Maschinen und Geräte in der Textilreinigung

Technik der Maschinen für das Lösungsmittel PER

 

Lösemittelauffangwanne

Textilreinigungsanlagen sind im Sinne der Verordnung über Anlagen zum Umgang mit wassergefährdenden Stoffen und über Fachbetriebe (VAwS) Anlagen zum Herstellen, Behandeln und Verwenden wassergefährdender Flüssigkeiten (HBV-Anlagen). Zum Schutz der Umwelt, des Bodens und der Gewässer ist eine Textilreinigungsanlage auf eine Lösemittelauffangwanne montiert, die im Falle einer Lösemittelleckage das austretende Lösemittel aufnimmt. Das Auffangvolumen der Wanne muss der Lösemittelmenge entsprechen, die in einem Störfall maximal austreten kann (entspricht im Regelfall dem Reintank- + Arbeitstankvolumen). Innerhalb einer Wasserschutzzone muss jedoch das Aufnahmevolumen der Lösemittelauffangwanne der kompletten Lösemittelbefüllung der Reinigungsanlage entsprechen.

Lösemitteltanks

Lösemitteltanks dienen zur Bevorratung des für die Reinigung erforderlichen Lösemittels. Der Reintank dient zur Aufnahme des destillierten Lösemittels. Darüber hinaus verfügt die klassische Textilreinigungsmaschine über einen oder Zwischentanks, die das Lösemittel nach dem Filterkreislauf aufnehmen. Auf den Tanks bauen die übrigen Maschinenteile auf. Deshalb ist eine stabile und massive Ausführung erforderlich.

Trommel und Trommelgehäuse

Das Trommelgehäuse ist der Behälter für das Lösemittel, mit dem die Ware in der Trommel behandelt wird. Die Ware selbst befindet sich in einer perforierten Edelstahl-Trommel, die sich in diesem Gehäuse dreht und in der Trommelgehäuserückwand gelagert ist. Das Lösemittel tritt am Zulaufanschluss ins Gehäuse ein und fließt zum Nadelfänger ab. Die Bewegung der Ware erfolgt durch die Mitnehmerrippen.

Die Schmutzentfernung geschieht durch zwei Faktoren:

  • die Lösewirkung des Lösemittels und seiner Zusätze,
  • die Mechanik, die durch die Drehung der Trommel erzeugt wird.

Folgende Faktoren beeinflussen die Mechanik der Trommel:

  • Größe der Trommel (Trommel-Durchmesser)
  • Drehzahl der Trommel

Luftkanal/Luftführungsschacht

Der Luftkanal ist auf bzw. an das Trommelgehäuse geflanscht und dient zur Trocknungsluftführung und zur Aufnahme des Gebläses, der Wärmepumpe, des Lufterhitzers, des Kühlers / Verdampfer, des Flusenfilters und der Abschottungsklappen. Der Flusenfilter hat die Aufgabe die Trocknungsluft von Flusen zu befreien. Verschmutzungen im Luftkanal und im Kühler etc. reduzieren den Luftdurchsatz und verschlechtern folglich die Trocknung.

Nadelfänger

Das Nadelfängersieb besteht aus einem perforierten Edelstahlsieb, das die Pumpe, Ventile und Rohrleitungen vor Verunreinigungen (Nadeln, Knöpfe, Flusen etc.) schützt. Aus der Trommel ablaufendes Lösemittel passiert zunächst das Nadelfängersieb und wird von den groben Verunreinigungen befreit, bevor es zum Trommelauslaufschieber bzw. zur Lösemittelpumpe gelangt. Gemäß 2. Bundes-Immissions-Schutz Verordnung (2. BImSchV) müssen die Rückstände dem Nadelfänger getrocknet entnommen werden.

Schleuderfilter

Der Schmutz der Kleidung setzt sich nicht nur aus lösemittel- und wasserlöslichen Substanzen zusammen, sondern auch aus unlöslichem Pigmentschmutz wie Ruß, Metallabrieb, Straßenstaub usw. Der Pigmentschmutz wird von der Kleidung abgelöst und vom Lösemittel getragen. Die Aufgabe des Filters ist es diesen Schmutz möglichst schnell aus der Reinigungsflotte zu entfernen. Als Faustregel gilt, dass die Reinigungsflotte mindestens einmal pro Minute filtriert werden muss. Entsprechend der 2.BImSchV sind nur noch regenerierbare Filtersysteme zugelassen.

Destillation

Destillation bedeutet das Trennen von gemischten Flüssigkeiten, gelösten Bestandteilen und Pigmentschmutz durch Verdampfen und Kondensieren. Für die Reinigungsmaschine bedeutet dies Trennen einer Mischung, die aus Lösemittel, Wasser, Reinigungsverstärker (RV), Fetten, Ölen, Kochsalz, Zucker und unlöslichem Pigmentschmutz besteht.

Die Siedetemperaturen sind bei

  • PER: 121 °C
  • Wasser: 100 °C
  • RV: ca. 200 - 300 °C
  • Öle, Fette: ca. 300 - 500 °C oder höher

Um PER zu destillieren benötigt man eine Destillationstemperatur von 121 °C. Da diese Temperatur über der Siedetemperatur von Wasser liegt, wird dies auch verdampft. Die Beheizung des Destillierbehälters erfolgt indirekt entweder

  • durch zentral erzeugten Dampf (externer Dampferzeuger) oder
  • Elektroenergie durch integriertem Kleindampferzeuger (Dampfpatrone)

Für den Wärmeverbrauch beim Destillieren wird mit folgendem Wert gerechnet:

  •  pro Liter Lösemittel (PER) 115 kcal. = 480 kj = 0,25 – 0,3 kg Dampf

Eine maximale Kontakttemperatur von 149 °C (entsprechend 4,5 bar Heizdampfdruck) darf nicht überschritten werden, da ab ca. 150 °C mit einem Zersetzungsbeginn des Lösemittels PER zu rechnen ist. Heizdampfdruck und damit Heizdampftemperatur bestimmen maßgeblich die Kontakttemperatur.

Destillieren
Das verschmutzte Lösemittel wird in den Destillierbehälter gepumpt, die Flotte erwärmt und zum Verdampfen (Sieden) gebracht. Da PER und Wasser ein azeotropes Gemisch bilden, bestehend aus 84 % PER und 16 % Wasser, verdampft zunächst dieses Gemisch bei einem Siedepunkt von 87 °C. Eine Temperaturerhöhung auf 121 °C, dem Siedepunkt von PER, findet erst statt, wenn das Azeotrop abdestilliert ist. Die Destillation ist beendet, wenn im Schauglas nach dem Destillationskühler kein Lösemittel mehr fließt. Der Rückstand im Destillierbehälter enthält immer noch geringe Mengen Lösemittel. Durch eine Destillierblasen-Absaugvorrichtung kann der Lösemittelgehalt im Destillationsrückstand reduziert werden. Die Angabe der Destillationsleistung erfolgt als Durchsatz in Liter je Stunde. Ermittelt wird die Destillationsleitung mit reinem Lösemittel, sauberer Destillierblase und ohne Berücksichtigung der Aufheizzeit. Laut 4. BImSchV sind Anlagen mit einer Destillationsleistung ab 1.000 kg je Stunde genehmigungspflichtig.

Geschlossene Destillierbehälter-Reinigungsvorrichtung mit Pumpe / emissionsfreie Rückstandsentsorgung

Das Reinigen des Destillierbehälters muss gemäß 2. BImSchV geschlossen und emissionsfrei erfolgen. Aus Sicherheitsgründen sollte das Reinigen erst bei einer Destillierbehälter – Innenraumtemperatur < 40 °C durchgeführt werden. Der Reinigungszyklus des Destillierbehälters wird bestimmt durch das Schmutzaufkommen. Bei normaler Textilreinigung sollte spätestens nach 20 Chargen und nach jeder Filterregeneration eine Reinigung durchgeführt werden. Destillationsrückstände müssen durch zugelassene Entsorgungsunternehmen entsorgt werden.

Destillationskühler (Kondensator)

Die aus dem Destillierbehälter austretenden Dämpfe gelangen über das Steigrohr zum Destillationskühler und werden an  der Kühlschlange kondensiert/verflüssigt und abgekühlt. Das Kondensat läuft mit einer Temperatur von ca. 25 °C über einen Siphon zum Wasserabscheider ab. Der erforderliche Kühlwasserbedarf wird durch einen thermischen Kühlwasserregler geregelt. Die verbrauchte Kühlwassermenge richtet sich nach der Wassereingangs- und Wasserausgangstemperatur. Im Allgemeinen werden zur Kondensation und Abkühlung von 1 Liter PER ca. 3 Liter Kühlwasser benötigt.

Wasserabscheider mit Sicherheitswassersammelkammer

Wasser kommt auf verschiedenen Wegen in die Reinigungsmaschine:

  •  mit der Ware, die Feuchtigkeit enthält (Luftfeuchtigkeit)
  • als Zugabe zum Reinigen
  • durch die Hilfsmittel (Vordetachur etc.)

Das aus dem Destillationskühler und bei der Trocknungsrückgewinnung abfließende Wasser-Lösemittel-Gemisch, wird im Wasserabscheider aufgrund der unterschiedlichen Dichte/spezifischen Gewichte getrennt.

  • Wasser 1,0 (kg/l)
  • Perchlorethylen 1,62 (kg/l)

Sicherheitswasser-Sammelkammer

Die Sicherheitswasser-Sammelkammer ist mit dem Wasserabscheider fest verrohrt. Das überschüssige Kontaktwasser läuft kontinuierlich vom Wasserabscheider geschlossen in die SicherheitswasserSammelkammer. Die Sicherheitswasser-Sammelkammer ähnelt im Aufbau dem Wasserabscheider, verfügt im Gegensatz zum Wasserabscheider jedoch nur über eine kleine Lösemittelvorlage und einem großen Kontaktwasser-Aufnahme-Volumen.

Lösemittelpumpen

Bei Textilreinigungsmaschinen werden in der Regel Block-Kreiselpumpen eingesetzt.
Kreiselpumpen zeichnen sich aus durch :

  • wenig Wartung
  • wenig Platzbedarf
  • keine Ventile
  • große Förderleistung

Bei der Kreiselpumpe wird die Flüssigkeit durch ein sich schnell drehendes Schaufel oder Laufrad gehoben und gefördert. Der Antrieb erfolgt durch einen Elektromotor. Die Flüssigkeit strömt dem Laufrad axial zu und wird durch die Fliehkraft nach Außen in ein meist spiralförmiges Gehäuse geschleudert. Der Förderstrom muss so groß sein, dass die Reinigungsflotte min. einmal in der Minute umgewälzt wird. Ein geringer Förderstrom erhöht die Vergrauungsgefahr.

Lösemittelkühler

Ein kälteanlagenbetriebener Lösemittelkühler ermöglicht eine individuelle Kühlung des im Arbeitsgangs befindlichen Lösemittels und die Kühlung des Lösemittels im Tank. Am Ende einer Charge beträgt die Temperatur des Trommelgehäuses und der Trommel ca. 40 °C und mehr. Wird unmittelbar im Anschluss erneut ein Reinigungsvorgang gestartet, wird die Wärmeenergie zum Teil an das Lösemittel abgegeben. Mit einer Lösemittelkühlung kann diesem Effekt entgegengewirkt werden. Je wärmer das Lösemittel um so aggressiver ist es gegenüber Schmutzpartikel, aber auch gegenüber dem Gewebe, den Farben, Knöpfen etc., Farbabtrag und Warenschäden können die Folge sein.

Trommelantrieb

Die Trommel wird durch einen Elektromotor angetrieben, der sowohl die Reinigungs- wie auch Schleuderbewegung ausführt. Anwendung finden üblicherweise zwei unterschiedliche Antriebsarten, die sich wie folgt unterscheiden:

Kompakt-Antrieb
Konventioneller Kompakt-Antriebsmotor schaltet in zwei oder mehreren Geschwindigkeitsstufen:

  • Niedrige Geschwindigkeitsstufe für den Reinigungsvorgang
  • Hohe Geschwindigkeitsstufe für den Schleudervorgang

Drehzahlgesteuerter Antrieb durch Frequenzumrichter
Ein drehzahlgesteuerter Antrieb ermöglicht eine stufenlose Regelung der Trommelgeschwindigkeit von der Minimal- bis zur Maximaldrehzahl.

Kälteanlage

Für eine intensive, energiesparende und schnelle Trocknung werden bei Textilreinigungsmaschinen Kälteanlagen eingesetzt. Mit dem Luftkühler (Verdampfer) der Kälteanlage ist man in der Lage bis ca. minus 20 °Cherunterzukühlen. Eine hohe Reduzierung des Lösemittelgases aus der Trocknungsluft ist somit möglich. Das Wärmepumpenregister (luftgekühlter Kondensator) ermöglicht eine sehr wirtschaftliche Aufheizung der Trocknungsluft. Die am Trocknungskühler/Verdampfer anfallende und aufgenommene Wärme wird durch das Wärmepumpenregister wiederum an die Trocknungsluft abgegeben. Die Kälteanlage besteht im wesentlichen aus dem Kältekompressor, dem wassergekühlten Kondensator/Kältemittelsammler, Wärmepumpenregister/luftgekühlter Kondensator, Verdampfer/Luftkühler, Expansionsventil, Elektromagnetventile, Schauglas/, Filter/Trockner, Manometer und Pressostate.

Aktivkohle-Adsorptionsanlage

Die bei Textilreinigungsmaschinen eingesetzten Adsorptionsanlagen bestehen im wesentlichen aus einem mit gekörnter Aktivkohle gefüllten Edelstahlbehälter, einem Wärmetauscher und der Verrohrung.

Funktionsprinzip Multisolver Adsorption
Damit der vom Gesetzgeber geforderte Konzentrations-Grenzwert am Ende der Trocknung erreicht bzw. unterschritten wird, muss im Anschluss an die Kondensations-Trocknung bzw. Kühl-/Reduktionsphase die Trocknungsluft durch ein Aktivkohlebett geleitet werden. Beim Überstreichen der Aktivkohle wird das Lösemittel aus der Trocknungsluft von der Aktivkohle absorbiert. Die nahezu lösemittelfreie Luft wird vom Aktivkohle-Modul durch die Verrohrung zurück in die Trommel geleitet. Die Luft reichert sich erneut an der Ware mit Lösemittel an und wird wiederum zum Aktivkohle-Modul geleitet. Dieser geschlossene Kreislauf wird solange fortgesetzt, bis am Trommelausgang (vor dem Kühler) der vorgeschriebene Grenzwert von 2 g/m³ Lösemittelkonzentration erreicht bzw. unterschritten ist.

Offener Betrieb einer Aktivkohle-Adsorptionsanlage
Ein offener Betrieb einer Aktivkohle-Adsorptionsanlage unterscheidet sich von einem geschlossenen Betrieb wie folgt: In die Trommel wird Raumluft geleitet, die sich an der Ware
mit Lösemittel anreichert. Von der Trommel gelangt die Luft durch den Nadelfänger, Flusenfilter, Verdampfer (Trocknungskühler) durch die Rohrleitung zum Aktivkohle-Modul. Von der Aktivkohle wird das Lösemittel absorbiert, so dass lösemittelfreie Luft vom Aktivkohle-Modul nach draußen in den freien Luftstrom abgeleitet wird.  Die vom Abscheider nach draußen geleitete Luft muss den gesetzlichen Anforderungen genügen und einen Grenzwert von 20 mg/m³ einhalten. Bei Erhöhung der Lösemittelkonzentration am Ausgang der Adsorptionsanlage ist eine Regeneration des Aktivkohle-Moduls erforderlich.

Regeneration
Die Regeneration der Aktivkohle erfolgt durch Heißluft über die Reinigungsmaschine. Die in der Regenerationsphase durch das Trocknungsgebläse umgewälzte Luft wird durch einen Wärmetauscher beheizt und zur Aktivkohle geleitet. Im Aktivkohle-Modul wird die Wärmeenergie an die Aktivkohle abgegeben, so dass Lösemittel aus den Kapillaren der Aktivkohle ausgetrieben/freigesetzt wird. Das freigesetzte Lösemittel wird mit dem Luftstrom zum Verdampfer/Trocknungskühler der Reinigungs maschine transportiert. Am Kühler der Reinigungsmaschine kondensiert das Lösemittel und gelangt über die Trocknungsrückgewinnungsleitung in den Wasserabscheider und somit zum Reintank der Reinigungsmaschine. Die von Lösemittel befreite Luft wird vom Trocknungskühler zur Wärmepumpe und zum Heizregister der Reinigungsmaschine geleitet, wo bereits eine Vorerwärmung erfolgt. Dieser geschlossene Kreislauf erfolgt solange, bis keine Lösemittel-Rückgewinnung mehr gegeben ist und das Aktivkohle-Modul auf ca. 120 °C aufgeheizt ist. Nach erfolgter Regeneration muss die Aktivkohle zunächst erkalten, bevor sie wieder  adsorptionsfähig ist.

Konzentrationsmessgerät

Die 2. Bundes-Immissionsschutz Verordnung (2. BImSchV) schreibt vor, dass die Beladetürentriegelung erst nach Abschluss  der Trocknung erfolgen darf, wenn die Massenkonzentration an leichtflüchtigen Halogen-Kohlenwasserstoffen in der Trocknungsluft am Austritt aus dem Trommelbereich bei drehender Trommel, laufender Ventilation und einer Mindesttemperatur des Behandlungsgutes von größer 35°C, 2 g/m³ nicht mehr überschreitet. Zur Feststellung des Grenzwertes bzw. Umsetzung der Gesetzesforderung ist ein Konzentrations-Messgerät erforderlich, dass somit die Aufgabe einer Sicherheitseinrichtung an der Reinigungsmaschine erfüllt. Während der gesamten Reinigungs- und Trocknungsphase erfolgt die Messung der Betriebsraumluft und wird zur Anzeige gebracht (ausgenommen ist die Messzeit während der Aktivkohle-Modul- und Trommelmessung). Die Luftwechselrate in der Messphase muss mindestens 2 m³ bis höchstens 5 m³/kg Beladegewicht und Stunde betragen. 

Computersteuerung

Textilreinigungsmaschinen sind mit Computersteuerungen ausgestattet, die einen vollautomatischen Programm ablauf steuern und überwachen. Eine leistungsfähige Computersteuerung verfügt über eine Vielzahl von Programmspeicherplätzen, auf denen Reinigungsprogramme, Spezialprogramme und Wartungsprogramme etc. hinterlegt/programmiert werden können. Eine separate Handsteuerung ermöglicht einen Maschinenbetrieb durch manuelle Betätigung der einzelnen Maschinenfunktionen.

RV-Dosiereinrichtung

Zur automatischen Reinigungsverstärker-Dosierung ist die Reinigungsmaschine mit einer oder mehreren Dosierpumpen ausgerüstet. Die Dosierpumpe ist als Hubkolbenpumpe ausgeführt, die über ein stufenlos einstellbares Hubvolumen bis 150 cm³ oder aber 500 cm³ verfügt. Das Produkt wird direkt aus dem Hilfsmittelgebinde dosiert.

Imprägniereinrichtung

Die computergesteuerte Imprägniereinrichtung bietet wahlweise die Möglichkeit, pures Imprägnierprodukt oder ein Gemisch aus Lösemittel und Imprägnierprodukt zu sprühen. Das Mischungsverhältnis kann beliebig bestimmt werden und wird bei der Imprägnierprogrammerstellung programmiert/hinterlegt.

Elektrische Beheizung

Die elektrische Beheizung einer Textilreinigungsmaschine erlaubt einen Maschinenbetrieb ohne externen Dampferzeuger. Die zu beheizenden Maschinenkomponenten (Destillierbehälter, Trocknung, Aktivkohle-Modul) sind mit einem oder mehreren kleinen Dampferzeugern, die im geschlossenen Kreis betrieben werden, ausgestattet.