СУШИЛКА ДЛЯ ТЕКСТИЛЬНОГО ЛЕНТОЧНОГО МАТЕРИАЛА С УСТРОЙСТВОМ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНОЙ ВЛАЖНОСТИ ЛЕНТОЧНОГО МАТЕРИАЛА, И СПОСОБ, МОДУЛЬ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЭТОГО
DRYER FOR TEXTILE STRIP MATERIAL WITH DEVICE FOR DETERMINING RESIDUAL MOISTURE CONTENT OF STRIP MATERIAL, AND METHOD, MODULE AND INSTALLATION FOR THIS PURPOSE

Настоящее изобретение относится к сушилке для текстильного ленточного материала по меньшей мере с одной сушильной камерой, в которой размещен с возможностью вращения по меньшей мере один воздухопроницаемый барабан, который частично может обвиваться ленточным материалом, и причем ленточный материал может продуваться нагретым осушающим воздухом, причем предусматривается по меньшей мере один вентилятор, посредством которого из расположенного на торцевой стороне отверстия по меньшей мере одного барабана из внутренней стороны барабана может отсасываться влажный осушающий воздух.
DE 10 2012 109 878 B4 раскрывает сушилку для текстильного ленточного материала с сушильной камерой, в которой размещены многочисленные вращающиеся воздухопроницаемые барабаны, которые могут частично обвиваться ленточным материалом. Через ленточный материал продувается нагретый осушающий воздух, который отбирает влагу от ленточного материала. Каждый барабан сопряжен с вентилятором, посредством которого из отверстия в барабане с внутренней стороны барабана отсасывается увлажненный осушающий воздух. При этом при циркуляции осушающего воздуха подводится тепло, и нагретый осушающий воздух подается обратно в сушильную камеру.
Для подведения тепла, которое требуется для нагревания осушающего воздуха, служат нагревательные элементы, которые размещены в нагревательной и вентиляторной камере. Нагревательные элементы размещаются таким образом, что они обдуваются потоком воздуха от вентилятора, протекающим радиально или по касательной осушающим воздухом. Если, например, предусмотрены три барабана, чтобы по очереди обводить ленточный материал, то предусматриваются три, по меньшей мере частично, отделенных друг от друга циркуляционных контура осушающего воздуха, и каждый циркуляционный контур осушающего воздуха создается предназначенным для него вентилятором. При этом также для каждого циркуляционного контура осушающего воздуха предназначаются собственные нагревательные элементы, так что подведение тепла в каждый циркуляционный контур осушающего воздуха производится по отдельности.
Если текстильный ленточный материал пропускается через один впускной валик и по очереди огибает барабаны друг за другом, то сушка текстильного ленточного материала производится ступенчато по очереди. Отведение влаги от текстильного ленточного материала при этом в каждой сушильной камере не происходит равномерно и с постоянным градиентом сушки, скорее текстильный ленточный материал при многочисленных сушильных камерах подвергается каскадной сушке, и степень высушивания текстильного ленточного материала, который выходит из сушилки через выпускной валик, должна быть на уровне требуемой остаточной влажности. При этом сушка, в идеальном случае, производится с минимальным расходом энергии в сушилке, так что, например, если остаточная влажность в текстильном ленточном материале на выходе из сушилки составляет 8%, тем самым расход энергии на подведение тепла и на работу вентилятора всей сушилки должен быть минимальным.
2
Это определение остаточной влажности согласно уровню техники производится измерением начальной влажности ленточного материала на входе в сушилку и измерением конечной влажности ленточного материала на выходе из сушилки. Известные методы измерения конечной влажности ленточного материала предполагают минимальную влажность, причем исходят из того, что волокна в ленточном материале могут поглощать и накапливать влагу. В случае волокон не из натуральных материалов, таких как фильерные нетканые материалы, бесконечные элементарные нити или штапельные волокна из синтетического материала, они не могут аккумулировать влагу, но захватывают влагу в результате адгезии. Тем самым точные измерения в области максимально 1% удельной влажности оказываются невозможными, в особенности тогда, когда ленточный материал имеет очень малый удельный вес, например, в диапазоне 10 г/м. Вследствие того, что волокна не могут поглощать и накапливать влагу, измерение еще больше затрудняется, и тем самым становится неточным. С учетом достигаемой точности измерения при непрерывно движущемся ленточном материале имеющиеся в распоряжении измерительные приборы оказываются непомерно дорогостоящими.
Задача изобретения состоит в усовершенствовании сушилки для сушки текстильного ленточного материала и в усовершенствовании способа эксплуатации такой сушилки, причем сушилка и способ должны обеспечивать сушку текстильного ленточного материала по возможности с минимальным расходом энергии. При этом должна быть определяемой остаточная влажность ленточного материала, и сушилка по своей мощности сушки должна быть регулируемой на определенную остаточную влажность. Кроме того, задачей изобретения является создание экономичного модуля для дооснащения сушилки, посредством которого может с достаточной точностью определяться остаточная влажность ленточного материала. Наконец, задачей изобретения является создание установки для изготовления фильерного нетканого материала, с помощью которой может регулироваться остаточная влажность ленточного материала после процесса сушки.
Эта задача решается, исходя из сушилки согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, и исходя из способа согласно ограничительной части пункта 7 формулы изобретения, в каждом случае с помощью их отличительных признаков. Предпочтительные усовершенствования изобретения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения. Предоставление модуля для дооснащения сушилки решается признаками пункта 12 формулы изобретения. Соответствующая изобретению установка определяется пунктом 15 формулы изобретения.
Изобретение включает в себя техническое знание, что сушилка имеет по меньшей мере один датчик для определения влажности потока отходящего воздуха, данные которого обрабатываются в управляющем устройстве с начальной влажностью ленточного материала и влажностью потока свежего воздуха, и тем самым регулируется испарительная мощность сушилки.
Основной идеей изобретения является концепция, состоящая в определении остаточной влажности в ленточном материале по анализу/наблюдению массового баланса в управляющем устройстве. По массовому потоку отходящего воздуха и его удельной влажности в управляющем устройстве рассчитывается испарительная мощность в процессе сушки. Разность между введенным в процесс количеством воды (начальной влажности ленточного материала и начальной влажности свежего воздуха) и испарительной мощностью сушилки (влажности отходящего воздуха) дает количество остаточной воды в ленточном материале. Кроме того, в управляющем устройстве могут быть обработаны величины возмущающих воздействий (помехи).
Для этого сушилка, кроме управляющего устройства, имеет в канале для отходящего воздуха предпочтительно по меньшей мере один датчик, посредством которого определяются температура, объемный поток и влажность отходящего воздуха. Из влажности отходящего воздуха (абсолютной или относительной) вычитаются начальная влажность ленточного материала и влажность потока приточного воздуха, чтобы определить остаточную влажность ленточного материала. Поскольку посредством этого параметра может быть определена необходимая испарительная мощность сушилки, может быть, наоборот, при предварительно заданной остаточной влажности минимизирован расход энергии в сушилке, так как управляющим устройством могут регулироваться теплопроизводительность и/или засасываемый объем потока отходящего воздуха. В отличие от уровня техники, может быть использована простая и недорогая сенсорная техника, благодаря которой непрерывный процесс не должен прерываться для отбора проб.
В одном предпочтительном варианте исполнения датчик для определения объема отходящего воздуха имеет измерительную диафрагму, или сформирован как расходомер с псевдоожиженным слоем. В обеих ситуациях в этом варианте применения обеспечивается особенно надежный в эксплуатации, достаточно точный и недорогой измерительный инструмент. В качестве другой альтернативы может быть использовано ультразвуковое измерение объемного потока, и/или привлечены для оценки параметрические кривые вентилятора.
Температура, массовый поток и влажность ленточного материала также могут быть определены посредством по меньшей мере одного датчика, который, соответственно, которые размещаются на или перед сушилкой. Например, это могут быть увлажняющий валик и/или порционная станция, где авиваж смешивается с водой. Альтернативно датчику, абсолютная и относительная влажность ленточного материала могут быть определены на основе имеющихся параметров компонентов установки, которые размещены по направлению продвижения ленточного материала перед сушилкой, и эти данные передаются в управляющее устройство.
Управляющее устройство предпочтительно имеет по меньшей мере один процессорный модуль и энергетический модуль. Энергетический модуль взаимодействует с управлением по меньшей мере одного нагревательного элемента и/или с управлением по меньшей мере одного вентилятора. В процессорном модуле проводится расчет массового баланса влажностей. При отклонении от заданного параметра желательной остаточной влажности ленточного материала процессорный модуль настраивает энергетический модуль так, что опять определяется минимальная потребность энергии для повышенной или сниженной мощности высушивания, и по выбору управляет нагревательным элементом или элементами и/или вентиляторами.
Соответствующий изобретению способ характеризуется по меньшей мере этапами:
– определения по меньшей мере температуры и влажности свежего воздуха,
– определения температуры, объема и влажности отходящего воздуха,
– определения по меньшей мере массового потока и влажности поступающего в сушилку ленточного материала,
– ввода заданного значения для желательной остаточной влажности ленточного материала в управляющее устройство,
– расчета предварительно определенных значений в управляющем устройстве, и при отклонении от заданного значения регулирования нагревательных элементов и/или вентиляторов с учетом минимальной необходимой общей энергии.
Соответствующий изобретению способ основывается на знании, что анализом массового баланса поступающих в сушилку влажностей может быть минимизирована испарительная мощность сушилки. В частности, при настроенной остаточной влажности ленточного материала, которая затем рассчитывается и не измеряется, можно отказаться от необходимого согласно уровню техники радиометрического измерения непрерывно продвигающегося ленточного материала после сушилки. Способ может быть исполнен с минимумом недорогой сенсорной техники. Именно для ленточных материалов с незначительным весом из волокон (например, фильерного нетканого материала), которые не могут накапливать влагу, этот способ особенно пригоден благодаря точности.
Определение влажности и температуры свежего воздуха предпочтительно производится теми же датчиками, которые выдают данные для отходящего воздуха. Для этого требуется холостой пробег сушилки без включенных нагревательных элементов и без ленточного материала, так как окружающий воздух в производственном цеху не является постоянно меняющимся. Таким образом, тем самым определяется влажность и температура окружающего сушилку воздуха, которая получает свой свежий воздух из окружения (производственного цеха). Можно отказаться от этого набора датчиков, которые в противном случае должны размещаться на входе сушилки, где втягивается свежий воздух. Необходимый для расчета массового баланса объем свежего воздуха в конечном итоге определяется из мощности вентиляторов сушилки. При этом в первом пуске лишь один раз исходят из того, что количество свежего воздуха равно количеству отходящего воздуха. Когда в зависимости от конструкции сушилки известно, что на массовый баланс существенное влияние оказывает также побочный воздух, тогда должен измеряться также объем свежего воздуха при холостом пробеге, так что объем побочного воздуха входит в расчет параметров возмущающего воздействия. Измерение объема свежего воздуха тогда может проводиться также датчиком для определения отходящего воздуха в канале для отходящего воздуха.
Также с помощью датчиков производится контроль отходящего воздуха в отношении температуры, объемного потока и влажности. Эти данные, наряду с данными для массового потока и влажности ленточного материала, представляют собой самые чувствительные измеряемые параметры способа. Поэтому, например, объемный поток определяется посредством точного и недорогого измерения расхода, или, альтернативно, с помощью расходомера в псевдоожиженном слое или другого метода.
Определение массового потока и влажности поступающего в сушилку ленточного материала может производиться с помощью датчиков, определяться расчетным путем, или выполняться на основе рабочих параметров находящихся выше по потоку компонентов установки, например, увлажняющего валика и/или порционной станции. В частности, расчетное определение или применение рабочих параметров находящихся выше по потоку компонентов установки могут повышать точность способа и делать его более экономичным, так как, например, опять же можно отказаться от радиометрического метода определения влажности непрерывно движущегося ленточного материала. Дополнительное преимущество состоит в применении при низких уровнях влажности и при малых величинах удельного веса ленточного материала, поскольку здесь основанный на расчетах способ может быть более точным, чем известные методы измерения.
Известные параметры возмущающего воздействия, например, такие как побочный воздух на сушилке, неравномерный авиваж и/или колебания влажности по рабочей ширине ленточного материала, могут быть введены в управляющее устройство и обработаны.
Соответствующий изобретению модуль для применения в сушилке для определения остаточной влажности высушенного ленточного материала включает управляющее устройство с по меньшей мере  одним процессорным модулем для расчета массового баланса удельной или относительной влажности свежего воздуха, отходящего воздуха и ленточного материала, одним энергетическим модулем для настройки по меньшей мере одного нагревательного элемента и по меньшей мере одним вентилятором, с датчиками для определения температуры, влажности и объемного потока свежего воздуха и отходящего воздуха сушилки. Тем самым создается недорогой дооснащающий модуль, с помощью которого могут быть дооснащены существующие сушилки при непрерывно движущемся ленточном материале. Можно отказаться от дорогостоящих радиометрических измерительных устройств после сушилки или трудоемкого отбора проб ленточного материала.
Модуль предпочтительно может быть дополнен датчиками для определения температуры, массового потока и влажности непрерывно движущегося ленточного материала, если технологические данные от компонентов установки по направлению движения ленточного материала перед сушилкой не имеются в распоряжении.
Для обработки данных о параметрах возмущающих воздействий модуль может иметь интерфейс или устройство ввода.
Соответствующие изобретению сушилка, способ и модуль предпочтительно используются в установках для изготовления ленточных материалов из синтетического материала, бесконечных элементарных нитей, таких как нетканый материал или штапельные волокна из ненатуральных волокон, которые, в отличие от ленточных материалов из натуральных волокон, не могут аккумулировать влагу.
Дополнительные, улучшающие изобретение меры более подробно представлены далее вместе с описанием предпочтительного примера осуществления изобретения с помощью фигур. Показано:
Фиг.1: перспективный вид рядной сушилки;
Фиг.2: вид в разрезе другой сушилки с барабаном;
Фиг.3: схематическое изображение массового баланса сушилки;
Фиг.4: способ управления процессом сушки;
Фиг.5: установка для изготовления фильерного нетканого материала.
Фиг.1 показывает перспективный вид сушилки 1, которая выполнена как рядная сушилка. Внутри сушильной камеры 2 один за другим размещены три барабана 3а, 3b, 3с с их осями 4а, 4b, 4с в ряд. Ленточный материал 5 вводится в сушильную камеру 2 через вход 6. Ленточный материал 5 через отклоняющий валик 7 проводится сначала под первым барабаном 3а, затем поверх второго барабана 3b, и затем под третьим барабаном 3с. Посредством отклоняющего валика 8 ленточный материал 5 выводится из сушильной камеры 2 через выход 9. Во время прохода через сушильную камеру 2 ленточный материал 5 продувается нагретым осушающим воздухом. При этом осушающий воздух отбирает влагу из ленточного материала 5 и отсасывается через внутренность барабанов 3а–3с.
На сушильной камере 2 может быть размещена дополнительная камера 10, в которую впадают канал 12 для свежего воздуха 11 и канал 14 для отходящего воздуха 13. Дополнительная камера 10 может быть выполнена полностью автономной и отдельной от сушильной камеры 2. На дополнительной камере 10 размещается нагревательная и вентиляторная камера 22. Сушильная камера 2 воздушными каналами над и под барабанами 3а–3с соединена с нагревательной и вентиляторной камерой 22. Дополнительная камера 10 соединена с сушильной камерой через отверстие в торцевой части барабанов 3а–3с. Подключение 15 канала может быть использовано в качестве подключения для теплообменника. В этом варианте исполнения в канале 14 размещаются датчики 18, 19, 20 для определения температуры, объемного потока и влажности отходящего воздуха 13. Влажность ленточного материала 5 может определяться в области входа 6 на сушилке 1 или перед нею с помощью датчиков 23, 24, 25, причем здесь также могут определяться температура, объемный поток и влажность ленточного материала 5.
Фиг.2 показывает сушилку 1 только с одним барабаном 3, в которой ленточный материал 5 справа входит в сушилку 1 через вход 6. Через первый отклоняющий валик 7 ленточный материал 5 пропускается в сушильную камеру 2, чтобы огибать барабан 3 и через отклоняющий валик 8 выводиться из сушильной камеры 2. Свежий воздух 11 засасывается через впуск в сушилку 1 и распределяется поперечно под барабаном 3 по всей сушильной камере 2. Непоказанный экранирующий элемент служит для того, чтобы засасываемый свежий воздух не направлялся непосредственно в барабан 3. Нагревательный элемент 21, например, горелка, нагревает втянутый свежий воздух, который посредством вентилятора 17 подается на торцевую сторону барабана 3. Нагретый свежий воздух благодаря создаваемому вентилятором 17 перепаду давления протекает сначала через ситовую крышку 16, посредством которой поток выравнивается. Затем нагретый свежий воздух протекает через барабан 3 с огибающим его ленточным материалом 5, и при этом отбирает влагу от ленточного материала 5. Образующийся при этом отходящий воздух 13 выводится через канал 14.
Определение остаточной влажности в ленточном материале 5 выполняется согласно изобретению путем анализа массового баланса в управляющем устройстве. По массовому потоку отходящего воздуха 13 и его удельной влажности в управляющем устройстве рассчитывается испарительная мощность процесса сушки. Разность между введенным в процесс количеством воды (начальной влажности ленточного материала и начальной влажности приточного воздуха) и испарительной мощностью сушилки (влажности отходящего воздуха) дает количество остаточной воды в ленточном материале.
Для этого в канале 14 для отходящего воздуха 13 размещаются датчики 18, 19, 20, которые измеряют температуру, объем воздуха и влажность потока воздуха. Значения начальной влажности свежего воздуха 11 могут быть измерены теми же датчиками 18, 19, 20, что и значения для влажности отходящего воздуха 13. Здесь перед пуском сушилки 1 через вентилятор 17 при отключенном нагревательном элементе и без введения ленточного материала 5 подается свежий воздух 11, и измеряется датчиками 18, 19, 20. Измеренные значения служат в качестве нулевой отметки или контрольной величины для массового баланса. Это измерение должно повторяться при таких условиях только при больших отклонениях в температуре или влажности воздуха в помещении, где находится установка. Если в качестве нагревательного элемента 21 применяется газовая горелка, то она в результате процесса сгорания добавляет воду в процесс сушки. Эта доля воды учитывается в расчете конечной влажности по расходу газа. Но необходимые значения для начальной влажности свежего воздуха 11 могут быть также определены из окружающего сушилку 1 воздуха, поскольку свежий воздух 11 поступает в сушилку 1 из окружающей среды. С учетом того, что не должна приниматься во внимание никакая существенная доля побочного воздуха, объем свежего воздуха 11 определяется по мощности вентилятора.
3
3
Влажность отходящего воздуха 13 измеряется также датчиками 18, 19, 20 в канале 14. Датчик 18 регистрирует температуру в градусах Цельсия, датчик 19 определяет объемный поток отходящего воздуха 13 в м/час, и датчик 20 измеряет влажность отходящего воздуха 13 в кг/м. При этом возможными различиями в давлении между отходящим воздухом 13 и свежим воздухом 11 в массовом балансе можно пренебречь. При этом объемный поток отходящего воздуха 13 обычно равен объемному потоку свежего воздуха 11, поскольку посредством всасывающей мощности вентилятора 17 через ленточный материал 5 и барабан 3–3с через канал 14 также втягивается подсасываемый побочный воздух.
На ленточном материале 5 также может быть измерена исходная влажность, с которой он поступает в сушилку 1, для чего, например, размещается датчик 25 для измерения влажности перед входом 6 в сушилку 1, или на находящемся выше по потоку компоненте установки, например, увлажняющем валике или паре отжимных валиков. В альтернативном варианте, исходная влажность может быть определена также непосредственно по параметру из процесса перед сушилкой, например, по расходу жидкости в увлажняющем валике или из разности между введенной в ленточный материал жидкостью и выведенной остаточной жидкостью в подготовительной установке. В частности, при размещенном перед сушилкой 1 увлажняющем валике или плюсовальном устройстве может быть посредством датчиков уровня заполнения определено нанесение авиважа, соответственно, жидкости. Поскольку массовый расход и удельный вес ленточного материала известен перед увлажняющим валиком или плюсовальным устройством, то, тем самым, могут быть определены содержание жидкости и тем самым удельная влажность ленточного материала перед поступлением в сушилку. В качестве возмущающего воздействия при этом анализе, помимо всего прочего, может быть опытным путем определено и учтено улетучивание и/или отходы, соответственно, разбрызгивание при нанесении жидкости и отклонение ленточного материала.
Датчик 18 для измерения температуры отходящего воздуха 13 может быть выполнен как термометр, или может действовать на основе полупроводникового эффекта. В качестве выводимой величины в управляющее устройство предпочтительно подается значение в градусах Цельсия.
3
Датчик 19 для измерения объемного потока предпочтительно выполнен в виде проточного датчика с измерительной диафрагмой. В альтернативном варианте, также может быть использован вихревой расходомер, который действует по принципу расходомера с псевдоожиженным слоем. Альтернативные методы измерения могут осуществляться с помощью ультразвука или датчика скоростного напора. В качестве выводимой величины в управляющее устройство предпочтительно подается значение в м/час. Разумеется, датчики 18 и 19 также могут быть скомбинированы.
3
Датчик 20 для определения влажности может быть выполнен как емкостный тонкопленочный полимерный датчик или как керамический датчик. В качестве выводимой величины в управляющее устройство предпочтительно подается значение абсолютной влажности в кг/м или относительной влажности в процентах.
Влажность ленточного материала 5 перед входом 6 в сушилку 1 также может быть определена расчетным путем, для чего в управляющее устройство вводится количество введенной в ленточный материал жидкости с массовым потоком ленточного материала. Этот способ является очень точным и целесообразен только тогда, когда ленточный материал не может воспринимать жидкость или только ее незначительное количество (до 1%). Например, это касается ленточных материалов из синтетического материала, бесконечных элементарных нитей или штапельных волокон из ненатуральных волокон, в частности, фильерного нетканого материала, в которых влага не связана физически, а направляется только вместе с поверхностью волокон. В альтернативном варианте, могут быть применены один или несколько датчиков 25 из керамики, которые определяют влажность ленточного материала в непосредственном контакте с ним. Это целесообразно для ленточных материалов из волокон, которые могут воспринимать и запасать влагу (целлюлоза, смеси волокон, хлопок).
Датчик 23 для измерения температуры на входе 6 в сушилку 1 опять же может быть выполнен в виде термометра, или может действовать на основе полупроводникового эффекта. В качестве выводимой величины в управляющее устройство предпочтительно подается значение в градусах Цельсия.
Массовый поток ленточного материала на входе 6 в сушилку 1 опять же может быть определен расчетным путем по технологическим параметрам установки, или, альтернативно, посредством датчика 24, например, действующего по радиометрическому принципу.
Разумеется, параметры поступающего в сушилку 1 ленточного материала 5 также могут по меньшей мере частично измеряться для определения массового баланса, а другая часть определяется или рассчитывается из находящихся выше по потоку компонентов установки. Это зависит от конфигурации установки и имеющихся в распоряжении данных.
2
2
2
2
2
Фиг.3 упрощенно показывает массовый баланс Σ процесса сушки, при котором в сушилку 1 вводится массовый поток  ленточного материала 5 с абсолютной или относительной влажностью НО, и из сушилки 1 выводится массовый поток  ленточного материала 5 с абсолютной или относительной влажностью НО. Другие технологические параметры, которые применяются в сушилке 1, представляют собой массовый поток  свежего воздуха 11 с абсолютной или относительной влажностью НО при определяемой температуре Т, и массовый поток влажности НО при устанавливаемой температуре Т от нагревательного элемента 21 (газовой горелки) или нагревательной и вентиляторной камеры 22. Вычитается массовый потока  отходящего воздуха 13 с абсолютной или относительной влажностью НО при измеряемой температуре Т. Поскольку вентилятор 17 хоть и создает в сушилке пониженное давление, но размещение датчиков 18, 19, 20 производится в канале 14, где уже имеется давление окружающей среды, то можно отказаться от параметра давления, так как все измерения проводятся при одинаковом давлении окружающей среды в производственном помещении/цехе.
В качестве возмущающих воздействий 26, например, в расчете массового баланса могут учитываться побочный воздух сушилки из производственного помещения, отклонения при нанесении авиважа размещенного выше по потоку плюсовального устройства или увлажняющего валика, и возможное улетучивание, соответственно, разбрызгивание, неточности датчиков и колебания исходной влажности по рабочей ширине ленточного материала. Величины возмущающих воздействий 26 обычно определяют опытным путем в зависимости от конфигурации установки, и могут увеличивать или уменьшать расчетный массовый баланс.
Соответствующее изобретению устройство и относящийся к ней способ являются полезными, в частности, в случае фильерных нетканых материалов, поскольку фильерные нетканые материалы, в отличие, например, от целлюлозы, не могут удерживать влагу, и поэтому имеют место очень незначительные значения влажности с соответственно высокими неточностями. Напротив, целлюлоза почти никогда не является высушенной, так как имеющиеся в целлюлозе остатки известняка гигроскопичны, и тем самым влага удерживается в волокнах. В процессе изготовления фильерных нетканых материалов обычно перед увлажняющим валиком или плюсовальным устройством в волокне нет никаких водных составляющих, так что с ленточным материалом переносится только поверхностная вода и капиллярная вода. По сравнению с неткаными материалами из штапельного волокна, например, из натуральных волокон, в случае фильерного нетканого материала увлекается очень малое количество воды, которое едва ли может быть измерено. При этом неточности классических методов измерения проявляются очень неблагоприятно и приводят к отклонениям в измеренных величинах, при которых сушилка не может эксплуатироваться стабильно. Способ определения массового баланса при низких затратах на сенсорную технику явно более экономичен и надежен, чем применяемая до сих пор измерительная техника, посредством которой измеряется конечная влажность движущегося ленточного материала.
Наконец, фиг.4 показывает схематический вид конфигурации управляющего устройства 30 во взаимодействии с сушильной камерой 2 сушилки 1, причем в качестве примера представлена только одна единственная сушильная камера 2. Управляющее устройство 30 предпочтительно представляет собой встроенную составную часть сушилки 1. Но оно также может быть компонентом всей установки в целом, с помощью которой контролируется и регулируется процесс изготовления ленточного материала вплоть до намотки готового ленточного материала на последующем намоточном устройстве.
Управляющее устройство 30 может иметь энергетический модуль 31 и процессорный модуль 32. Энергетический модуль 31 предназначен для контроля по меньшей мере подведения тепла посредством нагревательного элемента 21 и/или вентилятора 17.
Процессорный модуль 32 предназначен для обработки измеренных датчиками 23, 24, 25 величин или введенных расчетных значений или определенных значений для исходной влажности ленточного материала 5 в сушилке 1. Кроме того, процессорный модуль 32 обрабатывает измеренные значения датчиков 18, 19, 20 в отходящем воздухе 13. Одновременно процессорный модуль 32 обрабатывает также величины возмущающих воздействий 26, которые соответственно конфигурации установки и обрабатываемому ленточному материалу вводятся в управляющее устройство 30. Вместо датчика 25 для влажности ленточного материала 5 на входе 6 в сушилку 1 в управляющее устройство 30 также может вводиться расчетное значение влажности, которое определяется посредством размещенных выше по потоку компонентов установки, таких как увлажняющий валик. Процессорный модуль 32 тем самым может обрабатывать не только непосредственно измеренные параметры, но также расчетные данные или введенные величины из процесса перед сушилкой 1. Разделение управляющего устройства 30 на процессорный 32 и энергетический модуль 31 позволяет использовать и подключать уже имеющееся управление нагревательным элементом 21 и/или вентилятором 17, соответственно, вентиляторной камерой 22 в виде энергетического модуля 31, причем процессорный модуль 32 тогда может быть выполнен как компонент управляющего устройства всей установки. Внутри процессорного модуля 32 проводится расчет массового баланса Σ влажности.
Посредством выполненного согласно изобретению управляющего устройства 30 создается возможность того, что при требуемой остаточной влажности текстильного ленточного материала 5 при проходе через сушилку 1 подвод тепла посредством нагревательного элемента 21 и/или вентилятора 17 снабжает пропускающую текстильный ленточный материал сушильную камеру 10 соответствующей энергией так, что достигается минимальный общий расход энергии. Тем самым с помощью энергетического модуля 31 регулирование подвода тепла нагревательным элементом 21 и также вентилятором 17 производится так, что сушильная камера 2 снабжается только минимально необходимой энергией. В частности, тем самым может достигаться экономически оптимизированный режим работы сушилки, так как расходы на ток (вентилятора 17, 22) почти вчетверо превышают затраты на газ (горелки, нагревательного элемента 21), и энергетический модуль 31 может действовать как оптимизированно по энергии, так и оптимизированно по затратам. Поскольку многие пользователи установок также располагают собственными запасами газа и источниками электроэнергии, энергетически оптимизированная эксплуатация сушилки может отличаться от оптимизированной по затратам эксплуатации. Управляющее устройство предоставляет пользователям установки соответствующий инструмент для выбора оптимального для них эксплуатационного режима.
Идеальный процесс сушки достигается, когда осушающий воздух для сушильной камеры 2 нагревается оптимальной порцией перегретого пара. При отклонении (отклонении от заданного значения) от предварительно заданной остаточной влажности (заданного параметра) в ленточном материале 5 процессорный модуль 32 настраивает энергетический модуль 31, который, в свою очередь, энергетически или экономически оптимизированным путем повышает или снижает нагревательную мощность и/или количество отсасываемого воздуха.
Поэтому при исполнении способа для эксплуатации сушилки 1 с управляющим устройством 30 описанным выше путем создается саморегулирующаяся на минимальный расход энергии сушилка 1. При этом управляющее устройство 30 сушилки 1 обеспечивает минимальный приток энергии в данную сушильную камеру 2 так, что сводится к минимуму расход энергии для достижения требуемой остаточной влажности текстильного ленточного материала 5. При этом данные эксплуатационные режимы в каждом случае зависят от качества и исходной влажности текстильного ленточного материала, так что, например, через панель управления сушилки 1 могут быть введены пусковые значения, которые представляют собой необходимые для кондиционирования отдельных сушильных камер 2 управляющие значения. Эти значения, например, зависят от качества, плотности, удельного веса и толщины текстильного ленточного материала 5, причем предпочтительно также учитываются исходная влажность и конечная влажность текстильного ленточного материала 5 в качестве входных величин для программирования управляющего устройства 30 и для исполнения соответствующей программы сушки в сушилке 1.
Пример исполнения относится к сушилке с барабаном 3. Управление нагревательными элементами 21 или вентиляторами 17, соответственно, вентиляторной камерой 22 в случае рядной сушилки для сушильной камеры 2 с несколькими барабанами 3–3с может выполняться по отдельности, так как поглощение влаги осушающим воздухом сокращается от первого барабана 3 до последнего барабана 3с.
Можно видеть, что поступающий в сушилку 1 ленточный материал отслеживается только в отношении значений его температуры, массового потока и влажности посредством датчиков или определенных значений. Равным образом, отходящий воздух 13 также контролируется только в отношении его состава. На основе массового баланса сушилка 1 может управляться таким образом, что выходящий из сушилки 1 ленточный материал уже не нуждается в контроле в отношении его влажности.
Установка согласно фиг.5 схематически показывает изготовление фильерного нетканого материала, который выпрядается в непоказанной фильере из термопластичного синтетического материала, охлаждается и посредством диффузора 41 укладывается на обращающуюся транспортерную ленту 40. Транспортерная лента 40 предпочтительно выполнена как воздухопроницаемая сетчатая лента, чтобы присасыванием фильерного нетканого материала к транспортерной ленте 40 зафиксировать его и одновременно вытянуть жидкости при последующих обработках. Первая пара выпускных валиков 42, которые при необходимости могут быть нагретыми, может уплотнять уложенный фильерный нетканый материал. После первого увлажнения 43 с помощью распылительной балки, посредством которой обеспечивается равномерное прилегание фильерного нетканого материала к транспортерной ленте 40, поскольку в результате этого отдельные элементарные нити лучше фиксируются, производится первое отсасывание 44 нанесенной жидкости. Первое упрочнение 45, например, посредством водяных струй, может упрочнять и уплотнять ленточный материал 5 из фильерного нетканого материала. Здесь также отсасывается избыточная вода посредством отсасывания 44. Последующее обрабатывающее устройство 46, например, увлажняющий валик или плюсовальное устройство, наносит обрабатывающую жидкость на ленточный материал 5. В качестве обрабатывающей жидкости может применяться авиваж, с помощью которого улучшаются свойства фильерного нетканого материала в отношении конечного продукта. После этого ленточный материал 5 протягивается через сушилку 1, которая в этом примере исполнения выполнена как Omega-сушилка с барабаном 3. При этом ленточный материал 5 настраивается на предварительно определенную остаточную влажность, на которую регулируется испарительная мощность сушилки 1, и после прохода через сушилку следует дополнительная обработка или процесс намотки. В этом примере исполнения в сушилку подается свежий воздух 11, влажность которого определяется характеристиками окружающей среды или холостым измерением в сушилке 1. В канале 14 посредством датчиков определяется влажность (объемный поток, температура, влажность) отходящего воздуха 13. Содержание влаги в выходящем из сушилки 1 ленточном материале 5 может быть определено расчетным путем, измерено посредством датчиков перед входом в сушилку, или определено с помощью технологических параметров обрабатывающего устройства 46, и введено в управляющее устройство 30. Представленная здесь конфигурация установки является примерной и может допускать дополнительное упрочнение 45 или вообще отсутствие упрочнения 45 для обработки фильерного нетканого материала. Также установка может быть дополнена дополнительными компонентами, или можно отказаться от увлажнения 43 после укладки фильерного нетканого материала на транспортерную ленту.
2
Изобретение имеет то преимущество, что для определения остаточной влажности ленточный материал не повреждается (отрезанием образцов), ленточный материал может непрерывно двигаться и не соприкасается с измерительными элементами. При этом способ не зависит от свойств полученного ленточного материала, которые при непосредственном (контактном) измерении могли бы оказывать значительное влияние на результат измерения. Дополнительное преимущество состоит в том, что по сравнению с гравиметрическим, соответственно, волюмометрическим методом измерения, устраняется влияние возмущающих воздействий на технику измерения, так как эти методы относятся только к массовому потоку воды. В частности, в случае фильерного нетканого материала, при котором массовое соотношение между ленточным материалом и количеством воды является неблагоприятным, соответственно, высоким, могут быть технически надежно определены незначительные величины конечной влажности (≤1%) при малых удельных весах (например, 10 г/м) на движущемся ленточном материале. Поскольку согласно изобретению остаточная влажность определяется бесконтактно, скорости свыше 500 м/мин не сказываются на точности. Дополнительным преимуществом является регулирование сушилки для энергетической оптимизации, так как при предварительно заданной остаточной влажности адаптируется мощность сушилки. По сравнению с прежними способами измерения, изобретением осуществлено очень экономичное и достаточно точное решение, поскольку не должны использоваться дорогостоящие датчики.
Изобретение в своем осуществлении не ограничивается приведенным выше предпочтительным примером осуществления. Напротив, возможен ряд вариантов, которые воспользуются представленным решением даже при принципиально иных вариантах исполнения. Все выводимые из пунктов формулы изобретения, описания или чертежей признаки и/или преимущества, конструктивные особенности или пространственные конфигурации, могут быть существенными для изобретения как сами по себе, так и в самых различных комбинациях.
Список ссылочных позиций
1 сушилка
2 сушильная камера
3, 3a, 3b, 3c барабан
4a, 4b, 4c ось
5 ленточный материал
6 вход
7 отклоняющий валик
8 отклоняющий валик
9 выход
10 дополнительная камера
11 свежий воздух
12 канал
13 отходящий воздух
14 канал
15 подключение канала
16 ситовая крышка
17 вентилятор
18 датчик температуры
19 датчик объемного потока
20 датчик влажности
21 нагревательный элемент
22 вентиляторная камера
23 датчик температуры
24 датчик массового потока
25 датчик влажности
26 возмущающее воздействие
30 управляющее устройство
31 энергетический модуль
32 процессорный модуль
40 транспортерная лента
41 диффузор
42 выпускные валики
43 увлажнение
44 отсасывание
45 упрочнение
46 обрабатывающее устройство
Σ массовый баланс влажности
массовый поток
T температура.