Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Trockner für eine textile Warenbahn mit zumindest einem Trocknerraum, in dem wenigstens eine luftdurchlässige Trommel drehbar angeordnet ist, die von der Warenbahn teilweise umschlingbar ist und wobei die Warenbahn mit erwärmter Trocknungsluft durchströmbar ist, wobei mindestens ein Ventilator vorgesehen ist, mit dem aus einer stirnseitigen Öffnung der mindestens einen Trommel feuchte Trocknungsluft aus der Innenseite der Trommel absaugbar ist.

Die DE 10 2012 109 878 B4 offenbart einen Trockner für eine textile Warenbahn mit einem Trocknerraum, in dem mehrere luftdurchlässige Trommeln drehbar angeordnet sind, die von der Warenbahn teilweise umschlingbar sind. Die Warenbahn wird mit erwärmter Trocknungsluft durchströmt, die die Feuchtigkeit aus der Warenbahn aufnimmt. Jeder Trommel ist ein Ventilator zugeordnet, mit dem aus einer Öffnung der Trommel feuchte Trocknungsluft aus der Innenseite der Trommel abgesaugt wird. Dabei wird über eine Umwälzung der Trocknungsluft Wärme zugeführt und die erwärmte Trocknungsluft in den Trocknerraum zurückgeführt.

Zum Wärmeeintrag, der zur Aufheizung der Trocknungsluft notwendig ist, dienen Heizelemente, die im Heizungs- und Ventilatorraum angeordnet sind. Die Heizelemente sind derart angeordnet, dass diese vom Luftstrom der vom Ventilator radial oder tangential abströmenden Trocknungsluft umströmt werden. Sind beispielsweise drei Trommeln vorgesehen, um die die textile Warenbahn nacheinander herumgeführt wird, so sind auch drei wenigstens teilweise voneinander getrennte Trocknungsluft-Kreisläufe vorgesehen, und jeder Trocknungsluft-Kreislauf wird durch einen zugeordneten Ventilator erzeugt. Dabei werden auch jedem Trocknungsluft-Kreislauf eigene Heizelemente zugeordnet, sodass die Wärmezufuhr in jeden Trocknungsluft-Kreislauf separat erfolgt.

Läuft die textile Warenbahn über eine Einlaufwalze ein und umschlingt nacheinander die Trommeln, so erfolgt die Trocknung der textilen Warenbahn schrittweise nacheinander. Der Entzug der Feuchtigkeit der textilen Warenbahn erfolgt dabei nicht in jedem Trocknerraum gleichmäßig und mit einem konstanten Trocknungsgradienten, vielmehr durchläuft die textile Warenbahn mit mehreren Trocknerräumen eine Trocknungskaskade, und der Trocknungsgrad der textilen Warenbahn, die den Trockner über eine Auslaufwalze wieder verlässt, sollte eine geforderte Restfeuchte aufweisen. Die Trocknung erfolgt dabei idealerweise mit einem minimalen Energieeintrag in den Trockner, sodass beispielsweise eine Restfeuchte von 8 % in der textilen Warenbahn beim Verlassen des Trockners vorliegt, sodass der Energieeintrag über die Wärmezufuhr und über den Betrieb des Ventilators für den gesamten Trockner minimal sein sollte.

Diese Bestimmung der Restfeuchte erfolgt nach dem Stand der Technik durch eine Messung der Anfangsfeuchte der Warenbahn beim Eintritt in den Trockner und durch eine Messung der Endfeuchte der Warenbahn beim Austritt aus dem Trockner. Bekannte Messverfahren der Endfeuchte der Warenbahn setzen eine Mindestfeuchtigkeit voraus, wobei davon ausgegangen wird, dass die Fasern der Warenbahn Feuchtigkeit aufnehmen und speichern können. Bei Fasern aus nicht natürlichen Stoffen, wie Spinnvlies, Endlosfilamente oder Stapelfasern aus Kunststoff können diese keine Feuchtigkeit speichern, sondern nehmen die Feuchtigkeit durch Adhäsion mit. Genaue Messungen im Bereich von maximal 1 % spezifische Feuchtigkeit sind damit nicht möglich, insbesondere dann nicht, wenn die Warenbahn sehr geringe Flächengewichte aufweist, beispielsweise im Bereich von 10g/m ² . Dadurch, dass die Fasern keine Feuchtigkeit aufnehmen und speichern können, wird die Messung weiter erschwert und damit ungenau. Im Hinblick auf die zu erreichende Messgenauigkeit bei einer kontinuierlich laufenden Warenbahn sind die verfügbaren Messgeräte unverhältnismäßig teuer.

Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Trockners zur Trocknung einer textilen Warenbahn und die Weiterbildung eines Verfahrens zum Betrieb eines solchen Trockners, wobei der Trockner und das Verfahren eine Trocknung der textilen Warenbahn mit einem möglichst minimalen Energieeinsatz ermöglichen sollen. Dabei soll die Restfeuchtigkeit der Warenbahn bestimmbar und der Trockner mit seiner Trocknungsleistung auf eine bestimmte Restfeuchtigkeit einstellbar sein. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung ein kostengünstiges Modul zum Nachrüsten an einem Trockner bereit zu stellen, mit dem mit hinreichender Genauigkeit die Restfeuchte einer Warenbahn bestimmbar ist. Zuletzt ist es Aufgabe der Erfindung eine Anlage zur Herstellung von einem Spinnvlies bereit zu stellen, mit der die Restfeuchte der Warenbahn nach dem Trocknungsvorgang einstellbar ist.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Trockner gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ausgehend von einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 7 mit den jeweils kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Die Bereitstellung eines Moduls zum Nachrüsten an einem Trockner wird mit den Merkmalen von Anspruch 12 gelöst. Die erfindungsgemäße Anlage wird in Anspruch 15 beansprucht. Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der Trockner mindestens einen Sensor zur Bestimmung der Feuchtigkeit des Abluftstromes aufweist, dessen Daten in einer Steuerung mit der Anfangsfeuchtigkeit der Warenbahn und der Feuchtigkeit des Frischluftstromes verarbeitet und damit die Verdampfungsleistung des Trockners geregelt wird.

Kerngedanke der Erfindung ist der Ansatz, die Bestimmung der Restfeuchte in der Warenbahn über eine Betrachtung der Massenbilanz in einer Steuerung zu ermitteln. Über den Massenstrom der Abluft und deren spezifische Feuchte wird in der Steuerung die Verdampfungsleistung des Trocknungsprozesses berechnet. Die Differenz aus der in den Prozess eingebrachten Wassermenge (Anfangsfeuchtigkeit Warenbahn und Anfangsfeuchtigkeit Frischluft) und der Verdampfungsleistung des Trockners (Feuchtigkeit der Abluft) ergibt die verbleibende Wassermenge in der Warenbahn. Weiterhin können Störgrößen in der Steuerung verarbeitet werden.

Hierzu weist der Trockner neben der Steuerung in dem Kanal für die Abluft vorzugsweise mindestens einen Sensor auf, mit dem die Temperatur, der Volumenstrom und die Feuchtigkeit der Abluft ermittelt werden. Von der Feuchtigkeit der Abluft (absolut oder relativ) werden die Anfangsfeuchtigkeit der Warenbahn und die Feuchtigkeit des Frischluftstromes abgezogen, um die Restfeuchte der Warenbahn zu bestimmen. Da über diese Parameter die erforderliche Verdampfungsleistung des Trockners ermittelt werden kann, kann umgekehrt mit einer vorgegebenen Restfeuchte der Energiebedarf des Trockners minimiert werden, da über die Steuerung die Heizleistung und/oder das abgesaugte Volumen des Abluftstromes einstellbar ist. Im Gegensatz zum Stand der Technik kann eine einfache und preiswerte Sensorik verwendet werden, bei der der kontinuierliche Prozess nicht aufgrund von Probenentnahmen unterbrochen werden muss. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Sensor zur Bestimmung des Volumens der Abluft eine Messblende auf, oder ist nach der Wirbeldurchflussmessung ausgebildet. Beide Varianten ermöglichen für diesen Anwendungsfall ein besonders betriebssicheres, ausreichend genaues und preiswertes Messinstrument. Als weitere Alternative kann eine Ultraschallvolumenstrommessung verwendet werden und/oder die Kennlinie des Ventilators zur Auswertung mit herangezogen werden

Die Temperatur, der Massenstrom und die Feuchtigkeit der Warenbahn können ebenfalls über mindestens einen Sensor bestimmt werden, der bzw. die an oder vor dem Trockner angeordnet sind. Dies können beispielsweise die Kissroll sein und/oder die Batchstation, in der die Avivage mit Wasser gemischt wird. Alternativ zu dem Sensor können aufgrund von vorhandenen Parametern aus Anlagenkomponenten, die in Laufrichtung der Warenbahn vor dem Trockner angeordnet sind, die absolute oder relative Feuchtigkeit der Warenbahn bestimmt werden und diese Daten in die Steuerung eingegeben werden.

Vorzugsweise weist die Steuerung zumindest ein Prozessmodul und ein Energiemodul auf. Das Energiemodul wirkt mit der Steuerung des mindestens einen Heizelementes und/oder mit der Steuerung des mindestens einen Ventilators zusammen. Im Prozessmodul erfolgt die Berechnung der Massenbilanz der Feuchtigkeiten. Bei einer Abweichung von einer Führungsgröße der gewünschten Restfeuchtigkeit der Warenbahn steuert das Prozessmodul das Energiemodul an, dass wiederum den minimalen Energiebedarf für eine erhöhte oder verminderte Trocknungsleistung ermittelt und wahlweise das oder die Heizelemente und/oder die Ventilatoren steuert.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist wenigstens durch die Schritte gekennzeichnet: Ermittlung zumindest der Temperatur und der Feuchtigkeit der Frischluft,

Ermittlung der Temperatur, des Volumens und der Feuchtigkeit der Abluft,

Ermittlung zumindest des Massenstromes und der Feuchtigkeit der in den Trockner einlaufenden Warenbahn,

Eingabe einer Führungsgröße für die gewünschte Restfeuchte der Warenbahn in eine Steuerung,

Verrechnung der zuvor ermittelten Werte in einer Steuerung und bei Abweichung von der Führungsgröße Ansteuerung der Heizelemente und/oder der Ventilatoren unter Berücksichtigung einer minimal benötigten Gesamtenergie.

Das erfindungsgemäße Verfahren geht von der Erkenntnis aus, dass über die Betrachtung der Massenbilanz der in den Trockner eingeführten Feuchtigkeiten die Verdampfungsleistung des Trockners minimiert werden kann. Insbesondere bei einer eingestellten Restfeuchtigkeit der Warenbahn, die ausschließlich berechnet und nicht gemessen wird, kann auf die nach dem Stand der Technik erforderliche radiometrische Messung der kontinuierlich laufenden Warenbahn nach dem Trockner verzichtet werden. Das Verfahren kann mit einem Minimum an preiswerter Sensortechnik betrieben werden. Gerade für Warenbahnen mit geringem Gewicht aus Fasern (z.B. Spinnvlies), die keine Feuchtigkeit speichern können, ist dieses Verfahren aufgrund der Genauigkeit besonders geeignet.

Vorzugsweise erfolgt die Ermittlung der Feuchtigkeit und Temperatur der Frischluft mit den gleichen Sensoren, die auch die Daten für die Abluft liefern. Hierzu ist eine Leerfahrt des Trockners ohne eingeschaltete Heizelemente und ohne Warenbahn erforderlich, da sich die Umgebungsluft in der Produktionshalle nicht laufend ändert. Damit wird also die Feuchtigkeit und Temperatur der Umgebungsluft des Trockners bestimmt, der aus der Umgebung (Produktionshalle) seine Frischluft bezieht. Auf diesen Satz der Sensoren, die sonst am Einlass des Trockners angeordnet sein müssten, wo die Frischluft angezogen wird, kann verzichtet werden. Das zur Berechnung der Massenbilanz erforderliche Volumen der Frischluft bestimmt sich letztendlich aus der Ventilatorleistung des Trockners. Dabei wird in einem ersten Ansatz erst einmal davon ausgegangen, dass die Menge der Frischluft gleich der Menge der Abluft ist. Wenn je nach Konstruktion des Trockners bekannt ist, dass auch Falschluft einen signifikanten Einfluss auf die Massenbilanz hat, dann muss auch das Volumen an Frischluft bei der Leerfahrt gemessen werden, so dass das Volumen an Falschluft in die Betrachtung der Störgröße einfließt. Die Messung des Volumens an Frischluft kann dann ebenfalls über den Sensor zur Bestimmung der Abluft im Kanal für die Abluft gemessen werden.

Auch die Abluft wird hinsichtlich Temperatur, Volumenstrom und Feuchtigkeit mittels Sensoren überwacht. Diese Werte sind neben den Werten für den Massenstrom und die Feuchtigkeit der Warenbahn die sensibelsten Messwerte des Verfahrens. Daher wird beispielsweise der Volumenstrom mittels der genauen und preiswerten Durchflussmessung bestimmt, oder alternativ mittels Wirbeldurchflussmessung oder anderer Verfahren.

Die Ermittlung des Massenstromes und der Feuchtigkeit der in den Trockner einlaufenden Warenbahn kann mittels Sensoren erfolgen, oder rechnerisch bestimmt werden oder aufgrund der Betriebsdaten einer vorgeschalteten Anlagenkomponente erfolgen, beispielsweise der Kissroll und/oder der Batchstation. Insbesondere die rechnerische Bestimmung oder die Verwendung der Betriebsdaten einer vorgeschalteten Anlagenkomponente können die Genauigkeit des Verfahrens erhöhen und dieses preiswerter gestalten, da beispielsweise wieder auf ein radiometrisches Verfahren zur Bestimmung der Feuchtigkeit einer kontinuierlich laufenden Warenbahn verzichtet werden kann. Der weitere Vorteil liegt in der Anwendung bei geringen Feuchtigkeiten und bei geringen Flächengewichten der Warenbahn, da hier das rechnerische Verfahren genauer sein kann, als die bekannten Messverfahren.

Vorzugsweise werden bekannte Störgrößen wie beispielsweise Falschluft am Trockner, ungleichmäßige Avivagen und/oder Schwankungen der Feuchtigkeit über die Arbeitsbreite der Warenbahn in die Steuerung eingegeben und verarbeitet.

Das erfindungsgemäße Modul zur Verwendung an einem Trockner zur Bestimmung der Restfeuchtigkeit einer getrockneten Warenbahn, umfasst eine Steuerung mit zumindest einem Prozessmodul zur Berechnung der Massenbilanz der spezifischen oder relativen Feuchtigkeit der Frischluft, Abluft und der Warenbahn, einem Energiemodul zur Ansteuerung von mindestens einem Heizelement und mindestens einem Ventilator, mit Sensoren zur Bestimmung der Temperatur, der Feuchtigkeit und des Volumenstromes der Frischluft und der Abluft des Trockners. Damit wird ein preiswertes Nachrüstmodul geschaffen, mit dem bestehende Trockner bei kontinuierlich laufender Warenbahn nachgerüstet werden können. Auf teure radiometrische Messgeräte nach dem Trockner oder aufwändige Probenentnahmen an der Warenbahn kann verzichtet werden.

Das Modul kann vorzugsweise um Sensoren zur Bestimmung der Temperatur, des Massenstromes und der Feuchtigkeit einer kontinuierlich laufenden Warenbahn ergänzt werden, wenn Prozessdaten aus Anlagenkomponenten in Laufrichtung der Warenbahn vor dem Trockner nicht zur Verfügung stehen.

Zur Verarbeitung von Störgrößen kann das Modul eine Schnittstelle oder eine Eingabevorrichtung aufweisen. Vorzugsweise werden der erfindungsgemäße Trockner, das Verfahren und das Modul für Anlagen zur Herstellung von Warenbahnen aus Kunststoff, Endlosfilamenten wie Spinnvlies oder Stapelfasern aus nicht natürlichen Fasern verwendet, die im Gegensatz zu Warenbahnen aus natürlichen Fasern keine Feuchtigkeit speichern können.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

Figur 1 : Eine perspektivische Ansicht eines

Reihentrockners;

Figur 2: Eine Schnittdarstellung eines weiteren Trockners

mit einer Trommel;

Figur 3: Eine schematische Darstellung der Massenbilanz

des Trockners;

5 Figur 4: Ein Steuerungsverfahren des Trocknungsprozesses;

Figur 5: Eine Anlage zur Herstellung von Spinnvlies.

i o Figur 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen Trockner 1 , der als Reihentrockner ausgebildet ist. Innerhalb eines Trocknerraumes 2 sind drei Trommeln 3a, 3b, 3c hintereinander und mit ihren Achsen 4a, 4b, 4c in einer Reihe angeordnet. Eine Warenbahn 5 wird über einen Einlass 6 in den Trocknerraum 2 hineingeführt. Über eine Umlenkwalze 7 wird die

15 Warenbahn 5 erst unterhalb der ersten Trommel 3a, dann oberhalb der zweiten Trommel 3b und anschließend unterhalb der dritten Trommel 3c geführt. Über eine Umlenkwalze 8 wird die Warenbahn 5 durch einen Auslass 9 aus dem Trocknerraum 2 herausgeführt. Während des Durchlaufes durch den Trocknerraum 2 wird die Warenbahn 5 mit erhitzter

20 Trocknungsluft durchströmt. Dabei nimmt die Trocknungsluft die Feuchtigkeit der Warenbahn 5 auf und wird über das Innere der Trommeln 3a bis 3c abgesaugt.

An den Trocknerraum 2 kann eine Zusatzkammer 10 angeordnet sein, in die der Kanal 12 für die Frischluft 1 1 und der Kanal 14 für die Abluft 13 münden. Die Zusatzkammer 10 kann völlig getrennt und separat vom Trocknerraum 2 aufgebaut sein. An die Zusatzkammer 10 ist der Heizungs- und Ventilatorraum 22 angeordnet. Der Trocknerraum 2 ist mit Luftkanälen ober- und unterhalb der Trommeln 3a - 3c mit dem Heizungsund Ventilatorraum 22 verbunden. Die Zusatzkammer 10 ist über die stirnseitige Öffnung der Trommeln 3a - 3c mit dem Trocknerraum 2 verbunden. Der Kanalanschluss 15 kann als Anschluss für einen Wärmetauscher genutzt werden. In dieser Ausführungsform sind im Kanal 14 Sensoren 18, 19, 20 zur Ermittlung der Temperatur, des Volumenstromes und der Feuchtigkeit der Abluft 13 angeordnet. Die Feuchtigkeit der Warenbahn 5 kann im Bereich des Einlasses 6 am oder vor dem Trockner 1 mittels Sensoren 23, 24, 25 bestimmt werden, wobei auch hier die Temperatur, der Massenstrom und die Feuchtigkeit der Warenbahn 5 ermittelt werden kann.

Figur 2 zeigt einen Trockner 1 mit nur einer Trommel 3, bei der die Warenbahn 5 von rechts durch einen Einlass 6 in den Trockner 1 einläuft. Durch eine erste Umlenkwalze 7 wird die Warenbahn 5 in den Trocknerraum 2 geleitet, um die Trommel 3 herumgeführt und durch die Umlenkwalze 8 aus dem Trocknerraum 2 herausgeführt. Die Frischluft 1 1 wird durch den Einlass in den Trockner 1 angesaugt und verteilt sich seitlich unterhalb der Trommel 3 im gesamten Trocknerraum 2. Ein nicht dargestelltes Abschirmelement sorgt dafür, dass die angesaugte Frischluft nicht direkt in die Trommel 3 eingesaugt wird. Ein Heizelement 21 , z.B. ein Brenner, erhitzt die angesaugte Frischluft, die durch einen Ventilator 17 an einer Stirnseite der Trommel 3 angesaugt wird. Die erhitzte Frischluft durchströmt aufgrund des durch den Ventilator 17 erzeugten Druckunterschiedes zunächst die Siebdecke 16, mit der die Strömung vergleichmäßigt wird. Anschließend durchströmt die erhitzte Frischluft die Trommel 3 mit der umschlingenden Warenbahn 5, und nimmt dabei die Feuchtigkeit der Warenbahn 5 auf. Die dabei entstehende Abluft 13 wird über den Kanal 14 abgeführt.

Die Bestimmung der Restfeuchte in der Warenbahn 5 erfolgt erfindungsgemäß über eine Betrachtung der Massenbilanz in einer Steuerung. Über den Massenstrom der Abluft 13 und deren spezifische Feuchte wird in der Steuerung die Verdampfungsleistung des Trocknungsprozesses berechnet. Die Differenz aus der in den Prozess eingebrachten Wassermenge (Anfangsfeuchtigkeit Warenbahn und Anfangsfeuchtigkeit Frischluft) und der Verdampfungsleistung des Trockners (Feuchtigkeit der Abluft) ergibt die verbleibende Wassermenge in der Warenbahn.

Hierzu sind in dem Kanal 14 für die Abluft 13 Sensoren 18, 19, 20 angebracht, die die Temperatur, das Luftvolumen, und die Feuchtigkeit des Luftstromes messen. Die Werte für die Anfangsfeuchtigkeit der Frischluft 1 1 können mit den gleichen Sensoren 18, 19, 20 gemessen, wie die Werte für die Feuchtigkeit der Abluft 13. Hier wird vor dem Anfahren des Trockners 1 über den Ventilator 17 bei ausgeschaltetem Heizelement und nicht eingeführter Warenbahn 5 Frischluft 1 1 angesaugt und durch die Sensoren 18, 19, 20 gemessen. Die Messwerte dienen als Nullpunkt oder Referenz für die Massenbilanz. Nur bei großen Abweichungen in der Temperatur oder Luftfeuchtigkeit in der Anlagenhalle muss diese Messung bei gleichen Bedingungen wiederholt werden. Wird als Heizelement 21 ein Gasbrenner verwendet, bringt dieser zusätzlich durch den Brennvorgang Wasser in den Trocknungsprozess ein. Dieser Wasseranteil wird über den Gasverbrauch in der Berechnung der Endfeuchte berücksichtigt. Die erforderlichen Werte für die Anfangsfeuchtigkeit der Frischluft 1 1 können aber auch aus der Umgebungsluft des Trockners 1 bestimmt werden, da die Frischluft 1 1 aus der Umgebung des Trockners 1 angesaugt wird. Unter der Berücksichtigung, dass kein nennenswerter Anteil an Falschluft zu berücksichtigen ist, wird das Volumen der Frischluft 1 1 durch die Ventilatorleistung bestimmt.

Die Feuchtigkeit der Abluft 13 wird ebenfalls über die Sensoren 18, 19, 20 in dem Kanal 14 gemessen. Der Sensor 18 erfasst die Temperatur in Grad Celsius, der Sensor 19 den Volumenstrom der Abluft 13 in m ³ /h und der Sensor 20 die Feuchtigkeit der Abluft 13 in kg/m ³ . Mögliche Druckunterschiede zwischen der Abluft 13 und der Frischluft 1 1 können dabei in der Massenbilanz vernachlässigt werden. Dabei ist der Volumenstrom der Abluft 13 normalerweise gleich dem Volumenstrom der angesaugten Frischluft 1 1 , da durch die Saugleistung des Ventilators 17 auch Falschluft durch die Warenbahn 5 und der Trommel 3 - 3c durch den Kanal 14 abgesaugt wird.

Bei der Warenbahn 5 kann ebenfalls die Eingangsfeuchtigkeit gemessen werden, die in den Trockner 1 gelangt, indem beispielsweise ein Sensor 25 zur Messung der Feuchtigkeit vor dem Einlass 6 des Trockners 1 angeordnet ist, oder an einer vorgeordneten Anlagenkomponente, beispielsweise einer Kissroll oder einem Paar Abquetschwalzen. Alternativ kann die Eingangsfeuchtigkeit auch indirekt durch einen Parameter aus dem Prozess vor dem Trockner bestimmt werden, beispielsweise durch den Flüssigkeitsverbrauch einer Kissroll oder aus der Differenz zwischen Flüssigkeitseintrag in die Warenbahn und der Abführung von Restflüssigkeit in eine Aufbereitungsanlage. Insbesondere bei einer vor dem Trockner 1 angeordneten Kissroll oder einem Foulard kann mittels Füllstandssensoren der Auftrag an Avivage bzw. Flüssigkeit bestimmt werden. Da der Massendurchsatz und das Flächengewicht der Warenbahn vor der Kissroll oder dem Foulard bekannt sind, können damit der Anteil der Flüssigkeit und damit die spezifische Feuchtigkeit der Warenbahn vor dem Einlaufen in den Trockner bestimmt werden. Als Störgröße kann bei dieser Betrachtung unter anderem die Verdunstung und/oder ein Verschnitt bzw. Spray Off beim Auftragen der Flüssigkeit und der Umlenkung der Warenbahn empirisch ermittelt und berücksichtigt werden

Der Sensor 18 zur Messung der Temperatur der Abluft 13 kann als Thermometer ausgebildet sein oder nach dem Halbleitereffekt arbeiten. Als ausgegebener Wert kann vorzugsweise Grad Celsius in die Steuerung einfließen

Vorzugsweise wird der Sensor 19 zur Messung des Volumenstroms als Durchflusssensor mit einer Messblende ausgeführt. Alternativ kann auch die Vortex-Durchflussmessung verwendet werden, die nach dem Prinzip der Wirbeldurchflussmessung erfolgt. Alternative Messmethoden können mit Ultraschall oder einer Staudrucksonde erfolgen. Als ausgegebener Wert kann vorzugsweise m ³ /h in die Steuerung einfließen. Die Sensoren 18 und 19 können selbstverständlich auch kombiniert werden.

Der Sensor 20 zur Bestimmung der Feuchtigkeit kann als kapazitiver Dünnfilm-Polymersensor oder als Keramik-Sensor ausgebildet sein. Als ausgegebener Wert kann vorzugsweise kg/m ³ Absolutfeuchte oder die relative Feuchtigkeit in Prozent in die Steuerung einfließen.

Die Feuchtigkeit der Warenbahn 5 vor dem Einlauf 6 des Trockners 1 kann auch rechnerisch bestimmt werden, in dem der Flüssigkeitseintrag in die Warenbahn mit dem Massenstrom der Warenbahn in die Steuerung eingegeben wird. Dieses Verfahren ist sehr genau und nur dann sinnvoll, wenn die Warenbahn keine Flüssigkeit oder nur einen geringen Anteil (bis 1 %) aufnehmen kann. Dies trifft beispielsweise für Warenbahnen aus Kunststoff, Endlosfilamenten oder Stapelfasern aus nicht natürlichen Fasern, insbesondere Spinnvlies zu, bei dem die Feuchtigkeit nicht physikalisch gebunden ist, sondern nur durch die Oberfläche der Fasern mitgeführt wird. Alternativ kann einer oder mehrere Sensoren 25 aus Keramik verwendet werden, die durch direkten Kontakt mit der Warenbahn deren Feuchtigkeit bestimmen. Dies ist bei Warenbahnen aus Fasern sinnvoll, die Feuchtigkeit aufnehmen und speichern können (Zellulose, Fasermischungen, Baumwolle).

Der Sensor 23 zur Messung der Temperatur am Einlass 6 des Trockners 1 kann wieder als Thermometer ausgebildet sein oder nach dem Halbleitereffekt arbeiten. Als ausgegebener Wert kann vorzugsweise Grad Celsius in die Steuerung einfließen

Der Massenstrom der Warenbahn am Einlass 6 des Trockners 1 kann wieder rechnerisch aus den Anlagenparametern bestimmt werden oder alternativ durch einen Sensor 24, der beispielsweise radiometrisch arbeitet.

Selbstverständlich können die Werte der einlaufenden Warenbahn 5 in den Trockner 1 zur Bestimmung der Massenbilanz zumindest auch teilweise gemessen und ein anderer Teil aus den vorgeschalteten Anlagenkomponenten ermittelt oder berechnet werden. Dies hängt von der Anlagenkonfiguration und den zur Verfügung stehenden Werten ab.

Figur 3 zeigt vereinfacht die Massenbilanz Σ des Trocknungsprozesses, bei dem ein Massenstrom rh der Warenbahn 5 mit einer absoluten oder relativen Feuchtigkeit H2O in den Trockner 1 einläuft und ein Massenstrom rh der Warenbahn 5 mit einer absoluten oder relativen Feuchtigkeit H2O aus dem Trockner 1 herauskommt. Weitere Prozessparameter, die in dem Trockner 1 verarbeitet werden, sind der Massenstrom rh an Frischluft 1 1 mit einer absoluten oder relativen Feuchtigkeit H2O bei einer zu bestimmenden Temperatur T, und der Massenstrom an Feuchtigkeit H2O bei einer einstellbaren Temperatur T aus dem Heizelement 21 (Gasbrenner) oder dem Heiz- und Ventilatorraum 22. Abgezogen wird der Massenstrom rh an Abluft 13 mit einer absoluten oder relativen Feuchtigkeit H2O bei einer zu messenden Temperatur T. Da der Ventilator 17 zwar einen Unterdruck im Trockner erzeugt, die Anordnung der Sensoren 18, 19, 20 aber im Kanal 14 erfolgt, wo schon Umgebungsdruck herrscht, kann auf den Parameter Druck verzichtet werden, da alle Messungen bei dem gleichen Umgebungsdruck in der Produktionshalle erfolgen.

Als Störgrößen 26 können beispielsweise die Falschluft des Trockners aus der Produktionshalle, Schwankungen beim Auftragen der Avivage des vorgeordneten Foulards oder der Kissroll und die mögliche Verdunstung bzw. Spray Off, Ungenauigkeiten der Sensoren und Schwankungen der Eingangsfeuchte der Warenbahn über die Arbeitsbreite in die Berechnung der Massenbilanz einfließen. Die Störgrößen 26 werden je nach Anlagenkonfiguration üblicherweise empirisch ermittelt und können die kalkulatorische Massenbilanz vergrößern oder verkleinern.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das zugehörige Verfahren sind insbesondere bei Spinnvlies vorteilhaft, da Spinnvliese im Gegensatz zu beispielsweise Zellulose keine Feuchtigkeit speichern können und daher sehr geringe Feuchtigkeitswerte mit entsprechend hohen Ungenauigkeiten vorliegen. Zellulose hingegen ist fast nie trocken, da die in der Zellulose vorhandenen Kreidereste hygroskopisch sind und damit Feuchtigkeit in den Fasern gespeichert wird. Beim Herstellprozess von Spinnvliesen sind üblicherweise keine Wasserbestandteile vor der Kissroll oder dem Foulard in der Faser, da nur Oberflächenwasser und Kapillarwasser mit der Warenbahn mitgeführt wird. Im Vergleich zu Stapelfaservlies aus beispielsweise natürlichen Fasern wird bei Spinnvlies sehr wenig Wasser mitgeführt, das kaum messbar ist. Dabei wirken sich die Ungenauigkeiten der klassischen Meßverfahren sehr ungünstig aus und ergeben Schwankungen in den Meßwerten, mit denen der Trockner nicht stabil betrieben werden kann. Das Verfahren zur Bestimmung der Massenbilanz ist mit dem geringen Aufwand an Sensortechnik deutlich preiswerter und zuverlässiger als die bisher verwendete Messtechnik, mit der an der laufenden Warenbahn die Endfeuchte gemessen wird.

Schließlich zeigt Figur 4 eine schematische Ansicht des Aufbaus der Steuerung 30 in Wechselwirkung mit einem Trocknerraum 2 des Trockners 1 , wobei beispielhaft nur ein einziger Trocknerraum 2 dargestellt ist. Die Steuerung 30 ist vorzugsweise integraler Bestandteil des Trockners 1 . Sie kann aber auch Bestandteil einer Gesamtanlage sein, mit der der Prozess der Herstellung der Warenbahn bis hin zum Aufwickeln der fertigen Warenbahn auf einem nachfolgenden Wickler überwacht und geregelt wird.

Die Steuerung 30 kann ein Energiemodul 31 und ein Prozessmodul 32 aufweisen. Das Energiemodul 31 ist zur Überwachung wenigstens der Wärmezufuhr durch das Heizelement 21 und/oder des Ventilators 17 ausgebildet.

Das Prozessmodul 32 ist zur Verarbeitung der Meßwerte der Sensoren 23, 24, 25 oder die einzugebenden berechneten Werte oder ermittelten Werte für die Eingangsfeuchtigkeit der Warenbahn 5 in den Trockner ausgebildet. Weiterhin verarbeitet das Prozessmodul 32 die Messwerte der Sensoren 18, 19, 20 in der Abluft 13. Gleichzeitig verarbeitet das Prozessmodul 32 auch die Störgrößen 26, die entsprechend der Anlagenkonfiguration und der zu verarbeitenden Warenbahn in die Steuerung 30 eingegeben werden. Statt des Sensors 25 für die Feuchtigkeit der Warenbahn 5 am Einlass 6 des Trockners 1 kann auch ein kalkulatorischer Wert für die Feuchtigkeit in die Steuerung 30 eingegeben werden, der anhand einer vorgeordneten Anlagenkomponente wie einer Kissroll ermittelt wird. Das Prozessmodul 32 kann damit nicht nur direkte Messwerte, sondern auch rechnerische Daten oder eingegebene Werte aus dem Prozess vor dem Trockner 1 verarbeiten. Die Trennung der Steuerung 30 in ein Prozess- 32 und ein Energiemodul 31 ermöglicht die Nutzung und Verschaltung der bereits vorhandenen Steuerung des Heizelementes 21 und/oder des Ventilators 17 bzw. des Ventilatorraumes 22 als Energiemodul 31 , wobei das Prozessmodul 32 dann als Bestandteil einer Steuerung für die Gesamtanlage ausgebildet sein kann. Innerhalb des Prozessmodules 32 erfolgt die Berechnung der Massenbilanz Σ der Feuchtigkeit.

Mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Steuerung 30 wird die Möglichkeit geschaffen, dass bei einer geforderten Restfeuchte der textilen Warenbahn 5 beim Durchlauf durch den Trockner 1 die Wärmezufuhr durch das Heizelement 21 und/oder den Ventilator 17 des von der textilen Warenbahn durchlaufenen Trocknungsraumes 10 mit der entsprechenden Energie so zu versorgen, dass ein minimaler Gesamtenergiebedarf erzielt wird. Somit wird mit dem Energiemodul 31 eine Ansteuerung der Wärmezufuhr durch das Heizelement 21 und auch des Ventilators 17 so vorgenommen, dass der Trocknerraum 2 mit einer nur minimal erforderlichen Energie versorgt wird. Insbesondere eine kostenoptimierte Fahrweise des Trockners kann damit erreicht werden, da die Kosten für Strom (Ventilator 17, 22) etwa viermal so hoch sind wie für Gas (Brenner, Heizelement 21 ) und das Energiemodul 31 sowohl energieoptimiert wie auch kostenoptimiert betrieben werden kann. Da viele Anlagenbetreiber auch über eine eigene Gas- oder Stromerzeugung verfügen, kann ein energieoptimierter Betrieb des Trockners von einem kostenoptimierten Betrieb abweichen. Die Steuerung gibt dem Anlagenbetreiber das entsprechende Werkzeug zur Auswahl des für ihn optimalen Betriebsverfahrens zur Hand.

Es wird ein idealer Trocknungsprozess erreicht, der für den Trocknerraum 2 eine Trocknungsluft mit einem optimalen Anteil an überhitztem Dampf erzielt. Bei einer Abweichung (Regelabweichung) von der vorgegebenen Restfeuchtigkeit (Führungsgröße) in der Warenbahn 5 steuert das Prozessmodul 32 das Energiemodul 31 an, das wiederum die Heizleistung und/oder die abgesaugte Luftmenge entweder energie- oder kostenoptimiert vergrößert oder verkleinert.

Bei Ausführung des Verfahrens zum Betrieb des Trockners 1 mit der Steuerung 30 auf vorstehend beschriebene Weise wird folglich ein sich selbst energieminimal einjustierender Trockner 1 geschaffen. Die Steuerung 30 des Trockners 1 sorgt dabei für einen minimalen Energiezustrom in den jeweiligen Trocknerraum 2, sodass zur Erzielung der geforderten Restfeuchte der textilen Warenbahn 5 der Energieverbrauch minimiert wird. Die jeweiligen Betriebszustände sind dabei abhängig von der Qualität und der Eingangsfeuchte der textilen Warenbahn, sodass beispielsweise über ein Bedienfeld des Trockners 1 Erfahrungswerte eingegeben werden können, welche Steuerungswerte zur Klimatisierung der einzelnen Trocknerräume 2 notwendig sind. Diese Werte hängen beispielsweise ab von der Qualität, der Dichte, dem Flächengewicht und der Dicke der textilen Warenbahn 5, wobei vorzugsweise auch die Eingangsfeuchte und Ausgangsfeuchte der textilen Warenbahn 5 als Eingangsgröße zur Programmierung der Steuerung 30 und zum Ablauf eines entsprechenden Trocknerprogramms des Trockners 1 berücksichtigt werden.

Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen Trockner mit einer Trommel 3. Die Ansteuerung der Heizelemente 21 oder der Ventilatoren 17 bzw. des Ventilatorraumes 22 kann bei einem Reihentrockner für einen Trocknerraum 2 mit mehreren Trommeln 3 - 3c separat erfolgen, da die Feuchtigkeitsaufnahme der Trocknerluft von der ersten Trommel 3 bis zur letzten Trommel 3c abnimmt.

Es ist erkennbar, dass nur die in den Trockner 1 einlaufende Warenbahn 5 hinsichtlich ihrer Werte Temperatur, Massenstrom und Feuchtigkeit mittels Sensoren oder ermittelter Werte überwacht wird. Ebenfalls wird nur die Abluft 13 hinsichtlich ihrer Zusammensetzung überwacht. Aufgrund der Massenbilanz wird der Trockner 1 so gesteuert, dass die aus dem Trockner 1 auslaufende Warenbahn 5 hinsichtlich ihrer Feuchtigkeit nicht mehr überwacht werden muss.

Die Anlage nach Figur 5 zeigt schematisch die Herstellung eines Spinnvlieses, das in einer nicht dargestellten Spinnerette aus thermoplastischem Kunststoff ersponnen, gekühlt und mittels eines Diffusors 41 auf einem umlaufenden Transportband 40 abgelegt wird. Das Transportband ist vorzugsweise als luftdurchlässiges Siebband ausgeführt, um durch eine Absaugung das Spinnvlies auf dem Transportband 40 zu fixieren und gleichzeitig Flüssigkeiten aus den nachfolgenden Behandlungen abzuziehen. Ein erstes Paar an Auslaufwalzen 42, die ggfs. erwärmt sein können, kann das abgelegte Spinnvlies kompaktieren. Nach einer ersten Befeuchtung 43 durch einen Spraybalken, mit dem die gleichmäßige Ablage des Spinnvlieses auf dem Transportband 40 begünstigt wird, da hierdurch die einzelnen Filamente besser fixiert werden, erfolgt eine erste Absaugung 44 der aufgebrachten Flüssigkeit. Eine erste Verfestigung 45, beispielsweise mittels Wasserstrahlen, kann die Warenbahn 5 aus Spinnvlies verfestigen und kompaktieren. Auch hier wird überschüssiges Wasser über eine Absaugung 44 abgesaugt. Eine nachfolgende Behandlungsvorrichtung 46, beispielsweise eine Kissroll oder ein Foulard, bringen eine Behandlungsflüssigkeit auf die Warenbahn 5 auf. Als Behandlungsflüssigkeit kann eine Avivage verwendet werden, mit der die Eigenschaften des Spinnvlieses im Hinblick auf das Endprodukt verbessert wird. Nachfolgend durchläuft die Warenbahn 5 einen Trockner 1 , der in diesem Ausführungsbeispiel als Omega-Trockner mit einer Trommel 3 ausgeführt ist. Dabei wird die Warenbahn 5 auf eine vorbestimmte Restfeuchte eingestellt, in dem die Verdampfungsleistung des Trockners 1 eingestellt wird und nach Durchlaufen des Trockners einer weiteren Behandlung oder einem Wickelverfahren zugeführt. In diesem Ausführungsbeispiel wird Frischluft 1 1 dem Trockner zugeführt, deren Feuchtegehalt aus den Umgebungsdaten oder durch eine Leermessung des Trockners 1 bestimmt wird. Im Kanal 14 wird mittels Sensoren die Feuchtigkeit (Volumenstrom, Temperatur, Feuchtigkeit) der Abluft 13 ermittelt. Der Feuchtegehalt der in den Trockner 1 einlaufenden Warenbahn 5 kann rechnerisch ermittelt werden, mittels Sensoren vor dem Einlauf des Trockners gemessen oder anhand der Prozessparameter der Behandlungsvorrichtung 46 bestimmt und in die Steuerung 30 eingegeben werden. Die hier dargestellte Anlagenkonfiguration ist beispielhaft und kann weitere oder keine Verfestigung 45 zur Behandlung des Spinnvlieses aufweisen. Ebenso kann die Anlage um weitere Komponenten ergänzt werden, oder auf die Befeuchtung 43 nach der Ablage des Spinnvlieses auf dem Transportband verzichtet werden.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass zur Bestimmung der Restfeuchte die Warenbahn nicht beeinträchtigt wird (Ausschneiden von Proben), die Warenbahn kontinuierlich durchlaufen kann und nicht durch Messelemente berührt wird. Das Verfahren ist dabei unabhängig von den Produkteigenschaften der Warenbahn, die bei einer direkten (berührenden) Messung einen erheblichen Einfluss auf das Messergebnis haben kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass im Vergleich zu gravimetrischen bzw. volumetrischen Messverfahren messtechnische Einflüsse der Störgrößen eliminiert werden, da sich diese Verfahren nur auf den Wassermassenstrom beziehen. Insbesondere bei Spinnvliesen, bei denen das Massenverhältnis zwischen Warenbahn und Wassermenge ungünstig bzw. groß ist, können geringe Endfeuchten (<1 %) bei kleinen Flächengewichten (z.B. 10g/m ² ) betriebssicher bei laufender Warenbahn bestimmt werden. Da die Erfindung berührungslos die Restfeuchte der Warenbahn bestimmt, wirken sich Geschwindigkeiten von über 500 m/min nicht auf die Genauigkeit aus. Ein weiterer Vorteil ist die Regelung des Trockners zur energetischen Optimierung, da bei einer vorgegebenen Restfeuchte die Trocknerleistung angepasst wird. Im Vergleich zu den bisherigen Messverfahren realisiert die Erfindung eine sehr preiswerte und ausreichend genaue Lösung, da keine aufwändigen Sensoren verwendet werden müssen. Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, konstruktiver Einzelheiten oder räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.

Bezugszeichen

1 Trockner

2 Trocknerraum

3, 3a, 3b, 3c Tronnnnel

4a, 4b, 4c Achse

5 Warenbahn

6 Einlass

7 Umlenkwalze

8 Umlenkwalze

9 Auslass

10 Zusatzkammer

1 1 Frischluft

12 Kanal

13 Abluft

14 Kanal

15 Kanalanschluss

16 Siebdecke

17 Ventilator

18 Sensor Temperatur

19 Sensor Volumenstrom

20 Sensor Feuchtigkeit

21 Heizelement

22 Ventilatorraum

23 Sensor Temperatur

24 Sensor Massenstrom

25 Sensor Feuchtigkeit

26 Störgröße

30 Steuerung

31 Energiemodul

32 Prozessmodul

40 Transportband

41 Diffusor

42 Auslaufwalzen

43 Befeuchtung 44 Absaugung

45 Verfestigung

46 Behandlungsvorrichtung Σ Massenbilanz Feuchtigkeit m Massenstrom

T Temperatur