EP2519796B1

EP2519796B1 - Vorrichtung und verfahren zur wärmebehandlung von kontinuierlich geförderten flächengebilden

Info

Publication number: EP2519796B1
Application number: EP09795794.8A
Authority: EP
Inventors: Paul Fricker; Thomas Neumaier; Andreas MÄRKL; Thomas Wegmann
Original assignee: BENNINGER ZELL GmbH
Current assignee: BENNINGER ZELL GmbH
Priority date: 2009-12-30
Filing date: 2009-12-30
Publication date: 2015-09-23
Anticipated expiration: 2029-12-30
Also published as: EP2519796A1; ES2555527T3; JP2013516590A; WO2011079867A1; HUE026382T2; KR20120113763A; CN102782431B; CN102782431A; PL2519796T3; US20130152421A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Wärmebehandlung von kontinuierlich geförderten Flächengebilden. Die Vorrichtung und das Verfahren eignen sich insbesondere zur Wärmebehandlung einer Fadenschar oder eines textilen, längsgestreckten Warenbands. Die Wärmebehandlung kann beispielsweise ein Trocknen und/oder ein Verstrecken eines vorgängig behandelten Fadens oder Gewebes sein. Beispielsweise bei der Herstellung von Reifenkord muss das mit einem Haftvermittler imprägnierte Gewebe durch einen Trockner geführt werden. Danach werden die Kunststofffasern ausserdem verstreckt.
Eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Reifenkorderzeugnissen ist beispielsweise aus der DE 2 108 263 A bekannt geworden. Die dort gezeigte Vorrichtung weist mehrere nebeneinander angeordnete Module auf, durch die das zu behandelnde Gut mäanderförmig in Schlaufen geführt wird. Jedes Modul verfügt über ein System zum Zu- und Abführen von Heissgas in und aus einer Heizkammer. Pro Modul sind zwei Einlässe für das Heissgas und ein am oberen Ende eines Modulturms angeordneter Auslass vorgesehen.
Eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Reifenkorderzeugnissen ist beispielsweise aus der DE 688 671 A bekannt geworden. Das zu behandelnde Gut wird mäanderförmig über unten- und obenliegende Umlenkrollen durch einen einzelnen Heizraum geführt, wobei die Abluft bei den einzelnen, obenliegenden Umlenkrollen abgesaugt und einem Gebläse zugeführt wird, welches die Luft im Bereich der untenliegenden Umlenkrollen in den Heizraum abgibt.
Ausserdem sind Vorrichtungen bekannt, bei denen Heizabschnitte mit je drei Düsenkästen vorhanden sind. Heissluft wird in einem mittleren Düsenkasten seitlich eingebracht. Die Abluft wird in einem oberen oder unteren Düsenkastenabschnitt seitlich wieder abgesaugt (siehe auch Darstellung in Figur 1a).
In der Praxis weisen diese Anordnungen verschiedene Nachteile auf. So können sich in den Heizkammern ungünstige Strömungsbedingungen ergeben, was zu einem qualitativ mangelhaften Enderzeugnis führen kann. Insbesondere wenn sich in den Heizkammern ungleichmässige Temperaturverteilungen ergeben, kann dies zu ungleichmässig über die Breite der Warenbahn verteilten Produkteigenschaften führen. Insbesondere wenn in Bereichen geringere Luftströmungen herrschen (siehe z.B. der untere Bereich in Fig. 1b) herrscht in diesen Bereichen eine schlechtere Energieübertragung.
Ausserdem können insbesondere leichte Warenbahnen aufgrund einer Querströmung (siehe auch Fig. 1b) quer zur Transportrichtung bewegt werden. Durch diese so genannte Faltenbildung wird die Warenbahn ungewollt verformt. Durch gezielte Einstellung von Luftmengen und Temperatur in Abhängigkeit des jeweils behandelten Produkts und der jeweils verwendeten Beschichtungsmaterialien lässt sich aufgrund von Erfahrung im Einzelfall trotzdem eine ausreichend gleichmässige Behandlung erzielen. Weil auf bestehenden Vorrichtungen vermehrt eine Vielzahl von Produkten mit unterschiedlichen Produkteigenschaften behandelt werden sollen, erweist sich eine individuelle Anpassung aber als schwierig.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass aufgrund prozessbedingter Trocknerhöhen vor allem leichtes Material über die freie Länge zum Schwingen angeregt wird. Dieses Flattern kann zu unerwünschtem Kontakt mit den mechanischen Teilen des Trockners und zur Schädigung des Materials führen. In solch einem Fall kann man mit bestehenden Trocknern nur die Anlagengeschwindigkeit minimieren, was wiederum ein Produktivitätsminderung der Anlage zur Folge hat.
Ein weiteres Problem bei bekannten Vorrichtungen besteht darin, dass die eingesetzte Heizenergie nicht optimal ausgenutzt werden kann. Energiekosten machen den Hauptbestandteil der Produktionskosten in solchen Behandlungsvorrichtungen aus. Schliesslich besteht ein Problem von bekannten Vorrichtungen auch darin, dass diese einen grossen umbauten Raum bedingen, was die Investitionskosten ebenfalls erhöht.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Bekannten zu vermeiden und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, bei dem die Prozessbedingungen in den Heizkammern präzise kontrollierbar sind und die trotzdem für eine Vielzahl unterschiedlicher Prozessbedingungen universell einsetzbar sind. So sollen etwa mit derselben Vorrichtung unterschiedliche Beschichtungen in Bezug auf deren chemischen Zusammensetzung und verschiedene Arten von Flächengebilden aus unterschiedlichem Material behandelt werden können. Sodann soll sich die Vorrichtung durch einen geringen Energiebedarf und einem geringen Platzbedarf auszeichnen und Flattern und Faltenbildung auch von leichten Geweben verhindert werden sowie eine homogene Energieübertragung in der ganzen Heizkammer erzielt werden.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäss mit einer Vorrichtung und mit einem Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Die Vorrichtung dient zur Wärmebehandlung und insbesondere zum Strecken von kontinuierlich geförderten Flächengebilden. Solche Flächengebilden sind typischerweise eine Fadenschar oder eine textile Warenbahn, insbesondere Reifenkord oder Transportbandgewebe. Zusätzlich zum Trocknen wird die Vorrichtung auch zum Verstrecken von Kunststofffasern in an sich bekannter Art und Weise verwendet.
Die Führung der Warenbahn erfolgt etwa vertikal in einer Aufwärtsrichtung und - optional - nach dem Passieren eines Umlenkmittels in einer Abwärtsrichtung durch eine weitere Heizkammer des Heizabschnitts. Typischerweise wird die Ware über eine Walze zur schlaufenförmigen Gutführung umgelenkt.
Jeder Heizabschnitt weist wenigstens einen Leitungsanschluss zum Zuführen eines Heizmediums in die Heizkammer auf. Das Heizmedium ist typischerweise Heissluft. Jeder Heizabschnitt weist ausserdem Absaugmittel zum Abführen des Heizmediums aus der Heizkammer ab. Zusätzlich mit der Abluft können gegebenenfalls auch aus der Beschichtung der Warenbahn abgegebene Stoffe wie beispielsweise rauchentwickelnde Abgase abgeführt werden.
Jeder Leitungsanschluss kann mit wenigstens einem Düsenkasten verbunden sein, der sich in Transportrichtung und quer dazu erstreckt. Typischerweise wird mit dem Düsenkasten gleichmässig über die ganze Breite des Flächengebildes Luft etwa senkrecht gegen das Flächengebilde gerichtet in die Heizkammer eingeblasen.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Absaugmittel bezogen auf den Transportweg im Wesentlichen symmetrisch und/oder an einem Ende des Heizabschnitts angeordnet. Dank dieser Anordnung am Ende des Heizabschnitts wird die in die Heizkammer eingeblasene Luft im Wesentlichen homogen in der Heizkammer verteilt und parallel zum Flächengebilde bzw. der Warenbahn in einer im wesentlichen laminaren Strömung in Richtung Ende des Heizabschnitts beziehungsweise der Heizkammer geführt. Unter dem Ende des Heizabschnitts wird in diesem Zusammenhang sowohl ein Eintritts- als auch ein Austrittsende für das Flächengebilde verstanden. Typischerweise ist das Absaugmittel jeweils an dem Ende eines Heizabschnitts angeordent, in dem das Flächengebilde der Vorrichtung zu- oder abgeführt wird oder über eine Umlenkanordnung einem weiteren nachgeschalteten Behandlungsmodul oder von einem vorgeschalteten Behandlungsmodul zugeführt wird.
Die Düsenkasten sind jeweils in Bezug auf den Transportweg des Flächengebildes seitlich angeordnet, so dass zwischen zwei benachbarten Düsenkasten eine Heizkammer gebildet wird. Die Düsenkasten sind im Übrigen in an sich bekannter Art und Weise ausgebildet.
Durch die im Wesentlichen laminar eingestellte Strömung wird eine Schwingungsanregung oder ein Flattern der Gewebebahn stark vermindert.
Da sich die Luft symmetrisch oder parallel zum Warenlauf bewegt, gibt es auch eine geringere Gefahr zur Faltenbildung, weil keine Querkraft auf die Warenbahn mehr einwirkt.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform sind die Absaugmittel des unteren Heizabschnitts am unteren oder bodenseitigen Ende des Heizabschnitts angeordnet. Die Absaugmittel des oberen Heizabschnitts sind am oberen Ende des Heizabschnitts und damit auch des Behandlungsmoduls angeordnet. Durch die Absaugung der Luft in diesen Randbreichen wird die Energieeffizienz verbessert, da damit verhindert wird, dass heisse Abluft in die Umgebung gelangt.
Besonders bevorzugt sind die Absaugmittel durch Absaugkörper gebildet, die in die Heizkammern hinein ragen und die wenigstens eine Absaugöffnung aufweisen. Mit solchen, speziell gestalteten, zusätzlichen Absaugkörpern kann gezielt die Strömung der Luft innerhalb der Heizkammer beeinflusst werden, so dass möglichst keine toten Winkel entstehen und dass die Luftströmung möglichst laminar ist und parallel zum Warenlauf verläuft. Unter toten Winkel wird in diesem Zusammenhang ein Bereich in der Heizkammer verstanden, indem keine oder nur eine geringe Luftbewegung erfolgt und in dem entsprechend eine andere, typischerweise tiefere Temperatur herrschen würde.
Besonders bevorzugt ist auf jeder Seite des Transportwegs beziehungsweise des Flächengebildes ein Absaugkörper vorgesehen. Besonders bevorzugt sind im Fall eines Behandlungsmoduls mit einem vertikal nach oben und einem dazu parallel vertikal nach unten verlaufenden Transportweg drei nebeneinander angeordnete Absaugkörper vorgesehen. Die Warenbahn wird dann jeweils in einem Spaltraum zwischen jeweils zwei benachbarten Absaugkörpern durchgeführt. Wenn in einem Heizabschnitt drei nebeneinander angeordnete Düsenkasten vorhanden sind, welche zwei Heizkammern definieren, ist bevorzugt jeweils jedem Düsenkasten ein Absaugkörper zugeordnet. Düsenkästen, welche die Luft auf eine Seite gegen die Warenbahn hin blasen, sind mit einem Absaugkörper versehen, welche die Luft auch von einer Seite wieder einsaugt. Düsenkästen, welche beidseitig Luft gegen eine Warenbahn, beispielsweise eine auf der einen Seite in vertikaler Richtung aufwärts und auf der anderen Seite in vertikaler Richtung abwärts geführte Warenbahn richten, sind mit einem Absaugkörper versehen, welcher Luft von zwei Seiten absaugt. Auf diese Art und Weise wird sichergestellt, dass die Luftführung innerhalb einer Heizkammer homogen ist und dass auch auf beiden Seiten der Warenbahn in einer Heizkammer eine homogene Luftführung und damit Temperaturverteilung herrscht.
Der Absaugkörper ist bevorzugt kastenförmig ausgebildet. Er weist typischerweise im Profilquerschnitt ein Rechteck auf. Solche Absaugkörper sind einfach herstellbar und sind ausserdem in ihrer Form der Oberfläche der vorbeigeführten Warenbahn angepasst. Typischerweise weist der Absaugkörper einen etwa geraden Bereich und einen sich daran anschliessenden Einlaufbereich mit einem sich aufweitenden Strömungsquerschnitt auf. Der Einlaufbereich schliesst an die Absaugmittel und eine entsprechende Leitungsverbindung an. In dem kastenförmigen Absaugkörper sind in den in Transportrichtung verlaufenden Seitenwänden und/oder in weiteren Begrenzungsflächen Absaugöffnungen angeordnet. Durch die Konstruktion des Absaugkörpers als Kasten mit Seitenwänden können Absaugöffnungen frei positioniert werden. Durch Tests kam dabei eine optimale Anordnung der Absaugöffnungen zur Erzeugung einer möglichst homogenen und laminaren Luftströmung gefunden werden. Als besonders geeignet haben sich Öffnungen erwiesen, welche als Langlöcher in der Seitenwand benachbart zu der dem Leitungsanschluss zugewandten Stirnseite und in einer dem Leitungsanschluss abgewandten Stirnwand angeordnet sind. Ebenfalls bevorzugt ist eine zusätzliche Öffnung in dem Einlaufbereich mit dem aufweitenden Strömungsquerschnitt. Es ist aber denkbar, dass andere Absaugöffnungen ebenfalls den gewünschten Effekt einer möglichst laminaren Strömung und gleichmässigen Temperaturverteilung bewirken.
Der Absaugkörper erstreckt sich quer zur Transportrichtung über wenigstens 80 % der Breite der Warenbahn in die Heizkammer hinein. Bevorzugt erstreckt sich der Absaugkörper über die ganze Breite des Behandlungsmoduls.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung mit wenigstens einem Behandlungsmodul, das einen ersten Heizabschnitt und einen oberhalb des ersten Heizabschnittes angeordneten zweiten Heizabschnitt aufweist. Jeder Heizabschnitt weist einen Leitungsanschluss zum Zuführen eines Heizmediums und Absaugmittel zum Abführen des Heizmediums aus dem Heizabschnitt auf. Erfindungsgemäss sind die Absaugmittel des ersten Heizabschnitts über eine Leitung mit dem Leitungsanschluss zum Zuführen eines Heizmediums des zweiten Heizabschnitts verbunden. Die Absaugmittel des zweiten Heizabschnitts sind über eine Leitung mit dem Leitungsanschluss zum Zuführen eines Heizmediums des ersten Heizabschnitts verbunden. Durch diese kreuzweise Verbindung des ersten und des zweiten Heizabschnitts wird eine möglichst homogene Verteilung der Temperatur in den beiden Heizabschnitten eines Heizmoduls erzielt. Gleichzeitig wird die Konzentration beispielsweise von Lösungsmitteln in beiden Heizabschnitten möglichst gleich gehalten, so dass im Wesentlichen gleiche Prozessbedingungen herrschen. Bevorzugt ist den Leitungsanschlüssen jeweils eine Gebläseeinheit vorgelagert, mittels welcher die Luft aus dem einen Heizabschnitt in den anderen Heizabschnitt gefördert wird. Die Leitungen, welche die beiden Heizabschnitte miteinander verbinden, sind dabei bevorzugt auf der gleichen Seite des Behandlungsmoduls angeordent, und zwar insbesondere auf einer Seitenwand, die quer zur Warenbahn beziehungsweise zum Transportweg steht. Auf diese Weise können verschiedene Behandlungsmodule kompakt nebeneinander angeordnet werden. Die die einzelnen Heizabschnitte verbindenden Leitungen stehen nur in einer Richtung seitlich von den Modulen ab. Damit wird der Platzbedarf reduziert.
Die natürliche Konvektion in den hauptsächlich vertikal angeordneten Heizzonen sorgt für einen kälteren Bereich am unteren Ende der Heizzone und für einen wärmeren Bereich am oberen Ende der Heizzone. Durch die kreuzweise Anordnung von Absaugung und Einblasung wird der durch die Konvektion entstehende Temperaturunterschied zwischen oben und unten homogenisiert.
Während eine solche kreuzweise Verbindung der Luftzu- und abführung der einzelnen Heizabschnitte für sich allein bereits vorteilhaft ist, ist diese Art der Luftführung besonders vorteilhaft in Kombination mit der vorstehend beschriebenen Anordnung der Luftabführung an den stirnseitigen Enden und mit Absaugkörpern. Durch diese Kombination kann eine weitere Vereinheitlichung der Prozessbedingungen und eine homogenere Temperaturverteilung erzielt werden.
Jeder Heizabschnitt weist vorzugsweise wenigstens einen Leitungsanschluss zum Zuführen eines Heizmediums insbesondere von Heizluft in wenigstens eine Heizkammer auf. Der Leitungsanschluss ist mit einer Gebläseeinheit zum Fördern der Heissluft versehen. Der Leitungsanschluss ist mit wenigstens einem Düsenkasten verbunden, über den das Heizmedium in die Heizkammer einführbar ist. Erfindungsgemäss ist druckseitig zwischen der Gebläseeinheit und dem Leitungsanschluss ein Wärmetauscher angeordnet. Der Wärmetauscher kann beispielsweise eine direkt heizende mit Gas oder leichtem Heizöl oder mit anderen Brennstoffen betriebene Brennereinrichtung oder eine indirekt betriebene mit Behandlungsfluid durchströmte Wärmetauschervorrichtung sein. Es hat sich gezeigt, dass durch die druckseitige Anordnung des Wärmetauschers zwischen den Düsenkästen und dem Gebläse eine viel homogenere Luftverteilung im Düsenkasten und anschliessend in den Heizkammern erzielt werden kann. Der Wärmetauscher hat dabei einen laminarisierenden Effekt auf die durchströmende Luft. Durch den druckseitigen Einbau des Wärmetauschers wird zwar die Geschwindigkeit der Luftströmung etwas reduziert. Stattdessen wird ein Staudruck aufgebaut, welcher zur einer gleichmässigen Geschwindigkeitsverteilung in der Luft nach Austritt aus dem Wärmetauscher führt und dadurch einen gleichmäßigen Wärmeübergang über den gesamten Wärmetauscherquerschnitt erzielt. Auch dieser Aspekt der Erfindung ist für sich allein bevorzugt, kann aber besonders vorteilhaft in Kombination mit den vorstehend beschriebenen Massnahmen zur Verbesserung der Gleichmässigkeit der Luftverteilung kombiniert werden. Aufgrund der regelmässigeren Geschwindigkeitsverteilung erfolgt eine bessere Wärmeübertragung Damit ergibt sich eine bessere Effizient des Wärmetauschers.
Eine Mehrzahl von Behandlungsmodulen kann nebeneinander angeordnet werden. Dabei kann die Warenbahn mittels oberen und unteren Umlenkmitteln jeweils mäanderförmig in Schlaufen durch die Vorrichtung von einem Modul zum nächsten Modul gefördert werden.
Die in den einzelnen, nebeneinander liegenden Behandlungsmodulen verwendeten Komponenten wie Gebläse, Wärmetauscher und Leitungen können dabei jeweils identisch ausgebildet sein. Aufgrund der durch die getroffenen konstruktiven Massnahmen homogenen Luft- und Temperaturverteilung in den einzeln Heizkammern sind weitere Modifikationen oder Anpassungen an die Luftführungselemente nicht erforderlich, um diese gewünschte Homogenisierung bewirken. Die erfindungsgemässen Massnahmen erlauben es daher, eine Modulbauweise vorzusehen, die mit wenigen standardisierten Komponenten die Bereitstellung von universell einsetzbaren Vorrichtungen - auch unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten -ermöglicht.
Ein Verfahren zur Wärmebehandlung und insbesondere zum Trocknen oder Verstrecken von kontinuierlich geförderten Flächengebilden kann typischerweise unter Anwendung einer wie vorstehend beschriebenen Vorrichtung durchgeführt werden. Das Flächengebilde wird vorzugsweise etwa vertikal in einer Aufwärtsrichtung und -optional - nach dem Passieren eines Umlenkmittels in einer Abwärtsrichtung durch ein wenigstens einen Heizabschnitt eines Behandlungsmoduls geführt. Dabei wird das Flächengebilde über ein Heizmedium beaufschlagt. Das Flächengebilde wird über einen Düsenkasten in wenigstens eine Heizkammer des Heizabschnitts eingeführt. Das Heizmedium wird anschliessend über ein an einem stirnseitigen Ende des Heizabschnitts angeordnetes Absaugmittel so abgesaugt, dass über die Breite des Flächengebildes eine homogene Temperaturverteilung und laminarisierte Strömung und parallel zur Warenbahnrichtung erfolgt und ein in Förderrichtung, d.h. in Aufwärts- oder Abwärtsrichtung verlaufender Luftstrom erzeugt wird.
In dem erfindungsgemässen Verfahren zur Wärmebehandlung und insbesondere zum Trocknen von kontinuierlich geförderten Flächengebilden unter Verwendung einer wie vorstehend beschriebenen Vorrichtung wird das Flächengebilde vorzugsweise etwa vertikal in einer Aufwärtsrichtung und - optional - nach dem Passieren von Umlenkmitteln in einer Abwärtsrichtung durch zwei nacheinander geschaltete Heizabschnitte eines Behandlungsmoduls geführt. Erfindungsgemäss wird die aus dem einen Heizabschnitt über ein Absaugmittel abgeführte Luft über einen Wärmetauscher wieder erhitzt und dem jeweils anderen Heizabschnitt über einen Leitungsanschluss wieder zungeführt.
Vorzugsweise wird ein Heizmedium mittels eines Gebläses durch einen Wärmetauscher und dann in die Heizkammer eingeführt. Dabei ist der Wärmetauscher zwischen dem Gebläse und der Heizkammer druckseitig angeordnet. Damit lässt sich eine besonders gleichmässige Einleitung der Heissluft in die Heizkammer erzielen.
Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Zeichnungen und in Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1a:: eine perspektivische Darstellung einer Behandlungsvorrichtung mit einer Luftzu- und Abfuhr gemäss Stand der Technik,
Figur 1b:: rechnerische Ermittlung der Luftgeschwindigkeit in der Heizkammer gemäss Figur 1a,
Figur 2:: eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemässen Anordnung mit drei Behandlungsmodulen gemäss der vorliegenden Erfindung,
Figur 3:: ein einzelnes Behandlungsmodul der Vorrichtung gemäss Figur 2 mit transparent dargestelltem Gehäuse,
Figur 4:: eine detaillierte Darstellung der Luftführung in einem oberen Heizabschnitt des Behandlungsmoduls gemäss Figur 3 (unter Weglassung von Gehäuseabdeckungsteilen),
Figur 5:: eine perspektivische Darstellung eines Absaugkörpers gemäss der Erfindung,
Figur 6:: eine schematische Darstellung der Luftströmung und der Temperaturverteilung in einer Vorrichtung gemäss Figur 3,
Figur 7:: Darstellung gemäss einer ersten alternativen Ausführungsform,
Figur 8:: Darstellung gemäss einer zweiten, optimierten Ausführungsform
Figur 9:: Darstellung gemäss einer dritten, weiter optimierten Ausführungsform
Figur 10:: Darstellung gemäss einer weiteren alternativen Ausführungsform

Figur 1 zeigt eine durch die Anmelderin bekannt gewordene Ausgestaltung der Luftzu- und Abfuhr gemäss Stand der Technik. Ein Trockner 101 weist einen unteren Heizabschnitt 111a und einen oberen Heizabschnitt 111b auf. In den Heizabschnitten 111a, 111b sind je zwei Heizkammern 120 gebildet, durch welche eine Warenbahn W in vertikaler Richtung aufwärts beziehungsweise abwärts geführt wird. Heissluft wird den Heizkammern über einen mittigen Leitungsanschluss 113 zugeführt und über eine Absaugleitung 114 wieder abgeführt. Die Absaugleitung 114 mündet seitlich an den Heizabschnitt. Gemäss Fig. 1a ist im Unterschied zu bekannten Anordnungen ein Wärmetauscher 143 druckseitig eines Ventilators 142 angeordnet. Die Geschwindigkeitsverteilung der Luft ist in Figur 1b aufgrund einer rechnerischen Ermittlung dargestellt. Am oberen Ende bestehen in den Ecken der Heizkammer Toträume. Ausserdem ist eine Luftströmung in Richtung des Anschlusses 114 erkennbar. Aufgrund dieser Luftströmung ergeben sich Querkräfte auf das Gewebe, was zu Faltenbildung führt. Die Darstellung in Figur 1a weist im Unterschied zum Stand der Technik einen Wärmetauscher 143 auf der druckseitig vor einem Gebläse angeordnet ist.
Figur 2 zeigt schematisch einen erfindungsgemässen Trockner 1. Eine Warenbahn W wird von nicht weiter dargestellten vorgeschalteten Behandlungsanordnungen (insbesondere einem Imprägnierbad) der Trocknervorrichtung 1 zugeführt. Die Trocknervorrichtung 1 besteht aus drei nebeneinander angeordneten Behandlungsmodulen 10. Die Warenbahn W wird jeweils durch jedes Behandlungsmodul 10 in einer Aufwärtsrichtung z vertikal nach oben geführt. Nach Austritt aus dem Behandlungsmodul 10 wird die Warenbahn W um eine Umlenkwalze 12 (nicht im Detail dargestellt) umgelenkt und in einer Abwärtsrichtung -z wieder vertikal durch das Behandlungsmodul 10 durchgeführt. Nach Austritt aus dem ersten Behandlungsmodul 10 wird die Warenbahn am unteren Ende erneut um eine Umlenkwalze (nicht dargestellt) geführt und dem benachbarten nachfolgenden Behandlungsmodul zugeführt. Jedes Behandlungsmodul weist einen ersten unteren Heizabschnitt 11a und einen zweiten oberen Heizabschnitt 11b auf. Jeder Heizabschnitt 11a, 11b ist mit einer Absaugleitung 14 und einem Leitungsanschluss 13 zum Zuführen von Heizluft versehen. Die Absaugleitungen sind jeweils am unteren beziehungsweise oberen Ende des Behandlungsmoduls 10 angeordnet. Der Leitungsanschluss 13 zum Einblasen von Warmluft in den oberen Heizabschnitt 11b ist über eine Leitung 40 mit der Absaugleitung 14 des unteren Heizabschnitts 11a verbunden. Der Leitungsanschluss 13 zum Einblasen von Heissluft in den unteren Heizabschnitt 11a ist über einen Leitungsanschluss 41 mit der Absaugleitung 14 des oberen Heizabschnitts 11b verbunden. Auf die Weise ergibt sich ein Kreislauf der Luft zwischen den beiden Heizabschnitten 11a, 11b.
Die Leitungsanschlüsse 13 und die Absaugleitungen 14 sind dabei auf dem Gehäuse der Behandlungsmodule 10 seitlich, d.h. auf den senkrecht zur Warenbahn stehenden Seitenflächen angeordnet. Dadurch ragen die Rohrleitungen 40, 41 und Leitungsanschlüsse 13 und Absaugleitungen 14 alle in die gleiche Richtung, so dass die in Figur 2 dargestellten drei Behandlungsmodule dicht nebeneinander angeordnet werden können. Dadurch wird einerseits Energie (weil sich die einzelnen Module gewissermassen gegenseitig isolieren) und anderseits Platz gespart.
Die Heissluft wird mittels eines Gebläses 42 in die Heizabschnitte 11a, 11b eingeblasen. Auf der druckseitigen Seite des Gebläses zwischen dem Gebläse und dem Leitungsanschluss 13 ist ein Wärmetauscher 43 angeordnet. Aufgrund dieser Anordnung lässt auch mit einer sehr kurzen Rohrlänge zwischen Ventilator 42 und Leitungsanschluss 13 eine gleichmässige Luftverteilung erzielen. Damit kann die Vorrichtung 1 Platz sparender gebaut werden. Die in Figur 2 gezeigte Vorrichtung wird typischerweise zum Behandeln Reifenkord verwendet. Reifenkord ist ein Gewebe aus Kunststofffasern (beispielsweise aus Polyamid oder Polyester mit Gewebebreiten bis üblicherweise 1500mm - ca. 3000mm). Das Gewebe wird materialabhängig in ein bis zwei Behandlungsschritten mit Isocyanaten und einem Resorzinolformaldehylatex behandelt. Der Reifenkord wird mit einer typischen Geschwindigkeit von ca. 80 m/min bis 120 m/min. durch die Behandlungsmodule 10 geführt, welche typischerweise eine Höhe von ca.10 - ca. 20 Metern aufweisen. In den einzelnen Heizabschnitten 11a, 11b herrscht typischerweise eine Temperatur von 140-230°C. Die Warenbahn wird mit einer Spannung von bis zu 11 to durch die Heizabteile 11a, 11b geführt. Zur Behandlung wird mit dem Gebläse pro Heizabschnitt 11a, 11b typischerweise eine Luftmenge von bis zu 150000 m^3/h eingeführt.
Figur 3 zeigt ein einzelnes Behandlungsmodul 10, wobei das Gehäuse der Vorrichtung transparent dargestellt ist. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in Figur 3 die gleichen Elemente wie in Figur 2. Jeder Heizabschnitt 11a, 11b weist drei nebeneinander liegende Reihen von Düsenkästen 15 auf. Zwischen nebeneinander liegenden Düsenkästen wird jeweils eine Heizkammer 20 (siehe auch Figur 4) gebildet. In einem Behandlungsmodul 10 gemäss Figur 3 wird die Warenbahn nacheinander folgend durch eine erste Heizkammer 20 im unteren Heizabschnitt 11a, durch eine erste Heizkammer 20 des oberen Heizabschnitts 11b durch eine zweite Heizkammer 20 des oberen Heizabschnitts 11b und durch eine zweite Heizkammer des unteren Heizabschnitts 11a geführt. Jeder der drei Düsenkästen 15 ist aus dem Leitungsanschluss 13 mit Heissluft beaufschlagt. Dazu weist der Leitungsanschluss 13 eine Aufzweigung in drei einzelne Zuführstutzen 23 auf.
Am stirnseitigen Ende 9 des Moduls sind im Eintrittsbereich Absaugkörper 16 angeordnet. Jedem Düsenkasten 15 ist ein Absaugkörper 16 zugeordnet. Die Absaugleitung 14 weist eine Aufzweigung in drei Absaugstutzen 24 auf, wobei jeweils einem Absaugstutzen 24 ein Absaugkörper 16 zugeordnet ist. Figur 4 zeigt unter Weglassung des Gehäuses die Luftführung im oberen Heizabschnitt 11b detaillierter. Die Luftführung im unteren Heizabschnitt 11a ist im Wesentlichen identisch aber spiegelsymmetrisch ausgebildet. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen wiederum gleiche Teile. Die drei Absaugkörper 16 sind identisch ausgebildet. Sie sind stirnseitig in Aufwärtsrichtung z oberhalb der Düsenkästen 15 an diese anschliessend angeordnet. Jeder der Absaugkörper 16 ist über den ihm zugeordneten Abführstutzen 24 mit der Absaugleitung 14 verbunden. Die Absaugleitung 14 ist über ein gekrümmtes Leitungsstück 45 mit dem geraden Leitungsstück 46 der Leitung 41 verbunden.
Der Wärmetauscher ist als Fluidwärmetauscher ausgebildet, wobei über Anschlüsse (44) ein Heizfluid zugeführt beziehungsweise wieder abgeführt wird. Der Ventilator (42) ist typischerweise ein Radialluftgebläse mit seitlicher Ausblasung. Die Düsenkasten (15) sind in an sich bekannter Art und Weise ausgeführt. Der mittlere Düsenkasten weist beidseitig nach aussen gerichtete Düsenöffnungen auf. Die jeweils äussern Düsenkästen 15 weisen nur nach innen gerichtete Düsenöffnungen auf. Die durch die zwischen den Düsenkästen gebildeten Heizkammern 20 geführte Warenbahn wird dabei von beiden Seiten mit Heissluft beaufschlagt.
Zwischen den Absaugkörpern 16 werden Spalträume 18 gebildet, durch welche die Warenbahn W geführt wird. Weil jedem Düsenkasten 15 ein Absaugkörper 16 zugeordnet ist, ergibt sich eine Absaugung der Warmluft von beiden Seiten der Warenbahn über deren ganzen Breite. Der Absaugkörper 16 weist eine Breite B auf, die mindestens der Breite b der Düsenkästen entspricht.
Figur 5 zeigt eine vergrösserte Darstellung eines Absaugkörpers 16. Der Absaugkörper 16 ist als Kasten ausgebildet und weist zwei Seitenwände 21 auf. Die Seitenwände 21 begrenzen den Transportweg für die Warenbahn. Der Absaugkörper 16 weist eine offene Stirnseite 22 auf, welche dem Absaugstutzen 24 zugewandt ist. Ausserdem weist der Absaugkörper 16 eine weitere Stirnseite 25 auf, welche offen ausgebildet ist und durch welche Heissluft L in Pfeilrichtung gesehen abgesaugt wird. Der Kasten des Absaugkörpers 16 wird schliesslich durch eine obere Wand 26 und durch eine untere Wand 27 abgeschlossen. Die obere Wand 26 ist geschlossen ausgebildet. Der Absaugkörper 16 weist einen ersten Bereich 28 auf, der im Wesentlichen einen konstanten Querschnitt aufweist. Gegen die Stirnseite 22 hin weist der Absaugkörper 16 ausserdem einen sich im Querschnitt aufweitenden Einlaufbereich 29 auf. Absaugöffnungen sind im Einlaufbereich 29 angeordnet. Zwei als Langloch ausgebildete Absaugöffnungen 17 sind in den Seitenwänden 21 angeordnet und eine im Wesentlichen quadratisch ausgebildete Absaugöffnung 17 ist in der unteren Wand 27 angeordnet. Durch diese Öffnungen tritt Heissluft L in Pfeilrichtung gesehen in den Absaugkörper 16 und wird vom diesem durch die Absaugstutzen 24 zur Absaugleitung 14 geführt.
Figur 6 zeigt die Geschwindigkeitsverteilung in dem oberen Heizabschnitt 11b in einem Schnitt entlang der Warenbahn. Im Bereich, in dem die Warenbahn mit Warmluft beaufschlagt wird, herrscht eine im Wesentlichen gleichmässige Geschwindigkeitsverteilung. Ausserdem ist die Geschwindigkeit relativ niedrig. Dadurch ergibt sich eine homogene Temperaturverteilung und es entstehen keine Totzonen.
Figur 7 zeigt eine erste alternative Ausführurigsform am Beispiel des oberen Heizabschnitts 11b. Die Luft wird - wie in Figur 2-4 gezeigt - eingeführt. Die Absaugung erfolgt aber symmetrisch über zwei seitlich angeordnete Absaugleitungen.
Figur 8 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform am Beispiel des oberen Heizabschnitts 11b. Die Luft wird über zwei am oberen Ende des Behandlungsmoduls 10 angeordnete Absaugstutzen 34 abgesaugt.
Figur 9 zeigt eine weitere optimierte Ausführung der Absaugung. Absaugkästen 35 sind am oberen Ende angrenzend an die Düsenkästen in die seitlichen Begrenzungswände parallel zur Warenbahn eingebracht. Somit entstehen keine Querkräfte auf die Ware. Die Absaugkästen 35 weisen perforierte Seitenwände 36 auf, durch welche die Luft abgesaugt wird.
Figur 10 zeigt eine weiter optimierte Ausführungsform. Gemäss Figur 10 sind die Absaugleitungen 14 an den stirnseitigen Enden des Behandlungsmoduls 1 angeordent. Im Unterschied zu der Darstellung in Figur 2 sind hier die Abfuhrleitungen beziehungsweise Zufuhrleitungen für die Heissluft zwischen dem unteren Heizabschnitt 11a und dem oberen Heizabschnitt 11b nicht über Kreuz geführt.

Claims

Vorrichtung zur Wärmebehandlung und insbesondere zum Trocknen von kontinuierlich geförderten Flächengebilden (W), insbesondere einer Fadenschar oder einer textilen Warenbahn (W)
mit wenigstens einem Behandlungsmodul (10) mit einem ersten Heizabschnitt (11a) und einem zweiten Heizabschnitt (11b), wobei jeder Heizabschnitt (11a, 11b) einen Leitungsanschluss (13) zum Zuführen eines Heizmediums (L) und Absaugmittel (14, 16) zum Abführen des Heizmediums (L) aus dem Heizabschnitt (11a, 11b) aufweist, wobei die Absaugmittel (14, 16) des ersten Heizabschnitts (11a) über eine Leitung (40) mit dem Leitungsanschluss (13) des zweiten Heizabschnitts (11b) verbunden ist und dass die Absaugmittel (14, 16) des zweiten Heizabschnitts (11b) über eine Leitung (41) mit dem Leitungsanschluss (13) des ersten Heizabschnitts (11a) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Heizabschnitt (11b) oberhalb des ersten Heizabschnitt (11a) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den Leitungsanschlüssen (13) jeweils eine Gebläseeinheit (42) vorgelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen (40, 41) auf derselben Seite des Behandlungsmoduls (10) bezogen auf den Transportweg seitlich angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei jeder Heizabschnitt (11a, 11b) wenigstens eine Gebläseeinheit (42) zum Zuführen eines Heizmediums, insbesondere von Heissluft (L) in wenigstens eine Heizkammer (20) aufweist und
wobei der wenigstens eine Leitungsanschluss (13) mit wenigstens einem sich in Transportrichtung (z) und quer dazu erstreckenden Düsenkasten (15) verbunden ist, über den das Heizmedium (L) in die Heizkammer (20) einführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass druckseitig zwischen der Gebläseeinheit (42) und dem Leitungsanschluss (13) ein Wärmetauscher (43) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere nebeneinander angeordnete Behandlungsmodule 10 vorhanden sind, und dass die Warenbahn (W) mit oberen und unteren Umlenkmitteln (12) mäanderförmig in Schlaufen durch die Vorrichtung führbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 wobei die Warenbahn (W) entlang eines Transportweges etwa vertikal in einer Aufwärtsrichtung (z) und/oder in einer Abwärtsrichtung (-z)durch die Heizabschnitte führbar ist, wobei das Heizmedium, insbesondere Heissluft (L), in wenigstens eine Heizkammer (2) des Heizabschnitts (11a, 11b) einführbar ist ,
und wobei der wenigstens eine Leitungsanschluss (13) mit wenigstens einem sich in Transportrichtung (z) und quer dazu erstreckenden Düsenkasten (15) verbunden ist, über den das Heizmedium (L) in die Heizkammer (20) einführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugmittel (14, 16; 34; 35) bezogen auf den Transportweg im Wesentlichen derart angeordnet sind, dass sich eine im wesentlichen in Transportrichtung (z; -z) parallel zur Warenbahn (W) verlaufende Luftströmung ergibt, und dass insbesondere die Absaugmittel (14, 16; 34; 35) symmetrisch und/oder an einem Ende des Heizabschnitts (11), bevorzugt unmittelbar anschliessend an die Düsenkästen (15) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei jeder Heizabschnitt (11a, 11b) Absaugmittel (14, 16; 34; 35) zum Abführen des Heizmediums (L) aus der Heizkammer (20) aufweist und wobei die dem unteren Heizabschnitt (11a) zugeordneten Absaugmittel (14, 16) am unteren oder bodenseitigen Ende des Heizabschnitts (11a) und die dem oberen Heizabschnitt (11b) zugeordneten Absaugmittel (14, 16) am oberen Ende des Heizabschnitts (11b) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugmittel (14) einen in die Heizkammer (20) ragenden mit wenigstens einer Absaugöffnung (17) versehenen Absaugkörper (16) enthalten.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass beidseitig des Transportwegs wenigstens ein Absaugkörper (16) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass je Heizabschnitt (11a, 11b) drei nebeneinander angeordnete Absaugkörper (16) vorgesehen sind, wobei die Warenbahn (W) jeweils in einem Spaltraum (18) zwischen jeweils zwei benachbarten Absaugkörpern (16) durchführbar ist, wobei insbesondere jeden Düsenkasten (15) jeweils ein Absaugkörper (16) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Absaugkörper (16) kastenförmig ausgebildet ist, wobei der Absaugkörper (16) im Profilquerschnitt vorzugsweise rechteckförmig ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Absaugkörper (16) einen etwa geraden ersten Bereich (28) und einen sich daran anschliessenden Einlaufbereich (29) mit einem sich aufweitenden Strömungsquerschnitt aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Absaugkörper (16) etwa in Transportrichtung (z) verlaufende Seitenwände (21) und eine der Absaugleitung (14) zugewandte Stirnseite (22) aufweist und dass die Seitenwände (21) und/oder weitere Wände des Absaugkörpers (16) mit den Absaugöffnungen (17) versehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Absaugkörper (16) sich quer zur Transportrichtung (z) über wenigstens 80% der gesamten Breite der Warenbahn (W) in die Heizkammer (20) erstreckt, vorzugsweise über die ganze Breite.
Verfahren zur Wärmebehandlung und insbesondere zum Trocknen von kontinuierlich geförderten Flächengebilden, insbesondere einer Fadenschar oder einer textilen Warenbahn (W), unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
bei welchem das Flächengebilde vorzugsweise etwa vertikal in einer aufwärts (z) und/oder nach Passieren eines Umlenkmittels (12) in einer Abwärtsrichtung (-z) durch zwei nacheinander angeordnete Heizabschnitte (11a, 11b) eines Behandlungsmoduls (10) geführt wird, wobei die aus dem einen Heizabschnitt (11a, 11b) über ein Absaugmittel (14) abgeführte Luft über einen Wärmetauscher (43) erhitzt und dem anderen Heizabschnitt (11b, 11a) über einen Leitungsanschluss (13) wieder zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 15,
wobei das Flächengebilde (W) von einem Heizmedium beaufschlagt wird, das über einen sich in Transportrichtung (z) und quer dazu erstreckenden Düsenkasten (15) in wenigstens eine Heizkammer (20) des Heizabschnitts (11a, 11b) eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizmedium (L) über ein insbesondere an einem stirnseitigen Ende des Heizabschnitts (20) angeordnetes Absaugmittel (14, 16; 34; 35)) so abgesaugt wird, dass über die Breite des Flächengebildes (W) ein im Wesentlichen in Förderrichtung verlaufender Luftstrom erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruche 15 oder 16
dadurch gekennzeichnet, dass das Heizmedium (L) mittels eines Gebläses (42) durch einen Wärmetauscher (43) in die Heizkammer (20) geführt wird.