[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von aufgespulten Fasern oder Garnen
mit zwei wechselweise für denselben Behandlungsvorgang zu verwendenden Kesseln, wobei
die Fasern oder Garne in einem ersten Verfahrensschritt mit einem als Wärmeträger
dienenden, nahezu feuchtigkeitsgesättigten, heißen Gas aufgeheizt und in einem zweiten
Verfahrensschritt unter Vakuum getrocknet werden und diese Verfahrensschritte in den
beiden Kesseln abwechselnd bis zur endgültigen Trocknung wiederholt werden. Die Erfindung
betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
[0002] Ein derartiges Verfahren sowie eine zu seiner Durchführung geeeignete Vorrichtung
ist beispielsweise bekannt aus der DE-PS 21 09 696.Dieses Trocknungsverfahren vollzieht
sich dergestalt, daß zunächst das als Wärmeträger dienende, zirkulierende Gas während
des Erwärmungsprozesses zur Aufheizung der Fasern oder Garne auf zum Beispiel 30 bis
60° C und zwecks Herabsetzung der Trockenkraft des Gases ständig angefeuchtet wird
und zwar so stark, daß der Partialdampfdruck ungefähr gleich dem Partialdampfdruck
der Gasgrenzschicht an der Kapilaroberfläche des Trocknungsgutes ist, der seinerseits
von der Temperatur des Trocknungsgutes entsprechend der Dampfkurve abhängt. Dadurch
wird eine intensive Erwärmung des Textilgutes erreicht und gleichzeitig die Trocknung
unterbunden. Anschließend wird der Kessel evakuiert, so daß infolge der Herabsetzung
des Siedepunktes das in den Fasern oder Garnen gespeicherte Wasser verdampft und mit
der Vakuumpumpe abgesaugt wird.
[0003] Dieser Vorgang, d.h. das abwechselnde Aufheizen mit feuchtem, heißem Gas und das
anschließende.Trocknen unter Vakuum wird so lange wiederholt, bis die Fasern oder
Garne ausreichend getrocknet sind.
[0004] Die Verwendung von feuchtem, heißem Gas zum Aufheizen der Fasern oder Garne ist unbedingte
Voraussetzung für eine schonende Behandlung derselben. Bei Verwendung von heißem,
trockenem Gas könnte zwar die Trockenzeit reduziert werden; allerdings müßte dann
mit irreparablen Schäden an den Fasern oder Garnen durch übertrocknung gerechnet werden.
[0005] Da Aufheizen und Vakuumtrocknen wie erwähnt wechselweise vorgenommen werden, besteht
die bekannte Trockenvorrichtung aus zwei Kesseln, in denen die beiden Vorgänge alternierend
ablaufen. Beide Kessel.werden über Umschaltventile erst an die Befeuchtungs- und Aufheizvorrichtung,
dann an die Vakuum- und Trockenvorrichtung angeschlossen. Auf diese Weise können mit
einer einzigen maschinellen Ausstattung: Erhitzer, Gebläse und Evakuierungsvorrichtung
samt Kondensator, zwei Trocknungsvorgänge in zwei Kesseln gleichzeitig gefahren werden,
da immer dann, wenn Gebläse und Erhitzer im Kreislauf des ersten Kessels liegen, der
andere Kessel an die Evakuierungsvorrichtung angeschlossen ist.
[0006] der Praxis hat sich nun herausgestellt, daß der Trocknungsvorgang unter Vakuum relativ
schnell zu einem gewissen Stillstand kommt. Dies ist dann der Fall, wenn die an der
Oberfläche der aufgespulten Fasern und Garne sich befindende Feuchtigkeit verdampftist.
Die in den tieferen Schichten gespeicherte Feuchtigkeit verdampft zwar infolge der
Siedepunktherabsetzung, jedoch kann der Dampf nur langsam durch die darüber liegenden
Schichten hindurchdiffundieren. Die Versuche haben gezeigt, daß der Trocknungsvorgang
schon nach einem Sechstel der gesamten zur Verfügung stehenden Zykluszeit den beschriebenen
Stillstand erreicht.
[0007] Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene
Verfahren dahingehend zu verbessern, daß auch die in den tieferen Schichten der Garne
oder Fasern gespeicherte Feuchtigkeit besser abgeführt werden kann, so daß der Trocknungsvorgang
insgesamt verkürzt wird.
[0008] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst,daß während des ersten Verfahrensschrittes der
Feuchtigkeitsgehalt des Gases entsprechend dem Feuchtigkeitsgehalt der Fasern oder
Garne reduziert wird, daß die Dauer des zweiten Verfahrensschrittes verkürzt wird
und daß in einem dritten Verfahrensschritt bei einem Zwischendruck im Kessel die Restfeuchte
mit einer warmen, trockenen Gasströmung an die Oberfläche der Fasern oder Garne transportiert
wird.
[0009] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann die warme, trockene Gasströmung intermittierend
zugeführt werden. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn die Leistung der Vakuumpumpe
begrenzt ist.
[0010] Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin begründet, daß
die in den tieferen Schichten der Garne oder Fasern gespeicherte Feuchtigkeit nicht
mehr nur aufgrund der Diffusion an die Oberfläche gelangt, sondern mit Hilfe der Gasströmung
nach außen gefördert wird, wobei jedoch gleichzeitig die Vorteile der Vakuumtrocknung,
nämlich die Verringerung des Siedepunkts und die dadurch bedingte Schonung des Materials,
erhalten bleiben.
[0011] Wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Summe der Dauer von zweitem
und drittem Verfahrensschritt, die in dem einen Kessel ablaufen, genau so lange gewählt
wird wie die Dauer des ersten Verfahrensschritts, der in dem jeweiligen anderen Kessel
abläuft, ergibt sich eine erhebliche Verringerung der bis zur völligen Trocknung der
Fasern oder Garne erforderlichen Zyklen und damit gleichzeitig eine Verringerung der
gesamten Behandlungsdauer.
[0012] Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht wie schon erwähnt darin,
eine Vorrichtung anzugeben, die ausgehend von der eingangs beschriebenen Vorrichtung
einen einwandfreien, störungsfreien, zeitlich verkürzten Betriebsablauf ermöglicht,
ohne kostspielige Zusatzaggregate zu benötigen.
[0013] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das zwischen den Steuerorganen eingesetzte
Teil, bestehend aus Gebläse, Befeuchter und Erhitzer, zusätzlich einen Kühler und
einen Wasserabscheider erhält und daß parallel zu den Steuerorganen ein steuerbarer
Bypaß angeordnet ist.
[0014] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Kühler ein Wärmetauscher. Außerdem
kann zur Unterstützung des Trockenvorgangs insbesondere unter Vakuum oder Vollvakuum
ein Hochfrequenz-Erwärmer im Kessel angeordnet sein.
[0015] Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der zur Ausführung des Verfahrens
geeigneten Vorrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
anhand der Zeichnung.
[0016] In jedem der beiden Kessel 1, 1a ist Trocknungsgut, beispielsweise in Form von Spulen
2, 2a eingesetzt. Die Kessel 1, 1a sind an Erwärmungskreisläufe 3, 3a sowie an Evakuierungsleitungen
12, 12a angeschlossen.
[0017] Die beiden Erwärmungskreisläufe 3, 3a sind über Umschaltklappen 13, 13a alternativ
mit einem beiden gemeinsamen Teil mit Gebläse 4, Erhitzer 5, Druckluftquelle 8 und
Befeuchter 18 zu verbinden. Zum Befeuchten des Trocknungsgases dient in aller Regel
Sattdampf.
[0018] Die Evakuierungsleitungen-12, 12a sind über Vakuumklappen 11, 11a mit einer Evakuierungsvorrichtung
16 mit vorgeschaltetem Kondensator 15 verbunden. Schließlich sind an den Kesseln 1,
1a Be- und Entlüftungsventile 10, 10a vorgesehen. Mit Hilfe der eingesetzten Umschaltorgane
14, 14a kann eine Umschaltung dahingehend erfolgen, daß die Garnspulen 2, 2a bevorzugt
an der Außenseite oder an der 'Innenseite getrocknet werden.
[0019] Parallel zu den oberen Umschaltklappen 13, 13a befinden sich steuerbare Bypaßleitungen
9, 9a. Mit Hilfe dieser Bypaßleitungen 9,9a kann ein Teil der erhitzten Gasströmung
aus dem Erwärmungskreislauf abgezweigt und dem momentan evakuierten Kessel 1a zugeführt
werden.
[0020] Das erfindungsgemäße Trocknungsverfahren läuft unter Anwendung der dargestellten
Vorrichtung folgendermaßen ab. Nach dem Einsetzen der aus der Färberei kommenden,
nassen Garnspulen 2, 2a in die Kessel 1, 1a wird zunächst mechanisch mit Druckluft
entwässert und anschließend mit feuchtem, warmem Gas aufgeheizt. Hierzu drückt das
Gebläse 4 das Trocknungsgas, im allgemeinen Luft, durch den Erhitzer 5, wo es erwärmt
und gegebenenfalls durch die Zuführung von Dampf im Befeuchter 18 befeuchtet wird.
Dieses feuchte heiße Gas durchströmt in der dargestellten Stellung der Umschaltklappen
13, 13a den Kessel 1a und die Garnspule 2a in einem Kreislauf. Falls das Gas zu heiß
oder zu stark mit Feuchtigkeit beladen sein sollte, kann es im Kühler 6 abgekühlt
und das sich abscheidende Wasser am Wasserabscheider 7 abgenommen werden. Diese Abkühlung
und Entfeuchtung des .Trocknungsgases erfolgt entsprechend dem Trocknungsgrad der
Fasern oder Garne 2, 2a.
[0021] Ein solcher Erwärmungszyklus dauert beispielsweise sechs Minuten. Er wird mit praktisch
feuchtigkeitsgesättigter Luft von ca. 125°C durchgeführt, wenn z.B. gefärbte Baumwolle
oder Polyester behandelt werden. Infolge der recht kurzen Zykluszeiten wird trotz
der hohen Gastemperatur das Textilgut nur unschädliche Temperaturen, z.B. max 85°C,
annehmen.
[0022] Gleichzeitig befinden sich die Vakuumklappen 11, 11a in der dargestellten Stellung,
d.h. der Kessel 1 ist auf Vakuum geschaltet.
[0023] Sobald der Erwärmungszyklus des rechten Kessels 1a beendet ist, werden die Umschaltklappen
13, 13a und die Vakuumklappen 11, 11a umgeschaltet, so daß jetzt die Garne 2 im linken
Kessel 1 erhitzt und die Garne 2a im rechten Kessel 1a evakuiert und getrocknet werden.
[0024] Wie schon erwähnt, hat es sich herausgestellt, daß der Trocknungsvorgang unter Vakuum
nach relativ kurzer Zeit fast zum Stillstand kommt, beispielsweise nach etwa einer
Minute. Dies ist dadurch bedingt, daß die an der Oberfläche der Garnspule 2 sich befindende
Feuchtigkeit abgedampft und daß die in den tieferen Schichten der Garnspule 2 sich
befindende Feuchtigkeit erst allmählich an die Oberfläche diffundieren muß. Um diesen
Diffusionsvorgang zu beschleunigen, wird nach etwa einer Minute der Bypaß 9 geringfügig
geöffnet. Hierdurch strömt ein Teil der warmen Luft in den Kessel 1, worauf sich dort
ein Zwischendruck einstellt. Diese trockene warme Gasströmung strömt durch die Garnspule
2 und transportiert dabei die in den tieferen Schichten gespeicherte Feuchtigkeit
an die Oberfläche, wo sie infolge der Siedepunktherabsetzung durch die Druckreduzierung
verdampft und über die Leitung 12 in den Vakuumkondensator 15 transportiert wird.
Die Strömungsrichtung durch die Garnspulen 2, 2a kann mit den Umschaltorganen 14,
14a eingestellt werden, wobei überwiegend die Strömung von außen nach innen gerichtet
ist.
[0025] Falls die Vakuumpumpe 16 eine hohe Leistungsfähigkeit besitzt, kann der Bypaß 9,
9a während des dritten Verfahrensschrittes ständig offen bleiben. Besitzt die Vakuumpumpe
16 jedoch nur eine relativ geringe Leistungsfähigkeit, empfiehlt es sich, den Bypaß
9 abwechselnd zu öffnen und zu schließen, damit der Druck im Kessel 1, 1a immer wieder
auf den gewünschten Zwischenwert absinkt.
[0026] Zur Unterstützung der Trocknung, insbesondere während des zweiten und dritten Verfahrensschrittes,
kann in den Kesseln 1, 1a eine Hochfrequenz-Trocknungseinrichtung 17,17a angeordnet
werden.
[0027] Die Anordnung des Kühlers 6 und des Wasserabscheiders 7 bringt noch einen weiteren
Vorteil mit sich. Es ist beispielsweise möglich, Kühlwasser, das dem Vakuumkondensator
15 mit ca. 10°C zugeführt wird und diesen mit ca. 35°C verläßt, unmittelbar dem Kühler
6 zuzuführen, um das Trocknungs- und Erwärmungsgas abzukühlen und zu entfeuchten.
Am Ausgang des Kühlers 6 kann dieses Wasser mit einer Temperatur von ca. 60°C abgenommen
werden. Dieses aufgeheizte Wasser kann dann als Prozeßwasser, beispielsweise in einer
angeschlossenen Färberei, verwendet werden.
1. Verfahren zum Trocknen von aufgespulten Fasern oder Garnen mit zwei wechselweise
für denselben Behandlungsvorgang zu verwendenden Kesseln, wobei die Fasern oder Garne
in einem ersten Verfahrensschritt mit einem als Wärmeträger dienenden, nahezu feuchtigkeitsgesättigten,
heißen Gas aufgeheizt und in einem zweiten Verfahrensschritt unter Vakuum getrocknet
werden, und diese Verfahrensschritte in den beiden Kesseln abwechselnd bis zur endgültigen
Trocknung wiederholt werden, dadurch gekennzeichnet, daß während des ersten Verfahrensschrittes
der Feuchtigkeitsgehalt des Gases entsprechend dem Feuchtigkeitsgehalt der Fasern
oder Garne (2, 2a) reduziert wird, daß die Dauer des zweiten Verfahrensschrittes verkürzt
wird und daß in einem dritten Verfahrensschritt bei einem Zwischendruck im Kessel
( 1, 1a) die Restfeuchte mit einer warmen, trockenen Gasströmung an die Oberfläche
der Fasern oder Garne ( 2, 2a) transportiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des dritten Verfahrensschrittes
die warme, trockene Gasströmung intermittierend zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer des ersten
Verfahrensschrittes gleich der Dauer der Summe von zweitem und drittem Verfahrensschritt
eingestellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern oder
Garne (2,2a) nach dem Einsetzen in die Kessel (1,1a) mittels vorgewärmter Druckluft
mechanisch entwässert werden.
5. Vorrichtung zum Trocknen von Fasern oder Garnen gemäß Anspruch 1, 2, 3 oder 4,
mit zwei wechselweise für denselben Behandlungsvorgang zu verwendenden Kesseln (1,1a),
die durch parallele Leitungen (12, 12a) über Vakuumklappen (11,11a) und einen einzigen
Kondensator (15) an eine gemeinsame Evakuierungsvorrichtung (16) angeschlossen sind,
wobei die Trocknungsmittelkreisläufe (3,3a) der Kessel (1,1a) ein gemeinsames, beide
Kreisläufe (3, 3a) verbindendes, zwischen Umschaltklappen (13, 13a) eingesetztes Teil
mit Gebläse (4), Befeuchter (18) und Erhitzer (5) aufweisen, dadurch gekennzeichnet,
daß das zwischen den Umschaltklappen (13, 13a) eingesetzte Teil (4, 5, 18) zusätzlich
einen Kühler (6) und einen Wasserabscheider (7) enthält und daß parallel zu den Umschaltklappen
(13, 13a) ein steuerbarer Bypaß ( 9, 9a) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler (6) ein Wärmetauscher
ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kesseln
(1, 1a) zusätzlich Hochfrequenz-Erwärmer (17,17a) angeordnet sind.