DE4309416A1 - Verfahren und eine Vorrichtung zur Arbeitszonen- und Raumluft-Klimatisierung vorzugsweise für Textilmaschinen - Google Patents

Description

1. Verfahren zur Klimatisierung der Arbeitszonen einer Textil­ maschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung so ausgelegt wird, daß die Bearbeitungszone im ungemischten Kernstrahlbereich mit hoher relativer Luftfeuchtigkeit zu liegen kommt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die diffuse Ausblasefläche für turbulenzarme Einströmung in der Mitte einen einstellbaren Ausblaseschlitz erhält, der einen ebenen Freistrahl mit hoher Induktionswirkung und starke Beimischung von Sekundärluft erzeugt, welche ein einstellbares Gemisch von Primärluft mit hoher Luftfeuch­ tigkeit und Sekundärluft (Raumluft) mit geringer relativer Luftfeuchtigkeit auf die Bearbeitungszone bringt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Vorrichtung seitliche Luftauslaßöffnungen er­ hält, welche dem Zweck der Raumklimatisierung dienen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorrichtung bei Einführung der Luft von oben mit 2 Stellklappen versehen ist. Bei einseitiger Luft­ zuführung wird eine Klappe benötigt. Die Klappen dienen zum Einstellen eines bestimmten Mischungsverhältnisses zur Einströmung von Primärluft in die seitlichen Austrittsöff­ nungen und der Primärluft, welche nach unten auf die Ar­ beitszone geblasen wird.

Diese nach unten geblasene Arbeitszonenluft kann wiederum durch den mittleren Ausblaseschlitz den Luftzustand in der Arbeitszone beeinflussen.

5. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die nachfolgend durch zeichnerische Darstellungen erläutert werden soll.

Fig. 1 zeigt den Ausblasekasten mit den Einbauten im Querschnitt.

Pos. 1 sind die diffusen Ausblaseflächen für turbulenzarme Einströmung. Hierzu werden Filter und Gleichrichter­ elemente sowie Lochbleche angewandt.

Pos. 2 zeigt in der Mitte liegend den einstellbaren Aus­ blaseschlitz, welcher einen ebenen Freistrahl mit hoher Induktionswirkung und starker Beimischung von Sekundärluft erzeugen kann.

Pos. 3 sind die seitlichen Ausblaseöffnungen, welche nach Bedarf als Injektionsauslässe mit hoher Induktions­ leistung oder für diffuse Einströmung ausgelegt werden können.

Pos. 4 ist eine Verstell- und Absperrvorrichtung für den Ausblaseschlitz, Pos. 2.

Pos. 5 sind 2 Stellklappen, deren Funktion unter 4., Blatt 1, beschrieben ist.

Im unteren Teil des Blattes ist der Auslaß von schräg unten perspektivisch dargestellt.

Pos. 6 sind die beiden Hebel zum Verstellen der Klappen, Pos. 5.

Fig. 1A zeigt den Ausblasekasten mit einseitiger Luftzuführung, wobei nur eine Einstellklappe, Pos. 5, mit Hebel, Pos. 6, benötigt wird.

Fig. 2 zeigt die Einstellung der Klappen bei Einführung der Luft von oben zur Erzeugung einer sehr hohen Arbeitszonen-Luft­ feuchtigkeit. Die seitlichen Luftauslässe werden weitgehend geschlossen, der mittlere Ausblaseschlitz wird durch die Verstelleinrichtung ganz geschlossen. Die Luft strömt nach unten durch die beiden breiten diffusen Ausblaseflächen für turbulenzarme Einströmung. Durch die Breite des Auslasses hat der Kernstrahl eine große Eindringtiefe.

Es ist notwendig, die Arbeitszone innerhalb des Kernstrahl­ bereiches anzuordnen. Im Fall einer Webmaschine ist dies die Kettfadenschar.

Der ungemischte Kernstrahl hat die gleichen Luftzustände wie die eingeblasene Primärluft, d. h. die Temperatur bleibt konstant erhalten und damit bei gleichbleibendem Wasserge­ halt natürlich die relative Luftfeuchtigkeit ebenfalls.

Fig. 3 zeigt die Einstellung der Klappen bei Einführung der Luft von oben zur Erzeugung einer mittleren relativen Arbeits­ zonen-Luftfeuchtigkeit. Durch Öffnen des mittleren Ausblase­ schlitzes wird ein ebener Freistrahl auf die Länge des Aus­ lasses erzeugt, der eine geringe Menge von diffus austreten­ der Primärluft und im weiteren Verlauf der Strahlachse Raum­ luft (Sekundärluft) mit geringer relativer Luftfeuchtigkeit ansaugt und intensiv mischt.

Die Arbeitszone wird dann von einem Gemisch aus Primär- und Sekundärluft mit niedriger relativer Luftfeuchtigkeit be­ aufschlagt.

Fig. 4 zeigt die Einstellung der Klappen bei Einführung der Luft von oben zur Erzeugung einer niedrigen relativen Arbeits­ zonen-Luftfeuchtigkeit. Die beiden Stellklappen decken das gesamte Feld der diffusen Ausblasefläche ab.

Die klimatisierte Luft strömt durch die beiden seitlichen Austrittsöffnungen in den Raum. Durch den mittleren Aus­ blaseschlitz wird entsprechend der Einstellung ein kräftiger ebener Strahl mit hoher Turbulenz nach unten strömen und Raumluft mit geringer relativer Luftfeuchtigkeit ansaugen, so daß sich in der Arbeitszonenebene eine niedrige relative Luftfeuchtigkeit einstellen wird. Der ebene Primärluftstrahl dient hierbei hauptsächlich als Treibstrahl für Raumluft mit geringer relativer Luftfeuchtigkeit. Bei extrem niedrigen relativen Arbeitszonen-Feuchtigkeiten wird der Sollwert des Kanalhygrostaten auf entsprechend niedrigere relative Luft­ feuchtigkeit eingestellt.

Fig. 5 zeigt die Anwendung des Verfahrens auf eine runde Vorrich­ tung zur Arbeitszonen-Klimatisierung von Kreisflächen.

Die Vorrichtung besteht aus folgenden Teilen:

Pos. 1 - ein rundes Gehäuse,

Pos. 2 - ein Blendenring zur Unterteilung der Ausblase­ flächen innerhalb des Kreiszylinders,

Pos. 3 - Rundlochung am Umfang zum Ausströmen der Raum­ klimaluft,

Pos. 4 - drehbarer Innenring zum Abdrosseln der Raum­ luftmenge,

Pos. 5 - eine runde Blasdüse mit kurzer Kernstrahllänge,

Pos. 6 - eine diffuse ringförmige Ausblasefläche mit langer Kernstrahllänge,

Pos. 7 - ein Schieberohr mit Drosselscheibe.

In den drei unteren Darstellungen sind die einzelnen Aus­ blasevarianten schematisch dargestellt.

6. Um die Vorgänge besser beschreiben zu können, werden die Luftzustands- und Mischungsveränderungen in einigen h-x Diagrammen, Fig. 6 bis 8, näher erläutert.

Fig. 6 zeigt einen Ausschnitt aus dem h-x Diagramm. Hierbei wurde als Beispiel der Sommerbetrieb eingetragen.

Die Anlage arbeitet mit einem Luftwäscher, der eine adiaba­ tische Abkühlung der Luft erreicht, also ohne Kältemaschine arbeitet, wie in der Textilindustrie meist üblich.

Es wurde im Sommer ein ungünstigster Außenluftzustand von 32°C und 40% relativer Luftfeuchtigkeit - entsprechend einer Feuchtkugeltemperatur von 21,5°C und einem absoluten Wassergehalt von 12 Gramm Wasser pro Kilogramm trockener Luft - zugrunde gelegt.

Im Luftwäscher erfolgt eine adiabatische Kühlung, d. h. der Wärmeinhalt wird nicht verändert.

Durch Zerstäuben von Wasser erhöht sich der absolute Wasser­ gehalt, die Verdunstungswärme des Wassers entzieht der Luft die Energie und kühlt sie dabei ab. Wenn im Luftwäscher eine relative Austrittsfeuchtigkeit von 90% erreicht wird, er­ gibt sich hierbei eine Temperatur von 22,8°C. Der absolute Wassergehalt hat einen Wert von 15,7 g/kg. Im Kanalnetz er­ gibt sich eine leichte Erwärmung, so daß im Ausblasekasten des Luftverteilers eine geringere relative Luftfeuchtigkeit vorliegt. Diese kann durch einen Kanalhygrostat eingestellt werden.

In unserem Beispiel wird eine relative Luftfeuchtigkeit in der Arbeitszone von 80% gefordert. Der Wassergehalt der Luft bleibt konstant 15,7 g/kg. Durch Wärmeaufnahme steigt die Temperatur und die relative Luftfeuchtigkeit wird nied­ riger. Hierbei ergibt sich eine Temperatur von 24,6°C und eine relative Luftfeuchtigkeit von 80%. Dies ist der Aus­ blase-Luftzustand aus dem Luftauslaß.

Da der Kernstrahl konstante Temperatur beibehält, ergibt sich, daß zwangsläufig die gleiche relative Luftfeuchtigkeit im Kernstrahl erhalten bleibt. Wenn die Arbeitszone inner­ halb des Kernstrahls gelegt wird, dies wird erreicht durch die breite Ausblasedüse, dann kann mit Sicherheit der Wert von 80% erreicht werden.

Im übrigen Raumteil wird die Luft durch Maschinenwärme, Be­ leuchtungswärme und im Sommer Transmissionswärme durch das Gebäude erwärmt und in unserem Beispiel ein Luftzustand von 28°C bei 65% relativer Raumluftfeuchtigkeit erreicht. Der Wassergehalt der Luft bleibt dabei mit 15,7 g/kg konstant. Diese geringere Feuchtigkeit ist für den Arbeitsprozeß außerhalb der Arbeitszone als geeignet anzusehen.

Fig. 7 zeigt die Zustandsänderungen im h-x Diagramm bei einer Klappenstellung gemäß Fig. 3.

Durch Einstellen der beiden Stellklappen auf Mischluftbe­ trieb und Öffnen der Schlitzdüse mit Impulsstrahl auf eine entsprechende Stärke, ergibt sich durch den Strahlimpuls eine Mischung von Primärluft mit einem geringeren diffusen Primärluftanteil in der oberen Ausströmzone in der Nähe des kurzen Kernstrahls. Darunter erfolgt eine Beimischung von Sekundärluft (Raumluft) mit niedriger relativer Luftfeuch­ tigkeit, so daß in der Arbeitszonenebene ein Mischpunkt zu­ stande kommt, der im h-x Diagramm auf der Mischgeraden x konstant Linie x = 15,7 g/kg zwischen 24,6°C, 80% r. F. und 28°c, 65% r. F. zu liegen kommt.

In unserem Beispiel ist ein Mischpunkt von 70% relativer Luftfeuchtigkeit in der Verarbeitungszone eingetragen. Hier­ bei beträgt die Mischtemperatur 26,8°C.

Fig. zeigt die Vorgänge bei einer Klappenstellung gemäß Fig. 4.

Hierbei wird die diffuse Ausströmung senkrecht nach unten durch die beiden großen Auslaßflächen durch die Klappen­ stellung vollständig geschlossen. Die Schlitzdüse arbeitet auf Maximalleistung, also mit dem maximalen Impuls und er­ reicht durch sehr starke Induktion eine große Menge Beimi­ schung von sehr trockener Sekundärluft (Raumluft).

In unserem Beispiel wird die relative Luftfeuchtigkeit in der Arbeitszone auf ca. 67% reduziert. Die Temperatur be­ trägt hierbei 27,7°C.

Wird eine noch niedrigere relative Arbeitszonen-Feuchtigkeit gewünscht, kann man den Sollwert des Kanalhygrostaten auf entsprechend niedrige relative Ausblase-Luftfeuchtigkeit einstellen.

7. Die bisher erstellten Arbeitszonen-Klimaanlagen bestehen aus zwei getrennten Klimaanlagen.

Eine Klimaanlage arbeitet ausschließlich für die Einblasung der Arbeitszonenluft, also der Primärluft mit hoher Luft­ feuchtigkeit, und die andere Klimaanlage ist für das Raum­ klima zuständig. Hierbei ist es allerdings nicht möglich, z. B. in einer Weberei, verschiedene Webmaschinen mit ver­ schiedenen Arbeitszonen-Feuchtigkeiten zu beschicken. Die­ ses kommt häufig vor, weil in einem Websaal unterschiedliche Mischungsqualitäten gefahren werden, die jeweils andere Luftfeuchtigkeiten in der Kettfadenzone notwendig machen.

Dies ist der Vorteil, der durch den neu entwickelten Luft­ auslaß erzielt wird. Ein weiterer Vorteil ist, daß bei dieser Strömungsform eine erhebliche Energieeinsparung er­ reicht wird.

Bei geschickter Luftführung mit Abluft in der Nähe der Staubentstehungsstelle am Beispiel der Weberei, wenn die Absaugeöffnung im Webstuhl am Fußboden nach unten erfolgt, ergeben sich die besten Entstaubungseffekte, so daß unter Umständen auf zusätzliche Reinigungsgeräte verzichtet wer­ den kann.

Bei der Luftführung von oben nach unten wird der nach unten geblasene und spezifisch schwerere Luftstrahl auf die Kett­ fadenschar treffen und den dort bei der Fachbildung erzeug­ ten, ebenfalls spezifisch schwereren Abrieb und Staub nach unten in die Strömungssenke der Abluftöffnung auf kürzestem Weg abführen, ohne Belastung der Raumluft.

Ein weiterer Vorteil ist die Verbesserung der Raumluftzu­ stände in der Aufenthaltszone des Bedienungspersonals. Dort werden durch die Einblasung in die niedrigere Aufenthalts­ zone für den Menschen erträgliche Luftzustände erreicht und die Staubbelästigung weitgehend eliminiert.

Claims (16)

1. Verfahren zur Klimatisierung der Arbeitszone, vorzugsweise von Textilmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern­ strahlbereich einer breiten Ausblasevorrichtung die Arbeits­ zone ausschließlich mit hoch befeuchteter Primärluft er­ reicht.

Wahlweise kann mit einer Schlitzdüse, die in der Mitte der großflächigen Ausblasevorrichtung angeordnet wird, ein tur­ bulenter, ebener Freistrahl nach unten geblasen werden, der ein Gemisch aus hoch befeuchteter Primärluft und Sekundär­ luft (Raumluft) mit geringer relativer Luftfeuchtigkeit auf die Arbeitszone bläst.

Des weiteren kann durch die seitlichen Ausblaseöffnungen der Gesamtraum klimatisiert werden.

Durch eingebaute Klappen können verschiedene Variationen eingestellt werden, die in der vorangegangenen Schrift näher erläutert sind.

2. Die Erfindung ermöglicht das individuelle Einstellen unter­ schiedlicher Klimazustände an verschiedenen Verarbeitungs­ zonen, wie dies z. B. in einer Weberei der Fall ist.

Dort können verschiedene Materialien, z. B. reine Baumwolle, verarbeitet werden, die eine sehr hohe relative Luftfeuch­ tigkeit für den Verarbeitungsprozeß benötigen.

Werden Gemische von Baumwolle mit Synthetiks oder andere Faserarten verarbeitet, kann es sein, daß erheblich geringe­ re relative Luftfeuchtigkeiten notwendig sind, um optimale Laufeigenschaften zu erreichen.

Ähnlich ist es in Spinnereien, Zwirnereien, Texturierereien, Spulereien und weiteren Verarbeitungsstätten der Textil­ industrie.

Ein Anwendungsgebiet sind auch Flockenbildner mit Schneid- und Klebeprozessen, die mit sehr unterschiedlichen Arbeits­ zonen-Feuchtigkeiten arbeiten müssen.

Auch in der Lebensmittelverarbeitung wurden vielfach unter­ schiedliche Verarbeitungs-Luftzustände an bestimmten Ar­ beitszonen gefordert.

Diese Fälle können mit der Erfindung weitgehend abgedeckt werden.

3. Ein weiterer Vorteil ist die Energieeinsparung bei geziel­ ter Klimazuführung zur Arbeitszone mit Hilfe unserer Vor­ richtung, wobei meist in Verbindung mit einer sinnvollen Absaugevorrichtung und Kombination zwischen Strömungsquelle und Strömungssenke konzentriert Schadstoffe (Stäube und Gase) erfaßt und konzentriert abgeführt werden. Dabei er­ geben sich die besten Erfassungswirkungsgrade.

4. Bei der Arbeitszonen-Klimatisierung in der bisher durchge­ führten Form wurden immer 2 getrennte Klimaanlagen notwen­ dig. Eine Anlage zum Klimatisieren der Arbeitszonenluft und eine zweite Klimaanlage zum Klimatisieren der Raumluft.

Hierbei ist jedoch das individuelle, unterschiedliche Ar­ beitszonenklima an verschiedenen Verarbeitungsstellen nicht möglich.

Durch die in der Erfindung beschriebene Vorrichtung ist es möglich, mit 1 Klimaanlage für beide Funktionen auszukommen.

Dies ergibt geringere Investitions-, Wartungs- und Betriebs­ kosten.