DE1635326B2 - Vorrichtung zur Hochfrequenztrocknung bahn- oder fadenförmigen Faserstoffgutes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Hochfrequenztrocknung bahn- oder fadenförmigen Faserstoffgutes in fortlaufendem Arbeitsgang. Sie kann bei der Papierfabrikation oder bei der Herstellung von Fäden aus natürlichen oder synthetischen Faserstoffen angewendet werden.

Für die Trocknung bahn- oder fadenförmigen Faserstoffgutes in fortlaufendem Arbeitsgang unter Verwendung elektrischer Hochfrequenzfelder ist es bereits bekannt, längs der Bahn des zu behandelnden Gutes eine Mehrzahl stabförmiger Elektroden mit in Richtung der Bahn des Gutes aufeinanderfolgend abwechselnden Polaritäten derartig anzuordnen, daß die Feldlinien im wesentlichen in Richtung der Bahn des zu behandelnden Gutes liegen (deutsche Patentschrift 691 038).

Es ist ferner eine Vorrichtung zum Trocknen von Textilfaden im fortlaufenden Arbeitsgang bekannt, mit der die Fäden von der anhaftenden leitenden Flüssigkeit durch unmittelbare elektrische Widerstandserwärmung befreit werden, wobei die Fäden mit zahlreichen, nebeneinanderliegenden elektrischen Kontakten unterschiedlicher Polarität in Berührung kommen, bei der die Relativbewegung zwischen dem Behandlungsgut und den Kontaktelektroden dadurch vermieden wird, daß der Trägerkörper der Kontaktelektroden als sich drehende Trommel ausgebildet ist, deren Kontaktelektroden an den Stellen, wo sie mit den Fäden in Berührung kommen, mit Fadengeschwindigkeit umlaufen (deutsche Patentschrift 1 029 789).

Entsprechend einem älteren Vorschlag ist vorgesehen, eine solche Vorrichtung zur Trocknung von Fäden, umfassend eine drehbare Trommel, auf deren Umfang sich in Achsrichtung der Trommel erstreckende stabförmige Elektroden angeordnet sind, wobei in Umfangsrichtung der Trommel Elektroden unterschiedlicher Polarität einander folgen, zur Erzeugung elektrischer Hochfrequenzfelder zwischen den Elektroden mit Hochfrequenzspannung zu speisen und dabei die Elektroden jeder Polarität auf je einer sich senkrecht zur Trommelachse erstreckenden Kondensatorplatte anzuordnen, der eine ortsfeste Kondensatorplatte zur kapazitiven Speisung der Elektroden gegenübersteht (deutsche Patentanmeldung J 27 606 VIIId/21h; 38 vom 1.3.1965).

Bei praktischen Versuchen mit einer derartigen drehbaren Elektrodenanordnung, bei der die stabförmigen Elektroden abwechselnder Polarität auf der Mantelfläche eines Zylinderstumpfes angeordnet sind, hat sich ergeben, daß befriedigende Trocknungsergebnisse bei der hohen Ablaufgeschwindigkeit des hergestellten Gutes aus den vorausgehenden Stufen des Produktionsganges mit Elektrodenanordnungen von annehmbaren Ausmaßen besonders dann erzielt werden können, wenn man mit der Hochfrequenz-Spannungsbelastung bis nahe an die zulässige Grenze herangeht. Diese Grenze kann sowohl durch die Gefahr der Funkenbildung an den Berührungsstellen des Faserstoffgutes mit den Elektroden und durch Überschläge zwischen den Elektroden als auch durch die Gefahr der Überhitzung eines wärmeempfindlichen Gutes gegeben sein, dessen Gefährdung mit dem Fortschreiten des Flüssigkeitsentzuges wächst, weil die umgesetzte Verdamp-

fungswärme mit diesem Fortschreiten abnimmt. Daraus ergibt sich, daß die zulässige Grenze der Spannungsbelastung zwischen den einzelnen Elektroden innerhalb des Ablaufes des Behandlungsprozesses veränderlich ist. In der Regel wird mit Rücksicht auf das noch feuchte Faserstoffgut im Anfang des Prozesses zur Vermeidung von Funkenbildung eine niedrigere Spannung anzulegen sein, aber es ist auch möglich, daß mit Rücksicht auf die Wärmeempfindlichkeit des behandelten Faserstoffgutes die Spannungsbelastung zwischen den Elektroden gegen Ende des Prozesses niedriger sein muß als in der Mitte oder am Anfang der Behandlung.

Bei der erwähnten bekannten Vorrichtung zum Trocknen von Textilfaden im fortlaufenden Arbeitsgang sowie bei der Vorrichtung nach dem erwähnten älteren Vorschlag konnte zwischen den einander benachbarten Elektroden der umlaufenden Elektrodenanordnung über den ganzen Umnfang nur die gleiche Spannung zur Wirkung gebracht werden. Nach den angegebenen Grenzbedingungen mußte diese Spannung gleich der kleinsten innerhalb des Behandlungsprozesses vorkommenden Grenzspannung bemessen werden, so daß die Möglichkeit, in anderen Bereichen des Behandlungsprozesses höhere Spannungen anzuwenden, nicht ausgenutzt werden konnte. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Mangel der bisher bekannten bzw. vorgeschlagenen Vorrichtungen zu vermeiden und eine Anpassung der innerhalb des Behandlungsprozesses jeweils zwischen den Elektroden vorhandenen Spannung an die jeweils zulässige Grenzspannung zu ermöglichen. Es ist dabei das Ziel der Erfindung, durch die bessere Ausnutzung der zulässigen Spannungsgrenze den Behandlungsvorgang zu intensivieren und kürzere Behandlungszeiten bzw. kleinere Behandlungsvorrichtungen anwenden zu können.

In einer Vorrichtung zur Hochfrequenztrocknung bahn- oder fadenförmigen Faserstoffgutes in fortlaufendem Arbeitsgang mittels einer drehbaren Elektrodenanordnung von der Umrißform eines Zylinderstumpfes, in deren Mantelfläche sich in Achsrichtung des Zylinders erstreckende Stabelektroden derartig angeordnet sind, daß in Umfangsrichtung Elektroden entgegengesetzter Polarität einander benachbart sind, mit wenigstens einer ortsfesten, mit der Hochfrequenzspannungsquelle verbundenen Kondensatorbelegung zur kapazitiven Speisung der mit einer mit der Elektrodenanordnung zusammen beweglichen, der ortsfesten Belegung benachbarten Kondensatorbelegung verbundenen Stabelektroden der einen Polarität ist erfindungsgemäß die bewegliche Kondensatorbelegung in eine Anzahl von gegeneinander isolierten Belegungsteilen aufgeteilt, von denen jeder mit wenigstens einer Stabelektrode in leitender Verbindung ist und in einer Richtungskomponente senkrecht zur Relativbewegung der beweglichen Belegungsteile gegenüber der ortsfesten Belegung ein Ausmaß von ungefähr der entsprechenden maximalen Ausdehnung des als Koppelfläche dienenden Teiles der ortsfesten Belegung aufweist, und die ortsfeste Belegung weist längs des einer Umdrehung der Elektrodenanordnung entsprechenden Weges der beweglichen Belegungsteile derartige Unterschiede der entsprechenden Ausdehnung auf, daß die von den Belegungsteilen gespeisten Stabelektroden längs einer Umdrehung wesentlich verschiedene Spannungen erhalten. ~

Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung nimmt die Breite des als Koppelfläche ausgenutzten Teiles der ortsfesten Kondensatorbelegung mit der Umdrehungsrichtung nach einer stetigen Funktion zu. Bei derselben Ausführungsform geht die Breite des als Koppelfläche ausgenutzten Teiles der ortsfesten Kondensatorbelegung von ihrem Höchstwert auf ihren Kleinstwert in Form einer Stufe über, weiche in bezug auf die gespeisten Stabelektroden so angeordnet ist, daß auf die Elektrodenanordnung auflaufendes Faserstoffgut der minimalen Elektrodenspannung, ablaufendes Faserstoffgut der maximalen Elektrodenspannung ausgesetzt wird. Diese Ausführungsform ist besonders für die Trocknung von Faserstoffgut geeignet, bei welchem die Gefahr der Überhitzung nach stärkerem Fortschreiten des Trocknungsprozesses nicht gegeben ist. Für diese Verwendungsart hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Breite des als Koppelfläche ausgenutzten Teiles der ortsfesten Kondensatorbelegung an der Stelle der Stufe im Verhältnis 1 : 4 zu verändern.

Obwohl jeder Belegungsteil der beweglichen Kondensatorbelegung mehrere Stabelektroden tragen kann, welche mit untereinander gleichen Spannungen gespeist werden, ist es vorteilhafter, eine möglichst feine Stufung vorzusehen. Diese ergibt sich, wenn für jede einzelne Stabelektrode auch ein Belegungsteil der beweglichen Kondensatorbelegung vorgesehen ist. Die ortsfeste Kondensatorbelegung hat im allgemeinen die Form eines ebenen, mit seiner Ebene zur Umdrehungsachse der beweglichen Elektrodenanordnung senkrecht stehenden Ringes. Dementsprechend weisen die Belegungsteile der beweglichen Kondensatorbelegung die Form von Ringsektoren auf.

Außer dieser in ihrer Konstruktion besonders einfachen Formgebung für die ortsfeste und die bewegliche Kondensatorbelegung können auch alle anderen Formen geeigneter Rotationskörper verwendet werden. Beispielsweise ergibt sich eine fast in gleichem Maße vorteilhafte Konstruktion, wenn die ortsfeste und die bewegliche Kondensatorbelegung die Form koaxialer Zylinderstümpfe haben, wobei entweder die äußere oder die innere Zylinderelektrode zu der ortsfesten Belegung gehören kann. Bei der ortsfesten Belegung wird dann entsprechend der Erfindung der zylindrische Ring in Richtung der Erzeugenden mit einer über den Umfang verschiedenen Breite ausgeführt. Die dem ortsfesten Ring gegenüberstehenden Belegungsteile der beweglichen Kondensatorbelegung haben dann die Form von Teilstücken eines solchen Ringes, welche wie bei der bekannten Form des Kollektors einer elektrischen Maschine an den einander benachbarten Längsseiten durch Schnittebenen begrenzt werden, welche durch die Zylinderachse gehen. Jedes Segment kann dann unmittelbar in seiner Verlängerung die zugehörige Stabelektrode tragen.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigt

F i g. 1 eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung in einer Schnittdarstellung;

F i g. 2 zeigt in einer besonderen Darstellung die ortsfeste Kondensatorbelegung und die in Belegungsteile aufgeteilte bewegliche Kondensatorbelegung zur Verdeutlichung der Wirkungsweise der Erfindung.

In Fig. 1 ist die Vorrichtung nach der Erfindung in einem durch die Drehachse geführten Schnitt dargestellt. Die Gehäusewand 1 trägt das Lagerrohr 2, in welchem mit Hilfe der dargestellten Kugellager die Achse 3 leichtlaufend gelagert ist. Auf der Achse 3 sitzt die aus Isolierstoff bestehende Scheibe 6, die über ihren Umfang verteilt die Belegungsteile 7 trägt. Diese BeIe-

gungsteile können beispielsweise aus Aluminium oder einem anderen Leichtmetell bestehen, um die Massenträgheit der umlaufenden Teile möglichst klein zu halten. Jeder Belegungsteil 7 trägt eine zugehörige Stabelektrode 11. Über einen Klemmring und die Speichen 4 ist auf der Achse 3 auch die andere Seitenscheibe 5 befestigt, die über die Achse 3 und die Lager unmittelbar mit dem Gehäuse elektrisch leitend verbunden ist. Die Belegungsteile 7 sind jedoch gegenüber dem Gehäuse durch die Scheibe 6 isoliert.

Die Seitenplatte 5 trägt die Stabelektroden 12, und die Belegungsteile 7 tragen die Stabelektroden 11, welche so angeordnet sind, daß die Elektrodenreihen 11 und 12 kammartig ineinander greifen. Die Stabelektroden 11 sind über die Koppelkapazität zwischen jedem zugehörigen Belegungsteil 7 und der ortsfesten Kondensatorbelegung 8 mit dem gegen Masse Spannung führenden Ende einer Hochfrequenzleitung verbunden, deren Innenleiter mit 15 und deren Außenleiter mit 14 bezeichnet ist. Die Elektroden 12 sind über die Koppelkapazität zwischen der Seitenscheibe 5 und der dieser gegenüberstehenden ortsfesten Kondensatorelektrode 9 kapazitiv mit Masse verbunden.

Zwischen je zwei einander benachbarten, verschieden polarisierten Stabelektroden 11 bzw. 12 bildet sich in Umfangsrichtung des zwischen der Seitenplatte 5 und den Belegungsteilen 7 liegenden Zylinderstumpfes ein starkes elektrisches Hochfrequenzfeld aus. Im Betrieb wird das zu behandelnde Gut, beispielsweise ein gesponnener und imprägnierter Faden aus natürlichen oder synthetischen Faserstoffen über den Umfang des Zylinderstumpfes unter Auflage auf den Elektroden 11 und 12 geführt. Durch die Bewegung des Fadens wird die leichtlaufende Elektrodenanordnung ebenfalls bewegt und damit in Drehung versetzt. Der Umschlingungswinkel des Fadens in bezug auf die Elektrodenanordnung kann so groß wie möglich gewählt werden, also nahezu 360°, so daß gerade noch das auflaufende und ablaufende Fadentrum aneinander gut vorbeigeführt werden können.

In der Zeichnung ist angedeutet, wie der umlaufende Teil der Elektrodenanordnung über die Seitenplatte 5 und die Belegungsteile 7 mit Hochfrequenzenergie versorgt wird. Dazu dienen die feststehenden Kondensatorbelegungen 8 und 9, welche ringförmig ausgeführt und den äußeren Oberflächen der Seitenplatte 5 bzw. der Belegungsteile 7 in geringem Abstand parallel gestellt sind. Die Kopplungsplatte 8 wird an der Gehäuseplatte 1 mittels der Isolatoren 17 gehalten und über den Innenleiter der koaxialen Hochfrequenzleitung mit dem Außenleiter 14 mit Hochfrequenzspannung versorgt. Die Seitenplatte 5 steht über die Koppelplatte 9, die an den Trägern 10 gehalten ist, kapazitiv unmittelbar mit Masse in Verbindung. Die Kapazität zwischen der Seitenplatte 5 und der Koppelplatte 9 ist also dem Stromweg über die Lagerung der Achse 3 parallel geschaltet, der auch durch eine Isolationszwischenlage für Hochfrequenzströme ganz gesperrt werden kann. Dies ist aus Sicherheitsgründen erwünscht, um eine Funkenbildung an den Kugellagern zu vermeiden. Wie man erkennt, wird durch die kapazitive Übertragung zwischen den Koppelplatten und den Seitenplatten jegliehe Reibung durch Schleifringe und Kontakte vermieden. Dadurch wird der sehr leichte Lauf der Elektrodenanordnung gewährleistet.

Um nun im Sinne der Erfindung die Größe der Hochfrequenzspannung zwischen den Stabelektroden 11 und 12 dem jeweiligen Stand des Behandlungsprozesses anzupassen, ist die ortsfeste Kondensatorbelegung in Gestalt der Koppelplatte 8 mit einer über den Umfang veränderlichen Breite des als Koppelfläche ausgenutzten Teiles ihrer Oberfläche ausgebildet. Dies erkennt man aus F i g. 2, in welcher die Kondensatorbelegung bzw. Koppelplatte 8 ohne die übrigen Teile der Vorrichtung dargestellt ist. Im oberen Quadranten der Zeichnung sind dazu die der Koppelplatte 8 gegenüberstehenden Belegungsteile 7 dargestellt, weiche die Stabelektroden 11 tragen. Das Ausmaß der Belegungsteile 7 in der zur Umdrehungsrichtung senkrechten Richtung, also in der Richtung des Radius des Umdrehungskreises, ist dabei so gewählt, daß es der größten Breite der Kondensatorbelegung 8 entspricht.

Wenn das nasse Faserstoffgut in Richtung des Pfeiles a auf die Elektrodenanordnung aufläuft, so erkennt man aus Fig.2, daß an dieser Stelle die Breite der , Kondensatorbelegung 8 am geringsten ist. Dement- <' sprechend ist an dieser Stelle auch die Kapazität gegenüber einem Belegungsteil 8 am geringsten. Der dadurch gegebene größere kapazitive Widerstand nimmt daher einen wesentlichen Teil der Hochfrequenzspannung auf, so daß die Elektroden an der Stelle des auflaufenden Faserstoffgutes mit der niedrigsten Hochfrequenzspannung gespeist werden. Rückt der Belegungsteil 7, dessen Stabelektrode 11 gerade das feuchte Faserstoffgut aufgenommen hat, nun mit der weiteren Umdrehung der Vorrichtung in solche Lagen vor, in denen die Breite der Kondensatorbelegung 8 größer ist, so erhält die zugehörige Stabelektrode 11 auch eine in entsprechendem Maße vergrößerte Hochfrequenzspannung. Dieser Vorgang setzt sich fort bis zur vollen Umdrehung, nach welcher das nun getrocknete Faserstoffgut in Richtung des Pfeiles b die Elektrodenanordnung verläßt. An dieser Stelle hat die Kondensatorbelegung 8 ihre größere Breite erreicht, so daß kurz vor dem Ablauf des getrockneten Faserstoffgutes zwischen den Stabelektroden 11 und 12 die volle Hochfrequenzspannung erreicht wird. An der Auflauf- bzw. Ablauf- ( stelle springt die Breite der Kondensatorbelegung 8 in der Stufe 18 wieder auf den Anfangswert zurück. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, bei Trocknungsprozessen ein Verhältnis der maximalen zur minimalen Breite der Kondensatorelektrode 8 zu benutzen, welches ungefähr gleich 4 :1 ist.

Bei zweckentsprechender Gestaltung des Kurvenverlaufes für den inneren Ausschnitt der Kondensatorelektrode 8 ist es durch die Erfindung möglich, über den ganzen Trocknungsprozeß hinweg die zwischen den Stabelektroden 11 und 12 bestehende Hochfrequenzspannung nahe dem an dieser Stelle des Behandlungsprozesses zulässigen Grenzwert der Spannung zu halten. Dadurch gelingt es, die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung optimal auszunutzen und entweder höhere Durchlaufgeschwindigkeiten oder verringerte Ausmaße der Vorrichtung zu erzielen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Hochfrequenztrocknung bahn- oder fadenförmigen Faserstoffgutes in fortlaufendem Arbeitsgang mittels einer drehbaren Elektrodenanordnung von der Umrißform eines Zylinderstumpfes, in deren Mantelfläche sich in Achsrichtung des Zylinders erstreckende Stabelektroden derartig angeordnet sind, daß in Umfangsrichtung Elektroden entgegengesetzter Polarität einander benachbart sind, mit wenigstens einer ortsfesten, mit der Hochfrequenzspannungsquelle verbundenen Kondensatorbelegung zur kapazitiven Speisung der mit einer mit der Elektrodenanordnung zusammen beweglichen, der ortsfesten Belegung benachbarten Kondensatorbelegung verbundenen Stabelektroden der einen Polarität, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Kondensatorbelegung in eine Anzahl von gegeneinander isolierten Belegungsteilen (7) aufgeteilt ist, von denen jeder mit wenigstens einer Stabelektrode (11) in leitender Verbindung ist und in einer Richtungskomponente senkrecht zur Relativbewegung der beweglichen Belegungsteile gegenüber der ortsfesten Belegung (8) ein Ausmaß von ungefähr der entsprechenden maximalen Ausdehnung des als Koppelfläche dienenden Teiles der ortsfesten Belegung aufweist, und die ortsfeste Belegung (8) längs des einer Umdrehung der Elektrodenanordnung entsprechenden Weges der beweglichen Belegungsteile derartige Unterschiede der entsprechenden Ausdehnung aufweist, daß die von den Belegungsteilen (7) gespeisten Stabelektroden (11) längs einer Umdrehung wesentlich verschiedene Spannungen erhalten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des als Koppelfläche ausgenutzten Teiles der ortsfesten Kondensatorbelegung (8) mit der Umdrehungsrichtung nach einer stetigen Funktion zunimmt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des als Koppelfläche ausgenutzten Teiles der ortsfesten Kondensatorbelegung (8) von ihrem Höchstwert auf ihren Kleinstwert in Form einer Stufe (18) übergeht, welche in bezug auf die gespeisten Stabelektroden so angeordnet ist, daß auf die Elektrodenanordnung auflaufendes Faserstoffgut (a) der minimalen Elektrodenspannung, ablaufendes Faserstoffgut (£>) der maximalen Elektrodenspannung ausgesetzt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des als Koppelfläche ausgenutzten Teiles der ortsfesten Kondensatorbelegung (8) im Verhältnis von ungefähr 1 :4 veränderlich ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für je eine Stabelektrode (11) ein Belegungsteil (7) der beweglichen Kondensatorbelegung vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ortsfeste Kondensatorbelegung (8) die Form eines ebenen, mit seiner Ebene zur Umdrehungsachse der beweglichen Elektrodenanordnung senkrecht stehenden Ringes aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Belegungsteile (7) der beweglichen Kondensatorbelegung die Form von Ringsektoren haben.