EP0166406B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen von Fasermaterial - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen von Fasermaterial Download PDF

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EP0166406B1
EP0166406B1 EP85107774A EP85107774A EP0166406B1 EP 0166406 B1 EP0166406 B1 EP 0166406B1 EP 85107774 A EP85107774 A EP 85107774A EP 85107774 A EP85107774 A EP 85107774A EP 0166406 B1 EP0166406 B1 EP 0166406B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
steam
vacuum pump
fibrous material
line
recycling
Prior art date
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Expired
Application number
EP85107774A
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English (en)
French (fr)
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EP0166406A3 (en
EP0166406A2 (de
Inventor
Fritz Karrer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Karrer System AG
Original Assignee
Karrer System AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Karrer System AG filed Critical Karrer System AG
Priority to AT85107774T priority Critical patent/ATE47608T1/de
Publication of EP0166406A2 publication Critical patent/EP0166406A2/de
Publication of EP0166406A3 publication Critical patent/EP0166406A3/de
Application granted granted Critical
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Expired legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06B—TREATING TEXTILE MATERIALS USING LIQUIDS, GASES OR VAPOURS
    • D06B5/00—Forcing liquids, gases or vapours through textile materials to effect treatment, e.g. washing, dyeing, bleaching, sizing impregnating
    • D06B5/12—Forcing liquids, gases or vapours through textile materials to effect treatment, e.g. washing, dyeing, bleaching, sizing impregnating through materials of definite length
    • D06B5/16—Forcing liquids, gases or vapours through textile materials to effect treatment, e.g. washing, dyeing, bleaching, sizing impregnating through materials of definite length through yarns, threads or filaments

Definitions

  • the invention relates to a method for drying fiber material or the like., In particular following a liquid treatment such as dyeing the fiber material and while the fiber material remains in the treatment tank, in which the fiber material - optionally after mechanical dewatering by air and air flow / or steam - subjected to a vacuum and flowed through by a heated medium and thereby heated, thereby evaporating moisture from the fiber material, which is discharged to the vacuum pump.
  • a liquid treatment such as dyeing the fiber material and while the fiber material remains in the treatment tank
  • the fiber material optionally after mechanical dewatering by air and air flow / or steam - subjected to a vacuum and flowed through by a heated medium and thereby heated, thereby evaporating moisture from the fiber material, which is discharged to the vacuum pump.
  • Such a method is known (DE-OS-1 927 651).
  • textile fiber material such as yarn in the form of cross-wound bobbins is dyed in a treatment container and then dried in this, without this having to be transferred to another container.
  • the cross-wound bobbins are attached to perforated tubes that connect two separate container chambers with inlet and outlet connections so that an initiated flow through the treatment container runs completely through the fiber material.
  • the drying of the dyed and washed fiber material is initiated with mechanical dewatering, with air and / or steam flowing through the fiber material and entraining undevaporated moisture from the fiber material in droplet form.
  • a simultaneous vacuum in the container encourages the droplets to detach from the fiber material.
  • moisture remaining in the fiber material is removed by thermal drying.
  • heated air is passed through the fiber material subjected to vacuum, this air on the one hand supplying heat to evaporate the moisture and on the other hand absorbing water vapor on the fiber material and discharging it to the vacuum pump.
  • This moisture is deposited in a condenser in front of the vacuum pump or condenses in the vacuum pump itself, for example if it is a water ring pump.
  • steam is not introduced into the container or into the fiber material to be dried, or only in a small amount in addition to the heated drying air. This steam is essentially not overheated and, in addition to a limited supply of heat to the fiber material, serves to avoid local overdrying and makes the drying more uniform.
  • Drying by means of heated air requires not only an air heater but also a comparatively large capacity vacuum pump which processes the comparatively large amounts of air required for the desired rapid drying. Therefore, in addition to the corresponding system costs, there are also comparatively high operating costs, which result on the one hand from the high vacuum pump output to be achieved and on the other hand from the fact that a correspondingly large amount of exhaust air of increased temperature is produced.
  • the invention has for its object to carry out the known method so that the fiber material can be dried quickly and easily with a comparatively low investment in plant and operating costs.
  • This object is achieved in that continuously and exclusively superheated steam is circulated through the fiber material and an intermediate superheater, the steam supplying the heat required for the evaporation of the moisture and a steam part is withdrawn from the circuit to the vacuum pump, which is the one from the Fibrous material corresponds to evaporated moisture.
  • the known finish steam drying differs significantly from the process according to the invention in that the process is carried out at atmospheric pressure and a correspondingly high steam temperature and the steam introduced into the container does not is withdrawn and condensed but simply escapes into the environment through openings and leaks in the container.
  • Such conditions can only be tolerated in laundries and hot shortages.
  • drying by means of moisture evaporation under atmospheric pressure leads to the laundry to be dried being exposed to temperatures of 100 ° C. and more, provided that complete and not only partial drying is actually sought. Many fiber materials are not able to cope with such loads.
  • the fiber material is not only exposed to the action of steam, but is actually flowed through with steam, although moisture in the form of steam is to be removed from the fiber material.
  • Steam is usually available in factories where fiber materials such as packages and packages are dyed or otherwise treated.
  • the superheating of the steam can be achieved by lowering the pressure by means of the vacuum pump which is assigned to the system.
  • a decisive advantage of carrying out the process according to the invention without using drying air is that the vacuum pump does not have to process any corresponding amounts of air and that moist warm air does not have to be emitted. Rather, the vacuum pump only sucks in water vapor that can be used in operation after it has been condensed into hot water.
  • the amount of waste steam or condensate can be kept low and essentially limited to the amount of moisture to be removed in the fiber material, because the steam can be circulated to dry to the desired degree of drying without additional live steam.
  • the circulation of the steam enables it to be reheated outside the drying container.
  • the heat supplied is transported from the cycle steam to the fiber material and transferred to it.
  • the circulated steam can also be formed by moisture evaporated from the fiber material, so that steam supply from the outside can also be dispensed with entirely. This is possible because an initial evaporation of the moisture from the fiber material can be carried out by means of a correspondingly strong pressure reduction in the container by means of the vacuum pump.
  • drying is carried out in this way with steam flowing in the circuit, it is expedient to draw off the steam portion at a point to the vacuum pump located behind the fiber material and the circulation device and in front of the reheater.
  • the vapor portion is expediently drawn off to the vacuum pump via a pressure control valve that opens when the pressure rises in the circuit.
  • good steam circulation through the reheater and on the other hand sufficient steam discharge to the vacuum pump is ensured while maintaining the intended operating vacuum in the treatment tank or in the circuit.
  • the method according to the invention is not only suitable for drying yarns or textile piece goods, but very generally for drying flowable material, which can also be, for example, paper stock or a wood fiber material.
  • the invention also relates to a device for performing the above-described method with a container through which the fiber material can flow, a circuit line into which the container, a circulating device and a water heater are installed, and a branch line connected to the circuit line with a vacuum pump and possibly a condenser and, if necessary, a live steam instruction opening into the circuit line.
  • Such a device with a condenser and a live steam feed line is already known (DE-OS-2 010 605).
  • the live steam supply line opens into the circuit via a steam cooler, which is used for mechanical dewatering and not for finished drying.
  • the steam is expanded so that it has a large specific volume at a low density, so that despite a comparatively small amount of steam that is passed through the textile material to be dried, it is flowed through at a high speed, which is responsible for mechanical dewatering by entrainment has been recognized by water droplets as appropriate.
  • the vacuum pump is not heavily loaded because the amount of steam to be processed is small and is condensed in front of the vacuum pump.
  • heated air is also used here, which is even supplied under excess pressure, heat being intermittently supplied to the fiber material by means of circulated air under excess pressure and then residual moisture is evaporated from the fiber material by connecting the vacuum pump and is removed to the vacuum pump.
  • the circuit line with the heater and the circulating device on the one hand and the branch line with the vacuum pump on the other hand can thus be alternately connected or shut off, but this method of operation does not enable the method according to the invention ren in which, in the interest of rapid drying, the fiber material is continuously flowed through with superheated steam and a portion of the steam is discharged to the vacuum pump.
  • the known device is modified according to the invention in such a way that the branch line is provided with a pressure regulating valve for regulating the negative pressure applied by the vacuum pump in the circuit line.
  • This measure creates the possibility to flow exclusively through the fiber material during the final drying and at the same time to branch off a portion of the cycle steam to the vacuum pump.
  • the continuous-flow heater is a steam-operated heat exchanger
  • a continuous-flow cooler is installed in the branch line, which is a water-operated heat exchanger that enters the circuit line behind the container and in front of the branch line to the vacuum pump Drainage tank with a liquid drain is installed and that the branch line is connected to the circulation line behind the circulating device and before the instantaneous water heater.
  • the system shown has a container 1 with a lid 2, an inlet 3 for treatment liquid, an outlet 4, a connection 5 for introducing a drying medium and a nozzle 6 for connecting compressed air. Furthermore, the fiber material to be treated, for example yarn in the form of a cheese 7, is shown in the container 1.
  • the container 1 is designed in a known manner and the fiber material 7 is arranged such that there is a flow connection between the inlet 3, the connection 5 and the nozzle 6 on the one hand and the outlet 4 on the other hand only through the fiber material 7.
  • the outlet 4 is connected via an outlet line 8 to the inlet connection 9 of a dewatering container 10 with a lower liquid outlet 11 and an upper gas outlet 12.
  • a line 13 extends from the gas outlet 12 and is connected via a changeover valve 14 either to the suction line 15 of a blower 16 or to a bypass line 17 bypassing the blower 16.
  • a blower line 18 is connected to the blower 16, into which the bypass line 17 opens.
  • the blow line 18 leads via a connecting line 19 to a continuous-flow heater 20, which is designed as a steam-heated heat exchanger, to which a heating steam feed line 21 and a condensate drain 22 are connected.
  • a continuous-flow heater 20 which is designed as a steam-heated heat exchanger, to which a heating steam feed line 21 and a condensate drain 22 are connected.
  • the flow path through the continuous-flow heater 20 which continues the connecting line 19 is connected to the connection 5 of the container 1 via a supply line 23.
  • a live steam feed line 24 opens into the feed line 23 and can be shut off via a shut-off valve 25.
  • the lines 8, 13, 15, 18, 19 and 23 form a circuit line 26 into which the container 1, the dewatering container 10, the blower 16 and the water heater 20 are switched on.
  • a branch line 27 is connected to the circuit line 26 or its blow line 18 and is connected to a vacuum pump 31 via a flow cooler 28 with a cooling water inlet 29 and a cooling water outlet 30.
  • a pressure control valve 32 is installed in the branch line 27 between the circuit line 26 and the flow cooler 28. This can be set to a desired negative pressure, which is then maintained in the circuit line 26 by means of the vacuum pump 31. Because of the flow resistances within the circuit line 26, of course, the same negative pressure does not exist at all points in the circuit.
  • textile fiber material can be dyed and dried in the following way:
  • the fiber material 7 is introduced into the container 1, which is then evacuated by means of the vacuum pump 31. Then 3 dye liquor is introduced into the container 1 via the inlet.
  • the action of the dye liquor on the fiber material 7 can be increased in a known manner by circulation of the dye liquor through the fiber material 7. It is also possible to work with pulsating pressure surges which can be applied, for example, via the nozzle 6.
  • the dyeing liquor can be pressed out of the container 1 after the intended exposure time or can also run off to the dewatering container 10 and its liquid outlet 11.
  • the fiber material 7 is washed in a corresponding manner, for which purpose the washing water can be introduced into the container via the connection 3. Possibly. several dyeing operations and / or washing operations are carried out.
  • the fiber material 7 is dried in the container 1. This drying is carried out in two stages by first performing mechanical dewatering and then thermally drying. In both cases, a vacuum which promotes drying is maintained in the container 1 by means of the vacuum pump 31.
  • steam and / or compressed air are introduced into the container 1 via the live steam supply line 24 or the nozzle 6. These media remove moisture from the fiber material 7 in the form of entrained droplets. This moisture is separated in the dewatering container 10 or flows with the corresponding position of the changeover valve 14 via the bypass line 17 and the branch line 27 to the vacuum pump 31, in which case air is used for separation as well as condensation if steam is used as a mechanical drainage medium.
  • the steam supplied via the live steam feed line 24 not only has a mechanical dewatering effect but also, if necessary in conjunction with a partial condensation in the fiber material 7, preheats the fiber material and the residual moisture still remaining in it.
  • the subsequent finished drying is a thermal drying in which the fiber material 7 flows through with steam and is heated in coordination with the negative pressure applied by means of the vacuum pump 31 such that the residual moisture evaporates.
  • the steam produced in the fiber material 7 is circulated through the circuit line 26 when the changeover valve 14 is in the position shown and the fan 16 is running, this steam being overheated in the water heater 20. This leads to further evaporation of residual moisture, and a corresponding amount of steam is removed from the circuit via the branch line 27 and discharged to the vacuum pump 31.
  • the pressure control valve 32 causes this vapor portion to be transferred to the vacuum pump.
  • the finished drying can be carried out entirely without the supply of live steam, so that the live steam supply line 24 with the shut-off valve 25 and also the bypass line 17 with the changeover valve 14 may be omitted; because by means of the vacuum pump 31 residual moisture can already be evaporated from the fiber material 7 at the beginning of the finished drying, this steam can be circulated through the circuit line 26 by means of the blower 16 and heat is transported from the water heater 20 to the fiber material 7.
  • the system shown and described corresponds to a test system which is designed to dry 2 kg of yarn containing 2.5 kg of water within 30 minutes.
  • a flow heater 20 of 2.5 m 2 heat exchanger area is provided.
  • the blower 16 is for a conveyance of 8 m 3 / min. and a pressure difference of 0.1 bar.
  • the cycle steam has a density of 0.3 kg / m 3 , a pressure of 0.5 bar and a temperature of 80 ° C.
  • the blower 16 delivers 17.5 m 3 / min. under a differential pressure of 0.1 bar.
  • the density is 0.13 kg / m 3 , the pressure 0.203 bar and the temperature 60 ° C.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von Fasermaterial od. dgl., insbesondere im Anschluß an eine Flüssigkeitsbehandlung wie Färben des Fasermaterials und unter Verbleiben des Fasermaterials im Behandlungsbehälter, bei dem das Fasermaterial - ggf. nach einer mechanischen Entwasserung im Wege des Durchströmens mit Luft und/oder Dampf - mit Vakuum beaufschlagt sowie von einem erwärmten Medium durchströmt und dabei erwärmt und dadurch Feuchtigkeit aus dem Fasermaterial verdampft wird, die zur Vakuumpumpe abgeführt wird.
  • Ein derartiges Verfahren ist bekannt (DE-OS-1 927 651). Dort wird textiles Fasermaterial wie beispielsweise Garn in Form von Kreuzspulen in einem Behandlungsbehälter gefärbt und anschließend in diesem getrocknet, ohne daß dazu ein Umsetzen in einen anderen Behälter erforderlich wird. Die Kreuzspulen sind auf perforierte Rohre aufgesteckt, die zwei getrennte Behälterkammern mit Eintritts- bzw. Austrittsstutzen miteinander verbinden, so daß eine initiierte Strömung durch den Behandlungsbehälter vollständig durch des Fasermaterial hindurch verläuft- Die Trocknung des gefärbten und gewaschenen Fasermaterials wird mit einer mechanischen Entwässerung eingeleitet, bei der Luft und/oder Dampf durch das Fasermaterial strömt und unverdampfte Feuchtigkeit aus dem Fasermaterial in Tröpfchenform mitreißt. Durch gleichzeitiges Vakuum im Behälter wird das Ablösen der Tröpfchen vom Fasermaterial begünstigt.
  • Nach dieser mechanischen Entwässerung wird im Fasermaterial verbliebene Feuchtigkeit durch thermische Trocknung entfernt. Dabei wird gleichfalls erhitzte Luft durch das mit Vakuum beaufschlagte Fasermaterial geleitet, wobei diese Luft einerseits Wärme zum Verdampfen der Feuchtigkeit zuführt und andererseits Wasserdampf ans dem Fasermaterial aufnimmt und zur Vakuumpumpe hin abführt. Diese Feuchtigkeit wird in einem Kondensator vor der Vakuumpumpe niedergeschlagen oder kondensiert in der Vakuumpumpe selbst, wenn es sich beispielsweise um eine Wasserringpumpe handelt. Während dieser Trocknung wird Dampf nicht oder nur in geringer Menge zusätzlich zur erhitzten Trocknungsluft in den Behälter bzw. in das zu trocknende Fasermaterial eingeleitet. Dieser Dampf ist im wesentlichen nicht überhitzt und dient neben einer begrenzten Wärmezufuhr zum Fasermaterial der Vermeidung einer örtlichen Übertrocknung und bewirkt eine Vergleichmäßigung der Trocknung.
  • Die Trocknung mittels erhitzter Luft macht nicht nur einen Lufterhitzer sondern auch eine Vakuumpumpe von vergleichsweise großer Leistung erforderlich, welche die zu dem erwünschten schnellen Trocknen benötigten vergleichsweise großen Luftmengen verarbeitet. Es fallen daher außer den entsprechenden Anlagekosten auch vergleichsweise hohe Betriebskosten an, die sich einerseits aus der zu erbringenden hohen Vakuumpumpenleistung und andererseits daraus ergeben, daß eine entsprechend große Abluftmenge erhöhter Temperatur anfällt.
  • Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren so durchzuführen, daß mit einem vergleichsweise geringen Aufwand an Anlage- und Betriebskosten das Fasermaterial schnell und problemlos getrocknet werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß kontinuierlich und ausschließlich überhitzter Dampf im Kreislauf durch das Fasermaterial und einen Zwischenüberhitzer geleitet wird, wobei der Dampf die zur Verdampfung der Feuchtigkeit benötigte Wärme zuführt und ein Dampfenteil aus dem Kreislauf zur Vakuumpumpe abgezogen wird, welcher der aus dem Fasermaterial verdampften Feuchtigkeit entspricht.
  • Es ist allerdings bereits bekannt, Wäsche allein mit überhitztem Dampf zu trocknen, also von einer Durchströmung mit erhitzter Luft abzusehen (EP-A-0 101 074). Dort handelt es sich aber um ein Finishen fertig verarbeiteter Textilware, bei der es darum geht, die Wäscheteile zu glätten. Der Knitter- und Faltenbildung beim Waschen und Trocknen von Wäscheteilen wird schon seit langem durch Dampfanwendung (Dämpfen) in Verbindung mit einem mechanischen Strecken oder Glätten (Bügeln) begegnet. Mit diesen Maßnahmen wird auch der Kräuselgefahr von Mischfaser-Textilien bzw. mittels Nähfäden verarbeiteter Wäscheteile auf Grund thermischer Einwirkungen beispielsweise beim Waschen begegnet. Bei der Behandlung von Garnspulen oder Wickeln von Flachware treten derartige Gesichtspunkte nicht auf, so daß Glättungsmaßnahmen dort keine Rolle spielen.
  • Im übrigen wird bei der bekannten Finish-Trocknung erklärtermaßen deswegen überhitzter Dampf anstelle von Heißluft als Wärmeträger verwendet, um den Wärmeübergang auf das Textilmaterial zu beschleunigen und bis in das Innere der textilen Fasern vordringen zu lassen. Dabei wird die isolierende Wirkung von Luft als dem Wärmetransport hinderlich angesehen. Daraus wird deutlich, daß beim bekannten Verfahren zwar ein mit den Wäschestücken gefüllter Behälter durchströmt wird, nicht jedoch die Wäschestücke im Sinne des eingangs beschriebenen gattungsgemäßen Verfahrens zwangsläufig und dabei im wesentlichen gleichmäßig durchströmt werden. Dort wird nämlich die Wärme unabhängig vom Trägermedium durch dessen Strömung bereits an das gesamte feuchte Fasermaterial herangebracht, so daß es beim Durchströmen keine stehenden Lufteinschlüsse gibt, die einer schnellen Fasermaterialerwärmung entgegenwirken würden.
  • Schließlich unterscheidet sich die bekannte Finish-Dampftrocknung vom erfindungsgemäßen Verfahren ganz wesentlich dadurch, daß bei Atmosphärendruck und einer entsprechend hohen Dampftemperatur gearbeitet wird und der in den Behälter eingeleitete Dampf nicht etwa abgezogen und kondensiert wird sondern einfach durch Öffnungen und undichte Stellen des Behälters in die Umgebung austritt. Solche Verhältnisse sind allenfalls in Wäschereien und Heißmangelbetrieben zu tolerieren. Insbesondere aber führt ein Trocknen im Wege der Feuchtigkeitsverdampfung unter Atmosphärendruck dazu, daß die zu trocknende Wäsche Temperaturen von 100°C und mehr ausgesetzt wird, sofern tatsächlich eine vollständige und nicht nur teilweise Trocknung angestrebt wird. Solchen Belastungen sind viele Fasermaterialien nicht gewachsen.
  • Bei der erfindungsgemäßen Trocknung wird das Fasermaterial nicht nur einer Dampfeinwirkung ausgesetzt sondern regelrecht mit Dampf durchströmt, obwohl Feuchtigkeit in Form von Dampf aus dem Fasermaterial herausgeholt werden soll. Dampf steht üblicherweise in Betrieben zur Verfügung, in denen Fasermaterialien wie Kreuzspulen und Warenwickel gefärbt oder sonstwie behandelt werden. Dabei läßt sich die Überhitzung des Dampfes durch Drucksenkung mittels der Vakuumpumpe erreichen, die der Anlage zugeordnet ist. Ein entscheidender Vorteil der erfindungsgemäßen Verfahrensdurchführung ohne Einsatz von Trocknungsluft liegt darin, daß die Vakuumpumpe keine entsprechenden Luftmengen zu verarbeiten hat und daß keine feuchte Warmluft abgegeben werden muß. Vielmehr saugt die Vakuumpumpe lediglich Wasserdampf an, der nach seiner Kondensierung zu Warmwasser im Betrieb verwendet werden kann. Die anfallende Menge an Abdampf bzw. Kondensat läßt sich gering halten und im wesentlichen auf die zu entfernende Feuchtigkeitsmenge im Fasermaterial beschränken, weil durch die Kreislaufführung des Dampfes ohne zusätzlichen Frischdampf bis zum gewünschten Trocknungsgrad getrocknet werden kann.
  • Die Kreislaufführung des Dampfes ermöglicht dessen Zwischenüberhitzung außerhalb des Trocknungsbehälters. Die dabei zugeführte Wärme wird vom Kreislaufdampf zum Fasermaterial transportiert und auf dieses übertragen. Es ist ersichtlich, daß der umgewälzte Dampf auch von aus dem Fasermaterial verdampfter Feuchtigkeit gebildet sein kann, so daß ggf. auch ganz auf eine Dampfzuführung von außen verzichtet werden kann. Dieses ist deswegen möglich, weil eine Erstverdampfung der Feuchtigkeit aus dem Fasermaterial durch eine entsprechend starke Drucksenkung im Behälter mittels der Vakuumpumpe vorgenommen werden kann. In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn bei einer der Trocknung vorangehenden mechanischen Entwässerung mittels Luft und/oder Dampf das Fasermaterial bereits vorgewärmt worden ist, ggf. bis nahe an den der Dampfdruckkurve entsprechenden Siedepunkt.
  • Wenn in dieser Weise mit im Kreislauf strömendem Dampf getrocknet wird, ist es zweckmäßig, den Dampfanteil an einer in Umwälzrichtung hinter dem Fasermaterial und der Umwälzeinrichtung sowie vor dem Zwischenüberhitzer gelegenen Stelle zur Vakuumpumpe abzuziehen. Dabei wird zweckmäßigerweise der Dampfanteil über ein sich bei Druckanstieg im Kreislauf öffnendes Druckregelventil zur Vakuumpumpe abgezogen. So wird einerseits eine gute Dampfumwälzung durch den Zwischenerhitzer und andererseits eine ausreichende Dampfableitung zur Vakuumpumpe unter Aufrechterhaltung des vorgesehenen betriebsmäßigen Unterdrucks im Behandlungsbehälter bzw. im Kreislauf sichergestellt.
  • Da mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kurze Trocknungszeiten erreicht werden können, ist es wegen des vergleichsweise geringen Arbeitsaufwandes sinnvoll, die Trocknung im Behandlungsbehälter durchzuführen, da bei vergleichsweise kurzen Trocknungszeiten noch eine hohe Flüssigkeitsbehandlungsleistung verfügbar bleibt. Dabei eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur zum Trocknen von Garnen oder textiler Stückware sondern ganz allgemein zum Trocknen von durchströmbarem Material, bei dem es sich beispielsweise auch um Papierstoff oder ein Holzfasermaterial handeln kann.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens mit einem das Fasermaterial durchströmbar aufnehmenden Behälter, einer Kreislaufleitung, in die der Behälter, eine Umwälzeinrichtung und ein Durchlauferhitzer eingebaut sind, und einer an die Kreislaufleitung angeschlossenen Zweigleitung mit einer Vakuumpumpe und ggf. einem Kondensator sowie ggf. einer in die Kreislaufleitung mündenden Frischdampfanleitung.
  • Eine derartige Vorrichtung mit einem Kondensator und einer Frischdampfzuleitung ist bereits bekannt (DE-OS-2 010 605). Dort mündet die Frischdampfzuleitung über einen Dampfkühler in den Kreislauf, der dem mechanischen Entwässern und nicht der Fertigtrocknung dient. Dabei wird der Dampf hoch entspannt, damit er bei geringer Dichte ein großes spezifisches Volumen aufweist, so daß trotz einer vergleichsweise geringen Dampfmenge, die durch das zu trocknende Textilmaterial geleitet wird, dieses mit einer hohen Geschwindigkeit durchströmt wird, die für die mechanische Entwässerung durch Mitreißen von Wassertröpfchen als zweckmäßig erkannt worden ist. Trotz der hohen Durchströmungsgeschwindigkeit wird die Vakuumpumpe nicht stark belastet, da die zu verarbeitende Dampfmenge gering ist und vor der Vakuumpumpe kondensiert wird. Zur Fertigtrocknung wird jedoch auch hier mit erhitzter Luft gearbeitet, die sogar unter Überdruck zugeführt wird, wobei intermittierend mittels unter Überdruck stehender umgewälzter Luft dem Fasermaterial Wärme zugeführt und dann durch Anschließen der Vakuumpumpe Restfeuchtigkeit aus dem Fasermaterial verdampft und zur Vakuumpumpe abgeführt wird. Die Kreislaufleitung mit dem Erhitzer und der Umwälzeinrichtung einerseits sowie die Zweigleitung mit der Vakuumpumpe andererseits sind somit im Wechsel anschließbar bzw. absperrbar, jedoch ermöglicht diese Arbeitsweise nicht das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem im Interesse einer schnellen Trocknung das Fasermaterial kontinuierlich mit überhitztem Dampf durchströmt und dabei ein Dampfanteil zur Vakuumpumpe abgeleitet wird.
  • Die bekannte Vorrichtung ist erfindungsgemäß so abgeändert, daß die Zweigleitung mit einem Druckregelventil zur Regelung des von der Vakuumpumpe aufgebrachten Unterdrucks in der Kreislaufleitung versehen ist.
  • Diese Maßnahme schafft die Möglichkeit, während der Fertigtrocknung das Fasermaterial ausschließlich mit Dampf zu durchströmen und gleichzeitig einen Anteil des Kreislaufdampfes zur Vakuumpumpe hin abzuzweigen.
  • Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Vorrichtung bestehen darin, daß der Durchlauferhitzer ein mit Dampf betriebener Wärmetauscher ist, daß in die Zweigleitung ein Durchlaufkühler eingebaut ist, der ein mit Wasser betriebener Wärmetauscher ist, daß in die Kreislaufleitung hinter dem Behälter und vor der Zweigleitung zur Vakuumpumpe ein Entwässerungsbehälter mit einer Flüssigkeitsableitung eingebaut ist und daß die Zweigleitung hinter der Umwälzeinrichtung und vor dem Durchlauferhitzer an die Kreislaufleitung angeschlossen ist.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung einer Anlage zum Färben und Trocknen von Textilmaterial näher erläutert.
  • Die dargestellte Anlage weist einen Behälter 1 mit einem Deckel 2, einem Zulauf 3 für Behandlungsflüssigkeit, einem Ablauf 4, einem Anschluß 5 zum Einleiten eines Trocknungsmediums und einem Stutzen 6 zum Anschließen von Druckluft auf. Ferner ist im Behälter 1 das zu behandelnde Fasermaterial, beispielsweise Garn in Form einer Kreuzspule 7, dargestellt. Dabei sind in bekannter Weise der Behälter 1 so ausgebildet und das fasermaterial 7 so angeordnet, daß eine Strömungsverbindung zwischen dem Zulauf 3, dem Anschluß 5 und dem Stutzen 6 einerseits sowie dem Ablauf 4 andererseits nur durch das Fasermaterial 7 hindurch besteht.
  • Der Ablauf 4 ist über eine Ablaufleitung 8 an den Eintrittsstutzen 9 eines Entwässerungsbehälters 10 mit einem unteren Flüssigkeitsaustritt 11 und einem oberen Gasaustritt 12 angeschlossen.
  • Vom Gasaustritt 12 geht eine Leitung 13 aus, die über ein Umschaltventil 14 wahlweise mit der Saugleitung 15 eines Gebläses 16 oder mit einer das Gebläse 16 umgehenden Umgehungsleitung 17 verbunden ist. An das Gebläse 16 ist eine Blasleitung 18 angeschlossen, in welche die Umgehungsleitung 17 mündet.
  • Die Blasleitung 18 führt über eine Verbindungsleitung 19 zu einem Durchlauferhitzer 20, der als dampfbeheizter Wärmeaustauscher ausgebildet ist, an den eine Heizdampfzuleitung 21 und eine Kondensatableitung 22 angeschlossen sind.
  • Der die Verbindungsleitung 19 fortsetzende Strömungspfad durch den Durchlauferhitzer 20 ist über eine Zuleitung 23 an den Anschluß 5 des Behälters 1 angeschlossen. In die Zuleitung 23 mündet eine Frischdampfzuleitung 24, die über ein Absperrventil 25 absperrbar ist.
  • Entsprechend der vorstehenden Beschreibung sowie der Darstellung bilden die Leitungen 8, 13, 15, 18, 19 und 23 eine Kreislaufleitung 26, in die der Behälter 1, der Entwässerungsbehälter 10, das Gebläse 16 und der Durchlauferhitzer 20 eingeschaltet sind.
  • An die Kreislaufleitung 26 bzw. ihre Blasleitung 18 ist eine Zweigleitung 27 angeschlossen, die über einen Durchlaufkühler 28 mit einem Kühlwasserzulauf 29 und einem Kühlwasserablauf 30 an eine Vakuumpumpe 31 angeschlossen ist. In die Zweigleitung 27 ist zwischen der Kreislaufleitung 26 und dem Durchlaufkühler 28 ein Druckregelventil 32 eingebaut. Dieses ist auf einen gewünschten Unterdruck einstellbar, der dann mittels der Vakuumpumpe 31 in der Kreislaufleitung 26 aufrecht erhalten wird. Wegen der Strömungswiderstände innerhalb der Kreislaufleitung 26 herrscht natürlich nicht an allen Punkten im Kreislauf derselbe Unterdruck.
  • Mit der vorbeschriebenen Anlage läßt sich textiles Fasermaterial in folgender Weise färben und trocknen:
  • Zunächst wird das Fasermaterial 7 in den Behälter 1 eingebracht, der daraufhin mittels der Vakuumpumpe 31 evakuiert wird. Dann wird über den Zulauf 3 Färbeflotte in den Behälter 1 eingeführt. Die Einwirkung der Färbeflotte auf das Fasermaterial 7 kann durch Zirkulation der Färbeflotte durch das Fasermaterial 7 hindurch in bekannter Weise erhöht werden. Auch kann mit pulsierenden Druckstößen gearbeitet werden, die beispielsweise über den Stutzen 6 aufgebracht werden können. Mittels in den Behälter 1 einströmender Druckluft kann die Färbeflotte nach der vorgesehenen Einwirkungszeit aus dem Behälter 1 herausgedrückt werden oder auch zum Entwässerungsbehälter 10 und dessen Flüssigkeitsaustritt 11 ablaufen. In entsprechender Weise wird das Fasermaterial 7 gewaschen, wozu das Waschwasser über den Anschluß 3 in den Behälter eingeleitet werden kann. Ggf. werden mehrere Färbevorgänge und/oder Waschvorgänge durchgeführt.
  • Nach dem Waschen wird das Fasermaterial 7 im Behälter 1 getrocknet. Diese Trocknung wird zweistufig durchgeführt, indem zunächst eine mechanische Entwässerung durchgeführt und dann thermisch fertiggetrocknet wird. In beiden Fällen wird mittels der Vakuumpumpe 31 ein die Trocknung fördernder Unterdruck im Behälter 1 aufrecht erhalten.
  • Zum mechanischen Entwässern werden über die Frischdampfzuleitung 24 bzw. den Stutzen 6 Dampf und/oder Druckluft in den Behälter 1 eingeleitet. Diese Medien führen Feuchtigkeit aus dem Fasermaterial 7 in Form von mitgerissenen Tröpfchen ab. Diese Feuchtigkeit wird im Entwässerungsbehälter 10 abgeschieden oder strömt bei entsprechender Stellung des Umschaltventils 14 über die Umgehungsleitung 17 und die Zweigleitung 27 zur Vakuumpumpe 31, wobei im Falle der Entwässerung mittels Luft eine Abscheidung ebenso wie eine Kondensation im Falle der Verwendung von Dampf als mechanisches Entwässerungsmedium erfolgt. Der über die Frischdampfzuleitung 24 zugeführte Dampf wirkt nicht nur mechanisch entwässernd sondern bewirkt auch ggf. in Verbindung mit einer Teilkondensation im Fasermaterial 7 eine Vorwärmung des Fasermaterials und der in diesem noch verbleibendem Restfeuchtigkeit.
  • Die anschließende Fertigtrocknung ist eine thermische Trocknung, bei der das Fasermaterial 7 mit Dampf durchströmt und dabei so in Abstimmung auf den mittels der Vakuumpumpe 31 aufgebrachten Unterdruck erwärmt wird, daß die Restfeuchtigkeit verdampft. Dabei wird der im Fasermaterial 7 entstehende Dampf bei der gezeichneten Stellung des Umschaltventils 14 und bei laufendem Gebläse 16 durch die Kreislaufleitung 26 umgewälzt, wobei dieser Dampf im Durchlauferhitzer 20 überhitzt wird. Das führt zu weiterer Verdampfung von Restfeuchtigkeit, und ein entsprechender Dampfanteil wird über die Zweigleitung 27 dem Kreislauf entnommen und zur Vakuumpumpe 31 abgeführt. Das Druckregelventil 32 bewirkt die Überführung dieses Dampfanteils zur Vakuumpumpe. Dabei ist es möglich, den Ablauf der Fertigtrocknung im Laufe der Trocknungszeit durch Veränderung der Einstellung des Druckregelventils 32 und der Wärmezufuhr im Durchlauferhitzer 20 zu beeinflussen, um eine Anpassung an den Trocknungsgrad des Fasermaterials 7 vorzunehmen und eine ebenso schnelle wie schonende Trocknung des Fasermaterials 7 zu erreichen.
  • Es ist ersichtlich, daß die Fertigtrocknung ganz ohne Zuführung von Frischdampf erfolgen kann, so daß ggf. die Frischdampfzuleitung 24 mit dem Absperrventil 25 und auch die Umgehungsleitung 17 mit dem Umschaltventil 14 entfallen können; denn mittels der Vakuumpumpe 31 kann bereits zu Beginn der Fertigtrocknung Restfeuchtigkeit aus dem Fasermaterial 7 verdampft werden, wobei dieser Dampf mittels des Gebläses 16 durch die Kreislaufleitung 26 umgewälzt werden kann und Wärme vom Durchlauferhitzer 20 zum Fasermaterial 7 transportiert.
  • Die dargestellte und beschriebene Anlage entspricht einer Versuchsanlage, die dazu bestimmt ist, innerhalb von 30 Minuten 2 kg Garn zu trocknen, die 2,5 kg Wasser enthalten. Dabei ist ein Durchlauferhitzer 20 von 2,5 m2 Wärmetauscherfläche vorgesehen. Das Gebläse 16 ist für eine Förderung von 8 m3/min. und einer Druckdifferenz von 0,1 bar vorgesehen. Dabei besitzt der Kreislaufdampf eine Dichte von 0,3 kg/m3, einen Druck von 0,5 bar und eine Temperatur von 80° C.
  • Bei einer anderen Auslegung fördert das Gebläse 16 17,5 m3/min. unter einem Differenzdruck von 0,1 bar. Dabei betragen die Dichte 0,13 kg/m3, der Druck 0,203 bar und die Temperatur 60° C.
  • Die vorgenannten Angaben sind naturgemäß beispielhaft und können innerhalb weiter Grenzen variiert werden.

Claims (10)

1. Verfahren zum Trocknen von Fasermaterial od. dgl., insbesondere im Anschluß an eine Flüssigkeitsbehandlung wie Färben des Fasermaterials und unter Verbleiben des Fasermaterials im Behandlungsbehälter, bei dem das Fasermaterial - ggf. nach einer mechanischen Entwässerung im Wege des Durchströmens mit Luft und/oder Dampf - mit Vakuum beaufschlagt sowie von einem erwärmten Medium durchströmt und dabei erwärmt und dadurch Feuchtigkeit aus dem Fasermaterial verdampft wird, die zur Vakuumpumpe abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß kontinuierlich und ausschließlich überhitzter Dampf im Kreislauf durch das Fasermaterial und einen Zwischenüberhitzer geleitet wird, wobei der Dampf die zur Verdampfung der Feuchtigkeit benötigte Wärme zuführt und ein Dampfanteil aus dem Kreislauf zur Vakuumpumpe abgezogen wird, welcher der aus dem Fasermaterial verdampften Feuchtigkeit entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfanteil an einer in Umwälzrichtung hinter dem Fasermaterial und der Umwälzeinrichtung sowie vor dem Zwischenüberhitzer gelegenen Stelle zur Vakuumpumpe abgezogen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfanteil über ein sich bei Druckanstieg im Kreislauf öffnendes Druckregelventil zur Vakuumpumpe abgezogen wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3 mit einem das Fasermaterial (7) durchströmbar aufnehmenden Behälter (1), einer Kreislaufleitung (26), in die der Behälter (1), eine Umwälzeinrichtung (16) und ein Durchlauferhitzer (20) eingebaut sind, und einer an die Kreislaufleitung (26) angeschlossenen Zweigleitung (27) mit einer Vakuumpumpe (31) und ggf. einem Kondensator (28) sowie ggf. einer in die Kreislaufleitung (26) mündenden Frischdampfzuleitung (24), dadurch gekennzeichnet, daß die Zweigleitung (27) mit einem Druckregelventil (32) zur Regelung des von der Vakuumpumpe (31) aufgebrachten Unterdrucks in der Kreislaufleitung (26) versehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlauferhitzer (20) ein mit Dampf betriebener Wärmetauscher ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zweigleitung (27) ein Durchlaufkühler (28) eingebaut ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaufkühler (28) ein mit Wasser betriebener Wärmetauscher ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die Kreislaufleitung (26) hinter dem Behälter (1) und vor
der Zweigleitung (27) zur Vakuumpumpe (31) ein Entwässerungsbehälter (20) mit einer Flüssigkeitsableitung (11) eingebaut ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweigleitung (27) hinter der Umwälzeinrichtung (16) und vor dem Durchlauferhitzer (20) an die Kreislaufleitung (26) angeschlossen ist.
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