EP0076383B1 - Guide roller for a textile sheet material - Google Patents
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- EP0076383B1 EP0076383B1 EP82107981A EP82107981A EP0076383B1 EP 0076383 B1 EP0076383 B1 EP 0076383B1 EP 82107981 A EP82107981 A EP 82107981A EP 82107981 A EP82107981 A EP 82107981A EP 0076383 B1 EP0076383 B1 EP 0076383B1
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-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06C—FINISHING, DRESSING, TENTERING OR STRETCHING TEXTILE FABRICS
- D06C15/00—Calendering, pressing, ironing, glossing or glazing textile fabrics
- D06C15/08—Rollers therefor
Definitions
- the invention relates to a roller for guiding a textile or similar flexible web, which has at least one cavity partially filled with a liquid heat transfer medium and to be evacuated.
- the roller should preferably be designed or used for the thermal treatment of the web.
- a device with such a roller is described in DE-AS 20 27 420. It is provided that the cavity is evacuated to the saturated vapor pressure of the heat transfer fluid at operating temperature and thus the heat transfer fluid is heated to boiling temperature during operation.
- the known system is used to achieve high temperature constancy over the entire surface of the roll shell with the least possible manufacturing and operating expenditure. For this purpose, use is made of the fact that in a closed system a liquid which is in free exchange with its vapor phase is always in equilibrium with it and thus the temperature of the entire system is only a function of the saturation vapor pressure of the liquid.
- the same treatment temperature can be preselected and regulated over the entire length of the jacket of the roller provided for the thermal treatment of the web in a simple manner by allowing the pressure of the system to rise to a desired value by supplying energy, and thus by the vapor pressure curve of the heat transfer medium reaches a precisely defined temperature.
- the invention is based on the object of further developing the roll mentioned at the outset so that the advantages to be obtained by it can also be achieved with a lower pressure increase in the cavity enclosed by the roll.
- the solution according to the invention consists in that the amount of heat transfer liquid contained in the cavity is matched to the cavity volume in such a way that the liquid evaporates completely in the cavity before a predetermined, maximum permissible vapor pressure is reached.
- the amount of heat transfer fluid contained in the cavity should be matched to the cavity volume in such a way that the vapor pressure of the liquid until it has completely evaporated into the cavity reaches at most a fraction of the calculation security pressure (compare the regulations of the German Technical Monitoring Association) and that the pressure increase is limited to the value corresponding to approximately 3 times the reliability of the calculation.
- the vapor pressure in the roller only increases up to a predetermined temperature or up to a predetermined pressure value, at which the entire liquid contained in the cavity is vaporized, along the relatively steep vapor pressure curve and from then on only the Change of state with constant volume follows.
- constant temperature on the roll shell can only be guaranteed up to the temperature that corresponds to the vapor pressure when the heat transfer fluid is completely evaporated. It is therefore particularly advantageous to set the temperature corresponding to the complete evaporation of the heat transfer medium by specifying the amount of heat transfer medium used so that until the temperature is reached, heat treatments in which a high temperature consistency across the width of the web is essential, for example when drying a wet web, essentially are completed and that higher temperatures are only used in treatment processes in which the web also or especially from the outside, d. H. is heated from outside the respective roller. The roller then essentially only serves to guide the web and the temperature across the web width no longer has to be kept as extremely precise as during drying. This applies, for example, to fixing certain states of textile webs that are already dry, in particular in a hot flue, which may have a plurality of guide rollers according to the invention.
- FIG. 1 shows a cross section perpendicular to the axis of rotation 1 of a roller, generally designated 2.
- the roller jacket 3 encloses a cavity 4.
- a quantity of heat transfer fluid 5 which is evacuated and to be closed after the evacuation. This is dimensioned such that it must be evaporated completely within the cavity 4 before a predetermined, maximum permissible vapor pressure is reached.
- a web 7 is guided on the roller 2.
- FIG. 2 shows a section parallel to the axis of rotation 1 of a treatment roller corresponding to FIG. 1.
- the temperature should be kept constant with external and / or internal energy supply Q even if the web 7 to be treated occupies only part of the length 6 of the roller 2.
- This goal can be achieved as long as the liquid 5 is in equilibrium with its vapor phase in the cavity 4.
- the condition is met until the vapor pressure is reached, at which the entire liquid 5 has evaporated into the cavity 4. If the temperature rises further, the desired temperature constancy on the length 6 of the roller 2 no longer applies exactly, but for these temperatures it is assumed that the drying process is complete and the web 7 and roller 2 assume the temperature of an external treatment medium.
- FIG. 3 A diagram of the pressure curve P within the cavity 4 of the roller 2 as a function of the temperature T is shown schematically in FIG. 3. As the temperature T increases in the direction of the arrow, the pressure P increases within the cavity 4 of the roller 2 along the vapor pressure curve 10. This results in a relatively steep increase in pressure P, in particular with water as the heat transfer medium. This increase would continue without the measure according to the invention along line 11, for example up to a pressure P K at a temperature T 1 , at which, for example, a fixing treatment textile material web is to be executed.
- the amount of heat transfer fluid 5 within the cavity 4 is matched to the volume of the cavity 4 in such a way that the liquid 5 is to be completely evaporated into the cavity 4 even at the temperature T E before the pressure P K is reached, the The steep rise in vapor pressure on curve 10 ends, for example, at the pressure P E and the temperature T E corresponding to this pressure. Since the pressure increases only isochorically along the straight line 12 when the temperature rises further, for example up to the desired treatment temperature T i , only a relatively small pressure increase dP results when the temperature rises to the value T 1 .
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Description
Die Erfindung betrifft eine Walze zum Führen einer textilen oder dergleichen flexiblen Warenbahn, welche wenigstens einen teilweise mit einem flüssigen Wärmeträger gefüllten sowie zu evakuierenden Hohlraum aufweist. Vorzugsweise soll die Walze - bei Heizung des Wärmeträgers - zum thermischen Behandeln der Warenbahn ausgelegt bzw. verwendet werden.The invention relates to a roller for guiding a textile or similar flexible web, which has at least one cavity partially filled with a liquid heat transfer medium and to be evacuated. When the heat transfer medium is heated, the roller should preferably be designed or used for the thermal treatment of the web.
Eine Vorrichtung mit einer solchen Walze wird in der DE-AS 20 27 420 beschrieben. Hierbei wird vorgesehen, den Hohlraum bis auf den Sattdampfdruck der Wärmeträgerflüssigkeit bei Betriebstemperatur zu evakuieren und damit die Wärmeträgerflüssigkeit bei Betrieb auf Siedetemperatur zu erhitzen. Das bekannte System dient dazu, bei geringstmöglichem Fertigungs-und Betriebsaufwand hohe Temperaturkonstanz auf der gesamten Fläche des Walzenmantels zu erreichen. Dazu wird ausgenutzt, daß in einem geschlossenen System eine Flüssigkeit, die mit ihrer Dampfphase im freien Austausch steht, sich immer mit dieser im Gleichgewicht befindet und somit die Temperatur des gesamten Systems nur eine Funktion des Sättigungsdampfdrucks der Flüssigkeit ist.A device with such a roller is described in DE-AS 20 27 420. It is provided that the cavity is evacuated to the saturated vapor pressure of the heat transfer fluid at operating temperature and thus the heat transfer fluid is heated to boiling temperature during operation. The known system is used to achieve high temperature constancy over the entire surface of the roll shell with the least possible manufacturing and operating expenditure. For this purpose, use is made of the fact that in a closed system a liquid which is in free exchange with its vapor phase is always in equilibrium with it and thus the temperature of the entire system is only a function of the saturation vapor pressure of the liquid.
In dem bekannten System kann eine auf der ganzen Länge des Mantels der zum thermischen Behandeln der Warenbahn vorgesehenen Walze gleiche Behandlungstemperatur auf einfache Weise vorgewählt und geregelt werden, indem man den Druck des Systems durch Energiezufuhr auf einen gewünschten Wert ansteigen läßt und somit eine durch die Dampfdruckkurve des Wärmeträgers genau definierte Temperatur erreicht.In the known system, the same treatment temperature can be preselected and regulated over the entire length of the jacket of the roller provided for the thermal treatment of the web in a simple manner by allowing the pressure of the system to rise to a desired value by supplying energy, and thus by the vapor pressure curve of the heat transfer medium reaches a precisely defined temperature.
Als Wärmeträger können sehr verschiedene Flüssigkeiten angewendet werden. Wegen des Druckanstiegs im Hohlraum auf der Dampfdruckkurve der Wärmeträgerflüssigkeit, kann es zweckmäßig sein, einen Wärmeträger, wie zum Beispiel ein Gemisch von Diphenyloxid und Diphenyl, zu verwenden, der bei den bei Textilien üblichen Behandlungstemperaturen von zum Beispiel 200 bis 400 °C einen mit relativ wenig aufwendig ausgebildeten Gefäßen zu beherrschenden Dampfdruck besitzt. Derartige Wärmeträger sind aber aufwendig und bei Erhitzen in der Regel chemisch nicht beständig. Daher wird Wasser trotz seines hohen Dampfdrucks und der durch den Dampfdruck bedingten stabilen Ausführung der Walze als Druckgefäß in der Praxis als Wärmeträger bevorzugt verwendet. Es muß dabei freilich der Nachteil in Kauf genommen werden, daß jede einzelne Walze als Druckgefäß einer amtlichen technischen Überprüfung unterliegt.Very different liquids can be used as heat transfer media. Because of the pressure increase in the cavity on the vapor pressure curve of the heat transfer fluid, it may be expedient to use a heat transfer medium, such as a mixture of diphenyl oxide and diphenyl, which, at the treatment temperatures customary for textiles of, for example, 200 to 400.degree Vapor pressure to be controlled with little effort. Such heat transfer media are expensive and generally not chemically stable when heated. Therefore, in spite of its high vapor pressure and the stable design of the roller due to the vapor pressure, water is preferably used as a heat transfer medium in practice. However, the disadvantage must be accepted that each individual roller as a pressure vessel is subject to an official technical inspection.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Walze so weiter zu entwickeln, daß die durch sie zu erhaltenden Vorteile auch bei geringerer Drucksteigerung in dem von der Walze umschlossenen Hohlraum zu erzielen sind. Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die im Hohlraum enthaltene Menge an Wärmeträgerflüssigkeit so auf das Hohlraumvolumen abgestimmt ist, daß die Flüssigkeit vor Erreichen eines vorgegebenen, höchstzulässigen Dampfdrucks vollständig im Hohlraum verdampft.The invention is based on the object of further developing the roll mentioned at the outset so that the advantages to be obtained by it can also be achieved with a lower pressure increase in the cavity enclosed by the roll. The solution according to the invention consists in that the amount of heat transfer liquid contained in the cavity is matched to the cavity volume in such a way that the liquid evaporates completely in the cavity before a predetermined, maximum permissible vapor pressure is reached.
Gemäß weiterer Erfindung soll die im Hohlraum enthaltene Menge an Wärmeträgerflüssigkeit so auf das Hohlraumvolumen abgestimmt werden, daß der Dampfdruck der Flüssigkeit bis zu deren vollständigem Verdampfen in den Hohlraum höchstens einen Bruchteil des Berechnungssicherheitsdruckes (vergleiche die Vorschriften des Deutschen Technischen Überwachungsvereins) erreicht und daß der Druckanstieg auf den etwa der 3-fachen Berechnungssicherheit entsprechenden Wert beschränkt ist.According to a further invention, the amount of heat transfer fluid contained in the cavity should be matched to the cavity volume in such a way that the vapor pressure of the liquid until it has completely evaporated into the cavity reaches at most a fraction of the calculation security pressure (compare the regulations of the German Technical Monitoring Association) and that the pressure increase is limited to the value corresponding to approximately 3 times the reliability of the calculation.
Durch die Erfindung wird erreicht, daß der Dampfdruck in der Walze nur bis zu einer vorgegebenen Temperatur bzw. bis zu einem vorgegebenen Druckwert, bei dem die gesamte im Hohlraum enthaltene Flüssigkeit verdampf ist, längs der relativ steilen Dampfdruckkurve ansteigt und von da an nur noch der Zustandsänderung bei konstantem Volumen folgt.It is achieved by the invention that the vapor pressure in the roller only increases up to a predetermined temperature or up to a predetermined pressure value, at which the entire liquid contained in the cavity is vaporized, along the relatively steep vapor pressure curve and from then on only the Change of state with constant volume follows.
Es ist zu beachten, daß Temperaturkonstanz auf dem Walzenmantel theoretisch nur bis zu der Temperatur zu garantieren ist, die dem Dampfdruck bei vollständig verdampfter Wärmeträgerflüssigkeit entspricht. Mit besonderem Vorteil wird daher die der vollständigen Verdampfung des Wärmeträgers entsprechende Temperatur durch Vorgabe der eingesetzten Wärmeträgermenge so eingestellt, daß bis zum Erreichen der Temperatur Wärmebehandlungen, bei denen eine hohe Temperaturkonstanz auf der Warenbahnbreite wesentlich ist, zum Beispiel beim Trocknen einer nassen Warenbahn, im wesentlichen abgeschlossen sind und daß höhere Temperaturen nur bei Behandlungsvorgängen angewendet werden, bei denen die Warenbahn auch oder vor allem von außen, d. h. von außerhalb der jeweiligen Walze erhitzt wird. Die Walze dient dann im wesentlichen nur noch zum Führen der Warenbahn und die Temperatur auf der Warenbahnbreite muß nicht mehr so extrem genau wie beim Trocknen konstant gehalten werden. Das gilt zum Beispiel für das Fixieren bestimmter Zustände von bereits trocknen textilen Warenbahnen, insbesondere in einer Hotflue, die gegebenenfalls eine Vielzahl erfindungsgemäßer Führungswalzen aufweist.It should be noted that, in theory, constant temperature on the roll shell can only be guaranteed up to the temperature that corresponds to the vapor pressure when the heat transfer fluid is completely evaporated. It is therefore particularly advantageous to set the temperature corresponding to the complete evaporation of the heat transfer medium by specifying the amount of heat transfer medium used so that until the temperature is reached, heat treatments in which a high temperature consistency across the width of the web is essential, for example when drying a wet web, essentially are completed and that higher temperatures are only used in treatment processes in which the web also or especially from the outside, d. H. is heated from outside the respective roller. The roller then essentially only serves to guide the web and the temperature across the web width no longer has to be kept as extremely precise as during drying. This applies, for example, to fixing certain states of textile webs that are already dry, in particular in a hot flue, which may have a plurality of guide rollers according to the invention.
Anhand der schematischen Darstellung in der Zeichnung werden weitere Einzelheiten der Erfindung erläutert. Es zeigen :
Figuren 1 und 2 eine Walze im Quer- und Längsschnitt; undFigur 3 ein Druck-Temperaturdiagramm des Wärmeträgers in der Walze nach Fig. 1 und 2.
- Figures 1 and 2 a roller in cross and longitudinal section; and
- 3 shows a pressure-temperature diagram of the heat transfer medium in the roller according to FIGS. 1 and 2.
Figur 1 zeigt einen Querschnitt senkrecht zur Rotationsachse 1 einer insgesamt mit 2 bezeichneten Walze. Im Ausführungsbeispiel umfängt der Walzenmantel 3 einen Hohlraum 4. In dem zu evakuierenden und nach dem Evakuieren zu verschließenden Hohlraum 4 befindet sich eine Menge Wärmeträgerflüssigkeit 5. Diese wird so bemessen, daß sie bereits vor Erreichen eines vorgegebenen, höchstzulässigen Dampfdrucks vollständig innerhalb des Hohlraums 4 zu verdampfen ist. Auf der Walze 2 wird eine Warenbahn 7 geführt.FIG. 1 shows a cross section perpendicular to the axis of
Fig. 2 zeigt einen Schnitt parallel zur Rotationsachse 1 einer Fig. 1 entsprechenden Behandlungswalze. Auf der gesamten Länge 6 der Behandlungswalze 2 soll die Temperatur bei äußerer und/oder innerer Energiezufuhr Q auch dann konstant gehalten werden, wenn die zu behandelnde Warenbahn 7 nur einen Teil der Länge 6 der Walze 2 einnimmt. Dadurch soll u. a. beim Trocknen einer Warenbahn 7 ein Übertrocknen der Warenbahnränder z. B. durch Wärmeleitung q im Walzenmantel 3 vermieden werden. Dieses Ziel läßt sich erreichen, solange im Hohlraum 4 die Flüssigkeit 5 im Gleichgewicht mit deren Dampfphase steht. Bei der erfindungsgemäßen Walze wird die Bedingung bis zum Erreichen des Dampfdrucks erfüllt, bei dem die gesamte Flüssigkeit 5 in den Hohlraum 4 hinein verdampft ist. Bei weiterer Temperaturerhöhung gilt die gewünschte Temperaturkonstanz auf der Länge 6 der Walze 2 zwar nicht mehr exakt, für diese Temperaturen wird aber vorausgesetzt, daß der Trocknungsvorgang abgeschlossen ist und Warenbahn 7 sowie Walze 2 die Temperatur eines äußeren Behandlungsmediums annehmen.FIG. 2 shows a section parallel to the axis of
Ein Diagramm des Druckverlaufs P innerhalb des Hohlraums 4 der Walze 2 in Abhängigkeit von der Temperatur T wird in Fig. 3 schematisch dargestellt. Mit in Pfeilrichtung erhöhter Temperatur T steigt der Druck P innerhalb des Hohlraums 4 der Walze 2 längs der Dampfdruckkurve 10 an. Es ergibt sich dabei insbesondere bei Wasser als Wärmeträger ein relativ steiler Anstieg des Drucks P. Dieser Anstieg würde ohne die erfindungsgemäße Maßnahme längs der Linie 11 zum Beispiel bis zu einem Druck PK bei einer Temperatur T1 fortgesetzt, bei der zum Beispiel eine Fixierbehandlung einer textilen Warenbahn auszuführen ist. Wenn jedoch erfindungsgemäß die Menge der Wärmeträgerflüssigkeit 5 innerhalb des Hohlraums 4 so auf das Volumen des Hohlraums 4 abgestimmt ist, daß die Flüssigkeit 5 bereits bei der Temperatur TE also vor Erreichen des Drucks PK vollständig in den Hohlraum 4 zu verdampfen ist, wird der steile Anstieg des Dampfdrucks auf der Kurve 10 zum Beispiel schon bei dem Druck PE und der diesem Druck entsprechenden Temperatur TE beendet. Da bei weiterer Temperaturerhöhung, zum Beispiel bis zur gewünschten Behandlungstemperatur Ti, der Druck nur noch isochor im wesentlichen längs der Geraden 12 ansteigt, ergibt sich bei Temperaturerhöhung auf den Wert T1 nur eine relativ kleine Druckerhöhung dP.A diagram of the pressure curve P within the
Bei erfindungsgemäßem Betrieb kann ferner auch bei wesentlich höheren Temperaturen, zum Beispiel bei Temperatur T2, als früher gearbeitet werden, weil selbst bei diesen hohen Temperaturen der entsprechend der Gaszustandsänderung bei konstantem Volumen ansteigende Druck nur Werte unterhalb des vorgegebenen höchstzulässigen Dampfdrucks PK erreicht wird.In operation according to the invention, it is also possible to work at much higher temperatures, for example at temperature T 2 , than before, because even at these high temperatures, the pressure which rises in accordance with the change in gas state at constant volume only reaches values below the predetermined maximum permissible vapor pressure P K.
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