СПОСОБ АКУСТИЧЕСКОЙ ЖИДКОСТНОЙ СТИРКИ ТЕКСТИЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 1999 года по МПК D06F19/00 

Изобретение относится к способам акустической жидкостной обработки текстильных изделий в процессах стирки и чистки. Он может быть также использован для наземной сепарации нефти, воды и газа в нефтяной промышленности.

Известен способ жидкостной обработки текстильных изделий, который заключается в том, что изделие размещают в герметичном сосуде с жидкостью и затем, постепенной откачкой жидкости из сосуда над ее поверхностью создают разрежение [1]. В результате понижения давления в жидкости за счет ее ресурсов происходит интенсивное образование газовых пузырьков, который визуально похож на процесс холодного кипения, сопровождающийся интенсивным отмывом ткани от грязи. После начала кипения процесс снижения давления прекращают.

Основным недостатком известного способа является невозможность создания за счет ресурсов жидкости в сосуде значительного количества газовых пузырьков, общий объем которых ограничен растворимостью воздуха в жидкости при данной величине снижения давления от атмосферного до слабого вакуума. Создавать же более высокий вакуум путем откачки большего количества жидкости по признанию самих авторов изобретения нельзя, потому что оставшейся в сосуде жидкости будет недостаточно для осуществления стирки.

Другой известный способ жидкостной обработки текстильных изделий заключается в том, что ткань помещают в моющий раствор и путем охлаждения пространства над поверхностью раствора и отсоса воздуха из этого пространства инициируют появление восходящего потока пузырьков паровоздушной смеси в растворе [2] . Охлаждение осуществляют до замораживания выделяющихся конденсирующихся паров. Неконденсирующиеся газы удаляются с помощью отсоса. В результате разрежения воздуха из-за его охлаждения и отсоса происходит бурное выделение газа, растворенного в жидкости, и стирка ткани с одновременным понижением температуры раствора за счет внутреннего поглощения тепла.

Основным недостатком известного способа, как и в предыдущем случае является невозможность создания значительного количества газовых пузырьков, общий объем которых ограничен объемом жидкости в сосуде, и растворимостью воздуха при данной величине снижения давления от атмосферного до слабого вакуума. Поскольку вакуум может быть создан только путем преобразования имеющейся в сосуде жидкости в газ, его увеличение приводит к соответствующему уменьшению объема, оставшейся в сосуде жидкости, которой будет недостаточно для осуществления стирки. Кроме того, снижение температуры моющего раствора вплоть до замораживания серьезно снижает эффективность стирки.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению является способ акустической жидкостной обработки текстильных изделий, который заключается в воздействии на ткань и жидкость акустическим полем [3]. В результате этого интенсифицируется тепло и массообмен между моющим раствором и тканью. Кроме того, вблизи излучающей акустической поверхности образуются кавитационные газовые пузырьки. Основным недостатком известного способа является отсутствие условий для образования большого количества газовых пузырьков и следовательно невысокая эффективность процесса стирки. Наличие же кавитационных газовых пузырьков, наряду с некоторым улучшением моющей способности раствора, должно приводить к разрушению ткани и корпуса сосуда.

Цель настоящего изобретения заключается в увеличении эффективности и экономичности акустической жидкостной стирки тканей.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе жидкостная стирка тканей производится следующим образом:
- осуществляют герметизацию сосуда, в который были предварительно загружены ткань и моющий раствор;
- поднимают давление до уровня соответствующего расчетному количеству воздухонасыщения, необходимого для эффективной очистки ткани;
- осуществляют акустическое воздействие, продолжительность, частота и интенсивность которого соответствуют выделению всего воздуха, растворенного до этого в жидкости;
- после прекращения акустического воздействия разгерметизируют сосуд, сливают грязный моющий раствор.

Предлагаемый способ основан на следующих физических предпосылках.

Высвобождение газа в виде мелких пузырьков в поле акустических колебаний при давлении выше насыщения впервые наблюдалось нами совместно с О.Л. Кузнецовым и С.А. Ефимовой в виде увеличения давления, при котором происходит насыщение пропан-н гептановой жидкости газом [4]. Методика работы заключалась в следующем. В трубу с помощью вакуум-насоса закачивалась жидкость, а затем из баллона подавался газ при непрерывном перемешивании смеси путем встряхивания и качания. При определенном количестве газа баллон отключали и поднимали давление, непрерывно перемешивая смесь до тех пор, пока весь газ не растворялся в жидкости. После установления равновесия постепенно снижали давление в трубе и при различной мощности акустического излучения определяли давление насыщения. Оно в большинстве случаев оказывалось выше первоначально определенного давления без воздействия. После определения давления его снова поднимали и снимали воздействие. Затем путем снижения давления определяли давление насыщения. Как видно из фиг. 1, давление насыщения в поле упругих колебаний всегда было выше, чем до воздействия и зависело от мощности акустического источника. При этом существуют некоторые оптимальные значения мощности источника, характерные для данной жидкости, при которых увеличение давления насыщения было максимальным. Через 18 - 20 мин после снятия воздействия давление насыщения становится равным первоначальному, т.е. до воздействия. Появление мелких пузырьков газа, характеризовалось изменениями не только амплитуды, но и формы сигнала (появлением низкочастотной модуляции сигнала) на осциллографе. Причем эта фиксация опережала во времени визуальную фиксацию, т. е. акустической аппаратурой фиксировалось образование мельчайших невидимых глазом пузырьков, размеры которых оставались стабильными или даже несколько росли.

Исследования размеров, возникающих стабильных газовых пузырьков, свидетельствуют о том, что их радиусы имеют порядок 0,1 - 1 мм, причем их концентрация возрастает с уменьшением размера [5]. Пузырьки газа, образующиеся в поле акустических колебаний в реальных жидкостях, остаются стабильными и при очень маленьких размерах, близких к зародышевым 0,1 - 1 мк, не увеличиваясь более в размерах. При фиксированных объемах газа уменьшение размеров газовых пузырьков приводит к многократному увеличению их поверхности и, следовательно, их адсорбирующей (моющей) способности.

В связи с этим отличительной особенностью предлагаемого способа является герметизация сосуда, в которой проводится стирка.

Другой отличительной особенностью является повышение давления в сосуде до величины соответствующей растворению определенного объема газа, который необходим для очистки от грязи ткани, загружаемой в сосуд.

Следующей отличительной особенностью является проведение акустического воздействия продолжительность, частота и интенсивность которого соответствует дегазации всей газовоздушной смеси, растворенной до этого в жидкости.

Последней отличительной особенностью является разгерметизация сосуда и слив моющего раствора.

Далее, в случае необходимости, цикл повторяют.

На фиг. 2 показана схема устройства для реализации способа.

Устройство состоит из герметичного бака 1 с люком для загрузки ткани 2 и акустическим источником 3, расположенным на дне бака. Акустический источник соединен с генератором колебаний 4. Бак частично залит моющим раствором 5, свободное пространство над которым соединено с компрессором 6 посредством трубопровода высокого давления 7. Помимо этого, свободное пространство сообщается с атмосферой с помощью натекателя воздуха 8. Для залива в бак моющего раствора 5 служит наливной трубопровод 9, а для слива грязного раствора - сливной трубопровод 10. На всех трубопроводах установлены краны 11.

Способ осуществляют следующим образом.

В бак 1 через люк 2 загружают ткань и моющий раствор 5. Затем бак герметизируют и с помощью компрессора 6 через трубопровод высокого давления 9 в свободное пространство над раствором нагнетают воздух до давления, необходимого для растворения заданного объема газовоздушной смеси, которая требуется для очистки от грязи ткани, загруженной в бак.

Затем включают генератор акустических колебаний 4, который приводит в действие акустический источник 3 в баке 1. Акустические колебания распространяются в моющем растворе. Продолжительность, частота и интенсивность акустического воздействия определяются исходя из необходимости полной дегазации раствора 5. В результате этого во всем объеме раствора происходит выделение мельчайших пузырьков газовоздушной смеси, суммарная адсорбирующая поверхность которых достаточна для полной очистки ткани от загрязнений.

После этого открывают кран 11, расположенный на натекателе воздуха 8 и свободное пространство сообщают с атмосферой. Затем, через сливной трубопровод 10 производят слив загрязненного моющего раствора. В случае необходимости процесс стирки повторяется.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 1824469, кл. D 06 F 17/12, 1993.

2. Авторское свидетельство СССР N 1693146, кл. D 06 F 17/00, 1992.

3. Авторское свидетельство СССР N 1714007, кл. D 06 F 19/00, 1993.

4. 2. Kuznetsov O.L. Simkin E.M. "Transformation and Interaction of Geophysical Fields ih the Lithosphere", 270 p., Oxford & IBH Publishing Co., New Delhi, 1994.

5. 1. Зарембо Л.К., Красильников В.А. "Введение в нелинейную акустику". 520 с., М, Наука, 1966.

Способ относится к акустической жидкостной обработке текстильных изделий в процессах стирки и чистки. Он может быть также использован для наземной сепарации нефти, воды и газа в нефтяной промышленности. Жидкостная стирка тканей включает герметизацию сосуда, в который были предварительно загружены ткань и моющий раствор, далее в свободном пространстве над раствором поднимают давление до уровня, соответствующего расчетному количеству воздухонасыщения, необходимого для эффективной очистки ткани, и осуществляют акустическое воздействие, продолжительность, частота и интенсивность которого соответствуют выделению всего воздуха, растворенного до этого в жидкости. После прекращения акустического воздействия разгерметизируют сосуд и сливают грязный моющий раствор. Данный способ обеспечивает эффективность и экономичность акустической жидкостной стирки тканей. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ акустической жидкостной стирки текстильных изделий, включающий налив моющего раствора, загрузку ткани в бак и акустическое воздействие с последующим сливом загрязненного моющего раствора, отличающийся тем, что бак герметизируют и в свободном пространстве над раствором повышают давление до насыщения раствора газовоздушной смесью в объеме, необходимом для очистки ткани газовоздушными пузырьками. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что продолжительность, частота и интенсивность акустического воздействия определяется из условия полной дегазации моющего раствора. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что до слива загрязненного моющего раствора производят разгерметизацию бака.