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Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Waren-, insbesondere Textilbahnen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung von kontinuierlich
durchlaufenden Waren-, insbesondereTextilbahnen mit einer eine Vielzahl von Infrarotstrahlern
aufweisenden Strahlungsdecke und einer reflektierenden Unterlage, gegen welche die
Strahlung der Decke gerichtet ist und über welche die zu behandelnden Warenbahnen
hinwegbewegt werden.
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Es ist bekannt, Vorrichtungen dieser Art zum Trocknen von Gewebe-
oder Papierbahnen zu verwenden. Um die Gesamtintensität der in der Vorrichtung auf
das Behandlungsgut zur Wirkung kommenden Infrarotstrahlung der Beschaffenheit und
dem anfänglichen Trockenzustand der jeweils zu behandelnden Bahn leicht anpassen
zu können, ist schon vorgeschlagen worden, bei Vorhandensein einer Mehrzahl von
in der Bewegungsrichtung der Bahn hintereinanderliegenden Infrarotquellen einzelne
oder ganze Gruppen beliebig ein- und ausschaltbar zu machen. Ferner wurde empfohlen,
jeweils am Anfang und am Ende des Durchlaufes einer Gewebebahn die Infrarotstrahlungsquellen
einzeln oder gruppenweise nacheinander ein- bzw. auszuschalten, so daß die jeweils
noch nicht bzw. nicht
mehr benötigten Strahlungsquellen ausgeschaltet
sind, wodurch Strom gespart wird und Stromstöße vermieden werden. Es ist auch bekannt,
seitlich in der Strahlungsdecke angeordnete Strahlergruppen ein- und ausschaltbar
zu machen, um die Strahlungsbreite der Breite der jeweils zu trocknenden Gewebebahn
anzupassen. In allen diesen Fällen wird die Leistung jedes einzelnen. eingeschalteten
Strahlers, also seine Temperatur und damit die Wellenlänge der von ihm ausgehenden
Strahlung, nicht verändert. Auch die örtliche Intensität der jeweils auf eine Stelle
der Warenbahn fallenden Strahlung läßt sich dann nicht nach Belieben regeln.
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Es ist bei solchen Trocknungsvorrichtungen auch bekannt, die jedem
Strahler zugeführte Leistung zu verändern, um die von der Warenbahn absorbierte
Strahlungsenergie zu regeln. Hierbei wurde jedoch erkannt, daß eine derartige Veränderung
des Betriebszustandes der Strahler eine Änderung der Strahlertemperatur und somit
auch der Wellenlänge der Strahlung mit sich bringt. Dadurch ändert sich die Absorption
der zu trocknenden Ware, was Einbußen an Wirkungsgrad und unvorhergesehene, mit
der Änderung der Strahlerleistung nicht übereinstimmende Änderungen der Energieaufnahme
durch die zu trocknende Ware bewirkt. Diese Art der Regelung der Strahlungsenergie
gilt daher bei Trocknungsvorrichtungen als unzweckmäßig.
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Die reflektierende Unterlage, gegen welche die Strahlung der Decke
gerichtet ist und über welche die zu behandelnden Warenbahnen hinwegbewegt werden,
nimmt bei den bekannten Vorrichtungen eine Temperatur an, die lediglich vom Anteil
der Strahlungsenergie abhängt, welche durch die Ware hindurch bis auf die Unterlage
gelangt und von dieser absorbiert wird. Wird also die zu behandelnde Warenbahn in
diesen bekannten Anlagen einer Bestrahlung von gegebener Intensität unterworfen,
so hängt die Wärmeaufnahme der Warenbahn von deren Farbe und Strahlungsdurchlässigkeit
sowie von der spektralen Zusammensetzung der Strahlung, vom Reflexionsvermögen und
der Temperatur der Unterlage ab. Es stellt sich daher in der Dicke der Ware ein
Temperaturgradient ein, der nur von der Intensität der Strahlung, von der nicht
oder nur gleichzeitig mit der Intensität veränderbaren spektralen Zusammensetzung
dieser Strahlung und vom jeweiligen Zustand der Ware abhängt. Ist also die Intensität
der Strahlung so eingestellt, daß die Ware an einer bestimmten Stelle ihres Durchlaufes
und in einer bestimmten Tiefenschicht, z. B. an ihrer freien Oberfläche, eine bestimmte
Temperatur hat, so sind damit die Temperaturen der Ware an dieser Stelle des Durchlaufes
für alle Tiefenschichten unabänderbar festgelegt.
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Nun ist es aber in vielen Fällen erwünscht, sowohl den Temperaturgradienten
innerhalb der Dicke der Warenbahn als auch den zeitlichen Temperaturverlauf in bestimmten
Schichten bei deren Durchgang durch die Vorrichtung regeln zu können, Es kann, sich
beispielsweise darum handeln, auf ein empfindliches Gewebe aufgebrachte Agenzien,
z. B. Kunstharze, einer Bestrahlung zu unterwerfen, die eine Aushärtung, Gelierung,
Schrumpfung usw. dieser Agenzien oder eine Reaktion zwischen diesen und den Barunterliegenden
Gewebeschichten bewirkt. Hierzu müssen diese Agenzien eine bestimmte Energiemenge,
unter Umständen in Gestalt einer Strahlung von bestimmter Wellenlänge, absorbieren,
durch welche die genannten Agenzien ebenfalls auf eine gewisse Temperatur gebracht
werden. Gleichzeitig soll aber eine Schädigung des tiefer liegenden Gewebes durch
Wärme vermieden werden, oder es kann umgekehrt erwünscht sein, während der Bestrahlung
die unteren Schichten der Ware auf einer höheren Temperatur zu halten, als sie sich
bei der erforderlichen Temperatur der Oberflächenschicht und dem mit ihr zusammenhängenden
Temperaturgradienten durch die bloße Bestrahlung ergibt. Solchen Anforderungen können
die bekannten Vorrichtungen nicht genügen.
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Es kommt hinzu, daß manche Behandlungsverfahren eine bestimmte zeitliche
Änderung des Temperaturgradienten in der Ware erheischen: z. B. soll die Temperatur
des Grundgewebes unverändert bleiben und diejenige einer aufgebrachten Schicht sich
nach einem bestimmten Programm ändern. Es kann auch unabhängig hiervon notwendig
sein, die Intensität oder Wellenlänge der Strahlung dem Absorptionsvermögen der
Ware oder gewisser Schichten derselben anzupassen, während dieses durch die Einstrahlung
verändert wird (z. B. Änderung der Farbe der Oberfläche der Warenbahn), und zwar
ohne oder nur mit begrenzter Änderung der Temperatur anderer, z. B. tiefer liegender
Schichten der Ware. Das bedingt, daß die Intensität und die Wellenlänge der Strahlung
sowie die Oberflächentemperatur der Unterlage für jeden Zeitpunkt der Behandlung,
d. h. für jede Stelle des Durchlaufes, besonders aufeinander abgestimmt werden.
Bei den bekannten Vorrichtungen ist eine solche Regelung des örtlichen Temperaturgradienten
für jede Stelle des Durchlaufes nicht möglich.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der
eingangs erwähnten Art zu schaffen, die sich nicht nur zur Trocknung von Waren-,
insbesondere Textibahnen eignet, sondern auch feinfühlige Behandlungen solcher Bahnen
nach einem vielseitig veränderbaren Programm durchzuführen erlaubt.
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Das wird erfindungsgemäß dadurch ermöglicht, daß die Unterlage in
Längsrichtung in einzeln auf je eine regelbare Temperatur heiz- bzw. kühlbare Felder
eingeteilt ist und ferner sowohl in an sich bekannter Weise die Strahler der Strahlungsdecke
einzeln oder gruppenweise ein- und abschaltbar sind als auch in ebenfalls an sich
bekannter Weise die Temperatur dieser Strahler regelbar ist, das Ganze derart, daß
sowohl örtlich die Intensität und spektrale Zusammensetzung der deckenseitig auf
die Warenbahn fallenden Strahlung als auch der Kontaktwärmeaustausch zwischen der
Warenbahn und der Unterlage in jedem Feld der letzteren für sich regelbar sind.
Man hat es damit weitgehend in der
Hand, bei jeder Temperatur der
Ober- oder der Unterseite der Warenbahn in dieser einen gewünschten Temperaturgradienten
herbeizuführen. Dies erlaubt, zahlreiche Behandlungsverfahren durchzuführen, die
bisher nicht oder nicht mit Hilfe von Infrarotstrahlen ausführbar waren. Insbesondere
kann jedes Feld der Unterlage eine Kammer zur Aufnahme eines beispielsweise flüssigen
Wärmeträgers aufweisen, welcher .Mittel zum Heizen bzw. Kühlen dieses Wärmeträgers
auf eine regelbare Temperatur zugeordnet sind.
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Die durch die Erfindung erschlossenen Möglichkeiten einer programmäßigen,
fein abgestuften thermischen Behandlung kontinuierlich durchlaufender Warenbahnen
schließen auch Behandlungen ein, bei denen die Warenbahnen anfänglich oder in gewissen
Behandlungsstufen keine nennenswerte Formbeständigkeit oder Zugfestigkeit besitzen.
Diese Möglichkeiten können besonders gut ausgenutzt werden, wenn die Strahlungsdecke
und die Unterlage gemeinsam um eine horizontale Querachse schwenkbar sind. Sie können
dann so geneigt werden, daß die Warenbahnen vermöge ihres Eigengewichtes über die
Unterlage gleiten, also nicht durch die Vorrichtung hindurchgezogen werden müssen.
Die Unterlage kann gewellt sein, was erlaubt, in weichem Zustande befindliche Warenbahnen
in Laufrichtung zu stauchen oder zu dehnen. Nachdem es möglich ist, die thermische
Beeinflussung in jedem Abschnitt des Durchlaufes zu regeln, hat. man es in der Hand,
eine Aushärtung wahlweise an einer Stelle, wo die Ware gestaucht ist, oder an einer
solchen, wo sie gedehnt ist, erfolgen zu lassen. Die vielseitige Verwendbarkeit
der Anlage wird dadurch noch erhöht.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
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Fig. i zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eineAnlage für
die kontinuierliche thermische Behandlung von Textilbahnen-, Fig. 2 ist ein Teilschnitt
einer Variante der Anlage; Fig. 3 ist eine schematische Darstellung der Strahlungsdecke;
Fig. d. und 5 zeigen zwei Varianten der Strahlungsdecke; Fig. 6 ist die Draufsicht
auf eine längs der Anlage bewegliche Meßvorrichtung, und Fig.7 zeigt die Vorderansicht
dieser 1Ießvorrichtüng.
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In Fig. i bezeichnet i eine Strahlungsdecke, die in Längsrichtung
in eine Mehrzahl Felder A, B, C ... 1' unterteilt ist. Die zu behandelnde
Textilbahn 2 gleitet über eine ebene Unterlage 3, die in Längsrichtung durch wärmeisolierende
Zwischenwände 4 in mehrere Kammern 5 unterteilt ist. Jede dieser Kammern 5 ist für
sich heizbar oder kühlbar, z. B. indem sie mit Flüssigkeit gefüllt ist, in welcher
sich Heiß- bzw. Kühlwasserschlangen 6 befinden, mittels deren sich die Oberflächentemperatur
der Unterlage 3 genau regeln läßt. Es kann außerdem noch eine thermostatgesteuerte
elektrische Zusatzheizung vorhanden sein. Die Flüssigkeit kann in den Kammern 5
durch eine Pumpe in Zirkulation gesetzt «-erden, um einen Temperaturausgleich zu
erzielen. Der Antrieb der Textilbahn --
erfolgt über Rollen 7 und b, die unabhängig
voneinander mit einstellbarer Drehzahl angetrieben werden. Der ganze Strahlungskasten
ist um eine Drehachse g kippbar und kann so geneigt eingestellt werden, daß die
Textilbahn 2 von selbst über die Unterlage 3 gleitet. Wie ersichtlich, hängt bei
dieser Anlage die Temperatur des Textilstoffes an einer bestimmten Behandlungsstelle
nicht nur von der Stärke der Infrarotstrahlen, sondern auch von der Oberflächentemperatur
der Unterlage 3 ab und kann daher auf den geeignetsten Wert eingestellt werden.
Es läßt sich auf diese Weise ein gewünschter Zeit-Temperatur-Verlauf der Textilbahn
bei ihrem Durchgang durch die Anlage erreichen. Die Unterlage 3 besteht aus einem
gut wärmeleitenden Material.
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Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen
nach Fig. i dadurch, daß die Unterlage 3' nicht eben, sondern gewellt ist.
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Wie in Fig. 3 schematisch dargestellt ist, ist die Strahlungsdecke
nicht nur in der Längsrichtung bzw. in der- mit Pfeil angegebenen Bewegungsrichtung
der Textilbahn in Felder A, B, C ... 1" unterteilt, sondern jedes
Feld ist auch noch in Querrichtung in Abteile ai, a:., a.3 bzw. bi, b" b3
bzw. 17111, n2, n3 unterteilt. Diese Unterteilung in der Querrichtung ermöglicht
eine Anpassung der Strahlungsdecke an verschieden breite Textilbahnen.
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Die Strahler der Strahlungsdecke können von verschiedener Art sein,
z. B. Infrarot-Glühlampen oder elektrische Dunkelstrahler oder Dunkelstrahler, die
mit Gas oder mit hochtemperierten Flüssigkeiten geheizt werden. Beim Ausführungsbeispiel
sind als Strahlungsquelle elektrische Dunkelstrahler angenommen.
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Nach Fig. d. sind in jedem Fall geradlinige, parallel angeordnete
Strahler io senkrecht zur Bewegungsrichtung der Textilbahn vorhanden. Diese Strahler
sind in verschiedene Längen entsprechend den Abteilen n1, iLZ und 3a3 unterteilt.
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Es können auch parallel zur Bewegungsrichtung verlaufende Strahler
ii vorgesehen sein, die entweder geradlinig oder, wie .in Fig. 5 gezeigt, aus der
Bewegungsrichtung der Textilbahn um wenigstens den Abstand zweier Strahler abweichen.
Je nach der Breite der zu behandelnden Textilbahn kann bei dieser Anordnung auf
jeder Seite eine bestimmte Anzahl Strahler i i ein- oder ausgeschaltet werden.
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Die Oberflächentemperatur der Strahler kann mittels Spannungsänderung
variiert werden. Ferner läßt sich die Strahlungsmenge durch Zu- und Abschalten von
Strahlerelementen verändern.
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In Fig. 6 und 7 bezeichnet 12 einen Meßwagen, der längs der ganzen
Unterlage 3 oder längs eines Teiles derselben fahrbar ist. An diesem Meßwagen 12
sind mehrere Kondensatorscheiben 13 angeordnet, welche eine Feststellung der Feuchtigkeit
der Textilbahn durch Messen der Dielektrizitätskonstanten des Dielektrikums gestatten.
Ferner ist am
Meßwagen 12 ein in Querrichtung verschiebbares Thermoelement
14 vorhanden, das mittels eines Hebels 15 an einer gewünschten Stelle auf
die Meßebene bewegt werden kann. Es lassen sich mittels dieser Meßvorrichtung somit
praktisch an jeder beliebigen Stelle der Textilbahn die Temperatur und die Feuchtigkeit
gleichzeitig messen. Die Temperatur- und Feuchtigkeitsmeßvorrichtung ist gleichzeitig
als Organ für eine automatische Temperatur-und Feuchtigkeitsregelung verwendbar.
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Die Anlage kann ferner eine nicht dargestellte Ventilationsvorrichtung
zum Absaugen von Dampf und Staub aufweisen.
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Die beschriebene Anlage kann auch in Kombination mit anderen Einrichtungen
angewendet werden. So können Einrichtungen zum Behandeln der Textilbahn mit reaktionsfähigen
oder indifferenten Gasen oder mit Wasserdampf oder Kalandrierungsvorrichtungen oder
Vorrichtungen für zusätzliche Anwendung von Ultraschall, Ultraviolettstrahlung oder
Hochfrequenz vorhanden sein. Es kann ferner eine Behandlung unter vermindertem oder
erhöhtem Druck oder in einem Metallbad oder in elektrisch hochgespannten Feldern
stattfinden.