EP0139852B1 - Verfahren zur Trocken-und unmittelbar anschliessenden Fixierbehandlung einer textilen Warenbahn und Spannrahmen zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
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- F26B13/10—Arrangements for feeding, heating or supporting materials; Controlling movement, tension or position of materials
Definitions
- the invention relates to a method according to the first part of claim 1 and extends to a clamping frame for performing the method.
- the temperatures prevailing over the treatment section are measured continuously in order to correct the amount of energy expended depending on the deviations from the target temperatures required for the optimal treatment and, if necessary, to adapt the treatment rate to an average of the temperature deviations, so that For example, the speed at which a material web is guided through a tenter frame is slowed to the extent and for the duration that the temperature falls below or falls below the target temperatures.
- temperature sensors In order to determine the temperature profile over the length of a treatment section as precisely as possible, temperature sensors must be provided in a correspondingly dense sequence along the treatment section. Contactless temperature sensors such as radiation pyrometers are very expensive. Their use to determine the temperature profile over the treatment line allows an optimization of the web speed and thus an energy saving, but the investment required to do so largely removes the operating cost advantage. Inexpensive non-contact temperature measuring devices are also known (see “Textil cleanse” April 1981, p. 55), but they have to be arranged within a boundary layer that is only a few millimeters thick, so that touching the measuring devices with the web cannot be excluded and markings on the web can arise.
- the amount of heat given off by the heated treatment medium to the material web which is proportional to the difference between the temperature of the incoming treatment medium and the temperature of the goods, is a function of the difference between the temperature of the arriving treatment medium and the temperature of the reflected or flowed through treatment medium certainly.
- this measuring method delivers a temperature profile corresponding to the web temperature.
- the invention has for its object to optimize the duration of treatment in the heat treatment of a textile web, and also to determine the temperature profile of the textile material over the treatment line, as in the method known from DE-A-31 48 576, but without this
- the respective temperature of the textile goods must be measured directly or the temperatures of the treatment medium flowing in and out must be measured.
- the material web speed is regulated.
- the procedure can be such that values of the amounts of energy expended per unit of time are fed to a computer which compares the location of the treatment path with the maximum value deviation and corrects the target path of the treatment path and corrects the material web speed accordingly by a predetermined dryness - and to adhere to the fixing time.
- the method according to the invention takes advantage of the knowledge that the amounts of heat supplied are, for example, proportional to the degree of opening of valves of the treatment medium flows.
- the valve positions can be tapped electrically in a manner known per se and displayed, for example, by means of light-emitting diodes.
- the stenter In order to make the transition point between the dry treatment and the fixing treatment clear, the stenter is first heated. After the temperature has been reached, a certain heat consumption occurs with the valve positions also determined. The resulting measurement values can be trimmed to zero. In this way, the idle power of the stenter, that is, the portion that results from machine-related losses, can be eliminated. After the web has been retracted into the stenter, new measurement values are obtained which only correspond to the proportion for heating up the web and evaporating the water. In this way, the transition point on the treatment line between the dry treatment and the fixing treatment can be displayed.
- a stenter frame consisting of several drying and fixing fields, each with a fan circulating a stream of a gaseous treatment medium in the circuit and a heating device for maintaining the flow at the treatment temperature for carrying out the method according to the invention, is preferably equipped in such a way that the probe of a thermometer is arranged in the circuit of the treatment medium, which is connected to a heating controller to which a valve which changes the amount of energy flowing to the heating device per unit of time is connected, the respective position of which can be detected.
- the heating device consists of a heating register arranged on the suction side of the fan or a gas or oil burner, the probe of the thermometer being arranged behind the heating device in the flow direction.
- a web 1 is guided in a wide-stretched state between nozzle boxes 2 and 3 and acted upon by a gaseous treatment medium flowing essentially in the circuit.
- a burner 5 arranged on the suction side of a fan 4 heats up the treatment medium, the temperature of which is continuously measured on the pressure side of the fan 4. Via a line 6, the temperature is given to a heating controller 7 as an actual value, to which a setpoint is additionally given via a line 8.
- a heating valve 10 in a fuel supply line 11 is controlled via a line 9, via which the burner 5 is supplied with a corresponding amount of fuel. The respective position of the heating valve 10 is made visible by a display instrument 12.
- the temperature of the treatment medium is thus measured in the flow direction behind the burner 5 and before the material web 1 is loaded.
- the actual value determined in this way is compared in heating controller 7 with the setpoint, i.e. the set temperature. If the actual value is below the target value, the heating controller 7 opens the heating valve 10 and closes it again step by step if the actual value is greater than the target value.
- a specific valve position of the heater is thus assigned to a specific heat consumption of the stenter.
- the heat balance of a drying and fixing process can be represented as follows, for example:
- the heat quantities under a), b) and c) form the idle heat requirement of the stenter.
- the heat quantities under d) and e) are the quantities to be applied for the goods. It can be seen from this that the drying process requires a multiple of the thermal energy of the fixing process.
- each stenter frame is equipped with a heating valve and a display instrument that shows the valve position, the decrease in heating energy consumption over the length of the treatment section from one measuring point to the next can be determined, which indicates the point on the treatment section where the drying process ends is and the fixing process begins.
- a display instrument 13 symbolizes the length of a schematically illustrated clamping frame 14 from seven fields 15 arranged one behind the other over the treatment path.
- the transition point between drying and fixing treatment should lie in the tenter 14 where this is cut by a line 16.
- the display instrument 13 shows that the fixing path 17 that is too short results from the selected web speed, which is preceded by a drying path 18 that is dimensioned too long.
- FIG. 3 illustrates a fixing section 17 that is too long and a drying section 18 that is too short.
- the fixing section 17 and the drying section 18 are coordinated with one another in such a way that their transition through line 16 is determined. Only in this example is the web speed optimal, so that the dry treatment time as well as the fixing treatment time is as short as possible, but also as long as necessary.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem ersten Teil des Anspruches 1 und erstreckt sich auf einen Spannrahmen zur Durchführung des Verfahrens.
- Bei derartigen, allgmein bekannten Verfahren erfolgt eine dauernde Messung der über die Behandlungsstrecke herrschenden Temperaturen, um je nach den Abweichungen von den für die optimale Behandlung erforderlichen Solltemperaturen eine Korrektur der aufgewendeten Energiemenge herbeizuführen und um erforderlichenfalls auch die Behandlungsgeschwindigkeit einem Mittelwert der Temperaturabweichungen anzupassen, so dass beispielsweise die Geschwindigkeit, mit der eine Warenbahn durch einen Spannrahmen geführt wird, verlangsamt wird in dem Masse und für die Dauer, in dem bzw. für die Solltemperaturen unterschritten werden.
- Es ist bekannt, dass bei gleichmässigen Trocknungsbedingungen Textilgut so lange eine nahezu konstante Temperatur beibehält, bis eine bestimmte, je nach Faserart verschiedene kritische Restfeuchte erreicht ist, worauf die Trocknungsgeschwindigkeit merklich absinkt und die Textilguttemperatur gleichmässig ansteigt (vgl. «Melliand Textilberichte» 8/1965, S. 887). Ist das Gewebe vollkommen trocken, findet naturgemäss keine Wasserverdampfung mehr statt, für die während des Trocknungsprozesses ein entsprechender Energieanteil aufzuwenden war. Das Gewebe erreicht somit wiederum eine annähernd konstante Temperatur über die restliche Behandlungsdauer.
- Für die Einstellung einer optimalen Behandlungsgeschwindigkeit, durch die beispielsweise das Verhältnis Trockenbehandlungsdauer:Fixier- behandlungsdauer bestimmt wird, ist es erforderlich, die Stelle auf der Behandlungsstrecke zu ermitteln, an der das Textilgut die kritische Restfeuchte aufweist. Wegen des an dieser Stelle einsetzenden Temperaturanstiegs wurde daher schon vorgeschlagen, statt des schwieriger zu messenden Feuchtigkeitsgehaltes des Textilgutes den Temperaturwechsel zu ermitteln und aus diesem Rückschlüsse auf den Feuchtigkeitsgehalt des Textilgutes zu ziehen. Es wurde daher angeregt, stetig die Temperatur des Textilguts direkt, aber kontaktlos mittels Temperaturfühler zu messen.
- Um den Temperaturverlauf über die Länge einer Behandlungsstrecke möglichst genau zu ermitteln, müssen Temperaturfühler in entsprechend dichter Folge entlang der Behandlungsstrecke vorgesehen werden. Kontaktlos arbeitende Temperaturfühler, wie Strahlungspyrometer, sind aber sehr aufwendig. Ihre Verwendung zur Ermittlung des Temperaturprofils über die Behandlungsstrecke ermöglicht zwar eine Optimierung der Warenbahngeschwindigkeit und damit eine Energieeinsparung, der dazu erforderliche Investitionsaufwand hebt aber den Betriebskostenvorteil zu einem wesentlichen Teil wieder auf. Kostengünstige kontaktfrei arbeitende Temperaturmessgeräte sind zwar auch bekannt (vgl. «Textilbetrieb» April 1981, S. 55), müssen aber innerhalb einer nur wenige Millimeter dicken Grenzschicht angeordnet werden, so dass Berührungen der Messgeräte mit der Warenbahn nicht auszuschliessen sind und Markierungen auf der Warenbahn entstehen können.
- Aus der DE-A-31 48 576 ist ein Verfahren zur Kontrolle der kontinuierlichen Wärmebehandlung einer textilen Warenbahn bekannt, welches ein in der Industriepraxis genügend genaues Messergebnis liefert, die Steuerung und/oder Regelung der jeweiligen Parameter aufgrund des Messergebnisses erlauben und mit einem Aufwand zu erstellen sowie zu beschreiben sein soll, der durch die Ersparnis an Energie und Produktionszeit voll ausgewogen werden soll. Zur Kontrolle der kontinuierlichen konvektiven Wärmebehandlung einer textilen Warenbahn bei stetiger berührungsloser Messung der Temperatur der Bahn wird dazu vorgeschlagen, so zu verfahren, dass bei einer Anströmung und/oder Durchströmung der Bahn mit erhitzter Luft etwa parallel und/oder quer zum Bahnförderweg die der Temperatur der Warenbahn proportionale, an die Bahn abgegebene Wärmemenge als Funktion der Differenz der Temperatur der auf die Bahn auftreffenden Luft und der Temperatur der an der Bahn reflektierten bzw. durch die Bahn geströmten Luft gemessen wird.
- Nach diesem bekannten Verfahren wird somit die von dem erhitzten Behandlungsmedium an die Warenbahn abgegebene Wärmemenge, die der Differenz der Temperatur des ankommenden Behandlungsmediums und der Temperatur der Ware proportional ist, als Funktion der Differenz der Temperatur des ankommenden Behandlungsmediums und der Temperatur des reflektierten oder durchströmten Behandlungsmediums bestimmt. Bei Messungen an mehreren aufeinanderfolgenden Stellen auf der Behandlungsstrecke des zuströmenden und des abströmenden Behandlungsmediums liefert dieses Messverfahren ein der Warenbahntemperatur entsprechendes Temperaturprofil.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Wärmebehandlung einer textilen Warenbahn die Behandlungsdauer zu optimieren, und dazu wie bei dem aus der DE-A-31 48 576 bekannten Verfahren gleichfalls das Temperaturprofil des Textilgutes über die Behandlungsstrecke zu ermitteln, jedoch ohne dass dazu die jeweilige Temperatur des Textilguts unmittelbar oder die Temperaturen des jeweils zu- und abströmenden Behandlungsmediums gemessen werden müssen.
- Ausgehend von einem Verfahren zur Trocken-und unmittelbar anschliessenden Fixierbehandlung einer durch einen aus mehreren Feldern bestehenden Spannrahmens geführten textilen Warenbahn, die in jedem Feld mit einem Strom eines im wesentlichen im Kreislauf geführten gasförmigen Behandlungsmediums beaufschlagt wird, wobei die für jeden Strom des Behandlungsmedi- ums pro Zeiteinheit aufgewendete Energiemenge gemessen wird und eine Veränderung dieser Energiemenge entsprechend der Solltemperatur im betreffenden Feld des Spannrahmens erfolgt, wird zur Lösung der gestellten Aufgabe erfindungsgemäss vorgeschlagen, so zu verfahren, dass den Feldern des Spannrahmens zunächst im Leerlaufbetrieb aufgeheiztes Behandlungsmedium zugeleitet wird und die pro Zeiteinheit erforderliche Energiemenge für jeden Strom zur Aufrechterhaltung der Solltemperatur in den Feldern gemessen wird, worauf die zu behandelnde Warenbahn in den Spannrahmen eingeführt wird und die daraufhin zur Aufrechterhaltung der Solltemperatur in jedem Feld pro Zeiteinheit erforderliche Energiemenge gleichfalls gemessen und die Differenz der beiden Energiemengen eines jeden Stromes ermittelt wird und dass schliesslich in Abhängigkeit von der Stelle der Behandlungsstrecke, an welcher die maximale Abweichung der ermittelten Differenzwerte der Energiemenge für die Ströme aufeinanderfolgender Felder auftritt, die Warenbahngeschwindigkeit geregelt wird.
- Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann so verfahren werden, dass Werte der pro Zeiteinheit aufgewendeten Energiemengen einem Rechner zugeleitet werden, der die Stelle der Behandlungsstrecke der maximalen Wertabweichung in Vergleich setzt mit einer Sollstelle der Behandlungsstrecke und die Warenbahngeschwindigkeit entsprechend korrigiert, um eine vorgegebene Trocken- und Fixierdauer einzuhalten.
- Das erfindungsgemässe Verfahren macht sich die Erkenntnis zunutze, dass die zugeführten Wärmemengen beispielsweise dem Öffnungsgrad von Ventilen der Behandlungsmedienströme proportional sind. Die Ventilstellungen lassen sich in an sich bekannter Weise elektrisch abgreifen und beispielsweise durch Leuchtdioden anzeigen.
- Um den Übergangspunkt zwischen der Trokkenbehandlung und der Fixierbehandlung deutlich zu machen, wird zunächst der Spannrahmen aufgeheizt. Nach Erreichen der Temperatur stellt sich ein bestimmter Wärmeverbrauch ein bei ebenso bestimmten Ventilstellungen. Die sich daraus ergebenden Messwerte können gegen Null getrimmt werden. Auf diese Weise ist die Leerlaufleistung des Spannrahmens, also der Anteil, der aus maschinenbedingten Verlusten resultiert, eliminierbar. Nachdem die Warenbahn in den Spannrahmen eingefahren ist, ergeben sich neue Messwerte, die allein dem Anteil zum Aufheizen der Warenbahn und zum Verdampfen des Wassers entsprechen. Auf diese Weise lässt sich der Übergangspunkt auf der Behandlungsstrecke zwischen der Trockenbehandlung und der Fixierbehandlung anzeigen.
- Ein Spannrahmen aus mehreren Trocken- und Fixierfeldern mit je einem einen Strom eines gasförmigen Behandlungsmediums im Kreislauf umwälzenden Ventilators und einer den Strom auf Behandlungstemperatur haltenden Heizeinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist vorzugsweise so ausgerüstet, dass im Kreislauf des Behandlungsmediums die Sonde eines Thermometers angeordnet ist, das mit einem Heizregler in Verbindung steht, an dem ein die pro Zeiteinheit der Heizeinrichtung zufliessende Energiemenge veränderndes Ventil angeschlossen ist, dessen jeweilige Stellung erfassbar ist.
- Nach einer Ausgestaltung des erfindungsgemässen Spannrahmens besteht die Heizeinrichtung aus einem auf der Saugseite des Ventilators angeordneten Heizregister oder einem Gas- oder Ölbrenner, wobei die Sonde des Thermometers in Strömungsrichtung hinter der Heizeinrichtung angeordnet ist.
- Zur Erläuterung der Erfindung sind in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel eines Spannrahmens zur Durchführung des Verfahrens sowie über einem Anzeigeinstrument graphische Darstellungen der über die Länge des Spannrahmens (=Behandlungsstrecke) zugeführten unterschiedlichen Energiemengen und ein Gerät zur Steuerung der Warenbahngeschwindigkeit wiedergegeben: Wie der in Fig. 1 schematisch dargestellte Querschnitt durch das Feld eines Spannrahmens zeigt, wird eine Warenbahn 1 in breitgespanntem Zustand zwischen Düsenkästen 2 und 3 geführt und mit einem im wesentlichen im Kreislauf strömenden gasförmigen Behandlungsmedium beaufschlagt.
- Ein auf der Saugseite eines Ventilators 4 angeordneter Brenner 5 heizt das Behandlungsmedium auf, dessen Temperatur auf der Druckseite des Ventilators 4 laufend gemessen wird. Über eine Leitung 6 wird die Temperatur einem Heizregler 7 als Istwert aufgegeben, dem zusätzlich über eine Leitung 8 ein Sollwert aufgegeben wird. Über eine Leitung 9 wird ein Heizventil 10 in einer Brennstoffzuführleitung 11 gesteuert, über die der Brenner 5 mit einer entsprechenden Brennstoffmenge versorgt wird. Die jeweilige Stellung des Heizventils 10 wird durch ein Anzeigeinstrument 12 sichtbar gemacht.
- Die Temperatur des Behandlungsmediums wird somit in Strömungsrichtung hinter dem Brenner 5 und vor der Beaufschlagung der Warenbahn 1 gemessen. Der dabei ermittelte Istwert wird im Heizregler 7 mit dem Sollwert, d.h. der eingestellten Temperatur, verglichen. Liegt der Istwert unter dem Sollwert, öffnet der Heizregler 7 das Heiiventil 10 und schliesst dieses wiederum schrittweise, wenn der Istwert grösser ist als der Sollwert.
- Der Wärmehaushalt des Spannrahmens stellt sich wie folgt dar:
- Über den Brenner 5 wird die Heizenergie an das im wesentlichen im Kreislauf geführte Behandlungsmedium abgegeben, wodurch dieses auf die Solltemperatur gebracht wird. Das Behandlungsmedium verliert die Wärmeenergie durch das Aufheizen der Ware, durch das Aufheizen und Verdampfen des in der Ware befindlichen Wassers, durch das Aufheizen der dem Kreislauf zugeführten FrIschluft sowie durch Abstrahlungsverluste beispielsweise der Warentransportkette und des Trockenraumes.
- Da die Temperatur des Behandlungsmediums durch die Wärmeabgabe sinkt, muss sie durch Aufheizung wieder auf Solltemperatur angehoben werden. Einem bestimmten Wärmeverbrauch des Spannrahmens ist somit eine bestimmte Ventilstellung der Heizung zugeordnet.
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- - Die Wärmemengen unter a), b) und c) bilden den Leerlaufwärmebedarf des Spannrahmens. Die Wärmemengen unter d) und e) sind die für die Ware aufzubringenden Mengen. Daraus wird ersichtlich, dass der Trockenprozess ein Vielfaches der Wärmeenergie des Fixierprozesses benötigt.
- Da jedes Spannrahmenfeld mit einem Heizventil und einem die Ventilstellung sichtbar machenden Anzeigeinstrument versehen ist, lässt sich auch das Absinken des Verbrauchs an Heizenergie über die Länge der Behandlungsstrecke von einer Messstelle zur nächsten bestimmen, wodurch die Stelle auf der Behandlungsstrecke angezeigt wird, wo der Trockenprozess beendet ist und der Fixierprozess beginnt.
- Wie die Fig. 2 bis 4 zeigen, symbolisiert ein Anzeigeinstrument 13 die Länge eines schematisch dargestellten Spannrahmens 14 aus sieben über die Behandlungsstrecke hintereinander angeordneten Feldern 15.
- Um die Trocken- und Fixierbehandlung bei einer optimalen Warenbahngeschwindigkeit durchführen zu können, soll die Übergangsstelle zwischen Trocken- und Fixierbehandlung im Spannrahmen 14 dort liegen, wo dieser durch eine Linie 16 geschnitten wird.
- In Fig. 2 gibt das Anzeigeinstrument 13 zu erkennen, dass sich aus der gewählten Warenbahngeschwindigkeit eine zu kurze Fixierstrecke 17 ergibt, der eine zu lang bemessene Trockenstrecke 18 vorausgeht. Demgegenüber veranschaulicht Fig. 3 eine zu lang bemessene Fixierstrecke 17 und eine zu kurz bemessene Trockenstrecke 18. In Fig. 4 sind dagegen die Fixierstrecke 17 und die Trockenstrecke 18 so aufeinander abgestimmt, dass ihr Übergang durch die Linie 16 bestimmt wird. Nur in diesem Beispiel ist die Warenbahngeschwindigkeit optimal, so dass die Trockenbehandlungsdauer wie auch die Fixierbehandlungsdauer so kurz wie möglich, aber auch so lang wie nötig ist.
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