DE19622000A1 - Trocken- und/oder Fixiervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Trocken- und/oder Fixier­ vorrichtung zur Wärmebehandlung einer Warenbahn gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der EP-B-0 471 162 ist eine Konvektions-Trocken-Fi­ xiermaschine zum thermischen Behandeln einer textilen Warenbahn bekannt, wobei die Warenbahn im breitgespann­ ten Zustand durch wenigstens ein Behandlungsfeld trans­ portiert und dabei einem Behandlungsgas ausgesetzt wird. Das Behandlungsfeld weist ein oberes und ein un­ teres, sich über die gesamte Breite und hänge des Be­ handlungsfeldes erstreckendes Düsensystem auf, an das je ein Ventilator angeschlossen ist, der jeweils in ei­ nem dem jeweiligen Düsensystem vorgeschalteten Druckka­ sten angeordnet ist.

Die beiden Ventilatoren sind dabei im wesentlichen in gleicher Höhe und auf der gleichen Seite des Behand­ lungsfeldes derart angeordnet, daß der Einlaß des einen Druckkastens ein durch den Einlaß des anderen Druckka­ stens führendes Ansaugrohr zum Rückströmraum besitzt. Durch Variation der Drehzahl der Ventilatoren kann der Druck im oberen und unteren Düsensystem verändert wer­ den, um unterschiedliche Behandlungseffekte der Waren­ bahn zu erreichen.

Die Luftführung eines Trockners wird üblicherweise für die maximal geförderte Luftmenge ausgelegt. Bei voller Drehzahl der Ventilatoren sind die Strömungs- und Druckverhältnisse im oberen bzw. unteren Düsensystem so, daß eine Gleichverteilung der geförderten Luftmenge über die Breite der Warenbahn erreicht wird. Wird bei der bekannten Trocken- und Fixiermaschine die Drehzahl verringert, also mit verringerter Luftmenge gearbeitet, wird der Füllungsgrad des aus Druckkasten und Düsensy­ stem bestehenden Luftführungssystems schlechter. Da­ durch werden auch die Strömungsbedingungen insofern verändert, als daß sich die austretende Luftmenge nicht mehr gleichmäßig über die Breite der Warenbahn ver­ teilt. Der dynamische Druck des strömenden Mediums wird am Ende des Düsensystems, d. h. am Düsenfuß zu einem hö­ heren statischen Druck als am Düsenhals führen. Dadurch bedingt wird sich die aus tretende Menge des Behand­ lungsgases vom Düsenhals bis zum Düsenfuß kontinuier­ lich vergrößern.

Dies bedeutet jedoch, daß am Ende des Düsensystems we­ gen der erhöhten Luftmenge auch ein erhöhter Wärmeüber­ gang an der Warenbahn erfolgt und insofern eine asymme­ trische Trocknung stattfindet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Trocken- und Fixiervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 dahingehend zu verbessern, daß auch bei einer Variation der Luftmenge eine hohe Produktqua­ lität gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das kennzeich­ nende Merkmal des Anspruches 1 gelöst. Erfindungsgemäß werden die beiden Ventilatoren innerhalb eines Behand­ lungsfeldes diagonal gegenüberliegend angeordnet. Redu­ ziert man bei einem solchen Konzept die strömenden Be­ handlungsgasmengen durch Ventilatordrehzahlreduktion oder Klappeneinstellung, dann treten zwar die oben be­ schriebenen Effekte in gleicher Weise auf, heben sich aber zum Teil wieder auf, da diese Effekte durch die beiden diagonal gegenüberliegenden Ventilatoren ent­ sprechend auch auf gegenüberliegenden Seiten wirksam werden.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden im folgenden anhand der Beschreibung und der Zeichnung näher erläu­ tert.

In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Ausfüh­ rungsbeispieles,

Fig. 2 eine schematische Aufsicht des Ausführungsbei­ spieles,

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht gemäß Fig. 1 mit Darstellung der Strömungsverhältnisse bei hohem Druck,

Fig. 4 eine schematische Seitenansicht gemäß Fig. 1 mit Darstellung der Strömungsverhältnisse bei redu­ ziertem Druck,

Fig. 5 eine schematische Seitenansicht gemäß Fig. 1 mit Darstellung der Strömungsverhältnisse bei redu­ ziertem Druck und Verwendung einer Vordrossel und

Fig. 6 eine Darstellung der Druckverhältnisse in den einzelnen Düsenfingern.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Behandlungsfeld 10 einer Trocken- und/oder Fixiervorrichtung zur Wärmebehandlung einer Warenbahn dargestellt. Üblicherweise sind in ei­ ner Trocken- und/oder Fixiervorrichtung mehrere Behand­ lungsfelder hintereinander angeordnet, durch die die Warenbahn im breitgespannten Zustand transportiert und dabei einem Behandlungsgas ausgesetzt wird.

Das dargestellte Behandlungsfeld 10 weist ein unteres und ein oberes, sich über die gesamte Breite und Länge des Behandlungsfeldes erstreckendes Düsensystem 1, 2 auf, an das je ein Ventilator 3, 4 angeschlossen ist, der jeweils in einem dem jeweiligen Düsensystem 1, 2 vorgeschalteten Druckkasten 5, 6 angeordnet ist.

Wie insbesondere aus Fig. 2 zu ersehen ist, wird das un­ tere Düsensystem 1 durch eine Vielzahl von Düsenfingern 1a bis 1g gebildet, die in Transportrichtung 14 hinter­ einander angeordnet und an den gemeinsamen Druckkasten 5 angeschlossen sind. Der Druckkasten 5 erstreckt sich somit in Transportrichtung 14 über die gesamte Länge des Behandlungsfeldes 10.

Das obere Düsensystem 2 ist analog aufgebaut und weist somit auch eine Vielzahl von Düsenfingern 2a bis 2g auf, die an den sich über die gesamte hänge erstrecken­ den Druckkasten 6 angeschlossen sind.

Zwischen den beiden Düsensystemen 1, 2 wird eine zu behandelnde Warenbahn 7 geführt, indem sie beispiels­ weise in üblicher Weise an ihren beiden Längsrändern 7a, 7b durch geeignete Haltemittel, beispielsweise Kluppen oder Nadelleisten erfaßt wird, die an zwei Spann- bzw. Transportketten befestigt sind, so daß die Warenbahn dann im breitgeführten Zustand und bei konti­ nuierlichem Transport wärmebehandelt werden kann. Die nicht näher dargestellten Transportketten werden dabei mit entsprechendem Querabstand zueinander im Bereich der Längsränder 7a, 7b der Warenbahn in Führungsschie­ nen geführt.

Die einzelnen Düsenfinger der beiden Düsensysteme 1, 2 weisen auf ihren der Warenbahn 7 zugewandten Flächen Düsenöffnungen auf, durch die das Behandlungsgas aus dem Düsensystem strömt.

Die beiden Druckkästen 5, 6 erstrecken sich auf gegen­ überliegenden Seiten der Warenbahn 7. Die Ventilatoren 3, 4 sind im Druckkasten 5 bzw. 6 derart angeordnet, daß sie bezüglich des Behandlungsfeldes 10 diagonal ge­ genüberliegen.

Die beiden Ventilatoren 3, 4 werden über je einen Motor 3a bzw. 4a um eine horizontal liegende Achse angetrie­ ben. Zur Gewährleistung einer ausreichenden Kühlung der beiden Motoren 3a, 4a werden diese zweckmäßig außerhalb des isolierten Gehäuses 17 der Trocken- und/oder Fi­ xiervorrichtung angeordnet.

Zur Erwärmung des durch die Ventilatoren angesaugten und über die Düsensysteme auf die Warenbahn 7 aufge­ brachten Behandlungsgases kann jedem Ventilator eine nicht näher dargestellte Heizeinrichtung zugeordnet werden.

Die beiden Ventilatoren 3, 4 stehen ferner mit einer Steuereinheit 13 in Verbindung, über die die aus den Düsensysteme 1, 2 ausströmende Behandlungsgasmenge geregelt werden kann. Diese Regelung erfolgt zweckmäßigerweise durch eine Veränderung der Drehzahl der beiden Ventilatoren.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht ferner Mittel zur Überwachung der Durchbiegung der Warenbahn 7 vor. Diese Mittel werden beispielsweise durch einen Licht­ sender 8 und einen Lichtempfänger 9 gebildet, wobei die Lichtstrahlen im dargestellten Ausführungsbeispiel quer zur Transportrichtung (Pfeil 14) vom Lichtsender 8 zum Lichtempfänger 9 gerichtet sind. Im Rahmen der Erfin­ dung ist selbstverständlich auch eine Anordnung denk­ bar, bei der die ausgesandten Lichtstrahlen im we­ sentlichen in Längsrichtung durch die Vorrichtung ge­ schickt werden.

Zweckmäßigerweise wird durch einen Lichtstrahl oberhalb der Warenbahn und einen Lichtstrahl unterhalb der Wa­ renbahn ein mittlerer Bereich zwischen den beiden Dü­ sensystemen 1, 2 markiert, in dem die Warenbahn 7 ge­ halten wird.

Lichtsender 8 und Lichtempfänger 9 sind mit der Steuereinheit 13 verbunden, so daß bei einer festge­ stellten zu großen Durchbiegung der Warenbahn 7 ein korrigierender Regeleingriff durch Änderung der Gasströmung, insbesondere bezüglich der Gasmenge, aus den Düsen durch Veränderung der Drehzahl des entspre­ chenden Ventilators erfolgt.

Anstatt des Lichtsenders und des Lichtempfängers könn­ ten auch Drucksensoren zur Erfassung des Drucks des aus dem unteren bzw. oberen Düsensystem 1, 2 ausströmenden Behandlungsgases vorgesehen werden. Durch eine entspre­ chende Auswertung und Regelung über die Steuereinheit 13 kann sichergestellt werden, daß der Düsendruck auf beiden Seiten der Warenbahn 7 identisch ist. Um die Wa­ renbahn annähernd in einer mittleren Warenbahn-Trans­ portebene zu halten, kann hierbei natürlich auch das Gewicht der Warenbahn berücksichtigt werden, so daß der Druck im den unteren Düsensystem um einen entsprechen­ den Wert gegenüber dem Druck des oberen Düsensystems erhöht sein muß.

Werden sowohl die Drucksensoren, als auch Lichtsender 8 und Lichtempfänger 9 vorgesehen, ist eine besonders zu­ verlässige Überwachung der Durchbiegung der Warenbahn 7 möglich.

In den Fig. 3 bis 5 ist die Druckverteilung in den sich über die gesamte Breite der Warenbahn 7 erstreckenden Düsenfingern bei verschiedenen Strömungsverhältnissen dargestellt.

Üblicherweise wird das Luftführungssystem, bestehend aus Ventilator, Druckkammer und Düsensystem, für die maximal zu fördernde Luftmenge ausgelegt. Bei voller Drehzahl des Ventilators ist der Druck am Eintritt 11a bzw. 12a (am Düsenhals) im wesentlichen identisch mit dem Druck am Ende 11b bzw. 12b des Düsensystems (am Dü­ senfuß). Im Inneren der Druckkammer 5 herrscht dann beispielsweise ein Druck von mehr als 1000 Pa (Fig. 3).

Bei diesen Druckverhältnissen wird die Warenbahn über ihre gesamte Breite gleichmäßig mit Behandlungsgas be­ aufschlagt, wie das durch die Pfeile 15 angedeutet ist.

Bei jeder Trocken- und/oder Fixiervorrichtung ist es im Abhängigkeit des durchzuführenden Prozesses erforder­ lich, Temperatur und Luftmenge zu variieren. So wird man in einem Fixierbehandlungsfeld, in dem die Ware nicht mehr erwärmt zu werden braucht, keine große Luft­ menge fördern, sondern lediglich mit geringstmöglichem Volumen dafür Sorge tragen, daß während der Verweilzeit die erforderliche Temperatur aufrechterhalten wird. Da­ durch spart man nicht nur Wärmeenergie, da eine wesent­ lich kleinere Luftmenge umgewälzt und temperiert wird, sondern auch Elektroenergie, nachdem die Ventilatoren bei kleinerer Drehzahl auch einen geringeren Betriebs­ strom benötigen. Andererseits gibt es durchaus auch empfindliche Produkte, bei denen man nicht mit den ma­ ximalen Kernstrahlgeschindigkeiten von beispielsweise 40 m/s arbeiten kann, sondern bei denen man sehr vor­ sichtig mit kleinen Düsengeschwindigkeiten vorgehen muß, um beispielsweise eine mechanische Beschädigung des Produktes zu vermeiden. Aber auch aus prozeßtechni­ schen Gründen werden ab und an kleinere Strömungsge­ schwindigkeiten eingesetzt, um beispielsweise vorzeiti­ gen oder partiellen Farbumschlag bzw. Streifenbildung zu vermeiden.

Wird nun aufgrund des durchzuführenden Prozesses die Drehzahl des Ventilators verringert, ergibt sich eine Druckverteilung über die Breite des Düsensystems wie sie in Fig. 4 dargestellt ist. Der Druck im Druckkasten 4 beträgt dann beispielsweise nur noch 250 Pa. Bei die­ sen Verhältnissen ist der dynamische Druck des strömen­ den Mediums am Ende 11b des Düsensystems 1 wesentlich größer als am Eintritt 11a. Im Bereich des Eintritts bilden sich insbesondere Wirbel und sogenanntes "Totwasser".

Die sich ergebende Druckverteilung macht deutlich, daß die Warenbahn 7 zwangsläufig über ihre Breite ungleich­ mäßig mit Luft beaufschlagt wird und es daher über die Breite zu unterschiedlichen Behandlungseffekten kommt. Erfindungsgemäß liegen jedoch die beiden Ventilatoren innerhalb eines Behandlungsfeldes diagonal gegenüber. Dadurch heben sich die nachteiligen Effekte auf die Be­ handlung der Warenbahn teilweise wieder auf. Wie insbe­ sondere aus Fig. 4 zu ersehen ist, wird die Warenbahn 7 zwar auf der Ober- bzw. Unterseite jeweils ungleichmä­ ßig jedoch entsprechend entgegengesetzt mit Luft beauf­ schlagt. Bei einer derartigen Anordnung ist zumindest gewährleistet, daß die Summe der aus dem oberen und un­ teren Düsensystem ausströmenden Menge an Behandlungsgas über die Breite der Warenbahn im wesentlichen konstant ist.

Eine Möglichkeit, eine annähernd gleichmäßige Behand­ lung der Warenbahn bei reduzierter Drehzahl der Venti­ latoren zu erreichen, ist in Fig. 5 dargestellt. Hier ist innerhalb des Düsensystems 1 bzw. 2 eine Vordrossel 16 vorgesehen, die der ungleichmäßigen Druckverteilung gemäß Fig. 4 entgegenwirkt. Mit einer derartigen Vor­ drossel 16 kann man eine im wesentlichen über die ge­ samte Breite des Düsensystems gleichmäßige Druckvertei­ lung des ausströmenden Behandlungsgases erreichen. Man nimmt jedoch nicht nur zusätzliche Gestehungskosten, sondern auch erhöhte Betriebskosten in Kauf. Der durch die Vordrossel bedingte zusätzliche Druckverlust muß durch eine entsprechend erhöhte Venti­ latorantriebsleistung ausgeglichen werden.

Neben einer ungleichmäßigen Druckbeaufschlagung des Dü­ sensystems über die Breite der Warenbahn bei reduzier­ tem Druck liegt ferner auch eine ungleichmäßige Beauf­ schlagung der an einem Druckkasten angeschlossenen Dü­ senfinger in Transportrichtung 4 vor. Diese ungleichmä­ ßige Druckbeaufschlagung wird durch die Lage des Venti­ lators innerhalb des Druckkastens hervorgerufen. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird da­ von ausgegangen, daß sich die beiden Ventilatoren 3 und 4 jeweils vom Motor aus gesehen links herum drehen. Sind die Ventilatoren wie dargestellt innerhalb eines Behandlungsfeldes diagonal gegenüberliegend angeordnet, ergeben sich die in Fig. 6 dargestellten Druckverhält­ nisse in den Düsenfingern 1a bis 1g des unteren Düsen­ systems bzw. den Düsenfingern 2a bis 2g des oberen Dü­ sensystems. In Fig. 6 ist der Druck gegenüber dem Ort dargestellt, wobei die Lage der einzelnen oberen und unteren Düsenfinger schematisch angedeutet ist.

Bei der aus Fig. 2 ersichtlichen Lage der beiden Venti­ latoren 3, 4 und deren oben angegebenen Drehrichtung ergeben sich die in Fig. 6 dargestellten Druckverhält­ nisse, wobei die durchgezogene Kennlinie 18 die Druck­ verhältnisse in den unteren Düsenfingern 1a bis 1g und die gestrichelt gezeichnete Kennlinie 19 die Druckver­ hältnisse in den oberen Düsenfingern 2a bis 2g veran­ schaulicht. Man erkennt dabei, daß in den unteren Dü­ senfingern der höchste Druck in den Düsenfingern 1a und 1b und der niedrigste Druck in den Düsenfingern 1f und 1g vorherrscht. In den oberen Düsenfingern herrschen umgekehrte Verhältnisse, so daß der geringste Druck in den Düsenfingern 2a und 2b und der höchste Druck in den Düsenfingern 2f und 2g auftritt. Im Bereich der Düsenfinger 1d und 2d herrschen etwa gleiche Druckver­ hältnisse. Wenngleich der Druck auf die Warenbahn 7 zunächst auf der Oberseite (Düsenfinger 1a, 1b, 1c) und anschließend auf der Unterseite (Düsenfinger 2e, 2f, 2g) größer ist als auf der jeweils anderen Seite, ist der mittlere Druck zweier übereinanderliegender Düsen­ finger über die gesamte Länge des Behandlungsfeldes in etwa konstant (siehe strichpunktierte Kennlinie 20).

Gerade bei reduziertem Druck haben sich die Mittel zur Überwachung der Durchbiegung der Warenbahn als beson­ ders vorteilhaft erwiesen. Indem diese Mittel unmittel­ bar mit der Steuereinheit 13 verbunden sind, kann eine automatische Regulierung über die Veränderung der Ven­ tilatordrehzahl erfolgen.

Fig. 4 läßt erkennen, daß die Gesamtmenge des Behand­ lungsgases aus den beiden Düsensystemen über die Breite relativ konstant ist, jedoch die unterschiedliche Druckbeanspruchung auf der Ober- und Unterseite der Wa­ renbahn zwangsläufig zu einer unterschiedlichen Durch­ biegung der Warenbahn über ihre Breite führt. Die an den Längskanten 7a, 7b der Warenbahn 7 angreifenden Spannmittel müssen daher gewährleisten, daß die Waren­ bahn in ausreichendem Maße breitgespannt wird, um die Durchbiegung der Warenbahn in dem Toleranzbereich zu halten. Die ungleichmäßige Druckbelastung über die Breite der Warenbahn findet jedoch ohnehin erst bei re­ duziertem Druck statt, so daß die durch die Spannmittel aufgebrachte Spannung üblicherweise ausreichend ist.

Die erfindungsgemäße Trocken- und/oder Fixiervorrich­ tung zeichnet sich mit ihren beiden diagonal gegen­ überliegend angeordneten Ventilatoren, durch eine be­ sonders hochwertige Trocknungs- und Wärmebehandlung der Warenbahn aus. Insbesondere bei reduzierten Drehzahlen der Ventilatoren wirkt die Anordnung derselben einer ungleichmäßigen Behandlung entgegen.

Claims (10)

1. Trocken- und/oder Fixiervorrichtung zur Wärmebehand­ lung einer Warenbahn (7), die in breitgespanntem Zu­ stand durch wenigstens ein Behandlungsfeld (10) transportiert und dabei einem Behandlungsgas ausge­ setzt wird, wobei das Behandlungsfeld ein oberes und ein unteres, sich über die gesamte Breite und Länge des Behandlungsfeldes (10) erstreckendes Düsensystem (1, 2) aufweist, an das je ein Ventilator (3, 4) an­ geschlossen ist, der jeweils in einem dem jeweiligen Düsensystem vorgeschalteten Druckkasten (5, 6) ange­ ordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ventilatoren (3, 4) innerhalb eines Behandlungsfeldes (10) diago­ nal gegenüberliegend angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinheit (13) zur Regelung der aus dem oberen bzw. unteren Düsensystem (1, 2) ausströmenden Behandlungsgasmenge vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (13) mit den Ventilatoren (3, 4) derart in Verbindung steht, daß die Regelung der Behandlungsgasmenge durch Veränderung der Drehzahl der Ventilatoren (3, 4) erfolgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Überwachung der Durchbiegung der Wa­ renbahn vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuereinheit (13) zur Regelung der Behandlungsgasmenge und die Mittel zur Überwa­ chung der Durchbiegung der Warenbahn derart zusam­ menwirken, daß die Warenbahn (7) durch entsprechende Regeleingriffe annähernd in einer mittleren Waren­ bahn-Transportebene zum oberen und unteren Düsensy­ stem (1, 2) geführt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Durchbiegung der Warenbahn (7) Drucksensoren zur Erfassung des Drucks des aus dem oberen bzw. unteren Düsensystem (1, 2) ausströmenden Behandlungsgases umfassen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Durchbiegung der Warenbahn (7) einen Lichtsender (8) und einen Lichtempfänger (9) umfassen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das obere und untere Düsensystem (1, 2) jeweils eine Vielzahl von Düsenfingern (1a bis 1g, 2a bis 2g) aufweisen, die in Transportrichtung (14) der Wa­ renbahn (7) hintereinander angeordnet sind und sich jeweils über die gesamte Breite der Warenbahn er­ strecken.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Düsenfinger (1a bis 1g, 2a bis 2g) zur Einstellung der über die Breite der Warenbahn (7) ausströmenden Behandlungsgasmenge eine Vordrossel (16) aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Ventilator (3, 4) eine Heizeinrichtung (8, 9) zur Erwärmung des Behandlungsgases zugeordnet ist.