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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung einer Warenbahn
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 und einer Behandlungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 7.
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Ein
Verfahren zur Wärmebehandlung
einer Warenbahn, bei dem die Warenbahn durch eine Behandlungsvorrichtung
mit mindestens einer Kammer transportiert wird und in den Kammern
im Umluftverfahren geführte,
temperierte Behandlungsluft auf die Warenbahn aufgeblasen wird,
und eine entsprechende Behandlungsvorrichtung ist aus der DE-U 298
23 493 bekannt. Die Behandlungsvorrichtung wird in dieser Schrift
als Umlufttrockner und die Kammern als Felder bezeichnet. Die zur
Wärmebehandlung eingesetzte
Behandlungsluft kann erhitzte Luft, Dampf oder ein Luft/Dampfgemisch
oder eine weitere Gasmischung sein.
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Aus
der EP-B 0 132 498 ist ein Verfahren zur Trocknung laufender Warenbahnen
in einem Umlufttrockner bekannt, bei dem als Zuluft Frischluft in einen
vorderen Teil des Trockners zugeführt und Abluft aus einem hinteren
Teil des Trockners abgeführt wird.
Die Frischluftzufuhr kann durch einen Eintrittsschlitz für die Warenbahn
und die Abluftabfuhr im letzten Trocknerfeld oder davor erfolgen.
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Die üblicherweise
aus der Umgebung zuströmende
Frischluft (Umgebungsluft) ist kälter
als die Behandlungsluft im Trockner. Sie wirkt als Störgröße bei der
Temperaturregelung der Behandlungsluft. Die Frischluft verursacht
kalte Luftsträhnen
in den ersten Kammern und kann zu Kondensattropfen auf der Warenbahn
und damit zu Qualitätsproblemen
führen.
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Aus
der EP-B 0 132 498 ist auch bekannt, die Frischluft durch die Abluft
direkt oder indirekt vorzuwärmen.
Dadurch kann der Temperaturunterschied zwischen der zugeführten Frischluft
und der Behandlungsluft in den Behandlungskammern verringert werden.
Eine Beeinflussung der Temperaturregelung und mögliche Qualitätsprobleme
bestehen weiterhin.
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Bei
Behandlungsvorrichtungen, bei denen als Behandlungsluft Dampf eingesetzt
wird, ist es bekannt, Vorkammern, auch Schleusen genannt, vor den
Schlitzen für
die Warenbahn an zuordnen. Derartige Behandlungsvorrichtungen sind
z. B. aus der DE-A 14 60 574 und der DE-A 198 58 839 bekannt. Neben
einer Zufuhr von Luft oder Dampf kann aus einer solchen Schleuse
auch Schleusenluft abgesaugt werden.
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Aus
der DE-A 27 27 971 ist ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Behandlungsvorrichtung
mit einem Spannrahmen bekannt. Die Behandlungsvorrichtung weist
vor den Schlitzen für
die Warenbahn Schleusen auf. In jeder der Schleusen ist ein auf
die Warenbahn gerichtetes, erstes Düsenpaar vorgesehen, dass mit
einer an Unterdruck liegender Stelle einer Behandlungskammer verbunden
ist. Durch dieses Düsenpaar
wird Umgebungsluft abgesaugt, die aus der Atmosphäre angesaugt
und durch ein zweites Düsenpaar
der Schleuse zugeführt
wurde. Die abgesaugte Umgebungsluft wird durch das oben erwähnte, erste
Düsenpaar
als Zuluft der Behandlungskammer zugeführt. In dieser Behandlungskammer
können
die bereits beschriebenen Probleme durch die Zufuhr kalter Umluft
auftreten.
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Aufgabe
der Erfindung ist, ein Verfahren zur Wärmebehandlung einer Warenbahn
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 und eine Behandlungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 7 zu entwickeln, wobei die Qualität der Wärmebehandlung und damit die
Qualität
der Ware verbessert wird.
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Die
Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und
7 gelöst.
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Die
Unteransprüche
beschreiben vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung.
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Das
erfindungsgemäße Führen der
Schleusenluft im Kreislauf mit einer Temperierung ermöglicht es,
diese auf eine beliebige, vorgegebene Temperatur aufzuwärmen. Die
Kreislaufführung
ermöglicht
eine gute Durchmischung der Schleusenluft, d. h. eine homogene Temperatur.
Die Temperatur der Schleusenluft und damit der als Zuluft genommenen Schleusenabluft
ist unabhängig
von der Ablufttemperatur einstellbar. Insbesondere kann sie höher gewählt werden,
als dies bei einem Vorwärmen
durch Abluft möglich
wäre. Die
der Kammer zugeführte Schleusenabluft
führt weder
zu Problemen bei der Temperaturregelung noch zu Kondensatbildung
auf der Warenbahn. Es wird eine genaue Einhaltung der vorgegebenen
Temperatur ohne sonst übliche
lokale Temperaturabweichungen in der Kammer ermöglicht. Insbesondere gewährleistet
dieses Verfahren, dass die auf die Warenbahn auf geblasene Behandlungsluft
von Beginn der ersten Kammer bis zum Ende der letzten Kammer die
gewünschte
Temperatur ohne lokale Abweichungen aufweist.
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Weiterer
Vorteil der erfindungsgemäßen Temperierung
der Schleusenluft ist, dass keine zusätzliche thermische Energie
benötigt
wird. Da die Schleusenabluft vollständig in die Kammern geführt wird,
wird die gesamte thermische Energie, die der Schleusenluft in den
Schleusen zugeführt
wird, in den Kammern genutzt. D. h. diese thermische Energie wird
in den Kammern eingespart.
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Eine
Steuerung des Volumenstroms der Schleusenabluft entsprechend dem
Volumenstrom der gesamten Abluft der Behandlungsvorrichtung gemäß Anspruch
2 stellt einerseits sicher, dass keine Umgebungsluft direkt in eine
der Kammern gelangt. Dies könnte
eintreten, wenn die Menge der Schleusenabluft geringer ist als die
gesamte Abluft. Die Steuerung verhindert anderseits, dass keine
Schleusen- oder Behandlungsluft aus dem vorderen und dem hinteren
Schlitz ausgeblasen wird. Dies könnte erfolgen,
wenn die Menge der Schleusenabluft höher ist als die gesamte Abluft.
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Eine
Zufuhr der Schleusenabluft in die an die Schleusen angrenzenden
Kammern gemäß Anspruch
3 ermöglicht
eine Zufuhr ohne Wärmeverluste und
mit geringem baulichen Aufwand.
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Durch
eine Temperierung der Schleusenluft auf die Temperatur der Behandlungsluft
der Kammer, der die Schleusenabluft zugeführt wird, gemäß Anspruch
4 wird die Qualität
der Wärmebehandlung
in der Behandlungsvorrichtung weiter verbessert. Die Behandlungsluft
wird in allen Kammern ohne lokale Abweichungen genau mit der jeweils
vorgegebenen Temperatur auf die Warenbahn aufgeblasen. Die Temperaturregelung
der Behandlungsluft ist weiter verbessert.
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Durch
Einstellung eines Anteils eines Volumenstroms von in einer Bypassleitung
geführter Schleusenluft
gemäß Anspruch
5 lässt
sich die Menge der Schleusenabluft einfach, auch nur mechanisch
einstellen.
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Eine
Einstellung des Volumenstroms der im Kreislauf geführten Schleusenluft
gemäß Anspruch 6,
z.B. durch Verändern
der Drehzahl des Ventilators der Kreislaufeinrichtung, ist eine
einfache, ggf. zusätzliche
Maßnahme
zur Einstellung der Menge der Schleusenabluft. Diese Einstellung
zusätzlich,
z.B. zur Einstellung des Anteils des Volumenstroms einer Beipassleitung,
hat den Vorteil, dass Änderungen des
Volumenstroms der gesamten Abluft ausgeglichen werden können.
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Eine
Behandlungsvorrichtung gemäß Anspruch
7 ist zur Durchführung
der Verfahren nach den Ansprüchen
1 bis 6 geeignet. Eine Behandlungsvorrichtung gemäß Anspruch
8 ist besonders für
ein Verfahren nach Anspruch 2, eine Behandlungsvorrichtung gemäß Anspruch
9 besonders für
ein Verfahren nach Anspruch 3, eine Behandlungsvorrichtung gemäß Anspruch
10 oder 11 besonders für
ein Verfahren nach Anspruch 5 und eine Behandlungsvorrichtung nach
Anspruch 12 besonders für
ein Verfahren nach Anspruch 6 geeignet.
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Durch
eine Abfuhreinrichtung für
Schleusenabluft gemäß Anspruch
10 mit einer Beipassleitung, die über eine Klappe an eine Abfuhröffnung angeschlossen
ist, lässt
sich die Menge der Schleusenabluft mit einfachen baulichen Mitteln
einstellen. Bevorzugt ist die Klappe als Drei-Wege-Klappe ausgebildet,
die auch mechanisch einstellbar ist.
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Durch
eine an die Steuereinheit angeschlossene Stelleinrichtung der Klappe
gemäß Anspruch
11 lässt
sich die Menge der Schleusenabluft einfach einstellen.
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Die
Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten
Beispiels weiter erläutert. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung, 2 einen Querschnitt in Warenlaufrichtung
durch eine vordere Schleusenkammer und 3 einen Schnitt durch untere Saugkästen einer
vorderen Schleusenkammer. In 3 ist
der weitere Verlauf der Warenbahn durch angrenzende Kammern angedeutet.
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Eine
erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung
zur Wärmebehandlung
einer Warenbahn 1 weist ein Gehäuse mit sechs, in Warentransportrichtung
hintereinander angeordneten Kammern 3 bis 8 und
eine Transportvorrichtung, nämlich
einen Planspannrahmen mit horizontal durch die Kammern 3 bis 8 führenden
Transportketten 9, 10 auf. Die Kammern 3 bis 8 sind
als gleichartige Module aufgebaut und durch Trennwände 11 voneinander
getrennt. Die Trennwände 11,
eine Vorderwand und eine Rückwand
des Gehäuses 2 weisen
als Schlitze ausgebildete Öffnungen
für die
Warenbahn 1 und die Transportketten 9, 10 auf.
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Jede
Kammer 3 bis 8 ist mit einer Umlufteinrichtung
versehen. Die Umlufteinrichtungen sind bis auf später beschriebene
Ausnahmen in der Zeichnung nicht dargestellt. Eine Umlufteinrichtung
zum Führen
der Behandlungsluft weist Düsenkästen mit auf
die Warenbahn 1 gerichteten Düsenöffnungen, mindestens einen
Umluftventilator und eine Temperiervorrichtung, z. B. einen Brenner,
auf. Derartige Umlufteinrichtungen sind z. B. in der DE-U 298 23 493
beschrieben. Jede Umlufteinrichtung ist mit einer Zufuhreinrichtung
für Kammerzuluft
und einer Abfuhreinrichtung für
Kammerabluft versehen. Die Zufuhr- und Abfuhreinrichtungen weisen Öffnungen
in den Trennwänden 11 auf.
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Die
Behandlungsvorrichtung weist eine Abluftleitung 12 mit
einem Abluftventilator 13 auf. In die Abluftleitung 12 münden die
Abfuhreinrichtungen 14, 15 für die Kammerabluft der beiden
mittleren Kammern 5 und 6.
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Die
Behandlungsvorrichtung ist mit einer vorderen Schleuse und einer
gleichartig aufgebauten hinteren Schleuse versehen. Die vordere
Schleuse weist ein Gehäuse 16 mit
einer Schleusenkammer 17 und die hintere Schleuse ein Gehäuse 18 mit
einer Schleusenkammer 19 auf. Auch Vorder- und Rückwände der
Gehäuse 16, 18 weisen
als Schlitze 20, 21, 22, 23 ausgebildete Öffnungen
für die
Warenbahn 1 und die Transportketten 9, 10 auf.
Die äußeren Schlitze 20, 21 der
Schleusen bilden die Zufuhreinrichtungen für Umgebungsluft. Die inneren
Schlitze 22, 23 befinden sich auf Höhe der Schlitze
des Gehäuses 2.
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Alternativ
kann die vordere Schleuse ohne Rückwand
des Gehäuses 16 und
die hintere Schleuse ohne Vorderwand des Gehäuses 18 direkt am
Gehäuse 2 befestigt
sein.
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Die
vordere Schleusenkammer 17 ist mit einer Kreislaufeinrichtung
versehen, die oberhalb und unterhalb der Warenbahn 1 angeordnete
Saugkästen 24, 25 mit
auf die Warenbahn 1 gerichteten Saugöffnungen 26, 27,
einen Ventilator 28 und eine als Brenner 29 ausgebildete
Temperiervorrichtung aufweist. Zusätzlich weist die Kreislaufeinrichtung
eine Ansaugkammer 30 an der Saugseite des Ventilators 28 und
eine Abströmkammer 31 an
der Druckseite des Ventilators 28 auf. Die Abströmkammer 31 mündet in eine
Beipasskammer 32, die zur Ansaugkammer 30 zurückführt. Abluftöffnungen 33, 34 der
Saugkästen 24, 25 münden vor
der Ansaugkammer 30 in diese Beipasskammer 32.
Der Brenner 29 ist in der Ansaugkammer 30 nach
der Mündung
der Beipasskammer 32 angeordnet.
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Die
Ansaugkammer 30 erstreckt sich unterhalb der unteren Saugkästen 25,
wobei auf einer Seite der Brenner 29 und auf der gegenüberliegenden Seite
der Ventilator 28 angeordnet sind. Die Abströmkammer 31 erstreckt
sich seitlich der Saugkästen 24, 25 oberhalb
des Ventilators 28. Die Beipasskammer 32 erstreckt
sich oberhalb der oberen Saugkästen 24 und
auf der der Abströmkammer 31 gegenüberliegende
Seite seitlich der Saugkästen 24, 25.
An dieser Seite münden
die Abluftöffnungen 33, 34 der
Saugkästen 24, 25 in
die Beipasskammer 32. Im Mündungsbereich können Leitbleche 35 angeordnet
sein.
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Zusätzlich zur
Beipasskammer 32 ist eine Beipassleitung 36 vorgesehen,
die von der Abströmkammer 31 ausgeht
und sich unterhalb der Warenbahn 1 am inneren Ende der
Schleuse in einem Zwischenraum zwischen den unteren Düsenkästen 25 und
der Gehäusewand
mit dem inneren Schlitz 22 erstreckt und im seitlichen
Teil der Beipasskammer 32 mündet. Die Gehäusewand
der Schleusenkammer 17 und die entsprechende Gehäusewand
der angrenzenden Kammer 3 sind mit einer Öffnung 37 versehen.
An dieser Öffnung 37 ist
in der Schleusenkammer 17 eine Klappe 38 angeordnet,
die über
eine Stelleinrichtung 39 von einer Position, in der sie
die Öffnung 37 vollständig frei
gibt und die Beipassleitung 36 verschließt, über Zwischenpositionen
in eine Position, in der sie die Öffnung 37 vollständig verschließt und die
Beipassleitung 36 vollständig frei gibt, bewegbar ist.
Die Beipassleitung 36, die Öffnung 37 und die
Klappe 38 mit Stelleinrichtung 39 bilden die Abfuhreinrichtung
der Schleusenkammer 17. Über die Öffnung 37 ist die
Schleusenkammer 17 mit der angrenzenden Kammer 3 verbunden.
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Die
hintere, an die Kammer 8 angrenzende Schleusenkammer 19 ist
der vorderen Schleusenkammer 17 entsprechend aufgebaut.
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Die
Behandlungsvorrichtung weist eine Steuereinheit 40 auf,
an die die Stelleinrichtungen 39 der Klappen 38 und
die Ventilatoren 28 der Schleusenkammern 17, 19 angeschlossen
sind. Die Steuereinheit 40 ist mit einer Steuervorrichtung 41,
an die der Abluftventilator 13 angeschlossen ist, verbunden.
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Im
Betrieb wird die Warenbahn 1 durch die Transportketten 9, 10 durch
die vordere Schleusenkammer 17, die Kammern 3 bis 8 und
die hintere Schleusenkammer 19 hierdurch transportiert.
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In
den Kammern 3 bis 8 wird im Umluftverfahren geführte und
gleichmäßig temperierte
Behandlungsluft auf die Warenbahn 1 aufgeblasen. In jeder
der Kammern 3 bis 8 wird eine bestimmte Menge
Kammerabluft abgeführt
und eine entsprechende Menge Kammerzuluft zugeführt. Dazu wird Kammerabluft
einer der Kammern 3, 4, 7, 8 einer
angrenzenden Kammer 4 bis 7 über die Öffnung in der entsprechenden
Trennwand 11 als Kammerzuluft zugeführt. Die Kammerabluft der mittleren
Kammern 5, 6 wird in die Abluftleitung 12 geleitet
und als Abluft der Behandlungsvorrichtung aus dieser entfernt.
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Als
Zuluft wird der Behandlungsvorrichtung Umgebungsluft über die
beiden Schleusenkammern 17, 19, und zwar in die
vordere Kammer 3 und in die hintere Kammer 8 als
Kammerzuluft zugeführt.
Die Umgebungsluft wird durch die Schlitze 20, 21 für die Warenbahn 1 in
die Schleusenkammern 17, 19 geführt. Zusätzlich wird
in die Schleusenkammer 17, 19 etwas Kammerabluft
der angrenzenden Kammern 3, 8 durch die inneren
Schlitze 22, 23 für die Warenbahn 1 geführt. Zugeführte Umgebungsluft
und Kammerabluft bilden die Schleusenluft, die von dem Ventilator 28 im
Kreislauf geführt
wird. Die Schleusenluft wird durch die Saugkästen 24, 25 von
der Warenbahn 1 abgesaugt und über die Beipasskammer 32 und
gegebenenfalls über
die Beipassleitung 36 zur Ansaugkammer 30 geführt. In
der Ansaugkammer 30 wird sie durch den Brenner 29 auf
die Temperatur der Behandlungsluft der angrenzenden Kammern 3, 8 erwärmt. Die
Schleusenluft wird durch die Ansaugkammer 30 zum Ventilator 28 geführt, in
diesem gemischt und zur Abströmkammer 31 geführt.
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Ein
bestimmter Teil der erwärmten
Schleusenluft wird durch die Beipassleitungen 36 geführt. Dieser
Teil wird vollständig
oder teilweise, je nach Stellung der Klappen 38 durch die
Abfuhröffnungen 37 den
angrenzenden Kammern 3 und 8 zugeführt. Die
Klappen 38 haben dabei die Funktion von Drei-Wege-Ventilen.
Dieser Anteil bildet die als Zuluft genommene Schleusenabluft, deren
Menge durch Steuerung des Volumenstroms durch die Abfuhröffnungen 37 entsprechend
dem Volumenstrom der Abluft durch die Abluftleitung 12 gesteuert
wird. Die Steuerung des Volumenstroms der Schleusenabluft erfolgt
durch die Steuereinheit 40 in Abhängigkeit von den von der Steuereinrichtung 41 übermittelten
Werten. Dazu steuert die Steuereinheit 40 die Stelleinrichtungen 39 der
Klappen 38 und/oder die Ventilatoren 28 an. Durch Änderung
der Drehzahl der Ventilatoren 28 wird der Volumenstrom
der Schleusenluft und damit der Schleusenabluft verändert.
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Bei
der Trocknung einer textilen Warenbahn 1 mit einer Warenbahnbreite
zwischen 1.600 mm und 3.600 mm, z. B. 2.400 mm beträgt die Temperatur
der Behandlungsluft der ersten Kammer 3 z. B. 130°C und die
der letzten Kammer 8 z. B. 150°C. Die Temperaturen der mittleren
Kammern 4 bis 7 liegen zwischen diesen Werten.
Bei dieser Trocknung wird die Schleusenluft durch die Brenner 29 in
der ersten Schleusenkammer 17 auf 130°C und in der letzten Schleusenkammer 19 auf
150°C aufgewärmt. In
den Kammern 3 bis 8 beträgt die Umluftmenge der Behandlungsluft
größenordnungsmäßig 30.000
m3/h und die Menge der gesamten Abluft durch
die Abluftleitung 12 10.000 bis 24.000 m2/h,
z. B. 24.000 m2/h. Entsprechend wird eine
Zuluftmenge von 24.000 m2/h benötigt. Dazu
wird jeweils 12.000 m2/h Frischluft durch
die Schlitze 20, 21 in die beiden Schleusen geführt. Inklusive
der Kammerabluft aus der angrenzenden Kammer 3, 8 beträgt die Kreislaufluftmenge der
Schleusenluft in jeder Schleuse mindestens 15.000 m3/h.
Von der auf die oben angegebene Temperatur erwärmten Schleusenluft wird jeweils
12.000 m3/h Schleusenabluft der angrenzenden
Kammer 3, 8 als Zuluft zugeführt.
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Bei
einer alternativen, in der Zeichnung nicht dargestellten Behandlungsvorrichtung
mit sechs Kammern 3 bis 8 münden die Abfuhreinrichtungen der
beiden hinteren Kammern 7 und 8 in die Abluftleitung 12.
Die Behandlungsvorrichtung ist nur mit einer hinteren Schleuse versehen.
Alternativ könnte
sie mit einer vorderen und einer hinteren Schleuse versehen sein.
Ebenfalls alternativ könnten
die Schleusen unterschiedlich groß. sein, d. h. mit unterschiedlich
großen
Kreislaufluftmengen betrieben werden.
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Statt
einer textilen Warenbahn kann auch eine Warenbahn aus Papier, Folie
oder ähnlichen Materialien
behandelt werden.
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- 1
- Warenbahn
- 2
- Gehäuse
- 3
- Kammer
- 4
- Kammer
- 5
- Kammer
- 6
- Kammer
- 7
- Kammer
- 8
- Kammer
- 9
- Transportkette
- 10
- Transportkette
- 11
- Trennwand
- 12
- Abluftleitung
- 13
- Abluftventilator
- 14
- Abfuhreinrichtung
- 15
- Abfuhreinrichtung
- 16
- Gehäuse
- 17
- Schleusenkammer
- 18
- Gehäuse
- 19
- Schleusenkammer
- 20
- äußerer Schlitz
- 21
- äußerer Schlitz
- 22
- innerer
Schlitz
- 23
- innerer
Schlitz
- 24
- oberer
Saugkasten
- 25
- unterer
Saugkasten
- 26
- Saugöffnungen
- 27
- Saugöffnungen
- 28
- Ventilator
- 29
- Brenner
- 30
- Ansaugkammer
- 31
- Abströmkammer
- 32
- Beipasskammer
- 33
- Abluftöffnung
- 34
- Abluftöffnung
- 35
- Leitblech
- 36
- Beipassleitung
- 37
- Abfuhröffnung
- 38
- Klappe
- 39
- Stelleinrichtung
- 40
- Steuereinheit
- 41
- Steuereinrichtung