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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von bahnförmigem
Gut mittels einer durch einen Gasstrom in der Schwebe und in wirbelnder Bewegung
gehaltenen Schicht feiner Feststoffteilchen in einem Behälter, den das Gut unter
Umlenkung durch mindestens eine im unteren Teil des Behälters angeordnete Walze
mindestens zweimal durch-läuft.
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Der mehrfache Durchgang des Gutes durch die Schicht aus feinen Feststoffteilchen,
kurz Wirbelschicht genannt, hat den Vorteil, daß bei kleineren Abmessungen des Wirbelschichtbehälters
eine größere Verweilzeit in der Wirbelschicht erzielt werden kann und daß die beim
einmaligen Durchgang auftretenden Abdichtungsprobleme zur Vermeidung eines Verlustes
von Wirbelschichtteilchen vermieden werden. Beim mehrfachen Durchgang des Gutes
unter Umlenkung durch mindestens eine Walze tritt jedoch das Problem auf, daß Wirbelschichtteilchen
zwischen das Gut und die Walze geraten und das Gut beschädigen können. Um dies zu
vermeiden, ist es bereits bekannt, eine poröse Walze zu verwenden und durch das
Hindurchleiten von Druckluft durch die Wand der Walze deren Oberfläche von Wirbelschichtteilchen
freizuhalten. Eine poröse Walze hat aber immer auch eine rauhe Oberfläche und ist
daher in Fällen, in denen zur Behandlung des Gutes eine möglichst glatte Walzenoberfläche
erforderlich ist, unerwünscht. Auch kann durch den Austritt von Druckgas aus der
verhältnismäßig großen Walzenoberfläche das Verklemmen von Wirbelschichtteilchen
zwischen Walze und bahnförmigem Gut nicht mit Sicherheit vermieden werden bzw. nur
unter Verwendung eines sehr großen Gasdruckes, der den zur Aufrechterhaltung der
Wirbelschicht erforderlichen Gasdruck übersteigt und daher die Wirbelschicht stört.
Die Erfindung zielt daher auf die Schaffung einer Vorrichtung ab, bei der ohne die
Verwendung einer porösen Walze das Verklemmen von Wirbelschichtteilchen zwischen
Walze und bahnförmigem -Gut vermieden wird.
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Dies wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß die Walze in einer vom Behälter getrennten, durch Materialführungsschlitze
mit ihm verbundenen Kammer angeordnet ist und daß mindestens ein Teil des die Verwirbelung
der Feststoffteilchen verursachenden Gasstromes durch die Materialführungsschlitze
in den Behälter einströmt.
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Bei dieser Anordnung kann das Eindringen von Wirbelschichtteilchen
in die die Walze enthaltende Kammer durch die Materialführungsschlitze bereits mit
einem geringen Gasdruck des durch die Materialführungsschlitze in den Behälter einströmenden
Gasstromes verhindert werden, der die einwandfreie Ausbildung der Wirbelschicht
nicht stört. Falls der Druck zur Aufrechterhaltung der Wirbelschicht nicht ausreicht,
kann zusätzlich das Gas direkt in den Behälter der Wirbelschicht eingeleitet werden.
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Vorzugsweise verlaufen die Wände der Materialführungsschlitze in geringem
Abstand parallel zu dem bahnförmigen, von der Walze umgelenkten Gut und sind die
Eintrittsöffnungen für den Gasstrom in den Wänden der Materialführungsschlitze vorgesehen.
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Zusätzlich können auch die Wände der Kammer unter geringem Abstand
parallel zu dem bahnförmigen, von der Walze umgelenkten Gut verlaufen und weitere
Eintrittsöffnungen für den Gasstrom in den Kammerwänden auf der vom Gut umschlungenen
Seite und/oder der freien Seite der Walze vorgesehen sein.
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Bei einer vorteilhaften Ausführtingsform der Erfindung münden die
Materialzuführungsschlitze mit einer trichterförmigen Erweiterung in den Behältei
ein.
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Soll eine Vorrichtung mit mehr als zweimaligem Durchgang des Gutes
durch die Wirbelschicht geschaffen werden, so können vorteilhafterweise mehrere
je eine Walze enthaltende Kammern vorgesehen sein.
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung
beschrieben, die im Schnitt den unteren Teil einer Vorrichtung für die Wärmebehandlung
bahnförmigen Gutes in einer Wirbelschicht zeigt. Die Vorrichtung kann beispielsweise
für das Trocknen von gefärbten Geweben verwendet werden.
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Im wesentlichen besteht die Vorrichtung aus einem Behälter
10 von rechteckigem Querschnitt für die Wirbelschicht, innerhalb dessen sich
zwei Paare vertikaler Reihen von falousiekörpem 11 befinden. Diese Jalousiekörper
sind um einen geringfügigen Winkel gegen die Vertikale geneigt und konvergieren
nach oben zu gegen die Bahn des Gewebes. Die Jalousiekörper der einen vertikalen
Reihe sind in bezug auf die der anderen Reihe gestaffelt angeordnet. Zwischen Jalousiekörpern
jeder Reihe sind Bahnführungen 12 vorgesehen, die eine Berührung des Gutes mit den
Jalousiekörpern verhindern sollen, insbesondere wenn das Gut stillsteht.
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Die Talousiekörper sind hohl und ermöglichen die Verwendung eines
Heizmittels, z. B. eines elektrischen Heizkörpers zum Beheizen der Feststoffteilchen
der Wirbelschicht; die Jalousiekörper können auch mit Dampf- oder Verbrennungsgasen
beheizt werden. Unterhalb des untersten hohlen Jalousiekörpers 11
jeder Reihe
befindet sich ein massiver Körper 13.
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Unterhalb des oben beschriebenen Teiles der Vorrichtung ist eine abgetrennte
Kammer für die Aufnahme einer angetriebenen Walze 14 vorgesehen. Die Kammer hat
die gleiche Länge wie die Länge von einem Ende des Behälters 10 zum anderen,
und ihre Seitenteile 15 haben eine Innenausbildung, die dem Umriß der Walze
14 über einen Teil ihres Umfangs eng angepaßt ist. Zwischen den Seitenteilen
15
und unterhalb der Walze 14 befindet sich ein Distanzkörper 16, der
den Boden eines im wesentlichen rechteckigen Hohlraumes bildet, der zu der Kammer,
in der sich die Walze 14 befindet, offen ist. Zwischen den Seitenteilen
15 und dem Distanzkörper 16 sind Dichtungen 17 vorgesehen.
Die soeben erwähnten Teile sind mittels Schrauben 18 zusammengehalten.
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Innerhalb des rechteckigen Raumes befindet sich eine Luftspeiseleitung
19 mit Austrittsöffnungen 20, durch welche Verwirbelungsluft unter Druck
in die Kammer eingeführt werden kann.
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Oberhalb der Walze 14 befindet sich eine Platte 21 von bogenförmigem
Querschnitt, die von der Walze 14 in einem geringfügigen Abstand angeordnet ist.
Die Platte 21 hat nach oben ragende Seiten 22, die über eine kurze vertikale Strecke
zueinander parallel und in einem Abstand von dem unteren vertikalen Abschnitt der
im fol-enden zu besprechenden Seitenwände 23 des Behälters verlaufen. über
den Rest ihrer Höhe konvergieren diese Seitenwände 22 gegeneinander und treffen
sich oberhalb der Platte 21 und
oberhalb der Längsachse der Walze
14. Die Platte 21 und die Seitenwände 22 begrenzen einen im wesentlichen im Querschnitt
dreieckigen Hohlraum, innerhalb dessen eine weitere Luftspeiseleitung 24 angeordnet
ist. In der Platte 21 und den Seitenwänden 22 sind Luftschlitze 25 vorgesehen.
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Die Seitenwände 23 des Behälters 10 konvergieren im
untersten Bereich des Behälters und verlaufen über eine kurze Strecke zueinander
sowie zu den Seitenwänden 22 parallel, so daß von einem Ende des Behälters zum anderen
reichende parallele Materialführungsschlitze gebildet werden, die zu der Oberfläche
der Walze im wesentlichen tangential liegen.
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Die Seitenteile 15 der Kammer sind an den Seitenwänden
23 des Wirbelschichtbehälters 10 mittels Schrauben 26 befestigt,
und um dies zu ermöglichen, ist entlang der obersten Innenkante jeder Seite
15 ein Falz 27 vorgesehen, in den die betreffende Seitenwand
23 eingesetzt ist.
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Im Betrieb wird das bahnförmige Gut zwischen den beiden Jalousiekörperreihen
eines Reihenpaares von oben her durch den Behälter 10, durch einen der Materialführungsschlitze
zwischen der einen Seitenwand 23 des Behälters und der einen Seite der Platte
22, um die Walze 14 und zurück durch die Wirbelschicht, zwischen den Jalousiekörpern
des anderen Reihenpaares hindurch eingezogen. Die Walze 14 ist mittels eines nicht
dargestellten Antriebes von außen angetrieben. Diese Walze 14 ist vorteilhafterweise
in außenliegenden Wälzlagem gelagert und an ihren Durchgangsstellen durch die Wände
der Kammer, z. B. mittels Kohledichtungen, abgedichtet.
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Die Wirbelschicht wird durch Einblasen von Luft in den Wirbelschichtbehälter
in solcher Weise verwirbelt, daß die Verwirbelungsbedingungen gleichmäßig sind,
d. h. derart, daß in jedem beliebigen Querschnitt der Schicht der Grad der
Verwirbeluna im wesentlichen der gleiche ist. Wenn die Schicht in dieser Weise durch
den durch die Materialführungsschlitze in den Behälter 10 eintretenden Gasstrom
verwirbelt ist, sorgt dieser Gasstrom gleichzeitig dafür, daß ein Durchfallen von
Wirbelschichtteilchen unter das durch die Linie X-X bezeichnete Niveau vermieden
wird und daß folglich die Walze 14 mit den Wirbelschichtteilchen nicht zur Berührung
kommt. Bei einer Wirbelschicht von 150 mm Breite und 1200 mm Länge bei Verwendung
von Wirbelschichtteilchen von 0,5 mm Durchmesser konnte mit einer eingeblasenen
Luftmenge bei einem überdruck von etwa 0,5 atü zwischen 7,5 und
9,5 m3/min eine ausreichende Verwirbelung erzielt und die Kammer von Feststoffteilchen
freigehalten werden.
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Es wurde nun gefunden, daß mit der oben beschriebenen Vorrichtung
äußerst niedrige Zugspannungen erzielbar sind. Bei einem Probelauf der Vorrichtung
wurde ein aus den unter dem Warenzeichen »Terylene« bekannten Garnen hergestellter
Stoff von etwa 1 m Breite und einem Gewicht von etwa 75 g/M2 mit einer
Geschwindigkeit von etwa 5 m/min durch die Vorrichtung geführt. Die Zugspannung
in dem Stoff während des Laufes wurde mit 1,8 kg ermittelt.
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In den Seitenwänden 22 können in der Nähe der Stelle, an der sie einander
treffen, weitere öffnungen vorgesehen sein, um die Verwirbelung der Feststoffteilchen
zwischen den beiden Bahnen des Gutes zu erhöhen. Zusätzliche Einlässe für das Verwirbelungsgas
können außerdem innerhalb des unteren Bereiches des Behälters 10 oder der
Behälter 10 vorgesehen sein.
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Die Materialführungsschlitze haben vorzugsweise 2,5 mm Breite;
die Seitenwände 23 können zur Einstellung der Schlitzbreite beweglich ausgebildet
sein.
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Einer der Hauptvorteile der beschriebenen Vorrichtung liegt darin,
daß Materialien mit darauf aufgebrachter Flotte oder Färbeflüssigkeit verhältnismäßig
leicht durch die Schicht führbar sind, ohne daß der Farbstoff beeinträchtigt wird.
Außer zum Färben kann die Vorrichtung für die Wärmebehandlung von nassen, trockenen
oder imprägnierten Materialien oder auch zum Aushärten von Harzen verwendet werden.
Bei einer weiteren abgewandelten Ausführungsform der obigen Vorrichtung können Querstreckvorrichtungen
vorgesehen sein.
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Bei noch einer weiteren abgewandelten Ausführungsform können mehrere
parallele Walzen nebeneinander in der Kammer vorgesehen sein, so daß das Material
mehrere Male nacheinander aufwärts und abwärts durch die Wirbelschicht führbar ist.
Wahlweise kann statt dessen jede dieser Walzen in einer getrennten Kammer angeordnet
sein. Es müßten in beiden Fällen natürlich auch Walzen oberhalb der Wirbelschicht
angeordnet sein, um das Gut umzulenken.