APPARATUS FOR HEAT-TREATING CONTINOUS-WEB MATERIALS

Abstract: 1. Apparatus for heat treatment of lengths of material in a plurality of treatment zones by means of hot air which is circulated within the individual treatment zones as circulating air, in which a proportion of the circulating air stream is extracted from the treatment zone as exhaust air and replaced by fresh air, containing in the individual treatment zones a circulating air blower, an arrangement for heating the circulating air stream and a heat exchanger for heating the fresh air through the exhaust air, characterised by the combination of the following features : a) a separate blower (8) arranged between the external atmosphere and the heat exchanger (11) is provided in order to supply the fresh air, b) the fresh air discharge side of the heat exchanger (11) opens into the part of the interior of the treatment zone to which the intake side of the arrangement (4) for heating the circulating air stream is connected, c) the intake side of the circulating air blower (3) is arranged on the discharge side of the arrangement for heating the circulating air stream.

Description: Vorrichtung zur Wärmebehandlung von bahnförmigem Gut Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von bahnförmigem Gut in mehreren Behandlungszonen mittels Heissluft, die innerhalb der einzelnen Behandlungszonen als Umluft umgewälzt wird, wobei ein Teil des umgewälzten Luftstromes als Fortluft aus der Behandlungszone abgezogen und durch Frischluft ersetzt wird, enthaltend in den einzelnen Behandlungszonen einen Umluftventilator, eine Einrichtung zur Aufheizung des Umluftstromes sowie einen Wärmetauscher zur Erwärmung der Frischluft durch die Fortluft. Eine Vorrichtung der vorstehend genannten Art ist beispielsweise durch das DE-Gm 79 28 210 bekannt. Hierbei wird die Frischluft durch den Umluftventilator angesaugt, wobei der zur Erwärmung der Frischluft durch die Fortluft dienende Wärmetauscher und ein zur Aufheizung des Umluftstromes dienender Wärmetauscher gewissermassen parallel an die Saugseite des Umluftventilators angeschlossen sind. Eine solche Ausführung ist mit wesentlichen Nachteilen behaftet. Mit einer Verschmutzung des zur Erwärmung der Frischluft dienenden Wärmetauschers ändert sich die vom Umluftventilator angesaugte -Frischluftmenge. Ungünstig ist ferner, dass die Temperaturen des erwärmten Umluftstromes einerseits und des er wärmten Frischluftstromes andererseits recht unterschiedlich sind. Die unterschiedlichen Temperaturen und Zähigkeiten der beiden Luftströme, die sich erst auf der Ansaugseite des Umluftventilators vereinigenkönnen zu einer ungleichmassigen Temperatur am bahnförmigen Gut führen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieser-Nachteile eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich durch eine besondere Gleichmässigkeit (in mengenmässiger, temperaturmässiger und zeitlicher Hinsicht) des dem bahnförmigen Gut zugeführten Heiss luft stromes sowie durch einen einfachen konstruktiven Aufbau auszeichnet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Kombination folgender Merkmale gelöst: a) zur Zuführung der Frischluft ist ein gesonderter, zwischen der Aussenatmosphäre und dem Wärmetau scher angeordneter Ventilator vorgesehen, b) die Frischluft-Austrittsseite des Wärmetauschers mündet in den Teil des Innenraumes der Behand lungszone ein, an den die Ansaugseite der Ein richtung zur Aufheizung des Umluftstromes ange schlossen ist. Im Unterschied zu dem eingangs erläuterten bekannten Stand der Technik wird bei der erfindungsge mässen Ausführung der durch die Fortluft erwärmte Frischluftstrom nichtnach der Hauptwärmequelle (nämlich der Einrichtung zur Aufheizung des Umluftstromes) dem Umluftstrom zugeführt, sondern bereits vorher. Infolgedessen durchsetzen der Umluftstrom und die mittels der Fortluft bereits erwärmte Frischluft gemeinsam diese Hauptwärmequelle, was eine hohe (zweistufige) Aufheizung des Frischluftstromes und eine gute Vermischung von Frischluft und Umluft gewährleistet, ehe der Heissluftstrom wieder in Berührung mit dem bahnförmigen Gut kommt. Da die Zuführung der Frischluft bei der erfindungsgemässen Lösung durch einen gesonderten, zweckmässig in seiner Drehzahl regelbaren Ventilator erfolgt, kann die zugeführte Frischluftmenge ausserordentlich feinfühlig auf den Bedarf der Maschine eingestellt werden. Eine im Laufe der Betriebszeit etwa auftretende Verschmutzungder Frischluftseite des Wärmetauschers kann hierbei ohne weiteres durch Anpassung der Drehzahl des Ventilators ausgesteuert werden. Vorteilhaft ist bei der erfindungsgemässen Lösung ferner, dass sie auch bei direkt beheizten Maschinen eingesetzt werden kann, d.h. bei Maschinen, deren Einrichtung zur Aufheizung des Umluftstromes durch eine Brennkammer mit direkter Beheizung des Umluftstromes gebildet wird. Bei derartigen Maschinen ist nämlich der Unterdruck auf der Saugseite des Umluft-Ventilators so gering, dass mit der ein gangs geschilderten bekannten Ausführung (mit unmittelbarer Ansaugung der Frischluft durch den Umluftventilator) keine ausreichende Frischluftzufuhr unter allen Betriebsverhältnissen gewährleistet ist. Da eine Vorrichtung der genannten Art in ihrem Innern verhältnismässig hoch aufgeheizt wird, ihre äussere Umgebung jedoch demgegenüber relativ kühl ist, muss darauf geachtet werden, dass dadurch Temperaturerhöhungen der umgewälzten Umluft die Druckverhältnisse innerhalb der Vorrichtung so geregelt werden, dass keine heisse gegebenenfalls mit bedämpfen und dergleichen belastete Umluft durch Gehäuseschlitze frei nach aussen durchtreten kann. Bei bekannten Vorrichtungen versucht man daher so vorzugehen, dass man die Menge der Fortluft aus dem umgewälzten Luftstrom in Abhängigkeit von der Feuchte dieser Fortluft regelt. Wenn dabei die Trocknungsleistung ansteigt, muss auch die Fortluftmenge steigen, um eine Übersättigung der Umluft mit Wasserdampf zu verhindern. Bei den zur Wärmerückgewinnung aus der Fortluft eingesetzten Wärmetauschern (zur Erwärmung der Frischluft) ist es dann jedoch nicht möglich, diese in der gewünschten Weise den Abluftmengen Schwankungen anzupassen, so dass zur Vermeidung eines zu ungünstigen Fortluft/Frischluft-Verhältnisses die Frischluftmenge im allgemeinen der geringsten Fortluftmenge angepasst und somit bewusst ein schlechter Wirkungsgrad zumindest des Wärmetauschers fü r die Wärmerückgewinnung aus der Fortluft in Kauf genommen wird. Zur Vermeidung des zuvorgenannten Nachteiles wird daher ferner ein Verfahren zum Betrieb der erfin dungsgemässen Vorrichtung vorgeschlagen, bei dem die zugeführte Frischluft gleichfalls in Abhängigkeit von der Feuchte der Fortluft geregelt wird. Die Folge dieser erfindungsgemässen Massnahme ist, dass die Vorrichtung bei einer kleinen Trockenleistung mit einer kleinen Fortluftmenge und auch mit einer kleinen Frischluftmenge, dagegen bei grosser Trockenleistung aber mit der erforderlichen grossen Fortluftmenge und der möglichen grossen Frischluftmenge automatisch betrieben werden kann. Es ergibt sich auf diese Weise ein gegenüber bekannten Ausführungen erheblich verbesserter Wirkungsgrad, und zwar insbesondere für die Wärmerückgewinnung aus der Fortluft über den Wärmetauscher. Weitere zweckmässige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche und werden im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen Fig.1 ein Prinzipschema der erfindungsgemässen Vorrichtung; Fig.2, 3 und 4 Querschnitt, Aufsicht und Seiten riss eines praktischen Ausführungsbeispieles der erfindungsgemässen Vorrichtung; Fig.5 ein Fliessschema zur Erläuterung des Ver fahrens zum Betrieb der Wärmebehandlungs vorrichtung. Fig.1 zeigt in schematischer Form ein Feld (d.h. eine Behandlungszone) einer Spannmaschine zur Wärmebehandlung von bahnförmigem Gut mittels Heissluft. In diese Behandlungszone sind Einrichtungen zur Wärmerückgewinnung integriert. Im einzelnen enthält die Behandlungszone einen oder mehrere Düsenkästen 1, aus deren Düsen die Heissluft (Pfeile 2) dem nicht dargestellten, kontinuierlich bewegten bahnförmigen Gut zugeführt wird. Die Heissluft wird innerhalb der Behandlungszone durch einen Umluftventilator 3 umgewälzt. Zur Aufheizung dieses Umluftstromes dient eine Brennkammer 4, in der der in die Brennkammer 4 eintretende Luftstrom (Pfeil 5) durch einen Brenner 6 direkt aufgeheizt wird. Ein Teil des umgewälzten Luftstromes wird laufend als Fortluft (Pfeil 7) aus der Behandlungszone abgezogen und durch Frischluft ersetzt, die durch einen Ventilator 8 von der Aussenatmosphäre eingesaugt wird (Pfeil 9), hierbei einen Filter 10 durchsetzt, dann in einem Wärmetauscher 1? durch die Fortluft (Pfeil 7) erwärmt wird und anschliessend in den Innenraum der Behandlungszone eintritt (Pfeil 12). Die Frischluft-Austrittsseite des Wärmetauschers 11 mündet somit in den Teil des Innenraumes der Behandlungszone ein, an den die Ansaugseite der zur Aufheizung des Umluftstromes dienenden Einrichtung (Brennkammer 4) angeschlossen ist. Der Frischluftstrom wird damit zweistufig erwärmt:Zunächst im Wärmetauscher 11 durch die Fortluft unter Wärmerückgewinnung, anschliessend zusammen mit dem Umluftstrom in der Brennkammer 4. Die Fig.2 bis 4 veranschaulichen ein praktisches Ausführungsbeispiel des in Fig.1 schematisch dargestellten Spannmaschinenfeldes. In dem nach aussen isolierten Gehäuse 13 sind oberhalb und unterhalb der Warenbahn 14 Düsenkästen 1a bzw. ib vorgesehen, die an den Umluftventilator 3 angeschlossen sind. Der Ventilator 3 ist über einen Ansaugstutzen 15 mit der Brennkammer 4 verbunden, in die durch die rechte Seitenwand des Gehäuses 13 der Brenner 6 (Fig.3) hineinragt und die in ihrem an den Brenner 6 anschliessenden vorderen Bereich mit Sieben 16 versehene Lufteintrittsöffnungen aufweist. Ein als schwenkbare Tür 17 ausgebildeter Teil der Seitenwand trägt den Wärmetauscher 11 und einen an der Aussenseite der Isolierung der Behandlungszone angeordneten Frischluft-Zuführungsschacht 19. Ein Fortluft-Abführungsschacht 18 ist ortsfest an der Innenwand des Gehäuses befestigt und durch geeignete Luftführungs- und Dichtungselemente mit der Fortluft-Austrittsseite des Wärmetauschers 11 verbunden. In dem Frischluft-Zuführungsschacht 19 ist der in seiner Drehzahl regelbare Ventilator 8 zusammen mit seinem Antriebsmotor 20 angeordnet. Der Ventilator ist als Querstrom-Ventilator mit 180 - Durchgang ausgebildet. Auf der Ansaugseite des Frischluft-Zuführungsschachtes 19 ist ein Filter 21 vorgesehen. Die Frischluft tritt somit durch den Filter 21 in den Frischluft-Zuführungsschacht 19 ein (Pfeil 22), durchströmt diesen Schacht 19 von oben nach unten, durchsetzt dann den Wärmetauscher 11 in etwa horizontaler Richtung (Pfeil 23) und tritt dann (Pfeil 24) in den Innenraum der Behandlungszone ein. Am unteren Teil des Wärmetauschers 11 ist eine Kondensat-Auffangwanne 25 vorhanden, die schubladenartig (in der Darstellung gemäss Fig.2 nach links) herausziehbar ist. An diese Kondensat Auffangwanne 25 schliesst sich der nach oben führende Fortluft-Abführungsschacht 18 an. Der Wärmetauscher 11 ist leicht lösbar durch Eigengewicht in einem Rahmen 32 gehalten. Ein oberer Klemmrahmen 26, der durch Scharniere gelenkig mit der Tür 17 verbunden ist und einen Filter 27 trägt, sorgt für die erforderliche Klemmspannung zwischen dem Wärmetauscher und der Tür. Die Fortluft wird aus dem Innenraum der Behandlungszone durch den Filter 27 angesaugt (Pfeil 28), durch setzt dann den Kreuzstrom-Wärmetauscher 11 von oben nach unten (Pfeil 29)wobei Kondensat in der Wanne 25 ausfällt, wird dann umgelenkt und durchströmt den Fortluft-Abführungsschacht 18 von unten nach oben (Pfeil 30). Wird die Tür 17 um ihren Drehpunkt 31 in die in Fig.3 angedeutete Lage geschwenkt, so sind der Wärmetauscher 11, der Filter 27 und die Kondensat Auffangwanne 25 für Wartungsarbeiten frei zugänglich. Während bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Einrichtung zur Aufheizung des Umluftstromes durch eine Brennkammer mit direkter Beheizung des Umluftstromes gebildet wird, sind im Rahmen der Erfindung auch Ausführungen möglich, bei denen diese Einrichtung zur Aufheizung des Umluftstromes in Form eines indirekten Wärmetauschers ausgebildet ist. Wie bereits weiter oben kurz erläutert worden ist, wird es als besonders zweckmässig angesehen, die erläuterte Wärmebehandlungsvorrichtung nach einem Verfahren zu betreiben, bei dem die Menge der Fortluft in Abhängigkeit von der Feuchte der Fortluft und die zugeführte Frischluft gleichfalls in Abhängigkeit von der Feuchte der Fortluft geregelt werden. Die Durchführung dieses Verfahrens sei im folgenden anhand der Fig.5 beschrieben, und zwar iiti Zusammenhang mit einer als Spannmaschine 32 ausgebildeten Wärmebehandlungsvorrichtung. Die Spannmaschine 32 enthält beispielsweise zwei aufeinanderfolgende Behandlungszonen 32a, 32b, die je in der zuvor anhand der Fig.1 bis4 be sein schriebenen Form ausgebildet und arbeiten können; es werden daher auch die zur Erläuterung des Regelverfahrens notwendigen und bereits im Zusammenhang mit den obigen Ausführungsformen beschriebenen Anlagenteile mit den gleichen Bezugszeichen (inbesondere Fig.1) verwendet, wobei lediglich für die zweite Behandlungszone 32b jeweils der Buchstabe a hinzugeführt ist. In Fig.5 ist eine gestrichelt eingerahmte Regeleinrichtung 33 zu erkennen, die für alle Behandlungszonen 32a, 32b gemeinsam ist und zur Konstanthaltung der Feuchte der Fortluft 7 durch Regelung der Fortluftmenge dient. Die Regeleinrichtung 33 enthält insgesamt einen Regler 34, einen Fortluftventilator 35 mit Antriebsmotor 36, ein Feuchtemessgerät 37 in der Fortluftleitung 38 sowie eine Drosselklappe 39 mit einem zugeordneten Stellglied 40. Dem Regler 34 wird bei 41 ein Sollwert eingegeben, während bei 42 der vom Feuchtemessgerät herangeführte Ist Wert eingegeben wird; von dem Regler 34 geht eine Steuerverbindung zum Stellglied 40 der Drosselklappe 39. Mit Hilfe dieser Regeleinrichtung 33 ist es somit zunächst einmal möglich, laufend die Ist-Feuchte der Fortluft in der Fortluftleitung 38 zu messen und den festgestellten Wert dem Regler 34 einzu geben, in dem dieser festgestellte Ist-Wert mit dem bei 41 eingegebenen Sollwert verglichen wird. Falls eine Regelung der Fortluftmenge erforderlich wird, erfolgt ein Stellsignal zum Stellglied 40, über das die Drosselklappe 39 entsprechend verstellt wird. An die Regeleinrichtung 33, insbesondere an den Regler 34, ist ferner ein Folgeregler 43 angeschlossen, der zur gemeinsamen Regelung der Frischluft-Ventilatoren 8, 8a der einzelnen Behandlungszonen 32a, 32b dient. Zu diesem Zweck ist der Folgeregler 43 über eine Leitung 44 zur Übermittlung eines Stellsignales mit einem Stellantrieb 45 verbunden, der einem Transformator (beispielsweise einem Ringkerntransformator) 46 zugeordnet ist. Mit Hilfe des Stellantriebes 45 und des Transformators 46 kann über eine Verbindungsleitung 47 und Widerstände 48, 48a die Drehzahl zumindest eines der Antriebsmotoren 20 bzw. 20a der Frischluft-Ventilatoren 8 bzw. 8a durch Spannungsänderung variiert werden. Wenn somit eine Anderung in der Feuchte der Fortluft mit Hilfe des Feuchtemessgerätes 37 festgestellt wird, dann wird durch den Regler 34 nicht nur die Fortluftmenge (über Drosselklappe 39), sondern über den Folgeregler 43, den Stellantrieb 45, den Trafo 46 und die Frischluftventilator-Antriebe auch die Frischluftzufuhr in Abhängigkeit von der Feuchte der Fortluft neu eingeregelt. Der Folgeregler 43 kann mit einem einstellbaren Verhältnis des Sollwertes (Eingabe bei 49) in Abhängigkeit von der Fortluftmengenreglung den Transformator 46 für die Drehzahl der Frischluft Ventilatoren 8, 8a in gewünschter Weise beeinflussen. Um die einzelnen Drehzahlen der Frischluft-Ventilatoren 8, 8a bei der Inbetriebsetzung der Spannmaschine 32 besonders gut justieren zu können, sind in den zugehörigen Teilen der Schaltung des Folgereglers (insbesondere in der Verbindungsleitung 47) die Widerstände 48, 48a vorgesehen, die einstellbar sind und mit denen die Antriebsmotoren 20 bzw. 20a und damit die zugehörigen Frischluft Ventilatoren 8 bzw. 8a in ihren Drehzahlen einzeln justiert werden können (die Drehzahl kann beispielsweise jeweils um ca. 20% reduziert werden). Wie bereits erwähnt worden ist, kann die Wärmebehandlungsvorrichtung durch das zuvor erläuterte Regelverfahren vollkommen automatisch arbeiten.

Claims: Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Wärmebehandlung von bahnförmigem Gut in mehreren Behandlungszonen mittels Heiss luft, die innerhalb der einzelnen Behandlungs zonen als Umluft umgewälzt wird, wobei ein Teil des umgewälzten Luftstromes als Fortluft aus der Behandlungszone abgezogen und durch Frischluft ersetzt wird, enthaltend in den einzelnen Be handlungszonen einen Umluftventilator, eine Ein richtung zur Aufheizung des Umluftstromes sowie einen Wärmetauscher zur Erwärmung der Frischluft durch die Fortluft, gek e n n z e i c h n e t durch die Kombination folgender Merkmale: a) Zur Zuführung der Frischluft ist ein gesonder ter, zwischen der Aussenatmosphäre und dem Wärmetauscher (11) angeordneter Ventilator (8) vorgesehen, b) die Frischluft-Austrittsseite des Wärmetauschers (11) mündet in den Teil des Innenraumes der Behandlungszone ein, an den die Ansaugseite der Einrichtung (4) zur Aufheizung des Umluft stromes angeschlossen ist. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass der zur Zuführung von Frischluft dienende Ventilator (8) in seiner Drehzahl regelbar ist. 3. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, wobei die Menge der Fortluft in Abhängigkeit von der Feuchte der Fortluft ge regelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die zu geführte Frisch luft gleichfalls in Abhängigkeit von der Feuchte der Fortluft geregelt wird. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, enthaltend eine für alle Behandlungszonen ge meinsame Regeleinrichtung zur Konstanthaltung der Feuchte der Fortluft durch Regelung der Fortluftmenge, dadurch gekennzeichnet, dass an diese Regeleinrichtung (33, 34) ein Folgeregler zur gemeinsamen Regelung der Frischluft-Ven tilatoren (8, 8a) der einzelnen Behandlungs zonen (32a, 32b) angeschlossen ist. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, dass die zu den Frischluft-Ventilato ren (8, 8a) der einzelnen Behandlungszonen (32a, 32b) gehörenden Teile der Schaltung des Folgereglers (43) Einstellelemente zur geson derten Justierung der einzelnen Frischluft Ventilatoren enthalten. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass der zur Zuführung von Frischluft dienende Ventilator (8) zusammen mit seinem Antriebsmotor (20) in einem an der Aussenseite der Isolierung der Behandlungszone angeordneten Frischluft-Zuführungsschacht (19) angeordnet ist. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass der zur Zuführung von Frischluft dienende Ventilator (8) als Querstrom-Ventila tor mit 1800-Durchgang ausgebildet ist. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass der Wärmetauscher (11) als Kreuz strom-Wärmetauscher mit einer von oben nach unten durch den Wärmetauscher - verlaufenden Strömungsrichtung (Pfeil 29) des Fortluftstromes ausgebildet ist. 9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, dass der unterste Teil des Wärmetau schers (11) als eine schubladenartig heraus ziehbare Kondensat-Auffangwanne (25) ausgebildet ist, an die sich ein zur Decke der Behandlungs zone führender Frischluft-Abführungsschacht (19) anschliesst. 10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 9, da durch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (11) und der Frischluft-Zuführungsschacht (19) von einem Teil der Seitenwand der Behandlungs zone getragen werden, der als eine mit den ge nannten Elementen (11, 18) nach aussen schwenk bare Tür (17) ausgebildet ist. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, dass der Wärmetauscher (11) leicht lösbar durch Eigengewicht in einem unteren Rahmen (32) gehalten ist und dass ein gelenkig mit der Tür (17) verbundener und einen Filter (27) tragender oberer Klemmrahmen (26) die Klemm verbindung zwischen dem Wärmetauscher (11) und der Tür (17) herstellt. 12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Einrichtung zur Aufheizung des Umluftstromes durch eine Brennkammer (4) mit direkter Beheizung des Umluftstromes ge bildet wird. 13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Einrichtung zur Aufheizung des Umluftstromes als indirekter Wärmetauscher ausgebildet ist.

Inventors: GRESENS, HARRY
Applicants: BRUCKNER TROCKENTECHNIK GMBH & CO. KG
Application year: 1981
Main classification: F26B13
IPC codes: F26B23, F26B13, F26B21