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Einrichtung zur fortlaüfenden Wännebehandlung von Textilgut od. dgl.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur fortlaufenden Wärmebehandlung von Fäden,
Bändern, Bahnen aus ungewebtem, gewebtem, gestricktem Textilgut od. dgl. in einer
Wirbelkammer, die eine durch einen aufwärts gerichteten Luft- oder Gasstrom in der
Schwebe und in wirbelnder Bewegung gehaltene Schicht aus feinen Teilchen, insbesondere
kleinen Glaskugeln, aufweist und durch die das zu behandelnde Gut hindurchgeführt
wird.
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Es sind Verfahren und Vorrichtungen zur Behandlung von Textilgut od.
dgl. in einer Wirbelschicht vorgeschlagen worden, insbesondere zum Einführen, Hindurchführen
und Ausführen des zu behandelnden Gutes. Unter Wirbelschicht wird dabei eine Schicht
von kleinen festen Körpern, z. B. Glaskugeln, verstanden, die einem aufwärts gerichteten
Gasstrom ausgesetzt sind, dessen Lage und Geschwindigkeit so gewählt wird, daß die
auf die Teilchen ausgeübte Kraft ihrem Gewicht gerade das Gleichgewicht hält. Die
Teilchen werden dabei in Schwebe und in ungeordneter wirbelnder Bewegung gehalten.
Die Schicht dehnt sich dabei aus und nimmt weitgehend das mechanische Verhalten
einer Flüssigkeit an. Eine solche Schicht besitzt, insbesondere wenn die Teilchen
erwärmt werden, ausgezeichnete Eigenschaften zur Wärmebehandlung, z. B. zum Trocknen
von Textilgut od. dgl. Wesentlich für ihre Wirkungsweise ist jedoch, daß die Teilchen
in ungeordneter Wirbelbewbgung sind und der Gasstrom an keiner Stelle so stark ist,
daß ein gleichsinniges Strömen aller Teilchen stattfindet, da dies zu einem örtlichen
Zerreißen und Zusammensacken der Wirbelschicht führen würde.
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Das Einführen des Gutes in eine solche Wirbelschicht bzw. das Herausführen
bereitet keine Schwierigkeiten, -solange die Öffnungen oberhalb oder seitlich von
der Schicht angeordnet sind. Bei unterhalb der Schicht angeordneten Ein- oder Austrittsöffnungen
treten jedoch besondere Probleme auf, da in diesem Fall ein Herausfallen der Wirbelteilchen
aus dem Wirbelschichtbehälter vermieden werden muß.
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Es wurde vorgeschlagen, das Gut durch eine an der Unterseite des Wirbelschichtbehälters
angeordnete Öffnung ein- bzw. auszuführen und gleichzeitig durch dieselbe öffnung
oder am oberen Rand dieser öffnung vorbei den zur Erzeugung der Wirbelschicht nötigen
Luft- oder Gasstrom einzuleiten. Die Schwierigkeit liegt dabei darin, den Druck
bzw. die Geschwindigkeit des Gasstromes groß genug zu wählen, daß ein Austreten
der Wirbelteilchen vermieden wird, aber nicht so groß, daß, abgesehen von dem unerwünschten
Energieaufwand, eine Störung des Wirbelverhaltens der Wirbelschicht eintritt. Es
hat sich gezeigt, daß die vorgeschlagene Einrichtung befriedigend arbeitet, wenn
das Gut in die Wirbelkammer eingeführt werden soll, daß jedoch beim Hinausführen
des Gutes nach unten ein Gasstrom von sehr großer Geschwindigkeit zur Verhinderung
des Austretens der Teilchen nötig ist, der die Wirbelschicht zerstört. Die Verwendung
niedrigeren Druckes bzw. niedrigerer Geschwindigkeit des Gasstromes führt zu einem
Herausfallen der Teilchen, falls die Öffnung groß genug ist, oder bei einer engen
Öffnung zu einem Verklemmen der Teilchen, die ja von der Stoffbahn mitgerissen werden,
in der öffnung und damit zu einem Beschädigen oder Zerreißen des zu behandelnden
Gutes.
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Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß man, ohne ein Herausfallen
oder Verklemmen der Wirbelteilchen befürchten zu müssen, mit wesentlich geringeren
und die Ausbildung der Wirbelschicht nicht störenden Gasgeschwindigkeiten bzw. -drücken
arbeiten kann und daß sogar der zum Aufrechterhalten der Wirbelschicht selbst nötige
Gasdruck gesenkt
werden kann, wenn zwischen der Eintrittsöffnung
des Gas- oder Luftstromes und des Gutes und der eigentlichen Wirbelkammer mehrere
kleinere Kammern oder Erweiterungen angeordnet werden.
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Nach der Erfindung ist somit eine Einrichtung zur Wärmebehandlung
von Textilgut od. dgl. in einer Wirbelschicht dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb
der Wirbelkammer in Achsrichtung-derselben hintereinanderliegend mehrere kleine
Kammern für die Führung der Verwirbelungsluft liegen,. die durch enge, den Durchtritt
der feinen Teilchen gestattende Führungskanäle für das zu behandelnde Gut und die
Druckluft miteinander und mit der großen Wirbelk2mrner sowie mit der Einlaßöffnung
als Gutauslaß oder Guteinlaß verbunden sind.
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Die Einrichtung gemäß der Erfindung kann insbesondere dadurch gekennzeichnet
sein, daß die öffnungsweite der Führungskanäle von der Einlaßöffnung bis zur Wirbelkammer
zunimmt. Diese Ausbildung hat sich in der Praxis als besonders vorteilhaft erwiesen.
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Erfindungsgemäß kann ferner vorteilhafterweise das Volumen der beiden
dem Druckluft- -und Materialeinlaß benachbarten kleinen Wirbelkammern durch seitlich
verschiebbare Drosselvorrichtungen regelbar sein.
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Außerdem kann gemäß der Erfindung der Querschnitt des Kanals, der
die dem Druckluft- und Materialeinlaß am nächsten liegenden kleinen Wirbelkammern
verbindet, mittels einer Drosselvorrichtung absperrbar bzw. öffenbar sein.
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Die Schließ- und Öffnungsbewegung der den Querschnitt der Verbindungskanäle
beider Wirbelkammern regelnden Drosselvorrichtung kann dabei vorzugsweise in Abhängigkeit
von der Zufuhr der Verwirbelungsluft selbsttätig steuerbar sein.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung einer Ein-bzw. Auslaßöffnung
in einer Wirbelkarnmer wird auch die Möglichkeit geschaffen, durch zwei nebeneinander
angeordnete derartige Anordnungen das Gut aus einer Wirbelschicht heraus und anschließend
in dieselbe oder in eine zweite Wirbelschicht einzuführen.
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In den Zeichnungen ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise
dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 in schematischer Darstellung einen Schnitt
durch den unteren Teil eines Wirbelschichtbehälters, F i g. 2 A, 2
B, 2 C und 2 D schematische Darstellungen zur Veranschaulichung der
Behandlung von Stoff in dem Behälter nach F i g. 1,
F i g. 3 ein Schema
der Behandlung des Materials in einem Durchgang und F i g. 4 ein Schema der
Behandlung in zwei Durchgängen.
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Wie F i g. 1 zeigt, ist ein Behälter 11 für eine Wirbelschicht
ausgestattet mit einem Teil 12 für die eigentliche Schicht, der mit einer öffnung
13 im Boden des Behälters durch drei in der Vertikalrichtung in Abständen
aufeinanderfolgende Expansionskammein 14, 15 und 16 verbunden ist.
Zwischen der obersten Kammer 14 und dem Behälterteil 12 für die Schicht im Behälter
11 ist eine Verengung 17 gebildet, die sich quer zur ganzen Schicht
erstreckt und einen Durchtritt mit vermindertem Querschnitt bildet.
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Eine Verengung18 zwischen der obersten Kammer
14 und der mittleren
Kammer 15 ist von ähnlicher Ausdehnung wie die erste Verengung
17, ist jedoch weiter verengt. Eine Verengung 19 zwischen den Karnmem15 und
16 ist ebenfalls von der gleichen Ausdehnung, jedoch noch enaer als die Verengung
18.
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Die untere Expansionskammer 16 geht in eine Verengung 20 über,
deren Größe nicht von Bedeutung ist und die gewöhnlich etwas größer ist als die
übrigen Verengungen 17, 18 und 19, die oberhalb jener liegen. Am Boden
des Behälters 11 ist unter der Verengung 20 eine Anordnung vorgesehen, die
aus einer öffnung 21 und Einrichtungen zum Lenken eines Gasstromes durch diese öffnung
21 oder am oberen Ende derselben vorbei mit g enügend hoher Geschwindigkeit
besteht, um ein Austreten von Teilchen durch diese öffnung 21 zu verhindern. Diese
Anordnung ist durch zwei gleiche Hälften gebildet, deren je eine beiderseits
der Bewegungsbahn des Stoffes 22 liegt und die miteinander die schmale öffnung 21
begrenzen. Jede Hälfte erstreckt sich über die gesamte Breite des Behälters und
bildet einen Hauptstrang 23
für die ihm über eine Luftleitung 24 zugeführte
Druckluft. Jede Hälfte hat außerdem einen gegen den Bereich oberhalb der öffnung
21 aufwärts und einwärts geneigten Schlitz 25, durch den die Preßluft aus
der Luftleitung 24 gerichtet ist. Eine Seitenwand der beiden unteren Expansionskammr-m
15 und 16 besteht aus einer Drossel 26 und bieasamen Platten
27,
welch letztere von dieser Wand getragen sind, und diese Drossel
26 kann mit Hilfe von mittels Schraubeneinrichtungen oder eines hydraulischen
Systems betriebenen Stangen 28 auswärts oder einwärts verschoben werden.
Bei der beschriebenen Maschine sind entlang der Behälterseite drei voneinander entfernte
Stangen vorgesehen, und jede ist mit einem Zahnrad 28 a versehen, das mit
einer zur Einstellung der Drosseln mittels (nicht dargestellter) außenliegender
Einrichtungen betätigbaren Zahnstange 28 b
im Eingriff steht. Durch eine solche
Einstellung kann die Drossel 19 zwischen diesen beiden Expansionskammern
auf die erforderliche Schlitzbreite eingistellt oder geschlossen werden. Die Wirkungsweise
dieser Anordnung wird im folgenden noch eingehend beschrieben.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 sind unter dem Boden
des Behälters 11 zwei Zufuhrwalzen 29 und 30, die die Vorwärtsbewegung
des Stoffes 22 durch den Wirbelschichtbehälter unterstützen, sowie etwaige andere
und zusätzliche erforderliche Zufuhr-und Lenkeinrichtungen vorgesehen. Die Walzen
29
und 30 dienen außerdem dazu, die Abdichtung des Windkastens
A zu vervollständigen, der auch mit weiteren Abdichtungsgliedern S',
S2, S3 und S4 ausgestattet ist.
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An Hand der F i g. 2 A, 2 B, 2 C und 2
D werden nun die Einzelheiten und die Wirkungsweise des oben beschriebenen
Behälters für die Wirbelschicht eingehend beschrieben und erläutert. Diese Figuren
zei-"en a schematisch die Expansionskammern 14, 15, 16, die Eintrittsöffnung 21
und den unteren Teil der eigentlichen Wirbelschicht.
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Die Wirbelschichtteilchen sind Glaskugeln mit Kugeldurchmessem im
Bereich von zwischen 520
und 600 #L. Die durch die beiden seitlichen
Schlitze 25 neben der öffnung 21 zugeführte Luft reicht aus, um die eigentliche
Schicht zu verwirbeln.
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Die oberste Verengung 17 bildet einen langen Schlitz, der sich
über die Breite des Behälters erstreckt, und die Breite dieses Schlitzes ist etwa
4 mm. Der nächste darunterliegende Schlitz 18 hat eine
Schlitzbreite
von etwa 3,2 mm. Der nächstfolgende darunterliegende Schlitz 19 hat
eine in der oben beschriebenen Weise einstellbare Schlitzbreite, und diese ist für
den Betrieb des Wirbelschichtbehälters auf 2,4 mm eingestellt. Die unterste Verengung
20 hat eine Spaltbreite von 4 mm.
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Eine Bahn aus gewebtern Stoff von etwa 914 mm Breite und
0,38 mm Dicke ist durch die Öffnung 21, die Expansionskammern 14,
15 und 16 und den eigentlichen Schichtteil der Kammern hindurchgeführt,
und bei geschlossener Verengung 19 wird der für die eigentliche Schicht bestimmte
Teil des Behälters mit Wirbelschichtteilchen gefüllt. Auf diese Weise sind der die
eigentliche Schicht enthaltende Teil des Behälters und die oberen beiden Expansionskammern
mit Wirbelschichtteilchen gefüllt.
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Nun wird die Zufuhr der Verwirbelungsluft eingeschaltet und die Verengung
19 zwischen den beiden untersten Expansionskammern auf ihre Betriebsschlitzbreite
geöffnet. Die Luftzufuhr hat zur Folge, daß bei stillstehendem Stoff die Expansionskammern
von Wirbelschichtteilchen freigemacht werden. Dieser Zustand ist aus F i
g. 2 B ersichtlich. Die Grenze zwischen der eigentlichen Schicht und der
Luft oberhalb der oberen Expansionskammer ist veränderlich, und die Form oder das
Profil dieser Grenzfläche wechselt dauernd, jedoch tritt nur in vernachlässigbar
geringem Ausmaß eine Bewegung von Glaskügelchen in das Expansionskammersystem und
aus diesen heraus auf.
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F i g. 2 C zeigt die Aufwärtsbewegung des Stoffes durch
den Schlitz 21, das Expansionskammersystem und die eigentliche Schicht. Auch hier
ist die Form der Grenzfläche zwischen der Wirbelschicht und der Luft oberhalb der
obersten Expansionskammer instabil und wechselt ständig. In der obersten Expansionskammer
tritt eine Teilchenbewegung sowohl in die Kammer als auch aus dieser heraus auf,
und die Teilchen in dieser Kammer sind dauernd einer verwirbelten Bewegung unterworfen.
Die beiden untersten Expansionskammern sind im wesentlichen frei von Teilchen. Die
Verwirbelungsluft wird mit einem Druck von etwa 0,5 bis 0,7 atü zugeführt.
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Die F ig. 2D zeigt den durch die eigentliche Schicht, das Expansionskammersystein
und die öffnung 21 nach unten geführten Stoff. In diesem Fall ist die Grenze zwischen
der Wirbelschicht und der Luft oberhalb der obersten Expansionskammer ebenfalls
instabil und ändert ihre Form dauernd.
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An der obersten Kammer herrscht eine mäßige Bewegung von Teilchen
in diese Kammer und aus ihr heraus, und an der nächst niedriger liegenden Expansionskammer
herrscht nur eine geringfügige Teilchenbewegung in die Kammer bzw. aus ihr heraus.
In jeder Kammer herrscht eine turbulente Bewegung derjenigen Teilchen, die sich
jeweils innerhalb der Kammer befinden. Die unterste Kammer ist im wesentlichen von
Teilchen frei. Die Verwirbelungsluft wird miteinem Druck von 0,5 bis
0,7 atü zugeführt.
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Es hat sich gezeigt, daß das Material im Betrieb in befriedigender
Weise durch die Maschine vorwärts führbar ist, und es wurde insbesondere festgestellt,
daß beim Abwärtsführen des Materials keine gefährliche Neigung zu einer übermäßigen
Erhöhung der Zugspannung infolge Verklemmens von Teilchen besteht. Es wurde im wesentlichen
auch kein Austreten von Teilchen aus der Wirbelschicht beobachtet. Hinsichtlich
der Einrichtung zum Schließen der Verengung zwischen den beiden untersten Expansionskammern
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dafür zu sorgen, daß beim Ausschalten der
Zufuhr von Verwirbelungsgas in die Schicht die Drosseln die Verengung selbsttätig
schließen, so daß ein Entweichen von Teilchen aus der dann nicht mehr verwirbelten
Masse der Schicht durch das Expansionskammersystem und die Öffnung 21 verhindert
wird.
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F i. g. 3 zeigt schematisch einen Wirbelschichtbehälter
11, durch den das Material 22 zur Behandlung in einem einzigen Durchgang
hindurchführbar ist, indem es in den Behälter durch die offene Oberseite eintritt
und ihn am Boden desselben verläßt.
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Innerhalb des Behälters für die eigentliche Schicht sind Lenkkörper
31 vorgesehen. Außerdem sind Heizkörper 32 angeordnet, die in der
Form von Rohren sein können, die elektrische Widerstandsheizkörper enthalten oder
Dampf von hoher Temperatur führen können, der von einer geeigneten Dampfleitung
geliefert wird.
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F i g. 4 zeigt einen Wirbelschichtbehälter, der in Wirklichkeit
eine Verdoppelung des Behälters nach F! g. 3 darstellt und der das Hindurchführen
von Material in der Abwärtsrichtung durch den einen Teil des Behälters und dann
in der Aufwärtsrichtung durch einen anderen Teil des Behälters, also einen doppelten
Durchgang, gestattet. Auch hier sind normalerweise Lenkkörper 31 und Heizeinrichtungen
32
im eigentlichen Schichtteil des Behälters vorgesehen.