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Vorrichtung zum Waschen breitgeführter Warenbahnen Die vorliegende
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Waschen kontinuierlich laufender breit geführter
Bahnen, wie. Gewebebahnen, Folienbahnen, Filme u. dgl.
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Bei den Waschvorgängen in der Textilverarbeitung ist grundsätzlich
zwischen zwei verschiedenen Arten von Waschvorgängen zu unterscheiden. Die einfachere
Art der Wäsche ist die sogenannte Schmutzwäsche, bei der auf der Warenbahn befindliche
Teilchen abgewaschen werden. Derartige Waschvorgänge sind verhältnismäßig einfach
zu beherrschen, und es sind auch schon die verschiedensten Vorrichtungen zur Durchführung
solcher Wäschen vorgeschlagen worden. Sehr gut haben sich beispielsweise in einem
Behälter mit Flotte befindliche Trommeln bewährt, die Vibrationsbewegungen ausführen
und um die die Warenbahn herumgeführt wird und zwangläufig dabei die Vibrationsbewegungen
mitmacht. Eine Verstärkung der Flottenbewegung und der Waschwirkung wurde bei diesen
Vorrichtungen dadurch erreicht, daß im Innern der Trommeln noch besondere Schaufelräder
angebracht wurden.
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Wesentlich wichtiger in der Textilveredlung, wie beispielsweise der
kontinuierlichen Bleicherei, nach der Mercerisation, in der kontinuierlichen Färberei
und in der Drucknachbehandlung, ist aber die sogenannte Lösungswäsche, bei der Säuren,
Laugen und andere Chemikalien aus der Ware herausgewaschen werden. Hierbei spielen
sich Waschprozesse mit einem zeitlich ausgedehnten Stoffaustausch zwischen den Konzentrationen
in der zu behandelnden Bahn und der Waschflüssigkeit ab. Auch für diese Waschvorgänge
sind schon die verschiedensten Waschvorrichtungen entwickelt worden.
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Die meisten der bisher bekanntgewordenen und benutzten Wascheinrichtungen
zum Waschen kontinuierlich laufender Bahnen sind das Ergebnis rein empirischer Entwicklungen.
Bei dem noch heute am häufigsten angewendeten Waschverfahren wird die zu waschende
Bahn über eine obere und eineuntereWalzenreihe, die die Bahn abwechselnd umläuft,
durch einen Behälter mit Waschflotte geführt. Die Flotte befindet sich in dem Behälter
meist in Ruhe oder nur in mäßiger Bewegung. Je nach den betrieblichen Erfordernissen
sind eine Reihe derartiger Behälter hintereinandergeschaltet, die die Warenbahn
unter Zwischenabquetschung nacheinander durchläuft. Der bauliche Aufwand für solche
Anlagen ist erheblich.
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Es wurde deshalb versucht, die Waschleistung in den einzelnen Abteilen
zu erhöhen, um zu kleineren Anlagen zu kommen. In Erkenntnis der Tatsache, daß sich
an den Oberflächen der Bahn laminare Schichten ausbilden, die eine Art Schutzschicht
gegenüber dem Zutritt neuer Waschflotte an der Gewebeoberfläche bilden, wurde schon
vorgeschlagen, zwischen den oberen und unteren Umlenkwalzen für die Warenbahn Prallbleche
vorzusehen, durch die die Laminarschichten aufgerissen werden und Wirbel erzeugt
werden sollen, die die Waschleistung erhöhen. Solche Anlagen sind durch die eingebauten
Prallbleche kompliziert und teuer, abgesehen davon, daß solche tangential zur Bahnoberfläche
ausgebildeten Wirbel kaum in der Lage sind, die Laminarschichten unmittelbar an
der Bahnoberfläche zu durchdringen.
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Diesen Mangel weisen auch Waschmaschinen auf, bei denen in verschiedene
Richtungen laufende Warenbahnteile zur Ausbildung von Reibungswirbeln in geringem
Abstand aneinander vorbeigeführt werden. Solche Vorrichtungen weisen darüber hinaus
den Nachteil komplizierter Warenführungen mit einem erheblichen Aufwand an Umlenk-
und Führungswalzen auf.
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Zweck der vorliegenden Erfindung ist, die Waschleistung einer Waschvorrichtung
insbesondere bei der Lösungswäsche zu erhöhen sowie die gesamte Vorrichtung einfach
und billig zu gestalten. Außerdem soll die für die intensive Waschleistung aufgewendete
Energie so gering wie nur möglich gehalten werden.
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Es wurde nun gefunden, daß der physikalische Stoffaustauschvorgang
beim Lösungswaschen den Stoffaustauschvorgängen beim Trocknen physikalisch gleich,
d. h. dem Fachbegriff entsprechend ähnlich ist
und daß alle Maßnahmen
in der Strömungsgestaltung konvektiver Trocknungsvorgänge zui' Steigerung des Wärmeübergangs
und damit der spezifischen Trocknungsleistung in entsprechender übertragung auf
die Strömungsgestaltung von Waschflüssigkeiten an der Oberfläche von zu waschenden
Bahnen zu bedeutenden Leistungssteigerungen beim Auswaschen'-von Lösungen aller
Arten .führen muß.
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Dem Stoffaustauschfaktor f3 aus der Theorie und der Berechnung vdn
-Trocknungsvorgängen kann damit ein Stoffaustauschfaktor y bei konvektiven Waschvorgängen
proportional gesetzt werden. Damit könnten an sich alle Verfahren und Vorrichtungen
zur wirkungsvollen--Strömungsgestaltung bei konvektiven Trocknungsvorgängen zu beachtlichen
Leistungssteigerungen bei konvektiven Waschvorgängen eingesetzt -werden. Esi` ist
bereits darauf hingewiesen worden, daß das Verhältnis etwa 1: 100.0- des spezifischen
Gewichtes und der Masse der Luft als wesentlichem Strömungsmedium beim Trocknen
zum spezifischen Gewicht -und--der -Masse des Wassers als wesentlichem Strömungsmedium
beim Waschen eine starke Einschränkung solcher einfachen Übertragungen erzwingen
würde und daß hier besondere Lösungen gefunden werden müssen, die einerseits zwar
die gewünschte wesentliche Steigerung des Stoffübergangsfaktors y ergeben würden,
die aber andererseits die von dem spezifischen Gewicht und den Massen direkt abhängigen
Werte, wie Energieverbrauch und dynamische - Bahnbelastung, in zulässigen Grenzen
halten würde.
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So hat das bereits empirisch entwickelte Anspritzen der zu waschenden-
Bahn zweifellos bereits eine Ähnlichkeit mit dem -modernen Verfahren des Düsenanblasens
in der Trocknung von bahnförmigen Gütern. Dieses Verfahren hat auch zweifellos zu
einer spürbaren Steigerung des spezifischen Stoffaustausches und damit des Waschvorganges
geführt. Es kann aber in der bisherigen Form mit langen Strömungswegen, dem besonderen
Absaugen. der Waschflüssigkeit, einer Förderung über Rohrleitungen, die Anwendung
normaler Pumpen und dann das Zuführen der Waschflüssigkeit zu den Spritzrohren oder
Spritzkörpern und mit dem damit notwendigen erheblichen Energieverbrauch nur in
einem beschränkten Umfang zur Anwendung kommen. Die hierbei erforderlichen Energien
stehen zu den erzielten Leistungssteigerungen in einem sehr ungünstigen Verhältnis.
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Zur Beseitigung dieser Nachteile der bekannten Waschverfahren, insbesondere
aber zwecks Beschränkung der Wirbelbildung auf ein möglichst kleines Flottenvolumen,
wurde der Erfindung die folgende technische Aufgabenstellung zugrunde gelegt: Ablösung
der laminaren Strömung durch die Einführung einer erzwungenen und ausschließlich
auf die unmittelbare Nachbarschaft der Warengutoberfläche beschränkte Störströmung,
deren Teilströme senkrecht zur Warengutbahn sich erstrecken.
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Bei der Lösung dieser technischen Aufgabe ist zu beachten, daß zum
Aufreißen der Laminarschicht im unmittelbaren Bereich der Warengutoberfläche vergleichsweise
hohe Energie in der Form einer Flotten-. -strömung eingebracht werden muß. Zur Erzeugung
dieser Flottenströmung - und damit zur Lösung der gestellten technischen Aufgabe
- wird daher im. Sinne der Erfindung vorgeschlagen, in der Führungshahn des Behandlungsgutes
einen oder mehrere um-, laufende -Zylinder - anzuordnen; in -deren Mantelflächen
Speichernuten, Durchbrüche, Schaufeln od. dgl. Fördermittel ausgebildet sind, die
Teile der Flotte auf die Warenbahn in gegen die Warenbahnoberflache: im Warenbahn
-senkrecht gerichteten Teilströmen zuführen. Auf- diese Weise werden nicht nur einfache
Wirbel mit im wesentlichen tangentialer Strömungsrichtung erzeugt, sondern das Behandlungsmittel
wird im wesentlichen senkrecht auf die Warenbahn aufgegeben. Durch besondere Ausbildung
der Schaufeln, Nuten und öffnungen ist es möglich, eine ganz besonders gezielte
Beaufschlagung der Warenbahn mit der Flotte zu erzielen. In diesem -Zusammenhang
wird- darauf -aufmerksam-gemacht; daß die Anwendung von quer zur Warengutbahn sich
erstreckenden umlaufenden Zylindern zwecks Erzielung eines geringen Abstands zwischen
der Waschfllotte und der zu behandelnden Warenbahn und damit die Beschränkung des
bewegten Flottenvolumens auf einen minimalen Betrag schon bekannt ist (vgl. USA.-Patentschrift
1612 698). Diese bekannte Anordnung, bei welcher die Zylinder eine im wesentlichen
glatte Oberfläche- aufweisen, ist jedoch zur Lösung der von der Erfindung angesprochenen
Aufgabenstellung nicht geeignet, weil die Energie der von der glatten Zylinderoberfläche
ausgelösten und senkrecht zur Zylinderoberfläche sich erstreckenden Strömung nicht
hinreicht, um den laminaren Flottenstrom zu durchbrechen. Es hat sich ferner als
vorteilhaft erwiesen, mehrere der erfindungsgemäßen Zylinder in Bahnrichtung in
an sich bekannter Weise hintereinanderzuschalten und dabei die Warenbahnmit mehr
oder weniger Umschlingung um diese Zylinder herumzuführen. Zwischen benachbarten
Zylindern können, wenn eine ganz besondere Art der Behandlung, beispielsweise immer
nur auf einer Seite, erzielt werden soll, in an sich bekannter Weise besondere Führungswalzen
angebracht sein. Zur Erhöhung der Energie in der auf die Warenbahn aufgebrachten
Flotte kann die Bewegungsgeschwindigkeit der Zylinderflächen größer sein als die
der Warenbahn. Es ist aber auch möglich, eine große Differenzgeschwindigkeit dadurch
einzustellen, daß die Drehrichtung der Zylinder der Laufrichtung der Warenbahn entgegengesetzt
ist.
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Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung lassen sich mit relativ geringem
spezifischen Energieaufwand bedeutende Steigerungen der Waschleistung gegenüber
den bekannten Vorrichtungen erzielen.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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F i g. 1 zeigt eine Waschmaschine mit Waschzylindern im Schnitt; F
i g. 2 gibt eine Variation einer derartigen Waschmaschine wieder, und in F i g.
3 ist noch eine andere beispielsweise Ausführungsform dargestellt; F i g. 4 ist
ein vergrößerter Ausschnitt der Warenbahn und der Oberfläche einer Waschtrommel;
Fig.5 zeigt eine abgewandelte Trommelform, und in F i g. 6 ist die Trommeloberfläche
mit schaufelähnlichen Einprägungen versehen; F i g. 7 gibt eine Ausführung einer
Waschmaschine mit Förderwalzen und Waschzylindern wieder.
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In F i g. 1 wird eine Warenbahn 1 über Einlaufwalzen in. einen Waschbehälter
eingeführt, in dem sich Waschzylinder 2 befinden. Zur Erzielung kleiner
Räume
für die Waschflotte sind der untere Boden 3 und die obere Abdeckung 4 der Waschmaschine
so ausgebildet, daß sie sich weitestgehend an die Form der Waschzylinder anpassen.
Bei einer derartigen Ausbildung der Waschmaschine ist es mit einfachen Mitteln möglich,
eine Gegenstromführung dei Waschflotte zu erhalten, wodurch ein besonders hoher
Ausnutzungsgrad möglich ist. In den F i g. 2 und 3 sind ähnliche Waschmaschinen
wie in F i g. 1 angedeutet. Der Unterschied liegt im wesentlichen darin, daß der
Umschlingungswinkel der Warenbahn um die Waschzylinder durch geeignete Anordnung
der Waschzylinder 2 variiert worden ist. Insbesondere bei einer Ausführung nach
F i g. 2 ist bei entsprechender Ausbildung des Bodens 3 und der Abdeckung 4 auch
eine leistungssteigernde Gegenstromführung der Waschflotte möglich.
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Die F i g. 4 bis 6 bringen vergrößerte Ausschnitte durch Ausführungsformen
der Waschtrommeln. In F i g. 4 ist die Oberfläche der Waschtrommel ohne Durchbrüche
zum Trommelinnern ausgeführt. Die Umfangsflächen 5 bei diesen Trommelausführungen
sorgen für eine wirkungsvolle Ausbildung der Grenzschichtströmungen mit hohem spezifischem
Stoffaustausch. Die Nuten 6 stellen Speicherräume dar, aus denen während eines Teilumlaufes
die Strömung in den dünnen Grenzschichten laufend erneutert werden kann. Bei der
in F i g. 5 gezeigten Trommelform befinden sich am Trommelumfang Durchbrüche 7 zum
Innern des Zylinders hin. Durch diese Durchbrüche kann ein Nachschub und eine Erneuerung
der Waschflüssigkeit aus dem Innenraum des Zylinders erfolgen. Die Durchbrüche bewirken
eine gewisse Pumpwirkung, die der Bewegung der Flüssigkeit dient. Eine Weiterbildung
einer derartigen Trommel ist in F i g. 6 gezeigt, bei der die Trommeloberfläche
derart ausgebildet ist, daß die Mantelteile 8 ausgesprochene Schaufelform aufweisen,
durch die eine genau dimensionierte Förderwirkung der Waschflüssigkeit aus dem Innern
des Zylinders erzielt wird.
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Eine Waschmaschine, bei der eine sorgfältige Führung der auszuwaschenden
Bahn erfolgt, ist in F i g. 7 dargestellt. In diesem Fall ist, wie die Figur zeigt,
eine Kombination von Waschzylindern und Führungswalzen vorteilhaft. In der Figur
sind wieder mit 1 die Warenbahn und mit 2 die Waschzylinder bezeichnet. Zur Führung
dienen Förderwalzen 9, die im dargestellten Beispiel so angeordnet sind, daß eine
wechselseitige Waschspülung durch die Waschzylinder erreicht wird.