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Verfahren zum Erhitzen bzw. Kochen von Schlicht-, Appretur-, Farbflotten
oder ähnlichen Gemischen mit regelbarer Uberwachung des Heizvorganges Zum Erhitzen
bzw. Kochen von Schlicht-, Appretur-, Farbflotten oder ähnlichen Gemischen ist es
bekannt, den Heizvorgang beispielsweise mit Hilfe elektrischer Schaltmittel zu überwachen.
Zu dem Zweck werden Temperaturtneßgeräte in dem das Gemisch enthaltenden Behälter
angeordnet, welche die Zufuhr des Heizmittels gegebenenfalls über zweckentsprechende
Schalt- oder Steuerorgane beeinflussen. So ist es beispielweise bekannt, Schlichtflotten
bis zur Erreichung einer vorbestimmten Temperatur aufzuheizen, von dieser Temperatur
an die Heizleistung so weit zu drosseln, daß die Temperatur über einen bestimmten
Zeitraum konstant gehalten wird, und dann die Heizung vollkommen abzuschalten. Dabei
nimmt der Aufheizvorgang eine verhältnismäßig große Zeit in Anspruch, insbesondere
bei solchen Heizbehältern, die geschlossen ausgebildet sind. Ganz besondere Schwierigkeiten
ergeben sich bei direkter Beheizung des Gutes mit Hilfe durch das Gut hindurchströmenden
Heizdampfes. Dieser Dampf erzeugt in dem von der Flüssigkeit nicht ausgenutzten
Raum des geschlossenen Behälters ein Dampfpolster, welches die Zirkulation des Dampfes
behindert, so daß die Konvektion verringert wird. Das wirkt sich besonders nachteilig
aus bei solchen Gemischen, welche verhältnismäßig zähe sind, wie beispielsweise
Schlichteflotten mit mehr als 15% Schlichtegehalt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorbeschriebenen Schwierigkeiten
beim Aufheizen zu vermeiden und die Heizzeit herabzusetzen. Erfindungsgemäß wird
das Gemisch zunächst bei Atmosphärendruck bis höchstens zum Siedepunkt und anschließend
unter Überdruck aufgeheizt, sodann eine vorbestimmte Zeitdauer auf konstanter Temperatur
und konstantem Druck gehalten und nach Ablauf dieser Zeit wieder auf Atmosphärendruck
entspannt. Dadurch wird erreicht, daß der Aufheizvorgang verhältnismäßig schnell
abläuft. Ist eine Temperatur erreicht, die höchstens 40% unterhalb der Siedetemperatur
des Gemisches liegt, bei wäßrigen Gemischen also mindestens 60° C beträgt, so wird
mit zunehmendem Druck weitergeheizt, bis bei dem zugehörigen Druck die Aufschließungstemperatur
des Gemisches erreicht ist. Diese Druck- und Temperaturverhältnisse werden sodann
in an sich bekannter Weise eine vorbestimmte Zeitdauer konstant gehalten. Sodann
kann das Gemisch wieder auf Atmosphärendruck entspannt werden.
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Wie bereits erwähnt, erfolgt die Wärmezufuhr bei Atmosphärendruck
bis zu einer Temperatur, die höchstens 40 % unterhalb der Siedetemperatur des Gemisches
liegt. Vorteilhaft ist es jedoch, die Wärmezufuhr bei Atmosphärendruck bis zum Erreichen
des Siedepunktes des Gemisches durchzuführen. Dabei kann die Temperatur, von der
an die weitere Wärmezufuhr bei steigendem Druck erfolgen soll, entweder unmittelbar
- durch Messung der Temperatur -oder mittelbar ermittelt werden. Bei der mittelbaren
Temperaturbestimmung wird beispielsweise die Erfahrung ausgenutzt, daß bei einer
bestimmten Menge zugeführter Wärme und bestimmter Umgebungstemperatur des Behälters
die gewünschte Temperatur des Gemisches annähernd in einer bestimmten Zeit erreicht
wird. Es kann also die Wärmezufuhr auch während einer vorbestimmten Zeitdauer erfolgen.
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Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung kann eine Vorrichtung
dienen, welche in bekannter Weise aus einem druckdicht geschlossenen Behälter für
das Gemisch und einer gegebenenfalls selbsttätig gesteuerten Heizvorrichtung besteht,
die das Gemisch auf eine einstellbare Temperatur bzw. während einer einstellbaren
Zeit erhitzt. Der druckdicht geschlossene Behälter kann außer dem üblichen Sicherheitsventil
mit einem zusätzlichen Ventil zur Druckentlastung des Behälters versehen sein. Die
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich gemäß der weiteren Erfindung
dadurch aus, daß das Ventil mit einem Betätigungsorgan versehen ist, welches durch
elektrische, hydraulische, pneumatische od. ä. Mittel angetrieben wird. Dieses Betätigungsorgan
kann unter der Einwirkung von Steuermitteln, die das Ventil nach Erreichen einer
an einem Steuermittel, z. B. einem Thermoschalter, einstellbaren Temperatur bzw.
nach einer an einem anderen Steuermittel, z. B. einer elektrischen Schaltuhr, einstellbaren
Zeit
schließen. Nach Ablauf einer weiteren an demselben oder einem- dritten Steuermittel
einstellbaren Zeit kann das Betätigungsorgan wieder im Sinne einer Öffnung des Ventils
beeinflußt werden.
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An Hand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles sei
.die Erfindung näher erläutert. Dabei möge es sich um eine Einrichtung zum Erhitzen
undKochen vonSchlichteflotten handeln. DieSchlichte befindet sich in einem nicht
dargestellten druckdicht geschlossenen Behälter und wird direkt beheizt, d. h. es
wird Heißdampf zum Aufheizen durch die Schlichte hindurchgeleitet. Zur Steuerung
der Heizenergie, d. h. der Menge des Heißdampfes, dient ein Heizventil 1, welches
in der Zuführungsleitung des Heißdampfes angeordnet ist. Weiterhin ist an dem Kochbehälter
ein Druckentlastungsventil2 vorgesehen, welches, wie im nachfolgenden beschrieben,
gemäß dem Verfahren nach der Erfindung gesteuert wird. Zur Steuerung dieser beiden
Ventile dienen elektrisch angetriebene Betätigungsorgane 1 a und 2 a, welche in
diesem Falle die Ventile 1 und 2 bei Strombeschickung öffnen. Die Steuerenergie
wird einem Netz 3 über einen Schalter 4 entnommen. Wird dieser Schalter 4 in Richtung
.des Pfeiles 4a gelegt, so ist die Anlage auf Handbetrieb geschaltet. Wird er dagegen
in Richtung des Pfeiles 4 b gelegt, so ist die automatische Steuerung der Ventile
1 und 2 eingeschaltet. Bei Handbetrieb dient der Schalter 5 a zum Öffnen des Ventils
2, der Schalter 5 b zum Öffnen des Ventils 1 und der Schalter 5 c zum Einschalten
des Temperaturaufzeichnungsgerätes 6, welches in bekannter Weise als Ein- oder Mehrfarbenschreiber
ausgebildet sein kann. Außerdem ist noch ein Doppelschalter 5 d vorhanden, welcher
beim Füllen des Kochbehälters mit der im Mischer vorbereiteten Rohflotte betätigt
wird und dabei sowohl das Heizventil l als auch das Druckventil 2 öffnet.
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Wird der Schalter 4 im Sinne des Pfeiles 4 b auf automatischen Betrieb
gelegt, so kann die Automatik durch Betätigen des Druckknopfschalters 7 eingeschaltet
werden. Dieser Druckknopfschalter 7 schließt den Erregerstromkreis des Relais 8,
welches in an sich bekannter Weise mechanisch verriegelt wird, so daß es auch nach
Unterbrechung seines Erregerstromkreises nicht abfallen kann. Durch die Arbeitskontakte
dieses Relais 8 wird jeweils die eine Seite der Erregerspulen der Relais 9 und 10
sowie des Zeitrelais 11 mit der Phase S des Netzes 3 verbunden. Die andere Seite
der Erregerspulen der Relais 9 und 10 ist jeweils an einen Kontakt 12 a bzw. 12
c eines Kippschalters 12 angeschlossen, dessen Kontakt 12 b an die Phase R angeschlossen
ist.
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Der Kippschalter 12 kann in bekannter Weise aus einem Quecksilberschalter
bestehen, dessen Stellung von der mit Hilfe des Widerstandsthermometers 13 ermitteltenTemperatur
derSchlichteflotte abhängig ist. Statt dieses Widerstandsthermometers kann naturgemäß
auch ein anderes Temperaturmeßgerät, beispielsweise ein Thermoelement, verwendet
werden. Dabei möge der Kippschalter 12 so gelagert sein, daß zunächst die Kontakte
12d und 12 b von dem OQueek- i silber überbrückt werden, so daß die Erregerspule
des Relais 9 über den geschlossenen Arbeitskontakt des Relais 8 Spannung erhält
und dieses Relais anspricht. Dadurch wird ein Stromkreis geschlossen von der Phase
R des Netzes 3 über den Umschalter 4, den Arbeitskontakt des Relais 9 und das Betätigungsorgan
1 a des Heizventils 1 zur Phase S des Netzes 3. Das Heizventil l wird also geöffnet.
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Hat die Schlichteflotte eine vorbestimmte Temperatur, beispielsweise
90° C, erreicht, so schaltet -der Kippschalter 12 um. Das Quecksilber unterbricht
die Verbindung zwischen den Kontakten 12a und 12b
und stellt statt dessen
eine Verbindung zwischen den Kontakten 12 a und 12c her. Dadurch wird die
Erregerspule des Relais 10 über den geschlossenen Arbeitskontakt des Relais 8 in
Spannung gelegt, so daß die zugehörigen Kontakte .dieses Relais 10 geschlossen werden,
während das Relais 9 abfällt und seinen Arbeitskontakt öffnet. In diesem Stadium
des Heizvorganges übernimmt nunmehr das Relais 10 die Öffnung des Heizventils 1,
indem sein Arbeitskontakt den Stromkreis für das Betätigungsorgan 1a schließt. Steigt
die Temperatur weiter an, so wird auch die Verbindung zwischen den Kontakten 12
b und 12c unterbrochen, so daß das Relais 10 wieder abfällt und das Heizventil 1
schließt.
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Die Steuerung des Ventils 2 bzw. seines Betätigungsorgans2a erfolgt
über die Ruhekontakte des Zeitrelais 11. Das Uhrwerk dieses Zeitrelais 11 hat mit
dem Einschalten des Relais 8 zu laufen begonnen und ist so eingestellt, daß es die
Energiezufuhr zu dem Betätigungsorgan2a nach einer Zeitdauer unterbricht, in der
erfahrungsgemäß die Schlichte eine Temperatur von 60° C oder darüber angenommen
hat. Da der Verlauf der Erwärmungskurve der Schlichte abhängig ist von der Schlichtekonzentration,
kann das Einstellorgan des Zeitrelais 11 gegebenenfalls in Prozent Schlichte geeicht
sein. Hat das Zeitrelais 11 angesprochen und damit den Stromkreis für das Betätigungsorgan
2 a geöffnet, so bleibt das Ventil 2 so lange geschlossen, bis der über die Arbeitskontakte
des Relais 8 geführte Erregerstromkreis des Zeitrelais 11 unterbrochen und damit
.durch Schließen der Ruhestromkontakte dieses Relais das Ventil 2 wieder geöffnet
wird.
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Das Abschalten des mechanisch blockierten Relais 8 erfolgt in Abhängigkeit
von einem Zeitschaltwerk8a, welches über die Ruhekontakte des Relais 9 betätigt
wird. Es war oben ausgeführt, daß der Erregerstromkreis des Relais 9 von dem Kippschalter
12 etwa bei einer Temperatur von 90° C unterbrochen wird und dieses Relais abfällt.
Damit schließt sein Ruhekontakt einen Stromkreis von der Phase R über das Zeitschaltwerk
8 a und die Arbeitskontakte des Relais 8 zur Phase S. Dieses Zeitschaltwerk8a beginnt
also mit dem Abfallen des Relais 9 zu laufen und öffnet nach einer einstellbaren
Zeit, während der die Temperatur und der Druck der Schlichte annähernd konstant
gehalten werden, die mechanische Verriegelung des Relais 8, so daß dieses Relais
abfällt und damit die gesamte Automatik ausgeschaltet wird. Gleichzeitig wird aber
auch mit dem Abfallen des Relais 8 der Erregerstromkreis des Zeitrelais 11 unterbrochen,
so daß auch dieses Relais abfällt und seine Ruhekontakte das Druckentlastungsventil2
öffnen.
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Man erkennt also, daß bei Schaltung auf Automatik die Schlichteflotte
zunächst bei geöffnetem Ventil 2, d. h. bei Atmosphärendruck, bis zu einer einstellbaren
Temperatur von etwa 90° C aufgeheizt und dann das Ventil 2 geschlossen wird, das
Heizventil 1 aber weiterhin geöffnet bleibt, so daß sich die Schlichte unter gleichzeitigem
Druckanstieg weiter erwärmt. Ist eine vorgegebene Temperatur von 100 oder 110° C
erreicht, so wird das Heizventil l ebenfalls geschlossen und lediglich bei starken
Wärmeverlusten nochmals kurzzeitig geöffnet, um die Temperatur und den Druck im
Schlichtebehälter aufrechtzuerhalten. Nach einer vorgegebenen Kochzeit von 5 oder
10 Minuten wird dann die Heizung endgültig abgeschaltet und der Druckausgleich des
Behälters mit der Atmosphäre
durch Öffnung des Ventils 2 hergestellt.
Zur Kontrolle des automatischen Steuervorganges sind noch verschiedene Lampen
14, 15, 16 vorgesehen, von denen die Lampe 14 anzeigt, ob die Anlage
eingeschaltet ist, die Lampe 15 die Öffnung des Druckventils 2 und die Lampe 16
die Öffnung des Heizventils 1 anzeigt.
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Wie die folgenden Beispiele zeigen, sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche
Abänderungen des Ausführungsbeispieles möglich. So kann beispielsweise die Steuerung
des Ventils 2 statt in Abhängigkeit von dem Zeitrelais 11 in Abhängigkeit von der
Temperatur durchgeführt werden, indem beispielsweise an die Stelle des Zeitrelais
11 ein einfaches Relais geschaltet wird, dessen Erregerspule ebenfalls über
den von der Temperatur der Schlichte gesteuerten Kippschalter 12, etwa einem Fallbügelregler,
gesteuert wird. Auch kann statt des durch das Zeitschaltwerk 8a betätigten Relais
8 und des Zeitrelais 11 eine gemeinsame elektrische Schaltuhr verwendet
werden, die die Funktionen des Relais 8 und des Relais 11 übernimmt.
Weiterhin ist es möglich, statt der dargestellten elektrischen Steuerung des Heizventils
1 und des Ventils 2 eine pneumatische oder hydraulische Steuerung dieser Ventile
mit für diese Zwecke an sich bekannten Steuermitteln durchzuführen.