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Vorrichtung zur Durchführung von Färbever suchen Die vorliegende
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur DurohfUhrung von Pärbeversuchen, mit einem
Flottenbehälter, der um eine praktisch waagerechte Achse drehbar gelagert ist.
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Die Entwicklung neuer, verbesserter Färbeverfahren sowie der zugehörigen
Apparate flir die ßttlckfärbung von Textilien, Leder etc. setzt voraus, daß die
neuen Verfahren vor ihrem industriellen Einsatz in Labor eingehend
untersucht
werden. Die neuen Betriebsbedingungen werden dabei in eigens hierfür konstruierten
Laborgeräten erprobt. wobei die Laborverhältnisse im Idealfall bei Verwendung minimaler
Substratmengen exakt reproduzierbar sein und eine laufende Ueberwachung der intera3sierenden
Daten, wie Temperatur, pH-Werte, Baderschbpfung und Farbqualität gestatten sollen.
Ferner sollte ein derartiges Laborgerät im Hinblick auf die gewünschte Reproduzierbarkeit
und Ersparnis an Zeit und Arbeitskräften so konstruiert sein, dass beliebige qualitative
und quantitative Aenderungen des Färbebades, wie die Zugabe von Chemikalien, die
Erhöhung der Flottenmenge, Spülung etc. ohne UnterDrechung des Färbeprozesses zu
beliebigen Zeitpunkten rasch durchgefUhrt werden können.
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Die zur Zeit bekannten, ftir Stückfärbungen zur VerfUgung stehenden
Laborgeräte weisen unter Berticksichtigung der oben erwähnten Forderungen zahlreiche
Mängel auf. Bei Verwendung des bekannten Sohüttelrahmens werden die das iu färbende
Gut und die Flotte enthaltenden zylindrischen Behälter in einem Rahmen eingespannt
und um eine horizontale Aohse gedreht, so dass der Behälterinhalt ständig von einer
Stirnfläche des Zylinders zur andern fällt.
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Diese rhythmische Fallbewegung soll im Zusammenwirken mit lose im
Behälter vorhandenen Glaskugeln ein intensives Duranwalken des zu färbenden Gutes
bewirken. Die Einführung
der Flotte und der zu färbenden Ware erfolgt
dabei über einen stirnseitig angebrachten Deckel, so dass die Vorrichtung vor Jedem
Eingriff abgestellt, geöffnet und wieder verschlossen werden muss. Insbesondere
lassen sich an diesem Schüttelrahmen keine direkten, laufenden Messungen, Zugaben
von Chemikalien und Spülungen vornehmen. Die mit diesem aerät erzielbare Reproduzierbarkeit
ist daher äusserst fragwürdig; die Verwendung des Geräts ist umständlich und zeitraubend.
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Eine weitere, bekannte Laboreinrichtung dieser Art weist zylindrische
Glasfässohen mit einem Durchme.sser von 15 bis 20 om auf, welche mit; ihren zylindrischen
Umfangsflächen jeweils auf zwei Rollen gelagert sind und durch Reibkontakt mit denselben
in Drehung versetzt werden. Diese Einrichtung leidet ebenfalls an sämtlichen, im
Zusammenhang mit dem S3hüttelrahmen erwähnten Nachteilen.
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Ferner ist aber hier die Fallhöhe und damit die erzielbare Walkwirkung
relativ gering; eine Vergrösserung des Behälter durchmessers würde zwangsläufig
eene Erhöhung der erforderlichen Flottennenge und damit eine Verteuerung des Verfahrens
bedingen.
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Durch die vorliegende Erfindung werden diese Nachteile behoben. Die
den Gegenstand der Erfindung bildende Vorrichtung ist dadurch gekersizeichnet, dass
der Behälter im Bereich der Rotationsachse auf mindestens einer Be- -hälterseite
eine
mit einer selbstansaugenden Pumpe verbundene Abflussöffnung sowie eine Einfüllöffnung
und eine Entlüftungsleitung aufweist und dass die Abflussöffnung mit mindestens
einer an der Innenfläche der Behälterwandung angebrachten Schöpfnut in Verbindung
steht, die bezüglich der Rotationsachse des Behälters so geneigt ist, dass sie bei
Jeder Behälterdrehung einmal. und zwar beim Erreichen der gegenüber ihrer tiefsten
Stellung um 90 verdrehten Lage, eine auf die genannte Abflussöffnung gerichtete
Abströmrinne für die Flotte bildet.
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Dank dieser Anordnung können die oben enrEhnten Messungen, Flottenentnahmen
sowie die Zugabe von Farben etc. ohne Unterbrechung der Behälterdrehung und innerhalb
kürzester Zeit durchgeführt werden. Der Färbevorgang ist exakt reproduzierbar und
wird durch die zu beliebigen Zeit punkten durchfüh'rbar Messungen nicht gestört.
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Auch lässt sich der Färbevorgang einschliesslich der erwähnten Messungen,
der Flottenentnahme sowie der Vorbereitung und Zufuhr von Chemikalien etc. ohne
weiteres dadurch Verwendung bekannter Regelgeräte automatisieren.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der genannte Behälter
in Form eines Kreiszylinders ausgebildet und die Schöpfnut ist in einer der beiden
möglichen Vertikalstellungen der Zylinderachse um 3 bis 450 gegen die durch die
Rotationsachse gehende Horizontalebene geneigt.
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Zweckmässigerweise ist im mittleren Bereich der Zylinderwandung ein
mit der Schöpfnut versehener Metallring lösbar eingesetzt, der die Schöpfnut unter
Bildung einer Sammelrinne teilweise überdeckt und nur einen Einströmschlitz zum
Einströmen der Flotte offenlässt.
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Die Anschlussleitungen für die Abström- und Elnfüllöffnung sind vorteilhafterweise
in einem Anschlusskopf verankert, der an einem den genannten Metallring umgebenden
Aussenring befestigt ist. Dabei umgibt die Abströmöffnung zweckmässigerweise die
Einfüllöffnung in einem unmittelbar an den Innenring angrenzenden Teil konzentrisch
und ist noch innerhalb des Anschlusskopfes radial von derselben weggeführt.
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Auf der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
veranschaulicht.
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Fig. 1 zeigt schematisch eine komplette Anlage zur Durchführung von
Färbeversuchen, Fig. 2 ist ein Teilschnitt der die Anschlüsse für die Einlaur- und
Abflussleitung aufwelsenden BehSlterhälfte, Fig. 3 zeigt die Behälter-Innenwandung
im Bereich der Schöpinut und stellt eine Ansicht in Richtung des Pfeiles III gemäss
Fig. 2 dar, Fig. 4 ist eine Schnittdarstellung gemäß der Linie IV-IV in Fig. 3 und
die
Fig. 5 bis 8 verdeutlichen die Stellung der Schöpfnut in 4 um
Jeweils 900 gegeneinander verdrehten Behälterlagen.
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Die in Fig. 1 in vereinfachter Form dargestellte Anlage weist einen
Behälter 1 auf, der sich aus einem zweiteiligen, kreiszylindrischen Glaskörper 2a/2b,
einem fest mit dem Glaskörper verbundenen Boden 3 und einem abnehmbaren, auf dem
Glaskörper arretierbaren Deckel 4 zusammensetzt. Zwischen den beiden Glaskörperhälften
2a/2b befindet sich ein in seiner Gesamtheit mit 5 bezeichneter Anschlusskörper,
der anhand der Fig. 2 bis 4 noch näher zu erläutern sein wird.
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Der Behälter 1 ist um die mit 27 bezeichnete horizontale Achse drehbar
gelagert und mit einem nicht dargestellten Antriebsmotor gekuppelt. Bei der Rotation
des Behälters dreht sich dessen Symmetrleaohse S somit in einer auf der Zeichenebene
senkrecht stehenden Ebene.
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In den Mittelbereich des Behälters 1 münden eine Einfüllleitung 6,
eine Abflussleitung 7 und eine-Entlüftungsleitung 8. Die Einfilllleitung 6 ist an
ein Thermometergehäuse 9 angeschlossen, in welches andererseits auch ein Leitungsabschnitt
10 mündet. Der letztere verläuft vom unteren Ende eines Einlauftrichtors 11 über
ein Absperrventil 12 und eine Flotten-Ansaugpumpe 13 zum unteren Teil des Thermometergehäuses
9 und ist ferner sowohl mit einem Entleerungsventil
14,als auch
mit der Abflussleitung 7 verbunden. Am Thermometergehäuse 9 befindet sich ein Proben-Entnahmehahn
15 sowie ein Einst;eckthermometer 16.
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Die Entlüftungsleitung 8 ist durch den Metallring 5 hindurch nach
aussen geführt und mur.slet in den Einlauftrichter 11 Das in den Behälter 1 ragende
Ende 8a der Entlüftungsleitung 8 ist nach unten umgebogen und bleibt ständig in
dieser Stellung, da es an der Rotation des Behälters 1 nicht teilnimmt, Durch diese
Abwinklung der Entlüftungleitung wird gewährleistet, dass die Flotte nicht, oder
nul' in geringsten Mengen, in das Entlüftungsrohr 8 eindringen kann.
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Der Aufbau des Anschlusskörpers 5 ergibt sich aus den Fig. 2, 3 und
4. Die beiden Glaskdrperhälften 2a und 2b sind im Mittelbereich des Behälters über
einen Aussenring 17 und einen konzentrisch zu letzterem axEeordneten Innenring 18
miteinander verbunden, wobei der gesamte, aus den beiden Claskörperhälften und den
beiden Ringen zusammengesetzte Behälter durch Schrauben 19 (Fig. 1) zusammengehalten
ist.
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Der Außenring 17 stützt sich Uber ein Kugellager 20 auf den rohrförmigen
Vorderabschnitt 21a einer Anwhlussbüchse 21 und weist ferner einen zur Abdichtung
dienenden O-Rtng 22 auf. In der Anschlussbüchse 21 ist eine Einfüllbohrung 23 vorgesehen,
welche die Leitung 6 (Fig. 1)
mit dem Behälterinnern verbindet.
Fsrner ist in der AnschlussbUchse 21 eine Abflussbohrung 24 angeordnet, die mit
der Leitung 7 (Fig. 1) verbunden ist und zunächst parallel zur Bohrung 23 verläuft,
anschliessend die Bohrung 23 im rohrförmigen Teil 21a der Anschlussbüchse konzentrisch
umgibt und dann in eine im Innenring 18 angeordnete Schöpfnut 25 milndet.
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Die in die Innenwandung des Innenringes 18 ein gearbeitete Schöpfnut
weist den aus Fig. 4 klar ersichtlichen Querschnitt auf, d.h. sie besteht aus einer
S&mmelrinne 25b, welche über einen Einlaufschlitz 25a mit dem Behälterinnern
in Verbindung steht. Der an den Einlaufschlitz 25a angrenzende, die Sammelrinne
25b bildende Abschnitt der Schöpfnut ist von einer Leiste 26 überdeekw, die bel..spielsweise
mit dem Innenring 18 ein einziges Teil bilden kann. Auf der dem Einlaufschlitz 25a
gegenüberliegenden Seite ist die Schöpfnut durch die Innenfläche des Aussenringes
17 (Fig. 4) dicht abgeschlossen.
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In der Darstellung gomäss den Fig. 2 bis 4 befindet sich der Behälter
1 in seiner einen Vertikalstellung (gemäss Fig 7), in welcher die Schöpfnut mit
der durch die Rotationsachse 27 gehenden iiorizontalebene einen Winkel a bildet,
der erfahrungsgemss zwischen 3 und 45° variieren kann, vorzugsweise Jedoch im Bereich
zwischen 5 und 120 liegt. Die Schöprnut erstreckt sich somit gemäss
Fig.
2 schräg nach vorn und wtlrde, räumlich gesehen, in Fig. 2 oberhalb der Zeichenebene
liegen.
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Die Funktion der Schöpfnut ergibt sich am besten aus einer Betrachtung
der schematischen Darstellung gemäss den Fig. 5 bis 8, wobei die Schöpfnut hier
der Deutlichkeit halber durch eine starke Vollinie übertrieben dargestellt ist.
In der Ausgangsstellung gemäss Fig. 5 berindet sich der Behälter 1 in einer seiner
beiden Vertikalstellungen. Die das Färbegut enthaltenSe Flotte 28 füllt etwa das
untere Drittel des Behälters und die Schöpfnut 25 liegt, von Betrachter der Fig.
5 aus gesehen, in der unterhalb der Zeichenebene zu denkenden Hälfte des Innenringes
18. Die Schöpfnut ist somit gegen die Bohrung 24 des Anschlusskörpers 5 geneigt
und die in ihr enthaltende Flotte wird in die Bohrung 24 einströmen und über die
Pumpe 13 (Fig. 5) abgesaugt werden.
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Bei der Rotation des Behälters 1 um die Rotationsachse 27 im Sinne
des Pfeiles 29 (Fig. 5) gelangt die Schöpfnut 25 nach einem Drehwinkel yofl 900
in ihre obere Lage gemäss Fig. 6. In dieser Lage ist die Sammelrinne 25b der Schöpfnut
völlig entleert. Nach einer weiteren 900 Drehung wird die Lage gemäss Fig. 7 erreicht,
in welcher die Schöpfnut 25 - räumlich gesehen - oberhalb der Zeichenebene liegt
und von der rlng rörmigen Windung der Bohrung 25 nach unten geneigt ist. Dieser
Lage entspricht auch die Darstel-.
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lung nach den Fig. 3 und 4.
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Beim Uebergang von dieser Lage in diejenige nach Fig. 8 taucht die
Schöpfnut 25 in die Flotte ein, die dabei durch den Einströmschlitz 25a in die Sammelrinne
25 eintritt, bis die letztere beim Erreichen der untersten Schöpfnutlage (Fig. 8)
mit Flotte gefüllt ist. Bei der weiteren Drehung des Behälters wird die Schöpfnut
wieder in die Lage gemäss Fig. 5 angehoben, wobei die Flotte durch die Leiste 26
(Fig. 4) grösstenteils in der Sammelrinne 25b zurückgehalten wird, bis eine gegen
die AbRlussbohrung 24 geneigte Lage erreicht ist und die Flotte abströmen kann.
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Durch die Anordnung und Ausbildung der Schöpfnut wird somit erreicht,
dass der Abflussleitung 7 bei jeder Behälterdrehung einmal eine bestimmte Flottenmenge
zugeführt wird, an der dann die erforderlichen Massungen laufend vorgenommen werden
können. Die in den Behälter einzuführende Flüssigkeit wird in den Einlauftrichter
11 (Fig.
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1) gegeben, worauf das Ventil 12 geöffnet und die Flüssigkeit über
die Pumpe 13, das Thermometergehäuse 9 und die Leitung 6 in den Behälter 1 gelangt.
Das Entleerungsventil 14 ist hierbei selbstverständlich geschlossen und die bei
Eintritt der Flüssigkeit in den Behälter verdrängte Luft strömt durch die Entlüftungsleitung
8 nach außen.
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Bei der Durchführung kontinuierlicher Messungen
am
zirkulierenden Medium wird zusätzlich noch ein nicht dargestelltes, in der Abflussleitung
7 angeordnetes Ventil geöffnet, so dass die im Behälter befindliche Flotte durch
die Pumpe 13 abgesaugt und über das Thermometergehäuse 9 wieder in den Behälter
zurückgepumpt wird. Dank der Anordnung der Entlüftungsleitung 8 und der Absaugepumpe
13 lässt sich jede gewünschte Flüssigkeitsmenge innerhalb kürzester Zeit in den
Behälter einbringen bzw. im geschlossenen Kreislauf umwälzen.
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Die Entlüftungsleitung 8 ist bis über die Einfüllöffnung des Trichters
11 geführt, damit die ab und zu in die Leitung 8 eindringende Flüssigkeit wieder
in den Behälter zurückgelangt.
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Die beschriebene Vorrichtung ist selbstverständlich nur als ein Ausführungsbeispiel
anzusehen, das vom ab-Fachmann in mannigfacher Hinsichtfgewandelt werden kann.
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So wäre es beispielsweise möglich, in der Innenwand des Innenringes
18 zwei Sohöpfnuten mit entgegengesetzter Neigung anzubringen, die auf eine gemeinsame
Abflussöffnung gerichtet sein könnten. Die Vorrichtung könnte dann in beiden Drehrichtungen
arbeiten.
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Die Länge der Schöpfnut kann in weiten Grenzen variieren. Normalerweise
wird sie sich auf einen Bogenwinkel von 90 bis 1800 erstrecken.
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Wie Fig. 1 zeigt, ist die Innenfläche 30 des Dekkels
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konvex, die Innenfläche 31 des Bodens 3 konkav konisch ausgebildet. Das bei der
Rotation unter Schwerkraftwirkung fallende Guts z.B. die zu färbenden Lederteile,
wird daher beim Auftreffen auf die konvexe Deckelfläche 30 gelockert, auf der konkaven
Bodenfläche 41 dagegen zusammengepresst, so dass sich ein sehr erwünschter Walkeffekt
ergibt. Selbstverstandlich könnten die beiden Flächen 30 bzw. 31 statt der dargestellten
Kegelform auch eine andere, konvexe bzw. konkave Form haben.
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Die Drehzahl des Behälters 1 beträgt bei einer bevorzugten Ausführungsform
etwa Umdrehungen pro Minute.
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Die in Fig. 1 dargestellte Anlage kann auch mit einer automatischen
Steuerungseinriohtung versehen sein, welche die erforderlichen Schaltechritte, wie
das Schliessen und Oeffnen der Ventile, die Betätigung der Pumpe 13, die Abmessung
der zuzugebenden Flüssigkeitsmenge und insbesondere auch die genaue Einhaltung der
gewünschten Zeit punkte übernimmt.