CH676678A5

CH676678A5 -

Info

Publication number: CH676678A5
Application number: CH340/87A
Authority: CH
Inventors: Josef Sueess; Werner Wyss
Original assignee: Salvis Ag
Priority date: 1987-08-20
Filing date: 1987-08-20
Publication date: 1991-02-28
Also published as: US4899558A; DE3816787A1

Description

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung für den Laborgebrauch zur Nassbehandlung von Textilmaterial;; dabei wird ein Materialträger im wohldefinierten Strömungsweg einer Behandlungsflüssigkeit in einem Behandlungsbehälter angeordnet, welcher seinerseits mit einer Fördervorrichtung für die Behandlungsflüssigkeit zu einer Baueinheit zu-sammengefasst ist.

Solche Laboreinrichtungen ermöglichen es, die physikalischen und technischen Parameter eines Behandlungsvorganges mit wissenschaftlichen Methoden zu untersuchen und zu beeinflussen, bevor er in grosstechnischer Art angewandt wird.

Es ist eine Laboreinrichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt (CH Patentschrift 538 303), bei welcher die Fördervorrichtung aus zwei nach entgegengesetzten Seiten offenen und nach aussen durch zwei synchron und gleichsinnig schwingend angetriebene Fördermembranen abgeschlossenen Förderräumen besteht. Eine solche Fördervorrichtung gewährleistet ein Umsetzen der Behandlungsflüssigkeit ohne leckbedingte Verluste und ohne verunreinigende Verschleissteile.

Sie führt Jedoch zwangsläufig zu einer pulsatilen Strömung der Behandlungsflüssigkeit, was im Hinblick auf einen realitätsbezogenen, die grosstechnischen Gegebenheiten wiederspiegelnden Behand-lungsvorgang unbefriedigend ist. Die Reproduzierbarkeit von Versuchen ist oft nicht gewährleistet.

Eine Umkehrung der Strömungsrichtung der Behandlungsflüssigkeit ist zudem nur bei zusätzlicher Verwendung eines Umkehrventils möglich, was sich negativ auf Förderleistung, Totvolumen und Kosten auswirkt.

Als nachteilig erweist sich im weiteren die Tatsache, dass die Förderkapazität einer solchen Fördervorrichtung - unter Berücksichtiguna der im Labor verlangten kleinen Dimensionen - den Anforderungen in bestimmten Fällen nicht zu genügen vermag. Die einfache VergrÖsserung der Förderräume führt zudem zu einer Verschlechterung des Flottenverhältnisses, was wiederum dem Wunsch nach einer realitätsgetreuen Laboreinrichtung zuwiderläuft.

Es stellt sich damit die Aufgabe, eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welche realitätsgetreue und reproduzierbare Resultate ergibt. Die Erfindung gemäss Anspruch 1 bietet hierfüreine Lösung.

Damit lässt sich im Bereich des Textilmaterials eine definierte Strömung eraelen, welche in gewünschten zeitlichen Abständen umkehrbar ist, wobei das Totvolumen und damit das Flottenverhältnis in realistischen Grössenordnungen gehalten werden kann. Es gelingt auf diese Weise, im Labor ein getreues und reproduzierbares Abbild des grosstechnischen Behandlungsvorgangs zu erzielen.

Durch einfache Änderung des Drehsinns der Förderpumpe kann ein Durchströmen des auf dem Materialträger befestigten Behandlungsgutes sowohl radial von innen nach aussen als auch in umgekehrter Richtung ermöglicht werden. Bei geeignetem Aufbau des Materialträgers ist ferner eine Durchströmung von Behandlungsgut in Axialrichtung von unten nach oben oder von oben nach unten möglich.

Die Förderkapazität wird zudem bei gleichzeitiger Verbesserung des Flottenverhältnisses wesentlich 5 erhöht, so dass sie den Laboranforderungen voll-umfänglich zu entsprechen vermag.

Anhand der Figuren werden nun zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 eine erste Ausführung der Einrichtung im Längsschnitt,

Fig. 2 die darin vorgesehene Fördervorrichtung in axialem Schnitt,

15 Fig. 3 eine Schnittansicht senkrecht auf die Achse der Fördervorrichtung nach Fig. 2,

Fig. 4 eine zweite Ausführung der Einrichtung im Längsschnitt,

Fig. 5 eine axiale Schnittansicht der Fördervor-20 richtung in der Ausführung gemäss Fig. 4, und

Fig. 6 und 7 zwei Materialträgereinsätze im herausgenommenen Zustand in Schnittansicht.

In der Fig. 1 ist eine erste Laboreinrichtung zur 25 Nassbehandlung von Textilmaterial dargestellt, welche im wesentlichen aus einem mit einer Fördervorrichtung 1 zu einer Baueinheit verbundenen Behandlungsbehälter 2 besteht, in welchem ein Materialträger 3 im wohldefinierten Strömungsweg der 30 Behandlungsflüssigkeit angeordnet ist. Der Behandlungsbehälter 2 besteht aus drei Teiien:

Aus einem nach oben offenen Zylinder 4, der im Zentrum des unteren Abschlusses zwei kreisförmig koaxial angeordnete Öffnungen für die beiden För-35 der- respektive Absaugkanäle 7, 8 aufweist. Die gewählte Anordnung bewirkt eine in beiden Förderrichtungen radial gleichmässig ausgebildete Strömungscharakteristik. Heizrespektive Kühlwicklungen 9,10 umgeben diesen Zylinder mit relativ kleiner 40 Masse seitlich und unten, wodurch steile Heiz- und Kühlgradienten bei gleichzeitig sparsamem Energieeinsatz erzielt werden.

In seinem mittleren Teil besteht der Behandlungsbehälter 2 aus einem transparenten zylindrischen 45 Zwischenstück 5, welches mit einer Spannvorrichtung 11 fixiert und durch einfaches Lösen derselben - bei entferntem Materialträger 3 - seitlich herausgezogen bzw. ausgewechselt werden kann. Das Füllvolumen des Behandlungsbehälters 2 wird 50 durch Wahl des entsprechenden Zwischenstücks 5, welches bei konstanter Höhe in Ausführungen mit verschiedenen Durchmessern zur Verfügung steht, variiert. Ein Dichtungssystem 12 gewährleistet den einwandfreien Einsatz dieser moduiaren 55 Bauweise. Den oberen Teil des Behandlungsbehälters 2 bildet ein Zylinder 6, welcher an seinem oberen Ende durch einen Deckel 13 mit integriertem Dampfschutz geschlossen wird. Die Unterseite des Deckels ist mit einer Kante 14 zur definierten Trop-60 fenbildung versehen.

Der Materialträger 3 ist nach Öffnen des Dek-kels 13 frei entnehmbar. Mit seinem unteren, röhrenförmig ausgebildeten Ende 15 wird er in der Materialträgeraufnahme zwangsweise zentriert. Zu-65 gleich bildet dieses röhrenförmige Stück den inne2

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ren Förderkanal 8 und wird gegen den äusseren Kanal 7 mittels einer Dichtung 16 abgesichert.

Die Behandlungsflüssigkeit tritt durch eine ringförmige Öffnung 17 aus dem Förderkanal 8 aus (respektive wird bei umgekehrter Förderrichtung durch diese angesogen) und wird durch einen Verdrängungskörper 18 gegen eine mit Öffnungen versehene Materialtrommel 19 gedrückt und durchströmt gleichmässig das auf dieser aufgewickelte Behandlungsgut 20.

Der Materialträger 3 ist an seinem oberen Ende mit einem scheibenförmigen Abschluss 21 ausgerüstet, der den Materialträger gegenüber dem Behandlungsraum mittels einem Führungsring 22 zentriert. Von einem Überlaufventil 23 führt eine - in der Zeichnung nicht dargestellte - Leitung durch den Deckel 13 oder den Zylinder 6, wodurch das Überlaufspülen der Anlage ermöglicht wird (vgl. Fig. 4).

Durch Unterbrechen des Förderstromes mittels einer Vorrichtung 24 kann das Behandlungsgut, ohne Beeinflussung der Behandlungsflüssigkeit, direkt im Durchlaufverfahren mit externen Medien (z.B. Kaltwasser/Dampf), deren Einspeisung über eine Zuleitung 25 erfolgt, kontaktiert werden. _ Weitere Möglichkeiten zur Beeinflussung und Überwachung des Behandlungsvorganges bilden eine Einrichtung zur Flüssigkeitsentnahme 26 sowie eine Vorrichtung 27, für die definierte Zugabe von Hilfsstoffen.

Die Prozessüberwachung wird im weiteren unterstützt durch zwei Drucksensoren 28, 29 in den Förder- respektive Ansaugkanälen 7, 8, einer Vorrichtung zur induktiven Durchflussmessung 30, einem Temperatursensor 31 sowie einer By-Pass-Einrich-tung 32, zur Ermittlung des aktuellen Farbauszugs der Behandlungsflüssigkeit mittels einer Farbmetriksonde.

Der untere Teil der Einrichtung ist umgeben von einer einteiligen, stülpbaren Verschalung 33, welche ohne Demontage von festverbundenen Apparateteilen entfernt werden kann, was einen problemlosen Unterhalt gewährleistet.

Die Verschalung 33 wird unten durch ein als Auffangwanne ausgebildetes Bodenblech 34 abgeschlossen.

Ein mit der Pumpe verbundenes Reinigungs- und Einspeise- bzw. Entleerungssystem 35 gewährleistet eine komplette Systementleerung und einwandfreie Reinigung.

In die Apparateverschalung ist eine schwenkbare Bedienungseinheit 36 integriert.

Die Fördervorrichtung 1 besteht, wie aus der Fig. 2 respektive 3 ersichtlich, im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einer Drehschieberpumpe 37 und einem Magnetläufermotor 38, welche über eine Welle 39 miteinander verbunden sind. Der Permanentmagnet-Läufer 40 des Antriebs 38 ist von einem Gehäuse 41 vollständia eingeschlossen. Er wird durch einen ausserhalb des Gehäuses angeordneten, rotierenden Topf-Magneten angetrieben. Das Totvolumen des Motors kann damit klein gehalten werden und es entstehen keine Dichtungsprobleme.

Durch den Einbau von Verdrängungskörpern 42

wird das Totvolumen der Fördervorrichtung weiter verkleinert werden.

Die beiden Förder- respektive Absaugkanäle 7, 8 sind durch Bohrungen 43 über den Antriebsraum kurzgeschlossen, wodurch bei Umkehrung der Förderrichtung ein rascher Druckausgleich erzielt und somit eine Schonung des Antriebsmotors erreicht wird.

Um eine Verunreinigung der Behandlungsflüssigkeit durch Verschleissteile zu verhindern, werden die Schieber 44, die Reibpartie 45, die Rollen- bzw. Gleitlager 46, der Rotor 47 sowie die Lager- und Auflaufpartie 48 der Welle 39 mit abriebfesten und chemisch beständigen Materialien (Keramik, Glas, Legierungen auf Eisen-Chrom-Nickel/Triboloy-Ba-sis) beschichtet respektive durch solche ersetzt.

Die beiden Öffnungen 49 im Pumpen- und Antriebsteil dienen der Entleerung und Reinigung.

In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, das bis auf die Fördervorrichtung 1 der ersten Ausführung im wesentlichen entspricht. Deshalb kann auf die Beschreibung der entsprechenden, mit gleichen Bezugsziffern versehenen Elementen verzichtet werden. Die Fördervorrichtung 1 ist als Peripheralradpumpe ausgebildet (vgl. auch Fig. 5). Das Peripheralrad 50 weist an seinem Umfang seitliche, an der Vorder- und Rückseite versetzt angeordnete Ausnehmungen 52 auf, die mit einem Seitenkanat 53 zusammenwirken. In den Seitenkanal 53 münden Förder- und Absaugkanal 7 und 8 (in Fig.5 strichliert angedeutet). Das Peripheralrad 50 kann mitteis einem Antriebsmotor 54 in beiden Rotationsrichtungen rotiert werden, womit die Förderrichtung umkehrbar ist. Die Einrichtungen 26, 27 zur Flüssigkeitsentnahme und für die Zugabe von Hilfsstoffen münden direkt in den Seitenkanal 53 der Pumpe, womit gewährleistet ist, dass die Hilfsstoffe sich gut in der Behandlungsflüssigkeit verteilen. Dasselbe gilt für die By-Pass-Einrichtung 32 zur Ermittlung des aktuellen Farbauszugs der Behandlungsflüssigkeit. Um die Verunreinigung der Behandlungsflüssigkeit zu vermeiden, ist ebenfalls die Reibpartie 55 des Pumpengehäuses sowie das Gleitlager 56 für die Antriebswelle 57 mit einem chemisch beständigen Material beschichtet. Die Antriebswelle 57 ist an ihrem Austritt aus dem Pumpengehäuse mittels einer Gleitringdichtung 58 abgedichtet und mittels einer Kupplung 59 an die Motorwelle angeschlossen.

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, sind in beiden Ausführungen Pumpen mit kleinem Totvolumen vorhanden, die reversierbar und pulsfrei arbeiten und auch bei agressiven Behandlungsflüssigkeiten gut abdichtbar sind. Damit lassen sich praxisnahe und vor allem reproduzierbare Versuchsergebnisse erzielen, indem kontrollierte Flüssigkeitsströmungen erzeugbar sind.

Dem selben Zweck dient die Ausgestaltung der Materialträger 3, wie sie in den Fig. 6 und 7 gezeigt sind. Die zentral und koaxial angeordneten Förderund Absaugkanäle 7, 8 ergeben eine Gleichverteilung der Strömung im Behandlungsbehälter.

In Fig. 6 und 7 sind zwei Materialträgereinsätze 3 dargestellt, die wahlweise einsetzbar sind. Die Ausführung in Fig. 6 ist zur Aufnahme eines Textil-

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Wickels mit einer starren Materialträgerhülse 60 (links in der Figur) oder einer flexiblen Materialträgerhülse 61 wählbarer Höhe versehen. Die Materialträgerhülse besitzt Durchbrechungen für den Durchtritt der Behandlungsflüssigkeit. Sie ist mittels eines geschlossenen, der Hülsenhöhe jeweils angepassten Distanzrohrs 62 über einen Dichtungsring 63 gehalten. Die Wickelhöhe ist damit bei gleichbleibendem Verdrängungskörper 18 wählbar. Aussen an der Materialträgerhülse 60, 61 ist eine nach oben offene Strömungshülse 64 vorgesehen, welche sich etwa über die Höhe der Materialträger-hülse bzw. des Wickels erstreckt. Damit wird der Strömungsweg der Behandlungsflüssigkeit festgelegt. Die Strömungsumlenkung zwischen zentralem Einlass 8 und Zylinder 4 erfolgt nicht im und durch den Wickel, sondern durch das Strömungsrohr (vgl. Fig. 4), womit weniger Turbulenzen entstehen, welche zu ungewollten Unterschieden in der Strömungsgeschwindigkeit bzw. der Temperaturen durch den Wickel führen können. Die gleichmässige Temperaturverteilung über den Wickel ergibt sich ferner durch einen Wärmetauschereffekt, insbesondere bei grossem Wickeldurchmesser oder wenn die Wickelhöhe über die direkt beheizte Höhe des Zylinders 4 reicht. Die Strömungshülse 64 ist ausfauscnbar und kann der Wickelhöhe angepasst werden. Sie gewährleistet eine gute Reproduzierbarkeit der Versuchsresultate.

Alternativ dazu kann der Materialträgereinsatz 3 als Korb ausgebildet sein, wie in Fig. 7 gezeigt. Der Korb 65 besitzt unten und oben eine durchbrochene Wand 66, 67 und ist seitlich durch eine Hülse 68 geschlossen, welche das Volumen des Korbes festlegt, Der Korb, bzw. das darin enthaltene Textilmaterial wird damit von unten nach oben oder umgekehrt von der Behandlungsflüssigkeit durchströmt Da sein Volumen durch die jeweilige Hülsenhöhe festgelegt ist, lässt sich eine reproduzierbare Textilmaterialdichte erzielen. Verschiedene Volumina lassen sich durch die Wahl der Hülsenhöhe einstellen.

Mit der beschriebenen Laboreinrichtung wird ein Gerät geschaffen, mit welchem mittels nur weniger Austauschteile ein weiter Versuchsbereich abdeckbar ist. Die in allen Anwendungsfällen wohldefinierten Strömungs- und Temperaturverhältnisse gestatten es, Versuche mit sehr guter Reproduzierbarkeit realitätsgetreu durchzuführen.

Claims

Patentansprüche

1. Einrichtung für den Laborgebrauch zur Nassbehandlung von Textilmaterial, wobei ein Material-träger (3) im wohldefinierten Strömungsweg einer Behandlungsflüssigkeit in einem Behandlungsbehälter (2) angeordnet ist, welcher seinerseits mit einer Fördervorrichtung (1) für die Behandlungsfiüssig-keit zu einer Baueinheit zusammengefasst ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung eine Pumpe mit rotierendem Förderteil für die Erzeugung einer pulsationsfreien Strömung der Behandlungsflüssigkeit aufweist, deren Rotationsrichtung zum Reversieren der Strömung im Strömungsweg umkehrbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe eine Zentrifugalradpum-pe, insbesondere eine Peripheralradpumpe ist.

3. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Behandlungsflüssigkeit in Kontakt stehenden Teile der Pumpe mit abriebfesten und bezüglich der Behandlungsflüssigkeit chemisch beständigen Be-schichtungen versehen sind, respektive aus solchen Materialien bestehen.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Fördervorrichtung (1) mit dem Behandlungsbehälter (2) durch Förder- und Absaugkanäle verbunden ist, welche im Verbindungsbereich koaxial zueinander angeordnet sind und zentral im Behandlungsbehälter münden.

5. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Förder- bzw. Absaugkanäle (7, 8) kurzgeschlossen sind, um beim Reversieren der Strömung einen Druckausgleich in der Pumpe zu erzielen.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Materialträger (3) mit einer röhrenförmigen Spitze (15) ausgebildet ist, mittels welcher er in den Behandlungsbehälter einsetzbar ist und so zwangsweise zentriert wird, wobei diese Spitze gleichzeitig das Endstück des inneren der koaxial angeordneten Förder- und Absaugkanäle (7,8) darstellt.

7. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse des Materialträgers (3) zur Reduktion des Totvotumens mindestens im Bereich einer Materialtrommel (19) zu einem Verdrängungskörper (18) erweitert ist.

8. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Materialträger eine seitlich durchbrochene Materialträgerhülse (60) besitzt zur Aufnahme eines Textilmaterialwickels, durch welche der Strömungsweg hindurch verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass koaxial zur Materiai-trägerhülse (60) eine aussen am Textilmaterialwicke! anzuordnende, oben offene Strömungshülse (64) vorgesehen ist, wobei der Strömungsweg um den oberen Rand der Strömungshülse herum geführt wird,

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Materialträger einen Materialkorb (65) besitzt, der unten und oben von einer durchbrochenen Wand (66, 67) und seitlich von einer geschlossenen Hülse (68) begrenzt ist, wobei durch die Wahl der Hülsenhöhe das Volumen des Materialkorbs einstellbar ist und wobei der Strömungsweg vertikal durch den Materialkorb hindurch verläuft.

10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (24) zur Unterbrechung des Flottenkreislaufs vorgesehen ist, um das Behandiungsgut direkt mit externen Medien in Kontakt zu bringen.

11. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungsweg der Behandlungsflüssigkeit eine Vorrichtung (32) zur direkten farbmetrischen Analyse derselben angeordnet ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge-

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kennzeichnet, dass den Behandlungsbehälter (2) seitlich und unten in direktem Kontakt umgebende Heizrespektive Kühlwicklungen (9, 10) vorgesehen sind.

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