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Verfahren und Vorrichtung zur Flüssigkeitsbehandlung und/oder Trocknung
von Faserstoff Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Flüssigkeitsbehandlung und/oder Trocknung von Faserstoff, insbesondere in Form
von Garn, jedoch auch in Form von z.B. losem Faserstoff oder Gewebe. Mit "Trocknung"
ist das Entfernen von Flüssigkeit, die aus Wasser oder organischen Lösungsmitteln
bestehen kann, durch Verdampfung gemeint. Mit "Flüssigkeitsbehandlung" ist besonders
die Bleichung, jedoch auch andere Behandlungen mit wasserhältigen oder organischen
Flüssigkeiten, wie Färben, gemeint.
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Es sind Apparate zur Trocknung von Garn bekannt, bei denen die Trocknung
dadurch erfolgt, daß ein Wärme enthaltendes Medium (WarmluSt) unter Druck in einem
geschlossenen Kreislauf durch einen Heizer, einen das Trockengut aufnehmenden Behälter,
in dem das Trockengut so angeordnet ist, daß aas medium hindurchgehen muß, einen
Kondensator und eine Umwälzpumpe (Kompressor) sowie zurück zum Heizer zur Zirkulation
gebracht wird, Während der Zirkulation nimmt das lVledium Flüssigkeit aus dem Gut
auf, indem die Flüssigkeiverdampft und der Dampf im Kondensator zur Kondensation
gebracht wird, so daß ein relativ trockenes
Ledium wi@@er in das
@ut einstr@mt. @u @eginn des @@@zesses wird auch ein @r@@e@ @@il @e@ @l@@sigk@it
auf m@ch@nischem @e@ @ntfernt, indem der @ trom @@üssigkeit in @orm von @ropf@n
mit sich @@i@t, w@lche im @@n@ens@@o@ @@@@ chi@d@n werden.
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@@ wei@e@en Ve@@auf @@s @@oz@s@es wird die @@@ssigkeit jedoch @augts@chlic@
du@ch Verdampfun@ entfernt. @iese @@@ rate weisen Vorteile in @orm @i@@r @@sch@n
@rocknung und @ines ziemlich ni@@ri@en @@istungs@@darfes @uf. @ie h@b@n j@@oc@ auch
Nachteile, n@mlich gro@@n @@rmeverbrauch und @romen asse@verbrauch (f@r die @@@@ung
des @@ndensators), ungleichmaßige @rocknung (insbesondere wenn die @pulen @ro@ sind)
sowie gr@@e @efahr des Ze@flie@ens von @arb@toffen od.dgl. zufol@e des @n@e -schied@@
in der @el@tiven @euchtigkeit @@s @@diums zwischen ve@@chiedenen @chichten beim
@urchgang durch das @rocknungsgut. @@s Zerflie@en ist eine Folge einer schlechten
m@chanischen @ntwasserung und @@@@ @igkeitszufuhr während der @rwärmung.
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@s ist auch bekannt, die @rocknung von @asermaterial in einem intermi@ti@@enden
Vorgang durenzuf@h@@n, @er ab-@@@@seln@e @@w@rmungs@h@sen und @rocknungsphasen umfast.
In den @@w@rmungsphasen wird dem @aterial @arme zugef@hrt, @hne da@ eine wes@ntliche
@@ dampfung durch ein durch das @@@erial hindurch eführtes @@rmemedium, insbesond@re
@@@@luft, erfolgt.
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Die @rocknun sphasen umfassen die @vakui@rung es solcherart erw@rm@e@
@utes, wobei die @lüssigkeit unter Ausnutzung der in der vorhergehenden @rwärmungsphase
zugeführten und im @aterial ges@eicherten @ärme ve@dunst@t.
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@in @hn@iche@ Vorgang is@@@uch für die Flüssigkeitsbeh@ndlung, insbesonde@e
Bleichung @ei nöherer @emper @ur vorgeschl@gen wo@den, wobei das Gut zuerst mit
@eh@nd@ungsflüssigkeit (Bleichflüssigkeit) impr@gniert und sodann auf die @@fo@de@liche
Behandlungstemp@ratur @ebracht wird, indem
ein @@rmem@dium unter
solchen @@@ingungen du@ch das @aterial gel@itet wird, @@@ keine wesentliche Ve@dun
tung st@@tfindet.
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Die be@bsichtigte @inwirkung auf den @as@@s@off @e@chieht, nach@em
d@@ @aterial auf die vorgeschene @emp@r@tur gekommen ist. @an @@reicht @iemit, d@@
@@@ @rw@rmen ohne i@gendeine @n@erung der @@e@ik@li@nkonzentration in @e@ @eh@ndlungsflüssigkeit
erfolgt, was in vi@len @@llen f@r d@@ @ehandrungsresult@t v@n wesent@i@h@@ @@@eutung
ist.
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@s ist weite@@ @ekan@t, vo@ der @r@cknung des @@ser@toffes eine m@ch@@ische
@n@w@@serung des @ateri@ls dur@@zuf@hr@n, indem eine @ischung von @uft un@ @ass@@dampf
durch @as @ut hindu@chgeführt wird.
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@ei diesen @ekannten Verfahren @@folgte die @urchströmung des @@diums
durch den @aserstoff in ein@@ einzi@en @ich@ung.
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@ies kann in gewi@@@n @@llen, in@besondere im Zusammenhang mit gr@@en
Garns@u@@n, @chwierigkeiten du@ch ungleichm@ßige @@-w@rmung und damit un@leichm@@i@er
@rocknung @d@ @@e@and@ung des Gutes mit sich Dring@@.
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Die vorli@ @nde Erfingung be@@@ichtigt in e@@te@ @inie die @@@eitigung
dieses @@@gels. @ie @@findung betrifft ein Verfahren zur Flussigkeitsbehandlung
und/oder @rocknung von @aserstoff, das @enigstens eine @h@se umfa@t, in der der
f@@ssigkeitsh@ltige @ase@stoff ein@r @@w@rmung ohne wesentliche V@rdampfung der
Flüssigkeit aus dem F@serstoff ausgesetzt wird, indem ein im wesentlichen trockenes
@@rmemedium in einem geschlossenen @@eislauf unte@ @berdr@ck durch das Gut geleitet
wird. @@s Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß wahrend der @rw@rmungsphase
die @@r@mun srichtung des wärmemediums durch das Gut wenigstens einmal umgekehrt
wi@@.
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@it "im wesentlichen troc@en" ist gemeint, da@ dem zirkulierenden
@@@@emedium keine @euchtigkeit von a@@en zuge@@hrt
wird. Der @@parat
nach der @rfindung umfaßt eine an den Materialbeh@lte@ angeschlossene Vakuumpumpe,
wobei das Zir@ulationssystem neben der Umw@lzpumpe und dem @eizer einen @asserabscheider
an der @augseite der Umwalzpumpe enthalt und mit @inrichtungen v@@sehen ist, die
es ermöglichen, die @trömungsrichtung durch das @rocknungsgut w@hrend der @rwarmungsphase
umzukehren. @it der Vorrichtung nach der @rfindung kann ebenso wie mit den oben
erw@hnten bekannten Apparaten eine @asche @r@cknung bei kleinem Leistungsbedarf
erzielt werden. @eiters wird durch die Umkehrung der @trömungsrichtung w@hrend der
@rw@rmung eine gleichm@@i@e @@warmung und damit auch eine gleichm@@igere @rocknung
auch bei großen S@ulen er@ielt.
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Hieraus f@l@t auch, d@@ es leichter ist, die @rocknung au@ die @ew@nschte
Restfeuchtigkeit einzuste@len.
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Der Apparat nach der Erfindung wird vorzugsweise mit @inrichtungen
zur @urchführung einer mechanischen Entwässerung mit @ilfe einer Mischung von Luft
und wasserdampf auf bekannte Weise ausge@üstet. Durch die auf solche weise erreichte
wirksame mechanische @ntw@sserung wird die Gefahr des Zerfließen@ dabei wesen@lich
verringert. Der wasserverbrauch wird reduziert, weil der Kondensator im K@eislauf
entfallt oder lediglich wahrend eines Teiles des prozesses erforderlich ist, und
ebonso wird der @@@meverbrauch herabgesetzt, weil die Verdampfung haupts@chlich
im Vakuum erfolgt. Weiters kann die Trocknungstempuratur bei Bedarf niedriger gehalten
werden.
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Die Brfindung wird anhand der bei@iegenden Zeichnung n@her beschrieben,
in der schematisch eine Ausführungsform gezeigt ist.
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Der Apparat uifaßL einen Trocknungsgutbehälter 1, in dessen unterem
Teil eine innere Kammer 2 angeordnet ist, die Materialtrager 3 in @orm von perforierten
Rohren trägt, auf
die Garnspulen 4 aufgesetzt werden können, so
da@ die innere Kammer 2 mit der @ußeren Kammer 5, die sich um die Warnspulen herum
befindet, lediglich über die @erforierunge@ in den @ohren 3 in Verbindung s@eht.
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Eine @eitung 6 verbindet die @u@@r@ @@mmer 5 mit einer Leitung 7,
in der zu bei@en @iten de@@@nschlusses der @eitung 6 zwei Ventile 8, 9 angebr@cht
sind. @@f gleiche @eise is@ die innere Kammer 2 über eine @eitung 10 an eine zur
@eitung 7 parallele Leitung 11 mit zwei Ventilen 12, 13 angeschlossen.
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Die b@iden Leitungen 7 und 11 sind bei einem Ende an eine Leitung
14 angeschlossen, die zu einem @asserabscheider 15 führt, von dem eine Leitung 16
zur @a@gseite einer @mw@lzpumpe 17 geht. Von der @ruckseite dieser @umpe geht eine
Leitung 18 zu einem @@@meaustauscher 19, von dem eine @eitung 20 zu den gegenüberliegenden
@nden der @eitungen 7 un@ 11 führt.
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Mittels der @umpe 17 kann somit ein @@rmem@dium dazu gebr@cht werden,
daß es durch die @eitung 18 über den @@@meaustauscher 19 und die Leitung 20 und
ab@@ngig von der @instellung der Ventile 8, 9, 12, 13 entweder durch die @eitungen
7 und 6 zu der außeren Kammer 5 oder durch die Leitungen 11 und 1t zu der inneren
Kammer 2 strömt. Das @@rmemedium geht sodann in der einen oder anderen @ichtung
durch d s Trocknungsgut 4 hindurch und tri@t entweder durch die Leitungen @@ und
11 oder durch die @eitungen 6 und 7 zur Leitung 14 und den Wasserabscheider 15 sowie
die Leitung 1@ zur @augseite der @ump@ aus. Im Wärmeaustauscher 19 wir@ @@@me mittels
Dampf zugef@hrt, der durch eine @eitung 21 von einer nicht gezeigten @amp@quelle
über ein Ventil 22 zugeführt wird. Eine Zweigleitung 23 mit einem Ventil 24 ermöglicht
die Zuführung von Dampf in das Zirkulationssys@em. @eiters ist an die @eitung 16
eine
@eitung 25 mit einem Ventil 26 zur Zuführung von Druckluft von einer nicht gezeigten
@@ucklaft @ lle angeschlossen.
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Vom ßeh@lter @ führt eine @eitung 27 mit einem Ventil 28 zu@@@augseite
einer V@kuumpumpe 29, an deren @ruckseite ein @ondens@tor 3@ @n@eschlossen ist.
@ine @eitung 34 mit einem Ventil 35 ve@bindet di@@@eitung @@ mit der @augseite der
Vakuumpum@e 29. Die @@kuumpumpe kann vorteilhafterweise von einem @@m@@strahlejektor
gebildet sein.
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Eine Webenschlußleitung 31 mit einem Ventil 32 und einem @icherheitsventil
33 ist zwischen die @ruck- und @au seite der @umpe 17 eingeschaltet.
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Die Vo@@ichtung @rbei@et beispielsweise auf folgende @eise, wenn
es beispiel@weise um die @rocknung von Baumwollg@r@spulen g@ht, die @asser enthalten.
@achdem die @pulon 4 auf die @aterialtrager 3 aufgesetzt und der Beh@lter 1 geschlossen
worden ist, findet zuerst eine mechani@che Entwässerung sta@t, wobei - nach@em das
System durch @inführung von Druckluft durch eie eitung 25 untor Druck gesetzt worden
ist die @uft mittels der @umpe 17 zur Umw@@zung gebracht wird und du ch die @eitung
25 Dampf in die uft beigemengt wird.
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Hiebei nimmt die @uft Wasser vom @rocknungsgut mit, welches im @asserabscheider
15 abgeschieden wird. Gleichzeitig bewirkt der im Trocknungsgut kondensierende Dampf
eine Vorwärmung des @rocknungsgutes. N@chdem die mechanische Entwässerung abgeschlossen
worden ist, wird die Dampfzufuhr durch die Leitung 23 unterbrochen und dem warmeaustauscher
19 durch die Leitung 21 Dampf zugefährt. Nachdem das Trocknungsgut die erforderliche
Tempe@atur erreicht hat, werden die Ventile 8, 9, 12 und 13 geschlossen und das
ventil 32 @eöffnet, wobei gleichseitig die Vakuumpumpe 29 in Betrieb gese@zt wird
und das Ventil 28 und/oder das V ntil 35 geöffnet wird. Hiebei erfolgt eine rasche
Verdampfung
v@n @l@ssigkeit aus@@em @@ocknungsgut unter Ausnutzung de@ in de@ @rwarmungsph@se
@@speich@r@en @@rme. Die @l@ssigkeit wird im @@ndensator 3@ kon@ensiert. @@@ Verfahren
mit @@warmung unter @ruckauf die beschriebene @eise und @vakuierung wird sodann
so oft wi@derholt, wie @ies erforderlich ist.
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@@@w@hl w@h@end der m@c@anischen @ntw@sse@ung als auch wahrend der
@ w@@mun@sph@sen kann @@e Umkeh. de@ Strömungsrichtung durch das @@t @in @@@@ meh@e
e@@ale erfolgen, u.zw.
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durch Umstellung der Veintile 8, 9, 12, 13.
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@ls Leispiel kann @rw@hnt werden, da@ die @@warmung bei einem @ruck
von 3 - 6 @ta und die Trocknung bei einem Druck von z.B. 0,1 - 0,3 a@a @rfolgen
kann. Für 100 kg @au@@@ollgarn mit 70 @ @e@@h@igkeit (nach der me@h@nischen @ntwasserung)
k@nn die @rwarmung unter Druck hiebei bis ca. 9@ - 11@° C in ca.
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3 min erfolgen (zweckm@ßigerweise mit @mkch@ de@ @trömungsrichtung
im Intervall von einer halben o@@@ einer Minute), worauf durch @vakui@rung in ca.
2 min ca. 4,3 kg @asser entfe@@t werden können. @ür die vollst@ndige @r@cknung sind
16 oder 17 @rwärmungs- und @vakui@rungsz@klen erforderlich.
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@ie vorhe@gehende mechanische @ntw@sse@ung (v@n beispielsweise ca.
15@ @ @euchtigkeit bis ca. 7@ @ @euchtigkeit) kann eine Zeit von ca. 15 min dauern.
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Anstatt durch Zirkulation wi@ oben beschrieben kann die m@chanische
@ntwässerung dadurch erfolgen, daß die Mischung von Luft und Dampf mit Hilfe der
Vakuumpumpe 29 lediglich einmal durch das Material geleitet wird. Hiebei wird die
Vakuumpumpe durch @ffnen des Ventils 35 über die Leitungen 34 und 10 an die Kammer
2 angeschlossen. Die außere Kammer wird mit der Leitung 20 (über die Leitungen 7
und das Ventil 9) in Verbindung gesetzt, in welche durch die @eitung 25
Luft
/und durch die @eitung 23 Dampf eingef@hrt wird. Die Leitung 25 soll dann mit solchen
@rganen verbunden sein, da@ sie stromabw@rts von der umpe 17 an die @eitung 1@ angeschlossen
werden kann. wenn die m@chanische Entwässerung auf diese weise durchgef@hrt wird,
ist die @umpe 17 also bei diesem Vorgang abgeschaltet. @eiters sind die Ventile
8, 12, 13, 22 und 28 geschlossen, docE die Ventile 9, 24, 26 und 35 offen.
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@enn es sich um die @rocknung von Material handelt, das o@ganische
@ösungsmi@tel enthält ist es vorteilhaft, die m chanische Flüssigkeitsabscheidung
und @rw@rmung einzig mit @ampf durchzuführen, weshalb in diesem Fall dem Zirkulationssystem
keine @uft durch die Leitung 35 zugeführt wird, sondern lediglich Lampf durch die
Leitung 23 und das Ventil 24.
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@s ist auch m@glich, in einer Vorrichtung der gezeigten A@t einen
einlei@enden Teil der Trocknung unter Druck anstelle von Vakuum auf die gleiche
Weise wie bei den eingangs erw@hnten Apparaten durchzuführen. In diesem Phll wird
die Vo richtung so modifiziert, daß außer dem Wasserabscheider 15 ein (nicht gezeigter)
Kondensator angeordnet wird, welche@ zweckm@ßigerweise so ein@ebaut wird, daß @r
in den Kreislauf eingeschaltet und aus diesem ausgeschaltet werden kann. Nachdem
die m@chanische @ntw@sserung auf die oben angegebene Weise durchgeführt worden ist,
wird die Zirkulation mit eingeschaltetem K@ndensator und ohne Zuführung von Dampf
in das System durch die Leitung 23 fortsetzt, wobei die @rocknung erfolgt. Nach
einer geeigneten Zeit wird die trocknung unter Druck abgebrochen und der Kondensator
ausgeschaltet, worauf man auf intermittierende Trocknung mit wechselnder @rwärmung
und @vakuierung übergeht, wie dies bereits beschrieben wurde. Diese Arbeitsweise
kann für gewisse @aserstoffe, insbesondere Naturfasern, vorteilhaft sein.
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@eiters ist die Vorrichtung für gewisse @rten von Flässigkeitsbehandlungen
@n@en@bar, insbesonde@e f@@ die Bleichung.
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Line derartige Behand@ung kann auf folgende @@ise durchgeführt werden.
@o@ald die in den @@halter @ einge@@@@@@e@ @ @@@@@l n trocken sind, wird der Beh@l@e@
mi@@el@ @@@ @@kuumpumpe 2@ ev@kui@@t. @ine Bleichflüssigkeit wi@d v@n einem nicht
g@zeigten Behalter durch einen @inl@ß zugef@hrt, de@ beispiel@weise @@ die Leitung
1@ angeschlossen sein kann. @@s @arn wird @@@ch impr@gniert, worauf der Flüssigkeits@ber@c@u@
durch @b@augung mi@@els der Vakuumpumpe 29 en@@@mmen wird. @i@@e@ soll @i@se an
eine Vorrichtung angeschlossen sein, in de@ sich die @lässigkeit sammeln kann. Gegeben@nfalls
kann @ie @umpe 2@ so geschaltet sein, @aß auch ih@e @ruck@eite mit @@@ @e@@l@e@
@ in Verbindung gese@zt werden kann, wobei der @lässigkeitsäberschuß durch Auspressung,
beispi@lsweise in jen@@ @@@l@e., von dem die @lüssigkeit ein@@lei@@t wurde, entf@rnt
we @en kann.
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@@s Gut wird darduf erw@rmt, indem tr@ckene @uf@@un@e@ @b@rdruck durch
den Beh@lte@ mit @ilfe der @umpe 17 auf gleich@ eise wie be@ei@@ im Zusammenhang
mi@ dem @rocknungspr@z@@ beschrieben zur Zirkulation gebr@cht wird, wobei die @@@
@mung @@ne Ver-@ampfung bis zur erforderlichen @emper@@ur, z.B. 130° C erfolgt,
wodurch der Bleichungsproze @usgelö@t wird. Nachdem dieser abgesch@ossen worden
ist, erfolgt ein oder mehrere @@le eine @p@lung durch @vakuierung, @i@führung von
@@ülflässigkeit und @ntfernung des @@@ssigkeitsüb@r@ch@sses. Nach beende@er Spülung
kann das Gut von neuem in der Vorrichtung getrocknet werden.
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@ine andere @rt von Flüssigkeitsbehandlung, die mit Vorteil in einem
Apparat nach der @rfindung auf die gleiche @eise wie so@ben beschrieben durchgef@hrt
worden kann, ist die
alkalische @e@@ndlung als Vorbei itung f@r
die Bleichung.