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Dokumentenidentifikation DE3605100A1 27.08.1987
Titel Textilmaschine mit kontinuierlicher konvektiver Wärmebehandlung
Anmelder A. Monforts GmbH & Co, 4050 Mönchengladbach, DE
Erfinder Freiberg, Helge, 4050 Mönchengladbach, DE
Vertreter von Creytz, D., Dipl.-Phys., Pat.-Anw., 5144 Wegberg
DE-Anmeldedatum 18.02.1986
DE-Aktenzeichen 3605100
Offenlegungstag 27.08.1987
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.08.1987
IPC-Hauptklasse F26B 13/00
IPC-Nebenklasse D06C 7/00   F28D 21/00   F23C 9/00   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Textilmaschine mit kontinuierlich konvektiver Wärmebehandlung einer textilen Stoffbahn durch auf einem Kreislauf in einem Gebläse beschleunigte und in einem in einem Saugraum vor dem Gebläse angeordneten Wärmetauscher erhitzte Umluft, wobei einem ersten Teilstrom der Umluft eine Vorrichtung zum thermischen Nachverbrennen von mitgeführten Schadstoffen zugeordnet ist und bei dem Nachverbrennen freiwerdende Wärme die Energiequelle des Wärmetauschers bildet.

Bei vielen Produktionsprozessen mit Zuführung von Heißluft auf eine Ware werden hieraus Behandlungsmittel der Vorbehandlung, wie z.B. Spinn- Öle, Weichmacher oder Farbstoffe, frei und gelangen dann vermischt mit Flusen und Staub in die Abluft der Anlage. Da diese Stoffe durch Geruch, Farbe und Niederschläge eine Belästigung und sogar Schädigung der Umgebung darstellen, wird in zunehmenden Maße die Aufgabe gestellt, die Verunreinigung der Luft abzustellen.

Die Abluft einer Textilmaschine eingangs genannter Art kann durch Nachverbrennung von mitgeführten Schadstoffen gereinigt werden. In solchen thermischen Nachverbrennungssystemen wird die Abluft auf ca 750°C erwärmt. Die mitgeführten organischen Schadstoffe werden im wesentlichen in Kohlendioxid und Wasser umgesetzt. Die beim thermischen Nachverbrennen der Schadstoffe freiwerdende Wärmemenge kann z.B. zum Aufheizen des Inhalts eines Ölumlaufkessels herangezogen werden. Mit dem erhitzten Umlauföl kann dann die Heizseite eines zum Aufheizen des Umluftstroms der jeweiligen Textilmaschine vorgesehenen Wärmetauschers beaufschlagt werden. Nachteilig ist hierbei, daß infolge der Reinigung der Abgase ein einen erheblichen Aufwand bedingendes Ölumlaufheizsystem zwingend erforderlich ist.

Man könnte daher versuchen, die erhitzten Gase des thermischen Nachverbrennungssystems unmittelbar zum Aufheizen der Umluft der jeweiligen Textilmaschine heranzuziehen. Entsprechende Versuche haben sich als nicht genügend betriebssicher herausgestellt, weil die zum Nachverbrennen der Schadstoffe der Abluft erforderlichen Temperaturen von größenordnungsmäßig 750°C weit über den für die Behandlung von Textilien zulässigen Temperaturen in der Größenordnung von 200°C liegen. Die dem Nachverbrennungssystem zuzuführende Wärmeenergie ist daher entweder zu groß für den Verbrauch im Umluftsystem der Maschine und kann zu Überhitzung führen oder bei Verminderung der zugeführten Nachverbrennungsenergie kann nur ein zu geringer Teil der Umluft als nachverbrannte bzw. gereinigte Abluft abgeführt werden mit dem Ergebnis, daß die Umluft zu viel Schadstoffe mitführt und eine Verschmutzung der behandelten Ware hervorrufen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein thermisches Nachverbrennungssystem so in die jeweilige Textilmaschine zu integrieren, daß die zum Betrieb der Nachverbrennungsanlage erforderliche Wärmeenergie total zum Aufheizen des Umluftstroms der Maschine zu verwerten ist und weitere Wärmeenergie zum Aufheizen des Zuluftstroms nicht erforderlich ist. Die erfindungsgemäße Lösung besteht bei der Textilmaschine eingangs genannter Art mit durch auf einem Kreislauf in einem Gebläse beschleunigtem und in einem Saugraum vor dem Gebläse angeordneten Wärmetauscher erhitztem Umluftstrom darin, daß innerhalb des Saugraums vor dem Gebläse ein Brenner, insbesondere ein Linienbrenner mit sich anschließender Brennkammer zum thermischen Nachverbrennen der Schadstoffe bei ausreichender Brenntemperatur dem die Schadstoffe enthaltenden ersten Teilstrom der Umluft zugeordnet ist, daß der Wärmetauscher aus einem ersten Abschnitt zum Vorwärmen des dem Brenner zuzuführenden, von der Umluft abgezweigten ersten Teilstroms sowie aus einem zweiten Abschnitt zum Erwärmen eines über einen Bypass einstellbaren zweiten Teilstroms der Umluft besteht und daß zwischen Brennkammer und Wärmetauscher ein Verbindungskanal zwischen dem im Brenner behandelten ersten Teilstrom und im Anschluß an den Wärmetauscher ein aus der Maschine führender Abluftkanal vorgesehen ist.

Dadurch, daß erfindungsgemäß der dem thermischen Nachverbrennungssystem zuzuführende Teilstrom der Umluft vor dem Nachverbrennen zunächst durch die Abluft des Nachverbrennungssystems aufgeheizt wird, kann das Nachverbrennungssystem mit wesentlich weniger Energie betrieben werden als im Fall der direkten Zufuhr dieses Teilstroms zum Brenner. Die Verminderung der zugeführten Energie bedeutet zugleich eine Verminderung der bei der Nachverbrennung anfallenden Abwärme. Die Abwärme kann daher im wesentlichen in dem vorzugsweise ebenfalls im Saugraum der Textilmaschine angeordneten Wärmetauscher verbraucht werden. Dieser Wärmetauscher soll erfindungsgemäß aus einem ersten Abschnitt zum Vorwärmen des der Nachverbrennung zuzuführenden ersten Teilstroms der Umluft und aus einem zweiten Abschnitt zum Aufheizen eines zweiten Teilstroms der Umluft der Maschine herangezogen werden.

Die einzelnen, erfindungsgemäßen Aggregate werden zweckmäßig so ausgelegt, daß der zweite Umluftstrom auf eine in der Maschine höchstens verwertbare Temperatur bei maximalem Energieverbrauch aufzuheizen ist. Für den Fall, daß die maximale Temperatur oder die maximale Energieabgabe des Umluftstroms der Maschine nicht gewünscht wird, kann ein Teil der abgekühlten Umluft durch einen Bypass vorbei am Wärmetauscher geführt und anschließend wieder mit dem erhitzten zweiten Umluftteilstrom zusammengeführt durch das Gebläse beschleunigt werden. Durch die Vorgabe der Querschnitte der einzelnen Umluftteilströme und des Bypasses können die Temperaturen sowohl des der Abluft zuzuführenden ersten Teilstroms als auch des auf zuheizenden zweiten Teilstroms der Umluft und des Bypasses so eingestellt werden, daß mit möglichst geringem Energieverbrauch im Nachverbrennungssystem ein den Erfordernissen angepaßter erster Umluftstrom zum Abführen der jeweils anfallenden Schadstoffe und eine jeweils gewünschte Arbeitstemperatur in der Textilmaschine erreicht werden.

Um zu erreichen, daß die einzelnen Teilströme der Umluft auf breiter Front, das heißt auf der ganzen sich über die Maschinenlänge (gemessen in der Stofftransportrichtung) entsprechenden Breite des Stroms, durch den Wärmetauscher und den Brenner fließen können, werden als Wärmetauscher und Brenner vorzugsweise solche Aggregate verwendet, die die Teilströme möglichst unmittelbar in voller Breite erfassen können. Als Brenner wird daher bevorzugt ein Linienbrenner, insbesondere betrieben mit Gas, eingesetzt.

Verbesserungen und weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand der schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels werden Einzelheiten der Erfindung erläutert.

In der Zeichnung wird ein senkrechter Schnitt quer zur Transportrichtung eines Spannrahmens schematisch dargestellt. In dem als Beispiel gewählten Spannrahmen wird eine Stoffbahn 1, vorzugsweise gehalten an ihren Längsrändern 2, in Richtung senkrecht zur Zeichnungsebene (Transportrichtung) zwischen oberhalb und unterhalb des Stoffbahnweges angeordneten Blaskästen 3 hindurchgeführt. Die Blaskästen 3 besitzen Düsen, aus denen erhitzte Behandlungsluft auf die Fläche der Stoffbahn 1 in Pfeilrichtung 4 geblasen wird. An der Stoffbahn 1 wird die Luft reflektiert und gelangt in Pfeilrichtung 5 bzw. 6 über zwischen den Blaskästen 3 vorgesehene Rückströmkanäle in den Rückströmraum 7 der Maschine und wird von dort einem Saugraum 8 mit Wärmetauscher 9 eines Gebläses 10 zugeführt. Das Gebläse 10 fördert die Luft wiederum zu den Blaskästen 3.

An der Stoffbahn 1 nimmt die - wie beschrieben - im Kreislauf geführte Umluft verschiedene Schadstoffe, wie Spinnöl- und Avivagendämpfe, auf. Aus diesem Grund soll ständig ein Teilstrom der Umluft abgezweigt und - nach einer Reinigung - als Abluft über Dach abgeblasen werden. Bei dem Spannrahmen gemäß Ausführungsbeispiel wird die Umluft vor dem Wärmetauscher 9 in zwei oder drei Teilströme 11, 12 und - gegebenenfalls - 13 unterteilt. Der erste und zweite Teilstrom 11, 12 gelangen durch den Wärmetauscher 9, während der dritte Teilstrom durch einen eventuell - mehr oder weniger - geöffneten Bypass 14 vorbei am Wärmetauscher 9 dem Saugraum 8 zuzuführen ist. Im Saugraum 8 werden die Teilströme 12 und 13 wieder vereinigt und als Umluft 15 im Gebläse 10 erneut beschleunigt.

Der insgesamt mit 9 bezeichnet Wärmetauscher gemäß Ausführungsbeispiel besteht aus einem ersten Abschnitt 16 zum Vorwärmen des in die Abluft gehenden ersten Teilstroms 11 und einem zweiten Abschnitt 17 zum Aufheizen des Teilstroms 12 der Umluft. Der im ersten Abschnitt 16 des Wärmetauschers 9 vorgewärmte erste Teilstrom 11 der Umluft gelangt über einen Verbindungskanal 18 in einen sich über die ganze Umluftstrombreite (gemessen in der Stofftransportrichtung) entsprechenden Linienbrenner mit anschließender Brennkammer 20. Die Brennkammer 20 ist im Ausführungsbeispiel labyrinthartig lang gestreckt, das heißt an den Brenner 19 schließt sich eine mäanderförmige Verweilstrecke als Brennkammer 20 an, in der die in der Umluft gesammelten Schadstoffe allmählich verbrannt werden.

Die auf diese Weise durch thermische Nachverbrennung gereinigte Abluft 21 besitzt eine relativ hohe Temperatur von größenordnungsmäßig 750°C. Dieser hohe Wärmeinhalt wird in dem Wärmetauscher 9 zum Vorwärmen des ersten und zweiten Teilstroms der Umluft im ersten Abschnitt 16 bzw. zweiten Abschnitt 17 herangezogen. Nach dem Durchlaufen durch die beiden Abschnitt 16 und 17 des Wärmetauschers 9 gelangt die nunmehr gereinigte Abluft in einen Abluftkanal 22 und von dort aus - eventuell über einen Ventilator - zum Kamin der jeweiligen Anlage. Wenn der Wärmetauscher nach Rohrbündelart ausgebildet ist, soll die vom Brenner 19 kommende Abluft durch die Rohre des Wärmetauschers geleitet werden.

Das beschriebene integrierte Nachverbrennungssysztem bestehend aus Brenner 19 und Brennkammer 20 wird in dem Saugraum 8 jedes Feldes eines Spannrahmens eingebaut. Der Brenner 19 wird der Natur und der Dichte der zu verbrennenden Schadstoffe entsprechend geregelt. Die notwendige Verweilzeit zum Nachverbrennen der Schadstoffe wird dadurch erhalten, daß die im Brenner 19 aufgeheizte Luft über Umlenkbleche 23 mäanderförmig hin- und hergeleitet wird. Die anschließend immer noch heiße (Ab-)luft wird über den Verbindungskanal 18 in den Wärmetauscher 9 geleitet. Dort wird die durch Verbrennung gereinigte Luft durch die Wirkung des ersten und zweiten Teilstroms der Umluft abgekühlt. Ein solches Nachverbrennungssystem mit anschließendem Wärmetauscher wird in jedem Feld eines Spannrahmens benötigt. Der Abluftkanal 22kann jedoch als Sammelkanal durch die gesamte Maschine führen, so daß pro Maschine in der Regel nur ein Abluftventilator zum Abführen der durch Verbrennung gereinigten Luft in die Außenluft erforderlich ist.

Der nicht als Abluft verwendete Teil der Umluft 15 wird mit einem Teilstrom 12 durch den zweiten Abschnitt 18 des Wärmetauschers 9 geleitet. Wichtig ist hierbei, daß sich die aus dem Brenner 19 bzw. der Brennkammer 20 kommende heiße Abluft im zweiten Abschnitt 17 bereits durch das Vorwärmen des ersten Teilstroms 11 der Umluft etwas abgekühlt hat. Die in der Maschine verbleibende Umluft des zweiten Teilstroms 12 wird also nicht übermäßig erhitzt, so daß dieser Umluftteilstrom dem Gebläse 10 und den Blaskästen 3 zugeführt werden kann.

Die Temperatur der Umluft 15 kann in der beschriebenen Vorrichtung sehr genau geregelt werden. Im Ausführungsbeispiel wird je nach Wärmeanforderung ein Teil des Luft/Luftwärmetauschers 9 von einem motorisch in der Pfeilrichtung anzutreibenden Blech 24 so abgedeckt, daß dieser Teil des Wärmetauschers 9 nicht mehr mit der von der Stoffbahn rückströmenden Umluft 15 beaufschlagt werden kann. Gleichzeitig wird für die Umluft der Bypass 14 für den dritten Teilstrom 13 geöffnet. Hinter dem Bypass 14 werden der erhitzte zweite Umluft-Teilstrom 12 und der nicht erhitzte dritte Umluft-Teilstrom 13 wieder zusammengeführt und als Umluft 15 im Saugraum 8 wieder gemischt. Je nach Stellung des Abdeckblechs 24 und damit je nach Größe des über den zweiten Abschnitt 17 des Wärmetauschers 9 fließenden Umluftstroms kann dieser zweite Teilstrom mehr oder weniger stark erwärmt werden. Durch Anpassen der Strömungsmengen von zweitem und drittem Teilstrom 12 bzw. 13 kann also die Temperatur der Umluft 15 auf einen vorgegebenen Wert exakt eingestellt werden.

Als Brenner 19 wird in der Regel ein Gasbrenner vorgesehen. Demgemäß werden die Maschine und die in der Maschine umgewälzte Umluft 15ge -trennt in jedem Feld über einen Brenner beheizt, der eine für den Betrieb der Maschine an sich zu hohe Temperatur erzeugt, dessen Abwärme aber in einem ersten Wärmetauscherfeld 16 zunächst zum Aufwärmen der in den Brenner 19 bearbeiteten Abluft ausgenutzt wird, so daß ein sich anschließendes Wärmetauscherfeld 17 eine für die Erwärmung der Umluft der Maschine noch annehmbare Temperatur aufweist.

  • Bezugszeichenliste

    1 = Stoffbahn

    2 = Längsränder (1)

    3 = Blaskästen

    4 = Pfeilrichtung

    5 = Pfeilrichtung

    6 = Pfeilrichtung

    7 = Rückströmraum

    8 = Saugraum

    9 = Wärmetauscher

    10 = Gebläse

    11 = erster Teilstrom

    12 = zweiter Teilstrom

    13 = dritter Teilstrom

    14 = Bypass

    15 = Umluft

    16 = erster Abschnitt (9)

    17 = zweiter Abschnitt (9)

    18 = Verbindungskanal

    19 = Brenner

    20 = Brennkammer

    21 = Abluft

    22 = Abluftkanal

    23 = Umlenkblech

    24 = Abdeckblech


Anspruch[de]
  1. 1. Textilmaschine mit kontinuierlicher konvektiver Wärmebehandlung einer textilen Stoffbahn (1) durch auf einem Kreislauf in einem Gebläse (10) beschleunigte und in einem in einem Saugraum vor dem Gebläse (10) angeordneten Wärmetauscher (9) erhitzte Umluft, wobei einem ersten Teilstrom (11) der Umluft eine Vorrichtung zum thermischen Nachverbrennen von mitgeführten Schadstoffen zugeordnet ist und die bei dem Nachverbrennen freiwerdende Wärme auf die Heizseite des Wärmetauschers geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Saugraums (8) vor dem Gebläse ein Brenner (19), insbesondere Linienbrenner, mit sich anschließender Brennkammer (20) zum thermischen Nachverbrennen der Schadstoffe bei ausreichender Brenntemperatur dem die Schadstoffe enthaltenden ersten Teilstrom (11) der Umluft zugeordnet ist, daß der Wärmetauscher (9) aus einem ersten Abschnitt (16) zum Vorwärmen des dem Brenner (19) zuzuführenden, von der Umluft abgezweigten ersten Teilstroms (11) sowie aus einem zweiten Abschnitt (17) zum Erwärmen eines über einen Bypass (14) einstellbaren zweiten Teilstroms (12) der Umluft besteht und daß zwischen Brennkammer (20) und Wärmetauscher (9) ein Verbindungskanal (18) für den im Brenner (19) behandelten ersten Teilstrom (11) und im Anschluß an den Wärmetauscher (9) ein aus der Maschine führender Abluftkanal (22) vorgesehen ist.
  2. 2. Textilmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Brenner (19) nachgeschaltete Brennkammer (20) eine nach Labyrinthart ausgebildete Verweilstrecke zum vollständigen Nachverbrennen der Schadstoffe enthält.
  3. 3. Textilmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht der Nachverbrennung zugeführten Umluft der Weg über den zweiten Abschnitt (17) des Wärmetauschers (9) und über einen am Wärmetauscher vorbeiführenden Bypass (14) zugeordnet ist und daß dem Querschnitt dieser beiden Wege ein einziges mehr oder weniger in den einen oder anderen Weg zu schiebendes Abdeckblech (24) zum Einstellen einer vorgegebenen Temperatur im im nachgeschalteten Gebläse vereinigten Umluftstrom (15) zugeordnet ist.
  4. 4. Textilmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (9) nach Rohrbündelart ausgebildet ist.
  5. 5. Textilmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (19) als Gasbrenner ausgebildet ist.






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