DE2443395B2

DE2443395B2 - Vorrichtung zum Wärmebehandeln von flachen Materialbahnen mittels eines strömenden Mediums im Kreislaufverfahren

Info

Publication number: DE2443395B2
Application number: DE19742443395
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.- Ing. 6200 Wiesbaden Rossmeissl; Werner Ing.(Grad.) 6093 Floersheim Zeilinger
Original assignee: Lindauer Dornier GmbH
Current assignee: Lindauer Dornier GmbH
Priority date: 1974-09-11
Filing date: 1974-09-11
Publication date: 1978-09-28
Also published as: NL7510604A; GB1517189A; BE833240A; LU73355A1; FR2284844A1; DE2443395A1; JPS5523539B2; JPS5154675A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wärmebehandeln von flachen Materialbahnen mittels eines strömenden Mediums im Kreislaufverfahren quer zur Bahnlaufrichtung, bestehend aus einem geschlossenen wärmeisolierten Gehäuse, das einen Eintritts- und Austrittsschlitz für die Materialbahn aufweist, wenigstens einseitig quer zur Bahnlaufrichtung, im wesentlichen über die Bahnbreite reichende und in Bahnlängsrichtung hintereinander angeordnete Schlitzdüsen, die mit Druckräumen in Verbindung stehen, wenigstens einem Wärmeaustauscher, der mit Saugräumen in Verbindung steht und wenigstens einem Ventilator.

Es ist allgemein bekannt, daß Materialbahnen aus Kunststoffen, Papier, Metallen oder Laminaten aus den genannten Materialien aus den verschiedensten Gründen mit gasförmigen Medien wärmebehandelt werden. So werden z. B. Materialbahnen aus thermoplastischen Kunststoffen zur Verbesserung gewisser physikalischer Eigenschaften unmittelbar nach dem Extrudieren, Kalandrieren oder Gießen mittels geeigneter Einrichtungen in Behandlungskammern gereckt oder fixiert. Ferner werden Materialbahnen mit flüssigen Medien beschichtet und anschließend in Trockenkammern getrocknet.

Die Materialbahnen werden in den vorerwähnten Anlagen wärmebehandelt, indem man ein temperiertes gasförmiges Medium, vornehmlich Luft, über eine Vielzahl in Längsrichtung der Anlage angeordnete und quer zur Materialbahnlaufrichtung sich erstreckende über die gesamte Materialbahn durchgehende Schlitzdüsen auf die Oberflächen der Materialbahn einseitig oder beidseitig anströmen läßt. Um möglichst Wärmeverluste zu vermeiden, werden diese Anlagen üblicherweise in geschlossener Bauart, im folgenden Behandlungskammern genannt, ausgeführt Außer dem Materialbahneintrittsschlitz und -austrittsschlitz sind deshalb sämtliche Teile nach außen hin abgeschlossen.
Zum Beispiel ist aus der DE-AS 10 41455 eine Blasdüsenanordnung für bahnartiges Gut, insbesondere für Textil-Trockenmaschinen mit quer zur Laufrichtung des Gutes angeordneten Reihen von Einzeldüsen und Absaugung des Trockenmittels in oder entgegen der Laufrichtung des Gutes bekannt, bei der der Abstand der Düsenmündung von der Oberfläche des zu behandelnden Gutes höchstens 100 mm beträgt und das Verhältnis der Steglänge zur Blasdüsenlänge mit der Entfernung der betreffenden Düsenreihe vom Abströmkanal kleiner wird. Dabei ist die Blasdüsenlänge das arithmetische Mittel aus den unterschiedlichen Blasdüsenlängen benachbarter Düsen.

Bei solchen Behandlungskainmern ist das Problem der Wärmeverluste am Bahneintrittsschlitz und -austrittsschiitz bisher noch nicht befriedigend gelöst. An diesen Stellen kann nämlich ein Austausch des gasförmigen Behandlungsmediums mit der freien Atmosphäre stattfinden. Das bedeutet, daß an jenen Stellen aufgeheiztes gasförmiges Behandlungsmedium aus den Kammern abströmen und relativ kühle atmosphärische Luft in die Kammern einströmen kann. Bei beidseitiger Bahnbehandlung kann es sogar leicht möglich sein, daß das Behandlungsmedium oberhalb der Materialbahn aus den Kammern abströmt und an derselben Seite Luft unterhalb der Materialbahn in die Kammern einströmt oder umgekehrt. Es ist aber im allgemeinen nicht möglich, den Ort der Ein- bzw. Ausströmstellen genau vorauszubestimmen. Man spricht deshalb von instabilen Behandlungskammern. Dieses nicht zu erklärende Phänomen kann bei allen Behandlungskammern beobachtet werden. Es spielt dabei keine Rolle, ob die Strömung des Behandlungsmediums in den Kammern nach dem Prinzip des Umluftoder Teilstromverfahrens betrieben wird.

Die mit instabilen Behandlungskammern verbundenen Nachteile sind im wesentlichen die durch das ausströmende gasförmige Behandlungsmedium an den Materialbahneintritts- und/oder -austrittsschlitzen verursachten hohen Wärmeverluste. So ergaben Messungen an einem 20 m langen Fixierrahmen, der im Kreislaufverfahren betrieben wird, daß aus dem Materialbahneintrittsschlitz 10% des Behandlungsmediums ausströmten. Diese in den freien Arbeitsraum abströmende aufgeheizte Luft, steht zum Wärmebehandeln der Materialbahn nicht zur Verfugung. Dieser Verlust muß nun einerseits in der Behandlungskammer durch nachströmende Luft aus dem freien Arbeitsraum ausgeglichen und in der Behandlungskammer wieder auf die gewünschte Behandlungstemperatur aufgeheizt werden. Andererseits belastet die austretende Luft im hohen Maße zusätzlich eine zur Klimatisierung des Arbeitsraumes ohnehin erforderliche Klimaanlage, die den Arbeitsraum für die darin beschäftigten Personen auf eine zumutbare Raumtemperatur herabkühlt. Die so

vergeudeten jährlichen Wärmeenergieverluste sind sehr hoch und somit wirtschaftlich völlig unbefriedigend.

Ein weiterer wesentlicher Nachteil dieser bekannten Behandlungskammern besteht darin, daß beim Trocknen von mit lösemittelhaltigen Medien beschichteten Materialbahnen freiwerdende gasförmige Lösemittel gemeinsam mit dem gasförmigen Behandlungsmedium aus den Behandlungskammern abströmt Dabei wird der Arbeitsraum besonders an den Austrittsstellen trotz in Absaugeinrichlungen mit gesundheitsschädlichen Stoffen angereichert

Nachteilig macht sich auch beim Wärmebehandeln von Polyester-Kunsrstoffbahnen die aus dem Kunststoff in gasförmige Phase übergehende mit dem Behänd- i; lungsmedium vermischte Terephthalsäure bemerkbar, die beim Ausströmen aus der Behandlungskammer im relativ kühlen Arbeitsraum abkühlt und dann als Sublimat in Form von Staub anfällt. Solcher Staub ist für die Qualität der Kunststoffbahnen und bei evtl. weiterer Konditionierung von großem Nachteil und reduziert außerdem die Standzeiten der eigens in solchen Produktionsräumen für staubfreie Luft sorgenden Luftfilter.

All diese Nachteile versuchte man bereits durch verschiedene Maßnahmen zu beseitigen, ohne daß sielt jedoch ein befriedigendes Ergebnis gezeigt hat So hat man bereits versucht, den Eintritts- bzw. Austrittsschlitzquerschnitt zu reduzieren, indem man die Schlitzhöhe bis dicht an die Materialbahn herangeführt jo und noch zusätzlich mit flexiblen Dichtlippen versehf.n hat Diese Einrichtung hat sich aber in der Praxis nicht bewährt weil die meist empfindlichen Materialbahnen durch nicht zu vermeidende Schwingbewegungen die Dichtlippen berührten und beschädigt wurden oder weil beim Recken und/oder Fixieren bekanntlich die aus den Behandlungskammern nach außen geführten Kluppenketten sowieso einen größeren Schlitzquerschnitt benötigten.

Aufgabe der Erfindung war es daher, eine Vorrich- w tung zu schaffen, die ein Ausströmen von gasförmigen Behandlungsmedien am Materialbahneintrittsschlitz und -austrittsschlitz von ansonsten relativ dichten Behand'ungskammern verhindert oder zumindest stark verringert

Die Aufgabe wird bei einer eingangs dargelegten Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Schlitzdüse aus Einzelschlitzdüsen mit dazwischenliegenden strömungsfreien Bereichen besteht

In der Praxis hat sich besonders eine Vorrichtung bewährt, bei der die Breite jeder Schlitzdüse S = 2 bis 25 mm, die Länge jeder Einzelschlitzdüse und die dazwischenliegenden strömungsfreien Bereiche L = 20 bis 200 mm und der Abstand der Schlitzdüsen in Bahnlängsrichtung T = 50 bis 500 mm betragen.

Bei einer vorzugsweisen Ausführungsform bestehen die Einzelschlitzdüsen aus quer zur Bahnlaufrichtung abgeschotteten durchgehenden Schlitzdüsen. Durch die Abschottungen ist die Möglichkeit der eventuell gewünschten Verschiebung und damit Veränderung der w> Schlitzdüsen gegeben, was sich oftmals zur optimalen Einstellung der Anlage als Vorteil erweist.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß durch die erfindungsgemäße Anordnung und Abmessung der Düsen und damit der angeströmten Bereiche in 0 "> den eingangs beschriebenen, bekannten Behandlungskammern der Austritt des gasförmigen Behandlungsmediums am Materialbahneintritts- und -austrittsschlitz weitgehend, wenn nicht gar vollständig, verhindert wird.

Mit solchen als stabil bezeichneten Behandlungskammern spart man mit geringem technischen Aufwand hohe Energiekosten, die bisher durch die ständigen Wärmeverluste der Behandlungskammern und durch die Belastung der Klimaanlage der Arbeitsräume verursacht wurde. Weiterhin verhindert man Verunreinigungen der Arbeitsräume durch die aus den Behandlungskammern austretenden gasförmigen gesundheitsschädlichen Stoffe und durch anfallenden Sublimatstaub. Zahl und örtliche Anordnung der angeströmten Bereiche entsprechen dem freien Querschnitt der verwendeten Düsen. Um eine völlig gleichmäßige Oberflächenbehandlung der Materialbahn zu erreichen, ist bevorzugt, daß bei einseitiger Materialbahnbehandlung die quer zur Bahnlaufrichtung angeordneten Düsen gegenüber den längs in Abständen Tangeordneten Düsen auf Lücke versetzt sind.

Bei besonders langen Behandlungskammern können auch zwei, drei und mehr Düsenreihen längs in Behandiungsrichtung gleiche Anordnung hintereinander aufweisen, bevor dann die darauf folgenden entsprechende Anzahl Düsen versetzt angeordnet werden (s. F i g. 3).

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielhaft erläutert.

F i g. 1 stellt die Seitenansicht von Kammerabschnitten 1 und 4 einer Behandlungskammer im Teilschnitt dar.

F i g. 2 ist eine Draufsicht der Behandlungskammer gemäß F i g. 1 ebenfalls im Teilschnitt und

F i g. 3 eine Variante der Düsenanordnung und somit der angeströmten und strömungsfreien Bereiche.

Die Vorrichtung gemäß F i g. 1 und 2 zeigt eine allseits geschlossene Behandlungskammer, wie sie zum beidseitigen Wärmebehandeln von flachen Materialbahnen mit gasförmigen Behandlungsmedien, z. B. beim Recken oder Thermofixieren von Kunststoffolien, benutzt wird. Es handelt sich dabei um eine Behandlungskammer, die üblicherweise wegen ihrer großen Länge aus einzelnen Kammerabschnitten 1, 2, 3 und 4 besteht und im Baukastensystem beliebig erweitert und zusammengefügt werden kann. Die einzelnen Kammerabschnitte sind an ihren Trennstellen 5, 6 und 7 jeweils luftdicht zusammengeflanscht Ferner sind die Außen- und Stirnwände durch geeignete Maßnahmen wärmeisoliert. Der Einfachheit halber ist nur der Kammerabschnitt 1 und 4 vollständig im Schnitt gezeigt, da die anderen Kammerabschnitte analog dazu aufgebaut sind.

Eine zu behandelnde Materialbahn 8 wird mit gleichförmiger Geschwindigkeit über einen in der Stirnwand 9 befindlichen Eintrittsschlitz 10 längs durch die Behandlungskammer geführt und verläßt die Behandlungskammer an der entgegengesetzten Seite über einen in der Stirnwand 11 befindlichen Austrittsschlitz 12. Dabei wird die erforderliche Wärmebehandlung in diesem Fall so vorgenommen, daß man über hier quer oberhalb sowie unterhalb zur Matevialbahn 8 angeordneten Schlitzdüsen 13, 14 mit gasförmigem Behandlungsmedium z. B. von ca. 200° C und mehr ausströmen läßt, das seine gespeicherte Wärmeenergie an die Materialbahn 8 abgibt. Das angekühlte Beh,?ndlungsmedium, vorzugsweise Luft, wird dann im Kreislauf mittels Umluftventilatoren 15 über untereinander in Verbindung stehende Saugräume 16 und über Wärmeaustauscher 17 erneut angesaugt, aufgeheizt und schließlich wieder über Druckräume 18 und die Schlitzdüsen 13,14 der Materialbahn 8 zugeführt.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der kurzen Schlitzdüsen bzw. durch geeignetes Abschotten durchgehender Schlitzdüsen kann man das unkontrollierte Austreten des aufgeheizten Behandlungsmediums am Eintrittsschlitz 10 und am Austrittsschlitz 12 weitgehend bis völlig verhindern.

Die Größen der Behandlungskammern, ihre Luftführung, wie Kreislauf-, Teilstromverfahren usw. sowie ein- bzw. beidseitige Materialbehandlung, haben keinen Einfluß auf die Erfindung. Die genaue Größe und ι ο Anordnung der Düsen bzw. abzuschottenden Bereiche muß von Fall zu Fall ermittelt werden, da z. B. die Düsenschlitze B und der Abstand Γ der Schlitzdüsen in Behandlungsrichtung der meist im Handel erhältlichen Behandlungskammern unterschiedlich sind. Es ist aber κ· leicht möglich, durch einfaches Probieren, wie z. B. Abdecken und Zukleben der Düsenöffnungen durchgehender Düsen den optimalen Effekt zu ermitteln.

In F i g. 2 ist eine bewährte Anordnung der Schlitzdüsen 14 zu sehen, die sich quer zur Behandlungsrichtung der Materialbahn 8 mit den strömungsfreien Bereichen 19 abwechseln. Längs zur Behandlungsrichtung (s. Pfeilrichtung auf angedeutete Materialbahn 8) sind die Düsen in den benachbarten Reihen vorzugsweise gegenseitig versetzt auf Lücke angeordnet. Es handelt sich dabei um die Düsen, die bei der hier beschriebenen beidseitigen Materialbahnbehandlung unterhalb der Materialbahn 8 angeordnet sind. Die oberhalb der Materialbahn 8 wegen der Schnittführung nicht sichtbaren Düsen 13 sind ebenfalls vorzugsweise gegenüber den unterhalb der Materialbahn 8 befindlichen Düsen 14 versetzt angeordnet.

Grundsätzlich können die Schlitzdüsen 13 bzw. 14 und die strömungsfreien Bereiche 19 in Behandlungsrichtung beliebig verteilt zueinander angeordnet werden, wenn gewährleistet ist, daß das gasförmige Behandlungsmedium die Oberfläche der zu behandelnden Materialbahn gleichmäßig statistisch verteilt anströmt und zeitlich gesehen gleichmäßig und gleich lang auf die Oberfläche einwirkt.

Bei beidseitiger Materialbahnbehandlung kann gegebenenfalls auf das Lücke setzen der angeströmten Bereiche in vorbeschriebener Art verzichtet werden, wenn in einem solchen Fall die Düsen unterhalb der Materialbahn gegenüber den Düsen oberhalb der Materialbahn auf Lücke gesetzt sind.

Die benötigten Bereiche 19 erzielt man vorzugsweise durch einfaches Abschotten der quer zur Behandlungsrichtung der Materialbahn verlaufenden Schlitzdüsen 13, 14. Aus Gründen der Fertigung hat es sich gezeigt, daß es einfacher ist, durchgehende Schlitzdüsen in den gewünschten Bereichen abzuschotten, als Schlitzdüsen speziell mit bestimmten Abmessungen anzufertigen. Abgeschottet werden Schlitzdüsen durch Verschließen der freien Düsenquerschnitte mit Hilfe geeigneter Mittel, in dem man beispielsweise U-förmig gebogene Bleche über die Schlitzdüsen schiebt und festklemmt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Wärmebehandeln von flachen Materialbahnen mittels eines strömenden Mediums im Kreislaufverfahren quer zur Bahnlaufrichtung, bestehend aus einem geschlossenen wärmeisolierten Gehäuse, das einen Eintritts- und Austrittsschlitz für die Materialbahn aufweist, wenigstens einseitig quer zur Bahnlaufrichtung, im wesentlichen über die Bahnbreite reichende und in Bahnlängsrichtung hintereinander angeordnete Schlitzdüsen, die mit Druckräumen in Verbindung stehen, wenigstens einem Wärmeaustauscher, der mit Saugräumen in Verbindung steht und wenigstens einem Ventilator, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schlitzdüse aus Einzelschlitzdüsen mit dazwischenliegenden strömungsfreien Bereichen besteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite jeder Schlitzdüse B = 2 bis 25 mm, die Länge jeder Einschlitzdüse und die dazwischenliegenden strömungsfreien Bereiche L = 20 bis 200 mm und der Abstand der Schlitzdüsen in Bahnlängsrichtung T = 50 bis 500 mm betragen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelschlitzdüsen aus quer zur Bahnlaufrichtung verlaufenden abgeschotteten durchgehenden Schlitzdüsen bestehen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelschlitzdüsen derart in Bahnlängsrichtung angeordnet sind, daß anströmende und nichtanströmende Bereiche versetzt zueinander sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens zwei nebeneinanderliegenden Düsenreihen die Einzelschlitzdüsen gleiche Anordnung aufweisen und wobei wenigstens die nächstfolgende Düsenreihe derart ausgelegt ist, daß anströmende und nichtanströmende Bereiche versetzt zueinander sind.