DE2413506A1 - Verfahren und vorrichtung zum trocknen von losem fasermaterial - Google Patents

Description

Chemiefaser Lenzing Aktiengesellschaft Lenzing, Österreich

Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen von losem Fasermaterial

Die Erfi/ndung. betrifft ein Verfahren zum Trocknen von losem Fasermatjarial mit Hilfe eines erhitzten Trocknungsgas stromes, vorzugsweise -luftstromes, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. <

Zum Trocknen von losem Fasermaterial, insbesondere von losen Kunstfasern, sind kontinuierlich arbeitende Trocknungsanlagen wie Hordentrockner, Bandtrockner oder Trommeltrockner in Verwendung, deren Arbeitsweise darin besteht, daß das zu trock-

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nende Fasermaterial auf eine bewegte siebartige Unterlage in Form einer Schicht aufgebracht und heiße Trocknungsluft hindurchgepreßt bzw. -gesaugt wird.

Die bekannten Trocknungsanlagen haben verschiedene Mängel, die sich in wirtschaftlicher und qualitativer Hinsicht nachteilig auswirken. Sie weisen vor allem große Abmessungen auf, was hohe Anschaffungskosten bedeutet. Beispielsweise besitzt ein Band- oder Trommeltrockner zum Trocknen von täglich 15 bis 2O t Zellwollefasern eine Grundfläche von 2,5 m χ 35 m bei einer Höhe von 3,5 - 4,0 m.

Ein v/eiterer, in wirtschaftlicher Hinsicht sehr ins Gewicht fallender Nachteil der bekannten Anlagen ist ihr hoher Stromverbrauch. Die durch die Faserschicht strömende Trocknungsluft preßt die auf der Unterlage aufliegenden Fasern zusammen, wodurch ein hoher Widerstand entsteht, der in Verbindung mit der relativ großen Luftmenge für die Umwälzventxlatoren einen erheblichen Kraftbedarf erfordert. Ein Trommeltrockner der vorgenannten Größe benötigt beispielsweise für die Ventilatoren eine Antriebsleistung von etwa 300 kW. Daneben erfüllen die in Verwendung stehenden Trocknungsvorrichtungen nur ungenügend die Anforderungen, die qualitätsmäßig an das getrocknete Fasergut gestellt werden. Vor allem betrifft dies die Gleichmäßigkeit der Trocknung: Das zu trocknende Fasermaterial kommt aus einer Wascheinrichtung und bildet auf der Siebunterlage des Trockners eine nicht vollkommen homogene Schicht, d.h. das Vlies weist dickere und dünnere Stellen auf. Die Trocknungsluft durchströmt infolge des geringeren Widerstandes bevorzugt die dünnen Stellen der Faserschicht und es kommt dort zu einer rascheren Trocknung des Gutes als an den daneben liegenden Stellen. Dies hat eine ungleichmäßige Feuchtigkeit des Faser-

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gutes zur Folge, was zu Schwierigkeiten bei der Weiterverarbeitung führt. Um diesen Mangel zu beheben, wurde versucht, das gesamte Material auf eine Feuchtigkeit von nahezu O % herunterzutrocknen und es hinterher durch Zugabe von Wasser oder Wasserdampf wieder auf die Gleichgewichtsfeuchtigkeit, die z.B. bei Zellwolle 11% beträgt, zu bringen. Dies ist jedoch wieder ein unwirtschaftlicher Vorgang, der die Trocknungskosten erhöht.

Ein empfindlicher Nachteil der bekannten Trocknungsverfahren, welcher häufig zu Beanstandungen führt, besteht auch darin, daß die Reinigung der großen Anlagen schwierig ist. Die verwendeten Konstruktionen weisen viele schwer zugängliche Stellen, wie Kettenführungen, Luftkanäle, Luftabschirmungen, innenliegende Heizkörper usw.. auf, wodurch immer die Gefahr von Verschmutzungen bzw. Vermischungen bei Typenumstellungen gegeben ist.

Schließlich haben die üblicherweise angewandten Trocknungseinrichtungen auch den Nachteil, daß sie sich für die Trocknung von sehr kurzstapeligen Fasern, z.B. mit einer Länge von 6-8 mm und darunter, - wie sie für Vlies-Stoffe im verstärkten Maße Verwendung finden - schlecht eignen.

Die Erfindung betrifft die Vermeidung der geschilderten Nachteile und Schwierigkeiten. Sie stellt sich die Aufgabe, die Trocknung von losem Fasermaterial bedeutend effektiver und wirtschaftlicher zu gestalten als bisher, indem das in der chemischen Verfahrenstechnologie an sich bekannte Schwebeoder Wirbelbettverfahren für die Trocknung des Fasermaterials nutzbar gemacht wird.

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Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß das zu trocknende Fasermaterial durch Durchleiten des Trocknungsgasstromes von unten in Schwebe gebracht und der das Schwebebett erzeugende Gasstrom periodisch unterbrochen bzw. gedrosselt wird.

Vorzugsweise wird die Frequenz der Unterbrechungen des Gasstromes zwischen 1 und 15 Unterbrechungen pro Minute gehalten.

Die an sich bekannten Schwebe- oder Viirbelbettverfahren dienen hauptsächlich zur Reaktion zwischen Feststoffteilchen und Luft bzw. Gas, wobei das Bett meist aus körnigen Bestandteilen durch einen aufsteigenden Luft- oder Gasstrom geeigneter Strömungsgeschwindigkeit in den Schwebezustand gebracht wird. Dabei ist es wichtig, daß das eingeblasene gasförmige Medium vollkommen gleichmäßig in den Wirbel- bzw. Schweberaum eintritt, da nur dann der Zustand entsteht, bei dem das aufgelockerte körnige Material sich ähnlich wie eine Flüssigkeit verhält und zum Fließen kommt.

Die geschilderte Wirbelbett- bzw. Schwebebettechnik kann jedoch nicht ohne weiters zum Trocknen von Fasermaterial verwendet werden; es hat sich gezeigt, daß zum Unterschied von körnigem Reaktionsmaterial beim Durchleiten eines Luftstromes durch das Fasergut Gassen gebildet werden, durch welche die Luft bevorzugt strömt, ohne daß eine gleichmäßige Trocknung erzielt wird. Deshalb wird erfindungsgemäß der das Schwebebett erzeugende Gasstrom periodisch unterbrochen, wodurch das Fasermaterial abwechselnd in einen aufgelockerten Schwebezustand gebracht und anschließend zusammenfallen gelassen wird. So entsteht eine pulsierende Bewegung des Gutes mit der gleichen Frequenz, mit v/elcher der Luftstrom ein- bzw. abgeschaltet wird. Es erfolgt eine dauernde Umschichtung

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des Materials, was die Bildung von bevorzugten Strömungswegen für die Trocknungsluft verhindert und gleichzeitig eine Auflösung der z.T. ineinander verfilzten Fasern bewirkt. Auf diese Weise wird eine vollkommen gleichmäßige Trocknung aller Fasern erreicht. Das Gut braucht nicht übertrocknet zu werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich vorzüglich für die Trocknung extrem kurzstapeliger Fasern. Die Trocknungszeit wird infolge der Turbulenz und des damit zusammenhängenden guten Wärmeüberganges zwischen den Faseroberflächen und der Trocknungsluft stark verkürzt, woraus sich auch bedeutend kleinere Abmessungen für die Trocknungsvorrichtung ergeben. Eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitende Vorrichtung erfordert beispielsweise für die Trocknung von 15 - 20 t Zellwollefasern/Tag bloß eine Grundfläche von

etwa 5,0 m im Durchmesser, d.s. etwa 20 m , und eine Höhe von etwa 6,0 m. Die Grundfläche beträgt demnach weniger als ein Viertel und die Kubatur nur etwa 35 - 40 % derjenigen einer herkömmlichen Trocknungsanlage bei gleicher Leistung.

Der Kraftbedarf des erfindungsgemäßen Verfahrens ist infolge des bedeutend geringeren Widerstandes nur ein Bruchteil desjenigen eines Trockners, weil die Luft durch ein aufgelockertes, nicht durch ein zusammengepreßtes Vlies strömt und geringere Luftmengen erforderlich sind.

Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von Trocknungsschachten bzw. -kammern, die einen Siebboden aufweisen, über eine Anzahl von Stationen zum Einblasen von Trocknungsgas bewegbar ist, und Ein- und Ausschaltorgane zur periodischen Unterbrechung der Trocknungsgas ströme vorgesehen sind.

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Nach einer bevorzugten Ausfuhrungsform sind die Trocknungsschächte bzw. -kammern um eine zentrale Achse angeordnet und schrittweise drehbar.

Beispielsweise können sechs senkrechte Schächte oder Kammern mit vorzugsweise trapezförmigem oder kreisrundem Querschnitt um die zentrale Achse angeordnet sein. Sie benötigen keinerlei Einbauten und sind auf der Innenseite vollkommen glatt, sodaß die Reinigung der Vorrichtung keine Probleme mit sich bringt. Durch die Siebboden der Schächte bzw. Kammern wird die erhitzte Trocknungsluft mit einer solchen Geschwindigkeit eingeblasen, daß das Fasermaterial in einen Schwebezustand versetzt wird. Die obere Öffnung der Trocknungsschächte kann durch ein Sieb abgedeckt sein, um Faserflug zu verhindern.

Bei der Anordnung mit sechs Schächten kann der erste Schacht für die Beschickung mit dem Feuchtfasermaterial vorgesehen sein, während das getrocknete Fasermaterial dem sechsten * Schacht entnommen wird. Die dazwischenliegenden Schächte sind die eigentlichen von Heißluft beaufschlagten Trocknungsschächte .

Zur Erzielung einer kontinuierlichen Betriebsweise werden die Schächte nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit in Abhängigkeit vom Trocknungsverlauf durch Drehen um die Mittelachse jeweils um eine Position, also bei sechs Schächten um jeweils 60 , schrittweise weitergedreht. Auf diese Weise durchwandert jeder Schacht nach seiner Füllung in der ersten Station die vier hintereinander angeordneten Trocknungsstationen oder -stufen und wird dann in der sechsten Station entleert. Darauf wird der Vorgang wiederholt.

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Zweckmäßig wird die Trocknungsluft im Gegenstrom zum Fasermaterial geführt: erhitzte Frischluft wird zuerst mit dem bereits weitgehend trockenen Material der letzten Trocknungsstufe in Berührung gebracht, von dort durch Ventilatoren durch die vorhergehenden TrocknungsStationen gefördert und nach Passieren des ersten (Füll-)Schachtes, der das oben eingefüllte nasse Fasermaterial enthält, ins Freie geblasen. Die Luft kann zwischen den einzelnen TrocknungsStationen aufgewärmt werden, sodaß in den einzelnen Trocknungsstufen verschiedene Temperaturen angewendet werden können.

Dieses sehr einfache Luftumwälzen eignet sich im Gegensatz zu den bekannten Trocknern besonders für die Direktbeheizung, d.h. für die Erhitzung der Trocknungsluft durch Zumischen von heißen Verbrennungsgasen, wodurch die üblichen Heizkörper, die das Reinigen besonders erschweren und kostenaufwendig sind, in Wegfall kommen können.

Die intermittierende Luftstromunterbre.chung zur Erzeugung des pulsierenden Materialbettes kann dadurch bewerkstelligt werden, daß in die Zufuhrleitungen eingebaute Absperrklappen, über Zeitrelais gesteuert,von Arbeitszylindern automatisch geöffnet und geschlossen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zu seiner Durchführung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Aufriß der Vorrichtung, teilweise im Schnitt; Fig. 2 den zugehörigen Grundriß mit trapezförmigem Querschnitt der Trocknungsschächte; Fig. 3 den Grundriß einer abgewandelten Ausführungsform mit kreisrundem Querschnitt der Trocknungsschächte. Fig. 4 veranschaulicht das Schema der Luft- und Materialführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

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Die Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2 umfaßt sechs Schächte bzw. Kammern 1, 2, 3, 4, 5 und 6, die symmetrisch und radial um eine vertikale drehbare Achse 7 angeordnet und mit dieser fest verbunden sind. Die Schächte sind durch ein nicht dargestelltes Getriebe um jeweils 60 schrittweise beweglich, wobei sie in der jeweiligen Stellung bis zum jeweils nächsten Schaltimpuls verbleiben. Die Schächte besitzen einen Siebboden 8, der durch eine Dichtung 9 gegenüber der Schachtinnenwandung abgedichtet ist. In Fig. 1 befindet sich der Schacht 1 in Füllposition unterhalb einer beispielsweise als Transportband ausgebildeten Fülleinrichtung 10, mit der das nasse zu trocknende Fasermaterial in den Schacht 1 eingefüllt wird. Die Schächte 2, 3, 4 und 5 befinden sich in Trocknungsstationen, in denen ihr Siebboden jeweils über der trichterförmig erweiterten Mündung 11 eines Trocknungskanals 12 steht. In die Mündung des Trocknungskanals kann, wie dargestellt, eine perforierte Platte 13 eingebaut sein. In den vier Trocknungsstationen wird die erhitzte Trocknungsluft über Ventilatoren 14 eingesaugt; die Aufwärmung auf die gewünschte Trocknungstemperatur erfolgt in der Mischeinrichtung 15, beispielsweise durch direktes Beimischen heißer Verbrennungsgase aus der Leitung 16. Mit 17 sind Luftdrosselklappen bezeichnet, die den Trocknungsluftstrom periodisch öffnen und unterbrechen und so Pulsationen zur periodischen Unterbrechung des Schwebebettes erzeugen. In den Stationen 2 bis 5 sind oberhalb der Schächte bzw. Kammern Hauben 18 und Leitungen 19 vorgesehen, durch die der Luftstrom abgeleitet wird. Zur Verhinderung von Faserflug ist in jeder Haube ein Sieb 20 vorgesehen, welches durch die Dichtung 21 gegenüber der Haubeninnenwand gedichtet ist.

Im Schema nach Fig. 4 sind die einzelnen Schächte nebeneinander dargestellt, woraus der Materialtransport und im Gegen-

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strom dazu die Luftführung zu ersehen ist. Dem letzten Trocknungsschacht in Position 5 wird durch den Ventilator 14 über die Mischeinrichtung 15 vorgewärmte Frischluft durch die Leitung 12 zugeführt. Der nächstfolgende Ventilator 14 saugt die Luft aus dem Schacht 5 ab und fördert sie durch die nächste Leitung 12, die wieder eine Mischeinrichtung 15 haben kann, in den Schacht 4, und so .fort, bis die Trocknungsluft nach Durchströmung des Schachtes 2, mit Feuchtigkeit angereichert, ins Freie strömt. In Schacht 1 wird nasses Material eingebracht, aus Schacht 6 das getrocknete Material entfernt. Die Lufttemperatur ist vom Schacht in Position 5 bis zum Schacht in Position 2 hin steigend. Das sich durch Erwärmung und Wasserverdampfung vergrößernde Luftvolumen kann durch einen nicht dargestellten Bypass geregelt werden.

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Claims (6)

1. Patentansprüche :

   'Λ ^Verfahren zum Trocknen von losem Fasermaterial, insbesondere von losen Kunststoffasern, mit Hilfe eines erhitzten Trocknungsgas-, vorzugsweise -luftstromes, dadurch gekennzeichnet, daß das zu trocknende Fasermaterial durch Durchleiten des Trocknungsgasstromes von unten in Schwebe gebracht und der das Schwebebett erzeugende Gasstrom periodisch unterbrochen bzw. gedrosselt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Unterbrechungen des Gasstromes zwischen 1 und 15 Unterbrechungen pro Minute gehalten wird.
3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den
   Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine
   Anzahl von Trocknungsschächten bzw. -kammern (1, 2, 3, 4, 5, 6), die einen Siebboden (8) aufweisen, über eine Anzahl von Stationen zum Einblasen von Trocknungsgas
   bewegbar ist, und Ein- und Ausschaltorgane (17) zur
   periodischen Unterbrechung der Trocknungsgasströme
   vorgesehen sind.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Trocknungsschächte bzw. -kammern (1, 2, 3, 4, 5, 6) um eine zentrale Achse (7) angeordnet und schrittweise drehbar sind.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknungsschächte (1, 2, 3, 4, 5 , 6) trapezförmigen oder kreisförmigen Querschnitt aufweisen.

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6. 6. Vorrichtung zur kontinuierlichen Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Trocknungsgas der Reihe nach durch die Anzahl der Trocknungsschachte (1, 2, 3, 4, 5, 6) jeweils von unten nach oben geführt ist, wobei zwischen den einzelnen Schächten (1, 2, 3, 4, 5, 6) Einrichtungen (15, 16) zum Aufwärmen des Trocknungsgases vorgesehen "sind, und daß in den Leitungen (12) zwischen den Schächten (1, 2, 3, 4, 5, 6) periodisch betätigte Drosselklappen (17) zur Unterbrechung der Trocknungsgasströme vorgesehen sind.

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