Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen von aufgespulten Fasern oder Garnen

Beschreibung

[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-A-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] In 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 verdampft ist. 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 schneller abgeführt werden kann, so daß der Trocknungsvorgang insgesamt verkürzt wird.

[0008] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß während des ersten Verfahrensschrittes im Zuge der fortschreitenden Trocknung der Feuchtigkeitsgehalt des Gases entsprechend dem Feuchtigkeitsgehalt der Fasern oder Garne reduziert wird, daß die Dauer des zweiten Verfahrensschrittes gegenüber der Dauer des ersten 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.

[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 Siedepunktes und die dadurch bedingte Schonung des Materials, erhalten bleiben.

[0011] Wenn gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung die Summe der Dauer von zweitem und drittem Verfahrensschritt, die in dem jeweils einen Kessel ablaufen, etwa so lange gewählt wird wie die Dauer des ersten Verfahrensschrittes, der in dem jeweils anderen Kessel abläuft, ergibt sich durch die erhebliche Verringerung der bis zur völligen Trocknung der Fasern oder Garne erforderlichen Zyklen gleichzeitig eine Verringerung der gesamten Behandlungsdauer.

[0012] Unterstützt wird dies zusätzlich, wenn die Fasern oder Garne nach dem Einsetzen in die Kessel mittels vorgewärmter Luft mechanisch vorentwässert werden.

[0013] Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht wie schon erwähnt darin, eine Vorrichtung anzugeben, die ausgehend von der im Oberbegriff von Anspruch 5 beschriebenen Vorrichtung einen einwandfreien, störungsfreien, zeitlich verkürzten Betriebsablauf ermöglicht, ohne kostspielige Zusatzaggregate zu benötigen.

[0014] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das zwischen den Umschaltklappen eingesetzte Teil, bestehend aus Gebläse, Befeuchter und Erhitzer, zusätzlich einen Kühler und einen Wasserabscheider erhält, und daß parallel zu den Umschaltklappen ein steuerbarer Bypaß angeordnet ist.

[0015] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann zur Unterstützung des Trockenvorgangs insbesondere unter Vakuum oder Vollvakuum ein Hochfrequenz-Erwärmer im Kessel angeordnet sein.

[0016] Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der zur Ausführung des Verfahrens geeigneten Vorrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.

[0017] In jedem der beiden Kessel 1, a 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.

[0018] 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.

[0019] 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.

[0020] 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.

[0021] 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.

[0022] 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.

[0023] Gleichzeitig befinden sich die Vakuumklappen 11, 11a in der dargestellten Stellung, d.h. der Kessel 1 ist auf Vakuum geschaltet.

[0024] 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.

[0025] 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.

[0026] 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.

[0027] Zur Unterstützung der Trocknung, insbesondere während des zweiten und dritten Verfahrensschrittes, kann in den Kesseln 1, 1a a eine Hochfrequenz-Trocknungseinrichtung 17, 17a angeordnet werden.

[0028] 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. 60⁰ C abgenommen werden. Dieses aufgeheizte Wasser kann dann als Prozeßwasser, beispielsweise in einer angeschlossenen Färberei, verwendet werden.

Ansprüche

1. Verfahren zum Trocknen von aufgespulten Fasern oder Garnen (2, 2a) mit zwei wechselweise für denselben Behandlungsvorgang zu verwendenden Kesseln (1, 1a), wobei die Fasern oder Garne (2, 2a) 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 (1,1a) abwechselnd bis zur endgültigen Trocknung wiederholt werden, dadurch gekennzeichnet, daß während des ersten Verfahrensschrittes im Zuge der fortschreitenden Trocknung der Feuchtigkeitsgehalt des Gases entsprechend dem Feuchtigkeitsgehalt der Fasern oder Garne (2, 2a) reduziert wird, daß die Dauer des zweiten Verfahrensschrittes gegenüber der Dauer des ersten 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 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kesseln (1, 1a) zusätzlich Hochfrequenz-Erwärmer (17,17a) angeordnet sind.

Claims

1. A process for drying fibre or yarn packages (2, 2a) in two vessels (1, 1 a) to be used alternately for the same treatment operation, wherein the fibres or yarns (2, 2a), in a first process step, are heated with an almost moisture-saturated hot gas acting as heat carrier and, in a second process step, are dried under vacuum, and these process steps are repeated alternately in both vessels (1, 1a) until drying has ended, characterised in that during the first process step in the course of continuing drying the moisture content of the gas is reduced in accordance with the moisture content of the fibres or yarns (2, 2a), in that the duration of the second process step is shorter than the duration of the first process step, and in that in a third process step, with an intermediate pressure in the vessel (1, 1a), the residual moisture is conveyed by a warm dry gas flow to the surface of the fibres or yarns (2, 2a).

2. A process according to Claim 1, characterised in that the warm dry gas flow is supplied intermittently during the third process step.

3. A process according to Claim 1 or 2, characterised in that the duration of the first process step is adjusted to be of equal duration to the sum of the second and third process steps.

4. A process according to Claim 1, 2 or 3, characterised in that after being inserted into the vessels (1, 1a) the fibres or yarns (2, 2a) are mechanically dewatered by means of preheated compressed air.

5. Apparatus for drying fibres or yarns according to Claim 1, 2, 3 or 4, comprising two vessels (1, 1 a) which are to be used alternately for the same treatment operation and which are connected by ducts (12, 12a) in parallel via vacuum valves (11, 11a) and a single condenser (15) to a common evacuation device (16), wherein the drying medium circuits (3, 3a) of the vessels (1, 1 a) have a common portion, connected to both circuits (3, 3a) and interposed between change-over valves (13,13a), comprising a blower (4), a humidifier (18) and a heater (5), characterised in that the common portion interposed between the change-over valves (13, 13a) additionally includes a cooler (6) and a water separator (7), and in that a controllable by-pass (9, 9a) is disposed in parallel with the change-over valves (13, 13a).

6. Apparatus according to Claim 4 or 5, characterised in that high-frequency heaters (17, 17a) are additionally provided in the vessels (1, 1a).

Revendications

1. Procédé pour le séchage de fibres ou fils (2, 2a) en bobines à l'aide de deux chaudières (1, 1a) destinées à être utilisées alternativement pour un même processus de traitement, les fibres ou fils (2, 2a) étant, dans une première étape du procédé, chauffés par un gaz chaud servant de caloporteur et quasiment saturé en humidité, et séchés sous vide dans une deuxième étape du procédé, et ces étapes étant répétées alternativement dans les deux chaudières (1, 1a) jusqu'au séchage définitif, caractérisé en ce qu'au cours de la première étape du procédé, tandis que le séchage se poursuit, la teneur en humidite du gaz est réduite conformément à la teneur en humidité des fibres ou fils (2, 2a), en ce que la durée de la deuxième étape du procédé est réduite par rapport à la durée de la première étape du procédé, et en ce que dans une troisième étape du procédé, en présence d'une pression intermédiaire dans la chaudière (1, 1a), l'humidité résiduelle est transportée sur la surface des fibres ou fils (2, 2a) avec un flux de gaz sec et chaud.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pendant la troisième étape du procédé, le flux de gaz sec et chaud est fourni de manière intermittente.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la durée de la première étape du procédé est réglée de manière à être égale au total des durées de la deuxième et de la troisième étape du procédé.

4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'à la suite de leur introduction dans les chaudières (1, la), les fibres ou fils (2, 2a) sont asséchés mécaniquement par de l'air comprimé préalablement chauffé.

5. Dispositif pour le séchage de fibres ou fils selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, avec deux chaudières (1, 1a) destinées à être utilisées alternativement pour un même processus de traitement, qui sont reliées par des conduites parallèles (12, 12a) et par l'intermédiaire de clapets de vide (11,11a) et d'un unique condenseur (15) à un appareil à faire le vide (16) commun, les circuits de fluide de séchage (3, 3a) des chaudieres (1,1a) présentant une partie commune qui relie les deux circuits (3, 3a), qui est intercalée entre deux clapets de commutation (13, 13a), et qui comprend une soufflante (4), un humidificateur (18) et un appareil de chauffage (5), caractérisé en ce que la partie (4, 5, 18) intercalée entre les clapets de commutation (13, 13a) comprend en outre un refroidisseur (6) et un séparateur d'eau (7), et en ce qu'une dérivation (9, 9a) asservissable est montée en parallèle avec les clapets de dérivation (13, 13a).

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que des appareils de chauffage à haute fréquence (17, 17a) sont en outre disposés dans les chaudières (1, 1a).

Zeichnung