| Dokumentenidentifikation |
DE10233754B4 24.11.2005 |
| Titel |
Textilmaschine mit Umluftheizung durch gasbeheizte Wärmetauscher |
| Anmelder |
A. Monforts Textilmaschinen GmbH & Co.KG, 41238 Mönchengladbach, DE |
| Erfinder |
Freiberg, Helge, 41189 Mönchengladbach, DE |
| Vertreter |
von Creytz, D., Dipl.-Phys., Pat.-Anw., 41844 Wegberg |
| DE-Anmeldedatum |
25.07.2002 |
| DE-Aktenzeichen |
10233754 |
| Offenlegungstag |
19.02.2004 |
| Veröffentlichungstag der Patenterteilung |
24.11.2005 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
24.11.2005 |
| IPC-Hauptklasse |
F26B 13/10
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| IPC-Nebenklasse |
F26B 21/00
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| Beschreibung[de] |
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Die Erfindung betrifft eine Textilmaschine mit Umluftheizung durch
gasbeheizte Wärmetauscher mit in einem Saugraum quer zu dessen Luftraum parallel
zueinander angeordneten Flammrohren, insbesondere Mäanderrohren, und vorgeschaltetem
Brenner. Vorzugsweise sollen benachbarte Flammrohre antiparallel durchströmt werden.
Die Textilmaschine weist bevorzugt eine Einrichtung zum indirekten Erhitzen des
Behandlungsgases auf, in deren Gehäuse ein durch die Erfindung gestalteter Kreuzgegenstrom-Rekuperator
angeordnet ist.
Die Umluftheizung wird vorgesehen bei Konvektions-Trocken- und/oder
Fixiermaschinen zum thermischen Behandeln einer textilen Stoffbahn. Beispiele solcher
Maschinen sind Spannrahmen und Hotflues (vergl. die entsprechenden Stichwörter in
Koch, Satlow, Großes Textil-Lexikon, Deutsche Verlags-Anstalt Stuttgart, 1996).
Auch Vorrichtungen zum kontinuierlichen Schrumpfbehandeln von textilen Stoffbahnen
und Maschinen zum Trocknen von Fadenscharen oder beschichteten Teppichen, gemäß
DE-PS 27 54 438, gehören zum Anwendungsgebiet der Erfindung.
In DE 100 47 834 A1
wird eine Textilmaschine mit einer Einrichtung zur indirekten Erhitzung des Behandlungsgases
beschrieben, die einen in einem Gehäuse angeordneten Kreuzgegenstrom-Rekuperator
enthält. Letzterer wird so aufgebaut, daß die Summe der Temperaturwerte, welche
auf je einer geraden Linie in Umluftströmungsrichtung an den von der Linie getroffenen
Flammrohrteilen gemessen werden, überall im (senkrecht zur Umluftströmung liegenden)
Querschnitt des Wärmetauschers gleich ist. Die im Wärmetauscher übertragene Energie
wird von einem Brenner aufgebracht.
Bei herkömmlichen Textilmaschinen vorgenannter Art werden zum Erhitzen
vorgesehene Verbrennungsgase der Umluft unmittelbar beigemischt, man spricht dann
von einer direkten Heizung. Die im Allgemeinen durch Verbrennen von Gas oder Öl
erzeugten Verbrennungsgase kommen dann unmittelbar mit der textilen Stoffbahn in
Berührung. Wenn das vermieden werden soll, kann die vorgenannte indirekte Heizung
angewendet werden.
Bei der indirekten Heizung werden im Allgemeinen Wärmetauscher mit
Ölumlauf- oder Dampfheizung eingesetzt. Diese Wärmetauscher gewährleisten, daß der
aufzuheizende Umluftstrom, dessen Volumen und auch dessen Querschnitt – bestimmt
durch den Verbrauch im zu versorgenden Düsensystem – relativ groß ist, überall
im Strömungsquerschnitt die gleiche Temperatur erhält. Letzteres ist Voraussetzung
dafür, daß der von dem Umluftstrom, z.B. in Düsenkästen, gebildete Behandlungsmittelstrom
überall auf der behandelten Fläche der textilen Stoffbahn die gleiche Temperatur
hat. Dieser Vorteil wird aber teuer erkauft, wenn beim Anwender Heizanlagen zum
Betrieb von durch ölumlauf- oder dampfbeheizten Wärmetauschern fehlen, also erhebliche
zusätzliche Investitionen selbst dann erforderlich sind, wenn nur hin und wieder
Anwendungsfälle mit indirekter Heizung vorkommen.
Wenn in der fraglichen, zu beheizenden Textilmaschine, z.B. in einer
Hotflue, eine sehr große Leistung verlangt wird, kann die erforderliche Energiemenge
nur schwer von einem einzigen großen Brenner aufgebracht werden. Vielmehr hat es
sich in der Praxis als günstiger erwiesen, zwei kleinere Brenner einzusetzen. Die
allgemeine Forderung, die zu behandelnde textile Stoffbahn überall auf ihrer Fläche,
insbesondere auf jeder Linie quer zur Transportrichtung, gleich zu erhitzen, muß
aber auch bei Einsatz von zwei Brennern erfüllt werden.
Wenn bei den direkt beheizten Maschinen anstelle eines großen Brenners
zwei kleinere Brenner vorgesehen werden, läßt sich eine gleichmäßige Verteilung
der Umlufttemperatur auf der Stoffbahnfläche quer zum Umluftstrom erreichen, wenn
jeder der beiden Brenner einen eigenen Temperaturregelkreis erhält. Dabei ist der
Temperaturfühler für den auf der einen (z.B. rechten) Seite befindlichen Brenner
in demjenigen Ventilatorgehäuse, welches derselben, also der rechten Seite der Stoffbahn
zugeordnet ist, während der Temperaturfühler, für den auf der anderen (linken) Seite
angeordneten Brenner in demjenigen Ventilatorgehäuse angeordnet wird, welches sich
dort (d.h. links) befindet. Die beiden Teilströme werden in verschiedenen Saug-
und Druckräumen mit Hilfe aufwendiger Umluftmischer miteinander gemixt, so daß auf
jeden Fall eine gleichmäßige Temperaturverteilung über die Stoffbahnbreite beim
Auftreffen auf den Stoff erreicht wird. Die separate Temperaturregelung ist notwendig,
weil es kaum möglich ist, beide Brenner absolut gleich von einem Regler zu steuern.
Das liegt an der Toleranz und Hysterese der Regelventile für die Energiezufuhr,
z.B. Gaszufuhr.
Nach einer der Erfindung zugrunde liegenden Erkenntnis erscheint es
bei einem indirekten Erhitzen des Behandlungsgases notwendig, für jeden der (kleineren)
Brenner einen eigenen Wärmetauscher vorzusehen. Trotzdem ist es im Sinne der vorgenannten
DE 100 47 834 A1 erwünscht, die
aufwendigen Umluftmischer zum Erzielen eines über seinen Querschnitt überall gleich
temperierten Luftstroms einzusparen. Vielmehr sollen die Flammrohre so anzuordnen
und auszubilden sein, daß die Summe der auf jeder Linie parallel zur Umluftströmung
von Flammrohr zu Flammrohr gemessenen Temperaturwerte überall im (senkrecht zur
Umluftströmung liegenden) Querschnitt des den Brennern gemeinsam
zugeordneten Gesamt-Wärmetauscherkanals gleich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Ziele für zwei Brenner
zum indirekten Erhitzen des Behandlungsgases mit einem Kreuzgegenstrom-Rekuperator
zu erreichen, wobei jeder der beiden Brenner einen eigenen Temperaturregelkreis
mit eigenem Temperaturfühler und eigenem Regelventil (für die Energiezufuhr) enthalten
soll.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht für die eingangs beschriebene
Textilmaschine darin, daß zwei Brenner mit je einem nachgeschalteten Röhren-Wärmetauscher
je einer Hälfte – rechte bzw. linke Hälfte – des Saugraums zugeordnet
sind und daß die Flammrohre beider Wärmetauscher in dem Hauptteil des Saugraums
quer zu dessen Luftstrom über die gesamte Saugraum-Breite reichen, aber sich in
mindestens einem Abschnitt des Umluftstromwegs im Saugraum nur über die dem jeweiligen
Brenner zugeordnete Saugraumhälfte erstrecken. Mit anderen Worten: Um bei großen
erforderlichen Heizleistungen mit zwei Brennern arbeiten zu können und trotzdem
bei indirekter Umluftheizung den durch den Wärmetauscher gesaugten Luftstrom überall
auf dem Strömungsquerschnitt gleich zu erhitzen, werden die Brenner mit je einem
nachgeschalteten Röhren-Wärmetauscher je einem Teil des Saugraums zugeordnet, wobei
die Heizrohre beider Wärmetauscher in dem Hauptteil des Saugraums quer zu dessen
Luftstrom über die gesamte Saugraum-Breite reichen, aber sich in mindestens einem
Abschnitt des Luftstromwegs im Saugraum nur über den dem jeweiligen Brenner zugeordneten
Saugraumteil erstrecken. Einige Verbesserungen und weitere Ausgestaltungen der Erfindung
werden in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß werden die Rohre der beiden Wärmetauscherteile so
angeordnet, daß im Hauptteil des Wärmetauschers jeweils eine Röhrenlage des ersten
Wärmetauschers mit einer des zweiten Wärmetauschers abwechselt. Dabei strömen die
Verbrennungsgase innerhalb der Flammrohre während die zur textilen Stoffbahn heranzufördernde
und zu erhitzende Umluft um die Rohre herumgeführt wird. Der Wärmetausch findet
an der Oberfläche der Rohre statt, dort wird die Wärme der Verbrennungsluft an die
Umluft abgegeben.
Erfindungsgemäß werden die Flammrohre der beiden Wärmetauscher in
deren Hauptteil, bevorzugt mäanderförmig, über die ganze Breite des Saugraums geführt.
In mindestens einem, bevorzugt im ersten und/oder letzten Abschnitt, auf dem Umluftweg
durch den Saugraum werden die Flammrohre, in denen die Verbrennungsgase des einen,
z.B. rechten, Brenners strömen, nur durch die rechte Hälfte des Saugraums geführt,
während die Flammrohre des anderen, also linken, Brenners nur in der linken Hälfte
des Saugraums liegen. Von linker oder rechter Hälfte wird der Einfachheit wegen
gesprochen. Grundsätzlich geht es um einen Teil des Saugraums. Im Anschluß an den
Wärmetauscher werden die Verbrennungsgase in einen Sammler geleitet und von dort
aus der Maschine herausgesaugt.
Dadurch, daß sich die Flammrohre auf einem Abschnitt des Umluftweges
durch den Wärmetauscher nur in der einem der Brenner zugehörigen Hälfte des Saugraums
befinden, wird eine getrennte Temperaturregelung der Umluft auf diese Hälfte und
damit eine Regelung des zugehörigen Brenners ermöglicht.
Die erfindungsgemäße partielle Teilung des Wärmetauschers kann bevorzugt
am Anfang und/oder am Ende des Umluftwegs im Saugraum vorgesehen werden. Der geteilte
Abschnitt des Wärmetauschers kann aber im Grunde an irgendeiner Stelle des Wärmetauschers,
z.B. auch irgendwo in der Mitte des Umluftwegs, angeordnet werden.
Durch die Erfindung wird ein von zwei Brennern versorgter Wärmetauscher
für eine indirekte Umluftheizung geschaffen, der eine exakte, getrennte Regelung
der beiden Brenner ermöglicht, aber mit wesentlich weniger Aufwand herstellbar ist,
als wenn jedem Brenner ein gesonderter Wärmetauscher insgesamt zuzuordnen wäre.
Der erfindungsgemäß zum größten Teil ungeteilte Wärmetauscher ist beispielsweise
kostengünstiger zu fertigen als zwei getrennte Wärmetauscher, da – im ungeteilten
Bereich des Wärmetauschers nur die Hälfte der Schweißarbeiten (wie bei vollständiger
Teilung) durchzuführen ist.
Für eine exakte Regelung der beiden Brenner hat es sich als ausreichend
erwiesen, wenn weniger als zehn Prozent – im Allgemeinen genügen zwei Mäanderschleifen
oder vorzugsweise eine einzige Mäanderschleife – im Sinne der Erfindung geteilt
ist. Ein erfindungsgemäßer Kreuzgegenstrom-Rekuperator zum indirekten Erhitzen eines
Behandlungsgases besaß je vier sich über die ganze Breite quer zum Umluftstrom erstreckende
Flammrohrschleifen, die von jedem der Brenner versorgt werden, und für jeden der
Brenner zusätzlich eine sich über die Hälfte des Umluftquerschnitts erstreckende
Flammrohrschleife.
Anhand eines schematischen Ausführungsbeispiels werden Einzelheiten
der Erfindung erläutert.
In der beiliegenden Zeichnung wird ein parallel zum Umluftstrom
1 geschnittener Wärmetauscher-Kanal 2 im Prinzip dargestellt.
Der Wärmetauscher-Kanal 2 besitzt einen Eingang 3 und einen Ausgang
4 und einander gegenüberliegende Längswände 5 und 6.
Der Kanal 2 umfaßt eine rechte Hälfte 7 und eine linke Hälfte
8. Den Hälften 7 und 8 wird je ein Brenner
9 und 10 zugeordnet. Von jedem Brenner werden zwei Flammrohre
11 bzw. 13 versorgt. Die Flammrohre werden bevorzugt in antiparallel
zueinander verlaufenden Mäandern 15, 16 durch den Wärmetauscher-Kanal
2 geführt. Die gezeichneten Mäanderrohre 11 und 13 laufen
quer zum Umluftstrom 1 und mäandern in Richtung des Umluftstroms
1.
In einem Hauptteil 17 des Mäanders 15,
16 werden die Flammrohre 11 ebenso wie die Flammrohre
13 quer ganz durch den Wärmetauscher-Kanal 2, also von Längswand
5 zu Längswand 6 hin- und hergeführt. In einem im Ausführungsbeispiel
in Umluftstromrichtung am Ende des Kanals 2 befindlichen Abschnitt
18 bzw. 19 mäandern dagegen die Flammrohre 11 nur in
der rechten Hälfte 7 und die Flammrohre 13 nur in der linken Hälfte
8 des Wärmetauscher-Kanals 2. Diesen Abschnitten 18,
19 wird je ein Temperaturfühler 20, 21 zugeordnet, der
den zugehörigen Brenner 9 bzw. 10 über einen Regler
22 bzw. 23 (längs der eingezeichneten Wirkungslinie) so steuert,
daß der am Ausgang 4 austretende Umluftstrom 1 über den ganzen
Umluftstromquerschnitt, von der Längswand 5 zur Längswand 6 (und
quer dazu), überall gleich temperiert wird. Nach dem Wärmetauscher können die Verbrennungsgase
über Heizungsauslässe 24, 25 in einen Sammler geleitet und von
dort aus der Maschine abgesaugt werden.
Wie die erfindungsgemäße Temperaturregelung arbeiten kann, wird am
folgenden Beispiel gezeigt: Es wird angenommen, daß die Verbrennungsgase des rechten
Brenners 9 um 20° Celsius heißer sind als die Verbrennungsgase des
linken Brenners 10 (800° Celsius gegenüber 780° Celsius). Es wird
der Einfachheit halber ferner angenommen, daß dies auch die Oberflächentemperatur
der Rohre 11 bzw. 13 am Eintritt ist. Die Verbrennungsgase kühlen
sich infolge der Wärmeabgabe an die Umluft in der durch die eingezeichneten Temperaturangaben
dargestellten Weise ab. Verfolgt man nun die Oberflächentemperaturen von jeweils
drei Strömungspfaden der Umluft in der rechten und linken Hälfte 7,
8 und addiert die Oberflächentemperaturen der jeweiligen Umluft-Strompfade,
so stellt man fest, daß in der rechten Hälfte 7, also dort, wo die Verbrennungsgase
mit einer etwas höheren Temperatur in die Rohrbündel eingeströmt sind, sich auch
höhere Temperatur-Summen ergeben, als in der linken Hälfte 8 ergeben (Summe
der Oberflächentemperaturen in den rechten Strömungspfaden 5700/5.680/5.660°
Celsius; Summe der Oberflächentemperaturen in den linken Strömungsphasen 5.600/5.620/5.640°
Celsius). Der Fühler 20 des rechten Brenners 9 gibt diesem ein
Signal, die Energiezufuhr zu drosseln, bis der IST-Wert des linken Brenners
10 erreicht ist.
1- Umluftstrom
2- Wärmetauscher-Kanal
3- Eingang
4- Ausgang
5- linke Längswand
6- reche Längswand
7- rechte Hälfte
8- linke Hälfte
9- rechter Brenner
10- linker Brenner
11- Flammrohre (28)
13- Flammrohre (29)
15- Mäander (28)
16- Mäander (29)
17- Hauptteil
18- rechter geteilter Rohrabschnitt
19- linker geteilter Rohrabschnitt
20- rechter Temperaturfühler
21- linker Temperaturfühler
22- rechter Regler
23- linker Regler
24- rechter Heizgasauslaß
25- linker Heizgasauslaß
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| Anspruch[de] |
- Textilmaschine mit Umluftheizung durch gasbeheizte Wärmetauscher mit
in einem Saugraum quer zu dessen Luftstrom (1) parallel zueinander angeordneten
Flammrohren (11 und 13) und vorgeschaltetem Brenner (9,
10), dadurch gekennzeichnet, daß zwei Brenner (9,
10) mit je einem nachgeschalteten Röhren-Wärmetauscher je einer Hälfte
(7, 8) – rechte bzw. linke Hälfte – des Saugraums
zugeordnet sind und daß die Flammrohre (11 und 13) beider Wärmetauscher
in dem Hauptteil (17) des Saugraums quer zu dessen Luftstrom (1)
über die gesamte Saugraum-Breite reichen, aber sich in mindestens einem Abschnitt
(18, 19) des Umluftstromwegs (1) im Saugraum nur über
die dem jeweiligen Brenner (9, 10) zugeordnete Saugraumhälfte
(7, 8) erstrecken.
- Textilmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der geteilte
Abschnitt (18, 19) der Flammrohre (11 und 13)
sich im Eingangsbereich oder im Ausgangsbereich des Luftstromwegs (1) befindet.
- Textilmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
den geteilten Abschnitten (18, 19) der Flammrohre mindestens je
ein Temperaturfühler (20, 21) zugeordnet ist und daß die Temperaturfühler
über je einen Regler (22, 23) auf den zugehörigen
Brenner (9, 10) geschaltet sind.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen
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