DE4223200C2 - Verfahren und Anlage zur Flüssigkeits- und Dämpfbehandlung von textilen Warenbahnen - Google Patents

Description

Aus der DE 27 16 264 A1 ist ein Dämpfer mit an dem Dämpfergehäuse angebrachten, nach unten offenen Schächten für den Einlauf und Auslauf der Warenbahn bekannt. In den Schächten bildet sich eine Grenz­ schicht zwischen der in dem Dämpfergehäuse herrschen­ den Dampfatmosphäre und der Außenluft aus. Die Lage dieser Grenzschicht wird mittels in den vertikalen Schächten angeordneten Temperaturfühlern festgestellt, deren Signal zur Steuerung der Dampfzufuhr zum Inneren des Dämpfergehäuses dient. Auf diese Weise ist es möglich, den Dämpfer mit Dampf gefüllt zu halten, ohne daß gewisse Dampfmengen über den unteren Rand der vertikalen Schächte ständig abströmen und verloren gehen. Die nachgelieferte Dampfmenge kann vielmehr so reguliert werden, daß die Grenzschicht irgendwo in der Höhe der vertikalen Schächte verbleibt, nicht aber bis zu deren unteren Rand vordringt.

Die Regelung der Dampfzufuhr auf diese Weise ist mit einer erheblichen Trägheit behaftet, was zu langen Einschwingvorgängen führt, bis stationäre Verhältnisse erreicht sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren und eine Anlage zur Flüssigkeits- und Dämpfbe­ handlung von textilen Warenbahnen so auszugestalten, daß sich stationäre Verhältnisse schneller einstellen.

Diese Aufgabe wird in ihrem verfahrensmäßigen Aspekt durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Erfindung gelöst.

Indem dem Dämpfergehäuse diejenige Dampfmenge zuge­ führt wird, die als notwendig berechnet wurde, wird ein Überschießen durch zunächst zugeführte zu hohe oder auch zu niedrige Dampfmengen vermieden und der stationäre Zustand wesentlich schneller erreicht. Die zuvor erfol­ gende Flüssigkeitsbehandlung ist im allgemeinen eine Behandlung mit einer wäßrigen Flüssigkeit, z. B. einer Färbeflotte. Wegen der hohen Wärmekapazität des Wassers hängt die Dampfmenge, die benötigt wird, um eine mit wäßriger Behandlungsflüssigkeit beladene Warenbahn auf die gewünschte Dämpftemperatur zu bringen, ganz über­ wiegend von der aufgetragenen Flüssigkeitsmenge ab, die somit die beste Basis für die Berechnung und Zuführung der erforderlichen Dampfmenge bildet.

Zweckmäßig wird dem Dämpfergehäuse gemäß Anspruch 2 zusätzlich zur berechneten Dampfmenge ständig eine kleine Überschußmenge zugeführt, die die dauernde Füllung des Dämpfergehäuses mit Dampf sicherstellt und auch eine Art Puffer für Schwankungen des Dampfbedarfs durch unter­ schiedliche Warenbahneigenschaften bilden kann.

Die Zufuhr der berechneten Dampfmenge und gegebenen­ falls der Überschußmenge sollen erst dann erfolgen, wenn das Dämpfergehäuse bereits ganz mit Dampf gefüllt ist. Dies kann durch geeignete Mittel festgestellt werden, die dann die Zufuhr der berechneten Menge auslösen (An­ spruch 3).

Als Maß für die aufgetragene Menge an Behandlungs­ flüssigkeit wird zweckmäßig die Leistung der betref­ fenden Dosierpumpe verwendet, die die Behandlungsflüs­ sigkeit der Auftragsvorrichtung zumißt. Diese Leistung läßt sich leicht als elektrischer Wert darstellen und für die Steuerung der Dampfzufuhr einsetzen (Anspruch 4).

In ihrem vorrichtungsmäßigen Aspekt verkörpert sich die Erfindung in der Anlage nach Anspruch 5. Die Ein­ stellung der Überschußdampfmenge und ihre Ableitung sind Gegenstand der Ansprüche 6 und 7.

Die Festlegung der erfolgten Füllung des Dämpferge­ häuses und der Übergang auf die automatische Zuführung der berechneten Dampfmenge können in der in den Ansprü­ chen 8 und 9 wiedergegebenen Weise erfolgen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine Anlage zur Flüssigkeits- und Dämpf­ behandlung von textilen Warenbahnen;

Fig. 2 zeigt die Einstellung eines stationären Zu­ standes im Vergleich mit dem Stand der Technik.

Der in Fig. 1 als Ganzes mit 10 bezeichnete Dämpfer umfaßt ein quaderförmiges Dämpfergehäuse 1 mit einem Boden 2, in welchem eine Einlauföffnung 3 und eine Auslauf­ öffnung 4 ausgebildet sind. In einem geringen Abstand oberhalb des Bodens 2 endet die linke vertikale Wandung 1′ des Gehäuses 1, so daß eine Überströmkante 29 gebildet ist, die die Lage der unteren Grenze 7 der in dem Gehäuse 1 befindlichen Dampfatmosphäre 8 bestimmt und um die übertretender Dampf in den an der Außenseite der Wandung 1′ gebildeten aufrechten Durchströmkanal 31 überströmt. Zwischen dem Boden 2 und der Überlaufkante 29 ist also eine Überströmöffnung 36 gebildet, aus der Dampf aus dem Dämpfergehäuse 1 austreten kann.

In dem Dämpfergehäuse 1 sind im oberen Bereich in einer horizontalen Ebene angeordnete Umlenkrollen 5 vor­ gesehen, über die die kontinuierlich vorlaufende Warenbahn­ in Hängeschlaufen geführt ist.

Vor dem Einlauf in das Dämpfergehäuse 1 passiert die Warenbahn 6, die durch geeignete nicht dargestellte Führungsmittel unterstützt ist, eine Auftragsvorrichtung 20, die eine Behandlungsflüssigkeit, z. B. eine wäßrige Färbeflotte, über die Breite gleichmäßig auf die Waren­ bahn 6 aufträgt. Eine Dosierpumpe 12 entnimmt die Flüs­ sigkeit aus einem Vorratsbehälter 13 und gibt sie auf eine rakelartige, schräg auf die Warenbahn 6 hinabge­ neigte Ablauffläche ab, von deren unterer Kante die Flüs­ sigkeit in einem über die Breite der Warenbahn 6 gleich­ mäßigen Schleier 11 auf die Warenbahn 6 hinabfällt.

Die so mit Flüssigkeit beladene Warenbahn 6 läuft durch die Einlauföffnung 3 in das Dämpfergehäuse 1 ein und wird dort aufgeheizt und bei erhöhter Temperatur eine vorbestimmte Zeit verweilen gelassen, die sich aus der Vorlaufgeschwindigkeit der Warenbahn 6 und dem Dämpfer­ inhalt ergibt.

Der Dampf wird dem Dämpfergehäuse 1 durch eine Düsen­ anordnung 14 zugeführt.

Der Dampf kommt über eine Leitung 15 aus einem Dampf­ kessel und wird über einen Wasserabscheider 16 und ein Druckregelventil 17 einem Sättiger 18 zugeführt, von wo gesättigter Dampf über die Leitung 19 zu der Düsen­ anordnung 14 gelangt. In der Leitung 19 ist eine als Ganzes mit 30 bezeichnete Ventilanordnung vorgesehen, die ein Mengensteuerventil 21 umfaßt, mit der in Abhän­ gigkeit von einem entsprechenden elektrischen Steuersignal die Menge des der Düsenanordnung 14 zugeleiteten Dampfes gesteuert werden kann.

Das Mengensteuerventil 21 ist durch eine Bypass­ leitung 22 überbrückt, in welcher ein Steuerventil 23 angeordnet ist, welches wiederum von einer Steuereinheit 24 betätigbar ist. Mittels der Steuereinheit 24 kann das Ventil 23 bis zu einem gewünschten Öffnungsgrad ge­ öffnet und auch geschlossen werden.

Das Mengensteuerventil 21 ist über eine Leitung 26 mit einer zentralen Steuereinrichtung 40 verbunden, an die über eine Leitung 25 auch ein Signal gelangt, welches der Leistung der Pumpe 12 proportional ist. Außerdem ist mit der Steuereinrichtung 40 über eine Leitung 27 ein Temperaturfühler 28 verbunden, der im Abströmbereich des über die Überströmkante 29 austretenden Überschuß­ dampfes am oberen Ende des vor Umgebungseinflüssen schützen­ den Durchströmungskanals 31 angeordnet ist, der sich über einen wesentlichen Teil, in dem Ausführungsbeispiel etwa die Hälfte, der Höhe des Gehäuses 1 erstreckt. Der Temperaturfühler 28 ist also mit deutlichem Abstand ober­ halb der Dampfgrenze 7 angeordnet.

Bei der Inbetriebnahme der Anlage bleibt das Mengen­ steuerventil 21 zunächst geschlossen. Über die Steuer­ einheit 24 wird das Steuerventil 23 geöffnet, so daß über die Düsenanordnung 14 Dampf aus der Leitung 19 in das Dämpfergehäuse 1 einströmt. Da der Dampf spezifisch leichter als Luft ist, füllt sich das Dämpfergehäuse von oben nach unten mit Dampf, bis dieser an der Über­ laufkante 29 übertritt. Da diese ein wenig höher gelegen ist als die Öffnungen 3 und 4, erfolgt der Dampfaustritt definiert nur an der Überlaufkante 29. Über die Überlauf­ kante 29 strömt der Dampf in Pfeilrichtung ab und durch den Durchströmungskanal 31 hindurch. Der Temperatur­ fühler 28 stellt eine durch den Dampf erhöhte Temperatur fest und gibt ein entsprechendes Signal über die Leitung 27 an die Steuereinheit 40, welches die erfolgte Füllung des Dämpfergehäuses 1 mit Dampf zu erkennen gibt. Danach erfolgt der Übergang auf die automatische Dampfmengen­ steuerung. Über die Leitung 25 gelangt ein die auf die Warenbahn 6 aufgetragene Flüssigkeitsmenge repräsentie­ rendes Signal auf die Steuereinheit 40, die ihrerseits ein Signal an das Mengensteuerventil 21 derart abgibt, daß das Mengensteuerventil 21 um einen Betrag öffnet, der zur Leistung der Pumpe 12 und damit der in der Auf­ tragseinrichtung 20 aufgetragenen Flüssigkeitsmenge pro­ portional ist. Der Proportionalitätsfaktor ergibt sich aus den Wärmegrößen durch Berechnung. Die über das Men­ gensteuerventil 21 dem Dämpfergehäuse 1 zugeführte Dampf­ menge soll möglichst genau den Wärmebedarf decken, der zur Aufheizung der mit der Flüssigkeit beladenen Waren­ bahn 6 auf die gewünschte Dämpftemperatur notwendig ist. Dieser Wärmebedarf wird ganz überwiegend durch die zur Aufheizung der aufgetragenen Flüssigkeitsmenge auf die Dämpftemperatur benötigte Wärme bestimmt. Bei idealen Verhältnissen, bei denen also über die Düsenanordnung 14 genau die berechnete Menge nachgeliefert wird, ent­ leert sich also das Dämpfergehäuse 1 nicht und tritt auch von der über das Mengensteuerventil 21 geliefer­ ten Dampfmenge nichts an der Einlauföffnung 3 aus. Der über das Mengensteuerventil 21 zugeführte Dampf wird genau verbraucht. Um aber eine gewisse Sicherheitsmarke zu haben, bleibt das Steuerventil 23, welches zunächst nur die Funktion der Füllung des Dämpfergehäuses 1 mit Dampf hatte, weiterhin etwas geöffnet und führt zusätz­ lich zu der berechneten Dampfmenge, die das Mengensteuer­ ventil 21 liefert, noch eine geringe Überschußdampfmenge zu, die an der Überströmkante 29 ständig abströmt.

In Fig. 2 ist über der Zeit in Sekunden der Öffnungs­ grad des Mengensteuerventils 21 in Prozent aufgetragen. Die Kurve 32 zeigt das Verhalten bei einem Dämpfer nach der DE 27 16 264 A1 bei welchem also die Steuerung in Abhängigkeit von einer durch eine Temperaturfühleran­ ordnung im Bereich der Einlauföffnung 3 ermittelten Lage der Grenzschicht Dampf/Luft erfolgt. Bei gefülltem Dämpfer geschieht zunächst wenig, d. h. das Zuführventil bleibt im wesentlichen geschlossen. Dann zieht sich die Grenzschicht langsam nach oben zurück. Das Zuführ­ ventil wird geöffnet, jedoch weiter als notwendig. Es schießt über den Öffnungsgrad, der im stationären Zustand vorliegt, über, wie aus dem Scheitel bei 33 ersichtlich ist. Die Grenzschicht Dampf/Luft wird nach unten verdrängt, wodurch das Zuführventil wieder ge­ schlossen wird, jedoch erneut zu viel, so daß der Öffnungsgrad nach unten über den stationären Wert hinausgeht, wie es durch den Scheitel 34 manifestiert ist. Es ergibt sich so ein Einpendelvorgang, der in dem gezeigten Beispiel länger als zwei Minuten dauert.

Bei der Erfindung hingegen wird nach erfolgter Füllung des Dämpfergehäuses 1, was durch den Temperatur­ fühler 28 festgestellt wird und den Beginn der Zeitskala darstellt, das Mengensteuerventil 21 geöffnet. Dies er­ folgt längs der ausgezogenen Kurve 35 stetig bis zu dem stationären Wert, der sich aus der Berechnung er­ gibt. Das Mengensteuerventil 21 ist motorisch ange­ trieben und braucht eine gewisse geringe Zeit von etwa 20 Sekunden bis zu seiner vollen Öffnung bis auf den stationären Wert. Von da an erfolgt kein Pendeln mehr um den stationären Wert,weil zugeführte Dampfmengen genau der verbrauchten Dampfmenge entspricht und keine Verlagerung der Dampffront mehr stattfindet, die durch mehr oder weniger starke Öffnung des Zuführventils aus­ geglichen werden müßte.

Während sich also bei der bekannten Ausführungsform die Steuerung den richtigen Öffnungsgrad erst suchen muß, wird er bei der Erfindung sogleich vorgegeben, so daß Einpendelvorgänge vermieden werden können.

Claims (9)

1. Verfahren zur Regelung der Dampfzufuhr zu einem Dämpfer in einer Anlage zur Flüssigkeits- und Dämpfbehand­ lung kontinuierlich vorlaufender Warenbahnen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Dämpfer im laufenden Betrieb eine aus der auf die Warenbahn aufgetragenen Flüssigkeitsmenge berechnete proportionale Dampfmenge zugeführt wird, die den Wärmebedarf zur Aufheizung der mit der Flüssigkeit beladenen Warenbahn auf die gewünschte Dämpftemperatur deckt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Dämpfer zusätzlich zu der berechneten Dampf­ menge eine geringe Überschußdampfmenge zugeführt wird.

3. Verfahren nach nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Zufuhr der berechneten Dampfmenge und gegebenenfalls der Überschußdampfmenge erst nach erfolgter Füllung des Dämpfers mit Dampf begonnen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Maß für die aufgetragene Flüssigkeitsmenge die Leistung der die Auftragsvor­ richtung beschickenden Pumpe verwendet wird.

5. Anlage zur Flüssigkeits- und Dämpfbehandlung einer kontinuierlich vorlaufenden textilen Warenbahn (6) mit einer Vorrichtung (20) zum Auftrag der Flüssig­ keit auf die kontinuierlich an der Auftragsvorrichtung (20) vorbeilaufenden Warenbahn (6),
mit einer Dosierpumpe (12) zur Beschickung der Auf­ tragsvorrichtung (20),
mit einem Dämpfergehäuse (1) umfassenden Dämpfer (10),
mit einer ein Mengensteuerventil (21) umfassenden Einrichtung (30, 14) zur Zufuhr von Dampf in das Innere des Dämpfergehäuses (1)
und mit einer Steuereinrichtung (40) für das Mengen­ steuerventil (21) mittels derer eine der Leistung der Dosierpumpe (12) proportionale Durchlaßmenge des Dampfes an dem Mengensteuerventil (21) einstellbar ist.

6. Anlage nach Anspruch 5 mit einer im Bereich des Bodens (2) des Dämpfergehäuses (1) vorgesehenen nach unten gerichteten Öffnung des Dämpfergehäuses (1), da­ durch gekennzeichnet, daß mittels der Zuführeinrichtung (30, 14) eine geringe Überschußmenge des Dampfes ein­ stellbar ist, die im stationären Betrieb des Dämpfers über eine oberhalb des Bodens (2) des Dämpfergehäuses gebildete Überströmkante (29) abströmt.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf an der Überströmkante (29) durch eine Über­ strömöffnung (36) in einen an der Außenseite des Dämpfer­ gehäuses (1) gebildeten aufrechten Durchströmkanal (31) abströmt.

8. Anlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Abströmbereich des Überschußdampfes ein Temperaturfühler (28) zur Feststellung der erfolgten Füllung des Dämpfergehäuses (1) mit Dampf angeordnet ist.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (28) mit der Steuereinrichtung (40) verbunden ist und mittels dieser das Mengensteuer­ ventil (21) nur bei einem Dampftemperatur anzeigenden Signal des Temperaturfühlers (28) geöffnet wird.