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Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Fäden, Garnen, Filmen oder Bahnen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Fäden, Garnen, Filmen
oder Bahnen aus beispielsweise Textilstoffen, in der das Gut durch eine Schicht
fester, durch einen aufwärts gerichteten Gasstrom in der Schwebe und in wirbelnder
Bewegung gehaltener Teilchen geführt wird.
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Bei den bekannten Vorrichtungen wird das Gut von oben in die sogenannte
Wirbelschicht eingeführt, durchläuft den größten Teil der Schicht von oben nach
unten, wird innerhalb der Schicht umgelenkt und wieder nach oben aus der Wirbelschicht
ausgeführt. Es ist auch an sich bekannt, das Gut an der Unterseite des Wirbelschichtbehälters
durch dessen Wand ein- bzw. auszuführen. Dies erfordert jedoch eine Abdichtung der
Durchtrittsstelle des Gutes gegen den Austritt von Teilchen der Wirbelschicht.
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Bei der Wahl der Abmessungen der Abdichtungen sind aber mehrere Faktoren
maßgebend, die sich nicht aufeinander abstimmen lassen. Einerseits soll eine gewisse
Bewegungsfreiheit des Gutes senkrecht zur Bewegungsebene erhalten bleiben, andererseits
soll der Spalt so schmal sein, daß die Differenz seiner Weite und der Dicke der
Bahn, die auch aus einzelnen Fäden oder Garnen bestehen kann, die in einer Ebene
liegend geführt sind, kleiner ist als die Korngröße der Wirbelschichtteilchen. Die
Abstimmung dieser beiden Forderungen aufeinander führt dazu, daß die Korngröße der
Wirbeischichtteilchen nicht beliebig klein gewählt werden kann, obwohl vorzugsweise
die Korngröße etwa 500 u (0,5 mm) und weniger betragen sollte. Selbst wenn auf eine
Bewegungsfreiheit des Gutes senkrecht zu seiner Ebene im wesentlichen verzichtet
wird, ist es dennoch schwierig, einen Schlitz für die Aufnahme einer breiten Bahn
von so geringer Weite mit einer so geringen Toleranz herzustellen. Außerdem wechselt
die genannte entscheidende Differenz zwischen Spaltweite und Bahndicke je nach der
Dicke des behandelten Gutes, so daß eine Spaltbreite, die bei einer Bahn von einer
gegebenen Dicke befriedigt, bei der Behandlung von dünnerem Gut das Austreten von
Wirbelschichtteilchen nicht mehr verhindert.
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Nach der Erfindung werden diese Schwierigkeiten dadurch vermieden,
daß die im Boden der Behandlungsvorrichtung befindliche(n) Durchtrittsöffnung(en)
für das Gut durch eine Schicht loser, fester Teilchen abgedeckt ist (sind), deren
Korngröße die Weite der Durchtrittsöffnung(en) übersteigt, wobei mindestens ein
Teil dieser gröberen Teilchen in mindestens einer von der Wirbelschicht getrennten
und der Durchtrittsöffnung des Gutes anliegenden Kammer enthalten ist.
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Es ist bekannt, bei Flüssigkeitsfiltern mit Luft- und Wasserrückspülung
neben gleichmäßig über die Filterfläche verteilten Tauchrohren, die in einen unterhalb
des Filterbodens angeordneten Preßluftbehälter mit freiem Wasserspiegel hineinragen,
zwischen dem Filterboden und dem Filtermaterial eine oder mehrere übereinanderliegende
Stützschichten aus Kies od. dgl. anzuordnen, deren Korn gröber ist als das des Filtermaterials
und mindestens in der untersten Stützschicht den Innendurchmesser der Tauchrohre
übersteigt.
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Bei diesem bekannten Flüssigkeitsfilter werden diese Sperrschichten
zwischen den Bodenöffnungen und einer ruhenden Schicht von kleinen Filtermaterialteilchen
verwendet. Die Anwendung einer solchen Sperrschicht zum Verhindern des Austritts
von in wirbelnder Bewegung gehaltenen Teilchen war schon deshalb nicht naheliegend,
weil mit der Gefahr gerechnet werden mußte, daß sich die größeren Teilchen der Sperrschicht
in gewissem Maße an der Wirbelbewegung beteiligen würden. Als weiterer Gesichtspunkt
kommt hinzu, daß bei dem bekannten Flüssikeitsfilter die Sperrschicht, die den Austritt
über ihr liegender feinerer Teilchen verhindern soll, den Durchtritt eines strömungsfähigenMediums,
bei einem Wirbelschichtbehälter nach der Erfindung jedoch den Durchtritt fester
Körper, z. B. einer Anzahl von Fäden
oder Garnen oder einer Stoffbahn,
gestatten soll. Die Neigung der gröberen Teilchen der Sperrschicht an der Wirbelbewegung
der feineren Teilchen teilzunehmen, wird daher noch dadurch erhöht, daß das Gut
beim Durchtritt die Sperrschichtteilchen berührt und in Bewegung versetzt. Im Gegensatz
dazu sind die Eintrittsöffnungen für das strömungsfähige Medium beim bekannten Flüssigkeitsfilter
über den Boden gleichmäßig verteilt, so daß bei der bekannten Sperrschicht eine
solche Gefahr des Mitreißens von Sperrschichtteilchen nicht besteht.
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Diese Schwierigkeiten, die sich aus der schon ohnehin nicht naheliegenden
Anwendung einer Sperrschicht aus gröberen Teilchen als Dichtungsmittel am Durchtritt
des Gutes durch die Wand eines Wirbelschichtbehälters zum Verhindern des Durchtritts
der feineren Wirbelschichtteilchen ergeben, werden durch die Anordnung mindestens
einer der Durchtrittsöffnung des Gutes anliegenden Kammern in einfacher Weise vermieden,
die mindestens einen Teil der gröberen Sperrschichtteilchen umschließt.
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Nach einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung können die gröberen
Teilchen, deren Korngröße die Weite der Durchtrittsöffnung übersteigt, auch eine
höhere Dichte haben als die feineren aufgewirbelten Teilchen. Dies trägt weiter
dazu bei, eine Teilnahme der gröberen Teilchen an der Wirbelbewegung zu verhindern.
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Vorteilhafterweise kann der Durchmesser der gröberen Teilchen mindestens
das Vierfache, jedoch nicht mehr als das Achtfache des mittleren Durchmessers der
Teilchen in der Wirbelschicht betragen.
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In den Zeichnungen ist eine Ausführungsform der Vorrichtung nach der
Erfindung beispielsweise dargestellt.
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Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht des unteren Teiles eines
Wirbelschichtbehälters nach der Erfindung im Schnitt; Fig.2 ist eine schematische
Seitenansicht einer anderen Ausführungsform eines Wirbelschichtbehälters, ebenfalls
nach der Erfindung, im Schnitt; Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht des unteren
Teiles der in Fig. 2 schematisch dargestellten Anordnung; Fig. 4 und 5 sind schematische
Seitenansichten von abgewandelten Formen des unteren Teiles des in Fig. 2 und 3
dargestellten Behälters.
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Der in Fig. 1 dargestellte Behälter 11 hat einen Zwischenboden
11a mit einem darunterliegenden Hohlraum, der eine Luftkammer 12 bildet. Quer zu
der Luftkammer 12 liegen Druckluftzuleitungen 13.
Der Zwischenboden
11a, der aus zwischen perforierten Stahlblechplatten 11c eingelegter Messinggaze
11b mit 80 - 80 Maschen je Quadratzoll besteht, hat eine querliegende Öffnung
14.
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Oberhalb der Öffnung 14 sind auf den Zwischenboden 11 a zwei
Zwischenwände 15 aufgelagert, deren obere Enden nach innen abgewinkelt sind, so
daß sie eine Einfassung bilden. Innerhalb dieser von den Zwischenwänden 15 gebildeten
Einfassung sind Glaskügelchen 18 von 3 mm Durchmesser in solcher Menge eingelagert,
daß sie den eingefaßten Hohlraum zu etwa drei Vierteln füllen. Die Zwischenwände
15 sind in der Nähe ihrer oberen Enden geschlitzt, und die Schlitze 16 sowie der
Spalt zwischen den abgewinkelten Teilen der Zwischenwände sind etwas weniger als
3 mm breit, so daß die Glaskügelchen am Austreten aus dem Hohlraum gehindert werden.
Die Breite der Öffnung 14 ist aus dem gleichen Grunde die gleiche.
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Im Betrieb wird das zu behandelnde Material über eine Walze fort,
durch eine abgedichtete Öffnung 17 im eigentlichen Behälterboden 11d und durch die
Öffnung 14 im Behälterzwischenboden 11a des Behälters 11 eingeführt.
Die Materialbahn bewegt sich dann durch die Schicht aus im Durchmesser größeren
Glaskügelchen 18, durch den Spalt zwischen den nach innen abgewinkelten oberen Enden
der Zwischenwände 15 aus dem von diesen gebildeten Hohlraum heraus und in die eigentliche
Schicht 19, die aus Glaskügelchen von I/2 mm Durchmesser besteht. Bei eingeschalteter
Luftzufuhr wirkt die Anordnung als eine wirksame Dichtung für den Eintritt des Materials
in die Schicht. Die größeren Glaskügelchen 18 werden nicht aufgewirbelt. Es zeigt
sich, daß die Anordnung der Schlitze 16 dazu beiträgt. daß etwaige kleinere Glaskügelchen,
die durch den Spalt zwischen den abgewinkelten Enden der Zwischenwände 15 in den
Hohlraum eingedrungen sein könnten, durch diese Schlitze wieder zur Hauptmasse der
Schicht zurückkehren.
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Unter Verwendung der gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 zeigen die
Fig. 2 und 3 einen Wirbelschichtbehälter 11 mit einem Boden 11 d und in dem Behälter
11 angeordneten Luftzuleitungsrohren 13. Oberhalb der Rohre 1.3 sind zwei Platten
20 von ähnlich durchbrochener Bauart wie der Zwischenboden 11 a im Behälter
der Fig. 1. Die Platten 20
sind in solcher Weise angeordnet, daß der Abstand
zwischen ihren inneren Rändern wesentlich mehr beträgt als 3 mm (z. B. etwa 12 mm),
also wesentlich mehr als der Durchmesser der Glaskügelchen 18, die im unteren Teil
des Behälters 11 in solcher Menge vorgesehen sind, daß sie eine Schicht bilden,
deren Höhe um ein ausreichendes Maß größer ist als der Abstand der Platten
20 von dem Behälterboden 11 d, so daß die kleineren Glaskügelchen,
deren Durchmesser einen halben Millimeter beträgt und die die Hauptmasse der Schicht
19 bilden, die Platten 20 nicht erreichen und nicht durch den Spalt zwischen den
beiden Platten hindurchtreten können. Der Boden 11 d des Behälters 11 hat eine quer
zu diesem liegende Öffnung 17, die den Eintritt des zu behandelnden Materials gestattet
und zur Verminderung von Luftverlusten mit einer Dichtung 21 versehen ist. Eine
solche Dichtung 21 kann aus einem starren Winkelprofil 21a entlang der einen Seite
der Öffnung und einem an einem zweiten Winkelprofil 21 c angebrachten flexiblen
Glied aus Phosphorbronze 21 b bestehen.
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Im Betrieb wird das zu behandelnde Material über eine Walze durch
die abgedichtete Öffnung im Behälterboden 11d ein- und zwischen den Platten
20
hindurchgeführt, so daß es zuerst durch die GlaskügeIchen von größerem
Durchmesser 18 hindurch-und dann in die Hauptmasse der Schicht 19 oberhalb der Platten
20 eintritt. Auch hier wurde festgestellt, daß, wenn das Material bei eingeschalteter
Luftzufuhr in den Behälter 11. eintritt, die Konstruktion am unteren Teil des Behälters
als wirksame Dichtung für den Eintritt des Materials in die Hauptschicht 19 wirkt.
Auch hier sind die größeren Glaskügelchen 18 nicht aufgewirbelt. Die Anordnung der
Platten 20 ist wichtig. Sie dienen nicht nur als zusätzliche Auflage für
die Schicht im nicht aufgewirbelten Zustand, vielmehr würden, wenn sie nicht
vorhanden
wären, die größeren Glaskügelchen 18 dazu neigen, sich zu beiden Seiten der Dichtung
21 zu trennen und den kleineren Teilchen ein Vordringen bis in dieses Gebiet zu
gestatten.
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Die Öffnung 17 im Boden 11d des Behälters 11
kann auch
auf andere Art abgedichtet werden. Es kann z. B. (vgl. Fig. 4) eine Einfassung vorgesehen
werden, die der im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen ähnlich ist, jedoch in
umgekehrter Anordnung unter dem Behälterboden vorgesehen werden. Diese Einfassung
soll Glaskügelchen von 3 mm Durchmesser enthalten und genügend tief sein, um Luftverluste
auf ein vernachlässigbares Maß zu vermindern.
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Eine andere alternative Konstruktion ist in Fig. 5 gezeigt. In diesem
Falle sind im Boden 11d zwei Walzen 22 vorgesehen, zwischen welchen in dem
von ihnen gebildeten Spalt das Material hindurchgeführt wird. Flexible Dichtungsstreifen
23 liegen am unteren Teil der Mantelflächen der Walzen berührend an.