具有液流驱动的篮筐的液态二氧化碳干洗系统 一般来说，本发明涉及二氧化碳干洗系统，更具体来说，涉及采用液流驱动的篮筐的液态二氧化碳干洗系统。
所有目前使用的干洗剂都对健康、安全有危害并且对环境有害。这些干洗剂包括怀疑有致癌性的全氯乙烯。目前可得到的石油基溶剂都是可燃的，可产生烟雾。
液态二氧化碳价格低廉，有着无限的自然资源，它无毒，不可燃且不产生烟雾。液态二氧化碳不损伤纤维、不溶解常用染料，具有烃类溶剂一般具有的溶剂化性质。它的性质使其可以成为织物和衣服的良好干洗剂。
将液态二氧化碳称为衣物干洗用途的适当溶剂的一个专利是美国专利第4,012,194号。但是，该专利并不针对于主要用于清除不可溶污垢的提供机械作用的装置。
美国专利第5,267,455号利用在压力容器中的普通旋转篮筐，其中，清除不可溶污垢所需的机械作用是由下述技术提供的，在该技术中，衣服浸入旋转篮筐底部的溶剂池中(称为“下落-飞溅(fall-and-splash)技术)。但是，由旋转篮筐产生的下落-飞溅机械作用，无论是通过大型磁偶合驱动装置，还是通过贯穿轴实现的，都费用高，而且运转成本也高。此外，使用下落-飞溅机械作用的系统地清洗性能直接取决于清洗流体的密度。因此，在低密度液体如液态二氧化碳中的下落-飞溅比在高密度流体如全氯乙烯中所产生的机械作用要低。
在美国专利第5,467,492号的一个实施例中所述的液态二氧化碳干洗方法中，除去污垢所需的机械作用是由放置在适当结构中的喷嘴提供的，以便促进衣物的翻滚。在该发明中，清洗容器中没有移动零件，在该发明中，流体喷射流有双重作用，搅拌整个载荷及排除颗粒污垢以清洗载荷中的各件衣物。虽然该发明已付诸实施，显示了喷射清洗性能，但是移动载荷所需的高功率要求提高了泵、管道装置和能量消耗的成本。
因此，本发明的目的是提供一种液态二氧化碳干洗系统，它改进了上述各专利中所公开的系统，特别是改进了美国专利第5,467,492号中公开的系统。
为了实现上述目的，本发明提供一种液态二氧化碳干洗系统，在干洗腔室或容器中装设了一个旋转篮筐，它是由液压流提供动力的，因而无需旋转密封件和驱动轴。本发明特别适用于高的工作压力使转动轴密封件成本高得令人难以接受的利用液态二氧化碳作为清洗溶剂的干洗系统。
更具体来说，本发明的干洗系统包括一个含有液态二氧化碳的压力容器。装有待干洗衣物的多孔蓝筐设置在容器中。绕其周围具有许多孔。许多滚柱轴承设置在篮筐和容器之间，使篮筐可在容器中旋转。一个或多个歧管设置在容器和篮筐之间。其具有多个喷嘴，产生搅拌衣物的液体二氧化碳射流。所述多个喷嘴与多孔篮筐的多个孔对准。泵连接于所述多个歧管和压力容器，以便泵送液态二氧化碳，产生液体二氧化碳的喷射流以清洗衣物并转动篮筐。
本发明减小了美国专利第5,467,492号所述的进行干洗所需的功率，在该专利中利用液态二氧化碳喷射流来产生用于清洗衣物的机械作用。从基本设备的观点来看，功率的减小使方法的效率更高，特别是可采用较小的泵，由于较低的能量消耗和较低水平的保养要求，因而降低了运转成本。
现在对照以下附图进行详细描述，进一步阐明本发明的各种特征和优点，图中相同的构件使用相同的标号。
图1表示现有技术的液态二氧化碳干洗系统，本发明对其进行了改进；
图2是按照本发明的原理，采用液力驱动的篮筐的液态二氧化碳干洗系统的剖视图；
图3是图2所示液态二氧化碳干洗系统的端视图；
图4是图2所示液态二氧化碳干洗系统的端视图，其中包括了转动方向是定期反向的变化。
现在参阅附图，图1表示美国专利第5,467,492号所述的液态二氧化碳干洗系统，本发明对其进行了改进。美国专利第5,467,492号的整个技术方案本说明书中引用。本发明改进了美国专利第5,467,492号的液态二氧化碳喷射干洗系统10，保持了其性能，降低了其成本。
现参阅图1，它相当于美国专利第5,467,492号的图3。在液态二氧化碳喷射干洗系统10中，加载的衣物19装在设置在压力清洗容器12内的封闭圆筒形多孔篮筐11中，篮筐11浸在含有液态二氧化碳的液槽14中。高速液体二氧化碳喷射流13使装载的衣物19运动并被搅拌。液体二氧化碳喷射流13是通过设在歧管17中的喷嘴喷出的，喷嘴在多孔篮筐11中以适当的结构布置。
在喷射流13处或其附近，清洗区16处于转动中的装载的衣物19的最外周。当衣物19进入高速喷射清洗区域16时，它们通过文丘里效应由喷射流13携带，经历瞬间的加速。由于这种加速，衣物19拉伸。当衣物19离开喷射流13或区域16时，衣物松弛。在整个清洗过程中，这种”拉伸-松弛“循环反复。在拉伸位置时，每条喷射流的一部分动量传递至衣物19中的色料污垢，使污垢从衣物19排除。
为了清洗整个装载的衣物19，其必须由喷射流13引起并保持运动，使每件衣物19横过清洗区域16足够的次数，使所有准备清洗的表面都暴露于喷射流13。另外，也要求横过喷嘴15有足够的压降，以便产生清除污垢所需的拉伸加速度。
上述过程的动力来自泵18，并下述方式传至装载的衣物19。泵18提供动力并产生横过喷嘴15的压差，从而产生流速。流速又产生流体动量，使污垢从衣物19被清除。
阅读美国专利第5,467,492号可进一步理解这种现有技术的液态二氧化碳喷射干洗系统10。该专利的液态二氧化碳喷射干洗系统10的进一步细节不在本说明书中赘述，这是由于它们对理解本发明并不是必需的。
美国第5,467,492号专利中所用清洗方法的动力要求取决于两个因素，包括使所装载的衣物19运动需要的动力，以及清除污垢颗粒所需要的动力。本发明减少了使装载的衣物19运动所需要的动力部分，现对其进行描述。
现参阅图2，该剖视图表示按照本发明的原理，采用液力驱动的旋转篮筐21的液态二氧化碳干洗系统20的一个实施例。图3是图2所示液态二氧化碳干洗系统的端视图。普通的液态二氧化碳干洗系统10，例如上述的美国专利第5,467,492号的系统10可以用来体现本发明的原理，具体来说，可用来采用图2，3和4所示的液力驱动的篮筐21。
在液态二氧化碳干洗系统20中设有压力清洗容器12，液力驱动的旋转篮筐21设置在容器12中，并借助多个滚柱轴承22可转动地安装在容器上。篮筐21也可以是多孔的。篮筐21的可旋转性质由图3中的箭头28示出。一个喷嘴歧管17(或多个歧管17)在篮筐21和容器12之间设置在预定的位置上。歧管17有多个喷嘴15。歧管17由泵18泵送加压液体二氧化碳(CO2)，例如，泵18从储罐23泵送液态二氧化碳。泵18的动力是由电机或其它动力装置(未画出)提供的。流体出口26使含污垢的液态二氧化碳排出清洗容器12。从清洗容器12排出的流体一般要在返回罐23和/或泵18之前经过过滤器(未画出)。
一般为圆筒形的篮筐21绕其圆周设有槽24或孔24，其经过对准，从而使喷射流13可以进入篮筐21之内。肋25(图3)沿篮筐21的长度设置以提供结构刚度。放在篮筐21内的衣物19由液态二氧化碳喷射流13冲击和携带，并按照美国专利第5,467,492号所述方式被洗净。但是，与美国专利第5,467,492号的技术方案相比，篮筐21是在滚柱轴承上安装和转动的，使其可以在压力清洗容器12内自由转动。
来自喷射流13的一部动量携带衣物19，使其旋转、翻滚。然后，衣物19和篮筐21之间的摩擦将动量传至篮筐，使其运动。来自篮筐21的运动使衣物19的表面与喷射流13接触，因而使衣物19均匀地曝露于喷射流13。
这样通过本发明使得对于泵18要求的动力的减少，可以通过图1的系统10(现有技术)和图2的系统20(本发明)之间的比较看出。系统10、20的动力需要都取决于两个因素：使装载的衣物19运动所需的动力，以及从衣物19清除污垢颗粒所需的动力。动力平衡的数学表达可写成：
总动力＝污垢清除动力+衣物运动动力
在两个系统10，20中，清除颗粒所需的动力基本相等。另一方面，衣物运动动力则取决于摩擦，而在两个系统10，20中的摩擦是十分不同的，在现有技术的系统10中，运动的衣物19由于其与篮筐11的静止壁的冲击而经受摩擦。这种摩擦消耗动量，使衣物19减速。为了进行均匀的清洗，必须不断地提供足够的动力以克服上述摩擦阻力。
在本发明中，衣物19和可旋转的篮筐21之间的摩擦使篮筐21旋转。篮筐21迅速加速直至其转动速率等于衣物19的转动速率。此时，衣物19和篮筐21之间的摩擦消失，只剩下篮筐21和滚柱轴承22之间的摩擦，由于适当选择轴承22后，轴承的摩擦很小，因而进行这种干洗所需要的总动力只是稍大于只清除污垢所需要的动力。
可以对本发明作出若干变型以进一步改善本发明的系统20。一个变型是将清洗容器12中液槽高度降至大约为装满高度的三分之(如液面31所示)。通过使液槽14液面降低，喷嘴15就可以直接喷向衣物19而无需穿过容器12中的液体。这就最大限度减小了液槽14中的摩擦，提高了清除颗粒的有效性。另外，一旦衣物19达到其运动的顶点，它们就回落入液槽14。这就可以改善翻滚的程度和装载的随机性，从而可以更迅速地将衣物所有表面带至靠近喷嘴15的清洗区域。在这些条件下，可以缩短完全洗净装载的衣物19所需要的时间。
本发明的另一个变型是使用径向直叶风扇轮31或涡轮31将动量直接从流体传至篮筐21。为此目的，可以加大篮筐21中的结构肋25。在前两个变型中，篮筐21以快于衣物19的速率自由旋转。在本实施例中，沿篮筐11的壁的肋25有助于在衣物19回落入液槽14之前将衣物19带得更高。
现参阅图4，第三种变型是定期改变篮筐21的转动方向28a，通过提供第二组喷嘴歧管17a，使第二组喷嘴15a的指向与第一组喷嘴15相反。可以使用一个阀27从一组歧管17转换到另一组歧管17a。当清洗大的衣物19时，这个变型特别有效，否则衣物容易起团(ball-up)。当液流反向时，起团的衣物就会展开，从而使衣物19的内面移到外面，使清洗更为均匀。另外，在篮筐21的转动与喷射流相反的过渡时间内，可达到较高的相对速度，改善颗粒清除效果。
通过将上述三个的全部或一些相组合的方式，通过简单的实验法可以使装载的衣物19的翻滚的程度最佳化。通过改变喷嘴15的角度也可以调节相对转速及翻滚。调节到几乎与篮筐21相切的角度的喷嘴15可以形成最快的转动。相反，向内调节喷嘴15的角度可减慢转速，增加各衣物19在装载的衣物19的中心和其周围之间的运动速率。
本发明可以使对泵18需要的动力下降，这可以直接导致泵18的尺寸、泵的电机的尺寸和运转电机所需电力的下降。其它间接的好处是可以减少实施本发明的清洗方法所需要的能量、空间、循环时间及设备成本。
本发明可以使用较小的管道尺寸。泵送液体所需要的动力与流动速率成正比。流动速率的减小可以采用较小的管道，从而相应降低了基本安装成本。使用较小的阀也显著降低成本。本发明也可使制冷费用降低。投入泵18的动力最终作为液体中的热而消耗。如果需要一个恒温的过程，那就需要制冷或其它散热装置。较低的泵功率可以采用较小、价格较低的制冷系统。
本发明也可减小储存容积。使用较低液面的变型可以使用较小的液体储罐23。较小的储罐使基本费用降低，并减小了系统20的占地尺寸。本发明也可缩短循环时间。通过改善对载荷的总体搅拌，清除污垢的速率加快，从而缩短了循环时间。这可提高系统20的生产率。
上面已经描述了一种新颖的在液态二氧化碳干洗法中使用的改进型液力驱动的篮筐，显然，上述实施例只是用于说明应用本发明原理的许多具体实施例中的一些。本专业技术人员完全可以设想出许多其它的布置方式而并不超出本发明的范围。