываются пятновыводителем. Если ткань необычная или если известно, что она может создать неприятности, проверяется этикетка, удостоверяющая, что изготовитель считает сухую химическую чистку безопасной для изделия. Если нет, пятно может остаться. Например, пятно сахара может быть невидимым, но после прохождения процесса сухой химической чистки оно окисляется и становится коричневым. Если пятно жировое, вода не поможет, но поможет растворитель, так как он растворяет жир. Фактически главной причиной того, что некоторые виды одежды чистят сухой химической чисткой (которые не следует стирать в обычной стиральной машине) является удаление отложившихся жиров (известных как жирные кислоты), поскольку они также окисляются и образуют прогорклый неприятный запах.

Жир и жирные кислоты, которые накапливаются в растворителе, удаляются фильтрацией и перегонкой растворителя. Другими словами, грязный растворитель кипятят, и все пары конденсируются через конденсационный змеевик обратно в жидкость. Восстановленная жидкость состоит как из растворителя, так и воды, и затем жидкость пропускается через сепаратор для разделения двух несмешивающихся жидкостей. Вода может получаться из естественной влажности окружающего воздуха, имеющего доступ к текстильным изделиям до чистки. Другим источником влаги могут быть материалы, используемые при предварительном выведении пятен.

Перед удалением текстильных изделий из машины моющая машина становится сушилкой. Через камеру продувается горячий воздух, но струя воздуха не отводится наружу, а проходит через конденсатор, который конденсирует пары в жидкость. Жидкость затем проходит через сепаратор, чтобы сцедить воду из растворителя и вернуть растворитель для повторного использования.

Несмотря на разработку упомянутых различных установок для сухой химической чистки с использованием растворителей, таких как перхлорэтилен, нефтяных растворителей и углеводородных растворителей, ни одна из них не была специально предназначена для использования с составом на основе силоксана.

Известна, например, установка для сухой химической чистки изделий, которая содержит чистящий барабан для размещения изделий, бачок, содержащий растворитель, насос, подсоединенный между бачком и чистящим барабаном для закачивания растворителя в чистящий барабан, вентилятор, подсоединенный к чистящему барабану для циркуляции воздуха вдоль нагревателя в чистящий барабан для сушки изделий, конденсатор, получающий водяные пары из чистящего барабана и образующий конденсированную смесь воды и растворителя, сепаратор, подсоединенный к конденсатору для отделения воды от растворителя, дистиллятор, принимающий растворитель из чистящего барабана, конденсатор, получающий пары растворителя и воды из дистиллятора, и фильтр, принимающий растворитель из чистящего барабана (см. патент США 4712392).

В этой установке реализуется способ сухой химической чистки изделий, включающий следующие стадии: погружение изделий в растворитель в чистящем барабане; удаление, по меньшей мере, части растворителя из чистящего барабана; сушка изделий и удаление из барабана парообразной смеси, содержащей пары растворителя и водяные пары; конденсация парообразной смеси для получения конденсированной смеси воды и растворителя и отделение воды от растворителя в водоотделителе.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание установки и способа для сухой химической чистки изделий с использованием силоксанового растворителя, обеспечивающего эффективную чистку изделий и являющегося безвредным для здоровья людей и окружающей среды.

Этот технический результат достигается тем, что установка для сухой химической чистки изделий содержит чистящий барабан для размещения изделий, бачок, содержащий силоксановый растворитель, насос, подсоединенный между бачком и чистящим барабаном для закачивания силоксанового растворителя в чистящий барабан, вентилятор, подсоединенный к чистящему барабану для циркуляции воздуха вдоль нагревательного элемента в чистящий барабан для сушки изделий, конденсатор, получающий водяные пары и силоксановые пары из чистящего барабана и образующий конденсированную смесь воды и силоксанового растворителя, сепаратор, подсоединенный к конденсатору для отделения воды от силоксанового растворителя в конденсированной смеси посредством силы тяжести.

Установка может дополнительно дополнительно содержать дистиллятор, подсоединенный к чистящему барабану для перегонки силоксанового растворителя из чистящего барабана.

Установка может дополнительно содержать второй конденсатор, подсоединенный к дистиллятору и сепаратору и предназначенный для конденсации водных паров и силоксановых паров из дистиллятора для получения конденсированной смеси воды и силоксанового растворителя.

Установка может дополнительно содержать источник вакуума, подсоединенный к дистиллятору для создания вакуума в нем, извлекающего из дистиллятора силоксановый растворитель.

В установке температура насыщенного паром воздуха из чистящего барабана может находиться в пределах от 120 до 138 градусов Фаренгейта.

В установке циркулирующий воздух, поступающий в чистящий барабан, может поддерживаться при температуре от 120 до 180 градусов Фаренгейта.

Установка может дополнительно содержать бачок для восстановленного силоксанового растворителя, соединенный с сепаратором.

Установка может дополнительно содержать фильтр, подсоединенный к чистящему барабану для прохождения через него силоксанового растворителя в чистящий барабан. Фильтр может быть выполнен в виде картриджа.

Установка может дополнительно содержать коалесцентные средства, соединенные с сепаратором для прохода конденсированной смеси через коалесцентные средства перед поступлением в сепаратор. Коалесцентные средства могут содержать фенолоформальдегидный полимер с открытыми ячейками.

Установка может дополнительно содержать фильтр и дистиллятор, принимающий силоксановый растворитель из чистящего барабана. Дистиллятор может принимать силоксановый растворитель из фильтра.

Указанный технический результат достигается и тем, что установка для сухой химической чистки изделий с использованием силоксанового растворителя без добавочных летучих органических чистящих растворителей содержит чистящий барабан для размещения изделий, бачок, содержащий силоксановый растворитель, насос, подсоединенный между бачком и чистящим барабаном для закачивания силоксанового растворителя в чистящий барабан, вентилятор, подсоединенный к чистящему барабану для циркуляции воздуха вдоль нагревательного элемента в чистящий барабан для сушки изделий, фильтр или/и дистиллятор, принимающий силоксановый растворитель из чистящего барабана, конденсатор, получающий водяные пары и силоксановые пары из фильтра или дистиллятора и образующий конденсированную смесь воды и силоксанового растворителя, сепаратор, подсоединенный к конденсатору для отделения воды от силоксанового растворителя в конденсированной смеси посредством силы тяжести.

Фильтр может быть выполнен в виде картриджа.

Установка может содержать фильтр, принимающий силоксановый растворитель из чистящего барабана, и дистиллятор, принимающий силоксановый растворитель из фильтра.

Указанный технический результат достигается и тем, что способ сухой химической чистки изделий содержит следующие стадии:

погружение изделий в силоксановый растворитель в чистящем барабане;

удаление, по меньшей мере, части силоксанового растворителя из чистящего барабана;

сушка изделий и удаление парообразной смеси, содержащей силоксановые пары и водяные пары, из чистящего барабана;

конденсация парообразной смеси для получения конденсированной смеси воды и силоксанового растворителя и отделение воды от силоксанового растворителя в конденсированной смеси посредством силы тяжести.

Сушку изделий можно осуществлять циркуляцией нагретого воздуха над изделиями.

Способ может дополнительно содержать повторное использование конденсированного и отделенного силоксанового растворителя для чистки других изделий в чистящем барабане.

Способ может дополнительно содержать перегонку силоксанового растворителя, удаленного из чистящего барабана.

Способ может дополнительно содержать конденсацию силоксановых паров, полученных при дистилляции.

Способ может дополнительно содержать пропускание конденсированной парообразной смеси через коалесцентные средства.

Упомянутые выше преимущества настоящего изобретения, а также его дополнительные цели и преимущества станут более понятны из подробного описания предпочтительного варианта реализации со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображено следующее:

фигура 1 является схематическим изображением установки для сухой химической чистки, которая используется с растворителем, имеющим точку кипения, для которой требуется вакуумная перегонка;

фигура 2 является схемой последовательности стадий способа сухой химической чистки согласно одному варианту реализации настоящего изобретения;

фигура 3 является схемой последовательности стадий способа отделения воды от растворителя;

фигура 4 является схематическим изображением механизма, используемого при отделении воды от растворителя, в котором их плотность очень близка, как показано на фигуре 3.

Настоящее изобретение включает установку и способ для сухой химической чистки тканей, текстильных изделий, кож и т.д.

Для выполнения взаимосвязанных стадий чистки согласно настоящему изобретению используется установка 5 для сухой химической чистки, схематично показанная на фигуре 1, хотя понятно, что могут быть использованы альтернативные установки чистки. Следует заметить, что установка 5 фигуры 1 может быть использована для обработки с растворителем типа Класса 3-А.

Сухая химическая чистка предметов одежды или других изделий начинается с того, что их помещают в горизонтальный вращающийся чистящий барабан установки 5. Цикл чистки начинается с закачки насосом 12 жидкости для сухой химической чистки, включающей силоксановый растворитель на основе органосиликона. Растворитель закачивается из рабочего бачка 14 или бачка 16 для нового растворителя в барабан 10 с находящимися в нем изделиями. Закачиваемый растворитель может направляться через фильтр 18 или непосредственно в чистящий барабан 10.

Из барабана 10 растворитель циркулирует через улавливатель 20 пуговиц к насосу 12. После перемешивания в течение заданного периода времени растворитель сливается и закачивается в один из трех бачков 14, 16, 22 (фиг.1). Барабан 10 затем вращается под воздействием центробежных сил для слива остающегося растворителя в любой из бачков, где он требуется.

Типы систем фильтрации, совместимые с конкретным растворителем согласно настоящему изобретению, следующие: диск вращения типа размера 20-30 микрон, при этом с диском вращения 30 микрон по выбору может быть использована диатомовая земля; трубчатая фильтрация (гибкая, жесткая или ударная), в которой также может по выбору использоваться диатомовая земля; патронный фильтр (углеродный стержень, целиком углеродный или стандартного размера, большого размера, разъемного типа) и система картриджа Kleen Rite, в которой не требуется дистиллятор. Могут быть использованы также фильтры размером от 10 до 100 микрон для фильтрации конденсированных паров перед сепаратором.

Растворитель может фильтроваться для устранения частиц земли, которые отделяются от очищаемых изделий. Кроме того, фильтрация растворителя на основе силикона устраняет полимеризацию растворителя даже в присутствии катализаторов.

Используемый для чистки растворитель должен перегоняться с расходом от 10 до 20 галлонов на сто фунтов очищенного материала, если не используется система Kleen Rite. Для этого может использоваться дистиллятор 24, принимающий растворитель из фильтра 18 или из бачка 22 для грязного растворителя. Растворитель в бачке 22 может вводиться в дистиллятор всасыванием, так как дистиллятор находится под вакуумом, который регулируется поплавковым шаровым клапаном (на чертеже не показан).

Все восстановленные или конденсированные пары, выходящие из дистиллятора, могут конденсироваться охлаждаемыми водой змеевиками конденсатора 26 паров дистиллятора. Затем под действием силы тяжести конденсированный растворитель поступает в сепаратор 28. Скорость потока в зависимости от дистиллятора может составлять от 0,75 до 1,25 галлонов в минуту, и соответственно сконструирован сепаратор. Вакуум может создаваться жидкоструйным насосом 30 или вакуумированием по принципу Вентури.

В процессе сушки изделия переворачиваются в барабане 10 с помощью воздуха, нагнетаемого вентилятором 32 над нагревательными элементами, выполненными в виде спиралей 34, вследствие чего поток воздуха поступает при температуре в пределах от 120 до 180 градусов Фаренгейта. Поскольку остающиеся на изделиях растворитель и вода нагреваются и становятся паром, существует поток воздуха в барабане 10, который проходит над охлаждающими змеевиками конденсатора 36 паров сушки, где пары снова конденсируются в жидкость. Под действием силы тяжести эта жидкость поступает в сепаратор 28 по трубе 37.

Насыщенный паром воздух, выходящий из чистящего барабана 10, имеет температуру в пределах от 120 до 138 градусов Фаренгейта. Эта температура существенна, так как она на 30 градусов Фаренгейта, или более, ниже температуры воспламенения указанного растворителя. В одном варианте реализации скорость потока конденсированной жидкости может быть ограничена до 0,75 галлонов в минуту, и таким образом сепаратор может быть сконструирован для совмещенной скорости потока конденсированной жидкости из дистиллятора и конденсаторов 26, 36 паров сушки.

Фигура 2 показывает порядок, в котором могут использоваться различные компоненты настоящего изобретения для очистки. Как будет видно из последующего описания способа сухой химчистки, имеется, по меньшей мере, один, а именно два или несколько источников растворителя для сепаратора. Способность возвращать заново конденсированный растворитель в установку для сухой химической чистки зависит от сепаратора 28 и его эффективности. Для достижения такой эффективности использован способ разделения воды и растворителя, как показано на фигуре 3. Как показано, на стадии 40 смесь жидкости для сухой химической чистки и воды удаляется из изделий в процессе сухой химической чистки. Затем смесь поступает в сепаратор 28 на стадии 42. После поступления жидкость направляется через коалесцентные средства, как показано на стадии 44. Затем жидкость для сухой химической чистки отделяется от воды на стадии 46.

Фигура 4 является схематическим изображением сепаратора 28 одного варианта реализации настоящего изобретения, осуществляющего способ, иллюстрируемый фигурой 3. Когда поток гидратированного растворителя или смесь воды и жидкости для сухой химчистки приближается к главной камере 48 сепаратора 28, смесь может фильтроваться для предотвращения входа в сепаратор 28 частиц земли и пуха, что может повлиять на коалесцентный фильтр, находящийся ниже. Для осуществления такого фильтрования коалесцентные средства 56 могут быть размещены в первом конце входной трубы 52. Различные коалесцентные средства настоящего изобретения могут включать найлон или любые другие такие же средства. Соединение по вертикали от конденсаторов паров 26, 36 установки 5 для сухой химической чистки фигуры 1 может быть установлен по отвесу так, что не останется углубленных мест, где может скапливаться вода. Таким образом может быть обеспечен наиболее прямой доступ в сепаратор 28.

Гидратированный растворитель входит в сепаратор 28 в точке 50, где под действием силы тяжести он проходит вниз по входной трубе 52, которая заканчивается на расстоянии в несколько дюймов над уровнем поверхности 54 раздела между водой и жидкостью для сухой химической чистки. Растворитель на основе силикона нерастворим в воде, однако вода в виде мицеллы присутствует в гидратированном растворителе, пока они не образуют шарики диаметром 0,015 см. Из-за образуемой совместной массы шарики оседают на дне главной камеры 48. Гидратированный растворитель вытекает в горизонтальном направлении из горизонтальных концов 55 входной трубы 52 для уменьшения турбулентности.

Когда вся жидкость в главной камере 48 поднимается, поплавковое реле 58 уровня отпускается, что в свою очередь приводит в действие погружной насос 60, имеющий мощность до 400 галлонов в час. Такой насос 60 всасывает гидратированный растворитель с уровня от 1/3 до 1/2 общей высоты главной камеры 48. Затем жидкость закачивается насосом 60 в корпус 62 фильтра, который имеет вертикальную полость размером от 2 до 20 дюймов.

Гидратированный растворитель затем пропускается или с силой увлекается через коалесцентные средства 64, расположенные внутри корпуса 62 фильтра. Эти средства имеют от 2 до 12 дюймов в диаметре и поперечное сечение от 1/4 до 4 дюймов. Следует заметить, что на вертикальной полости корпуса 62 фильтра может быть расположено от трех и более отдельных средств 64. Конфигурация фенолоформальдегидного полимера (PEP) с открытыми ячейками, который можно использовать для обеспечения коалесцентных средств 64, позволяет соединять водяные мицеллы. Некоторые водяные шарики образуются, когда гидратированный растворитель пропускается через коалесцентные средства 64, и появляются на стороне выхода из средств 64.

Насос 60 может быть электрическим или пневматическим. Использование любого средства регулирования потока, как например насоса 60 или, в качестве альтернативы вакуума, обеспечивает достаточное разделение. Средство регулирования потока должно обеспечить поток от 0,5 до 2,5 галлонов в минуту. Если приток гидратированного растворителя больше, чем могут позволить коалесцентные средства 64, поплавковое реле 58 уровня, которое приводит в действие средство регулирования потока, может устанавливаться ниже, чтобы дать больше буферного пространства для гидратированного растворителя.

Когда разделенная жидкость выходит из корпуса фильтра 62, она входит в вертикальную трубу 66 в другой камере 68, что дает возможность водяным шарикам оседать на ее дне. Отделенный растворитель вытекает из выходного отверстия 69 для растворителя.

Водяные шарики, собранные на дне камеры 68, текут под действием силы тяжести воды через трубу 70 на дно главной камеры 48. В одном варианте реализации изобретения трубопровод 70 имеет внутренний диаметр в пределах от 1/8 до 1/4 дюйма. Вода, собирающаяся на дне главной камеры 48, удаляется с помощью поплавкового реле 72 уровня, которое механически открывает шарнирный клапан 74. Также есть возможность выбора при использовании двух точек проводимости или датчиков (не показаны), которые создают контакт по мере подъема воды для завершения сигнального контура, подающего сигнал либо пневматическому, либо электрическому клапану, который может сливать воду, находящуюся в главной камере 48. Помимо этого, на дне главной камеры 48 может быть расположено средство для слива жидкости вручную для периодического технического обслуживания.

Главная камера 48 может быть изготовлена из нержавеющей стали или полиэтилена. Изготовление главной камеры 48 из углеродистой стали не целесообразно, так как может быстро произойти окисление и ржавение. К тому же не целесообразно использовать систему труб из тайгона, поливинилхлорида и винилхлорида, так как растворитель на основе силикона будет удалять пластификатор, делая материал хрупким. Могут быть использованы другие материалы, на которые растворитель не оказывает влияния.

Употребление растворителя на основе силикона делает возможным использование температур, которые обычно не допускались в области сухой химической чистки. Регулирование температуры жидких растворителей, используемых в области сухой химической чистки, имеет очень важное значение.

Наиболее широко используемым растворителем, как указывалось ранее, является перхлорэтилен, температура которого идеально сохраняется в пределах от 78 до 82 градусов Фаренгейта. Это обычный диапазон для всех других растворителей, которые в последнее время используются в области сухой химической чистки. Если температура повышается, растворитель становится более агрессивным, что приведет к повреждению обрабатываемых текстильных изделий. Увеличение величины "кари бутил" часто приводит к тому, что краска отслаивается от обрабатываемых изделий, в результате чего эта краска переходит на другие чистящиеся изделия. Необходимость регулирования температуры заставила производителей машин для сухой химической чистки устанавливать охладительные спирали в главных бачках и встроенные водяные охлаждающие рубашки на вертикальных трубопроводах для теплопередачи.

Увеличение температуры растворителя на основе силикона согласно настоящему изобретению до диапазона от 90 до 130 градусов Фаренгейта позволяет воздействовать при чистке на изделия, не причиняя вреда краскам и не вызывая их отслоения. Это лучше всего достигается циркуляцией воды по замкнутому контуру между бачком с горячей водой через циркуляционный насос и спирали (перед этим используемые для охлаждения) и назад в бачок для горячей воды. Циркуляционный насос регулируется датчиком температур, который может находиться в растворителе. В результате этого температура растворителя очень точно регулируется, что влияет на агрессивность растворителя, не причиняя вреда обрабатываемым изделиям.

Несмотря на описанные здесь различные примеры реализации изобретения, понятно, что они приведены только для примера, не ограничивающего сути изобретения. Таким образом, широта и объем предпочтительных примеров реализации изобретения не должны быть ограничены ни одним из описанных выше примеров, но должны определяться соответственно последующей формуле изобретения.

Реферат

Установка содержит чистящий барабан для размещения изделий и один или несколько бачков, содержащих силоксановый растворитель. Между бачком и чистящим барабаном подсоединен насос для погружения изделий в барабан с силоксановым растворителем. Дистиллятор используется для перегонки грязного силоксанового растворителя, чтобы восстанавливать чистый силоксановый растворитель. Конденсатор подсоединен к чистящему барабану и/или дистиллятору для восстановления конденсированных паров. Для отделения всей воды от силоксанового растворителя, поступающего из конденсатора, к конденсатору подсоединен сепаратор. Отделение воды от силоксанового растворителя в конденсированной смеси происходит посредством силы тяжести. К чистящему барабану подсоединен вентилятор, обеспечивающий циркуляцию воздуха вдоль конденсатора и нагревательных спиралей в чистящий барабан для сушки и охлаждения изделий. Использование силоксанового растворителя, являющегося безвредным для здоровья людей и окружающей среды, обеспечивает эффективную чистку изделий. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула