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Verfahren und Vorrichtung zur Befeuchtung und Entfeuchtung von Luft.
Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trocknung von Luft, bei dem in besonders einfacher Weise selbst mit geringen Temperaturdifferenzen beliebige Trockenheitsgrade erzielt werden können. Das Verfahren besteht darin, dass die Luft nacheinander über zwei Mengen fester hygroskopischer Stoffe geleitet wird, die durch Wärmezufuhr bzw. durch Wärmeabfuhr auf verschiedenen Temperaturen gehalten werden. Die durch die erste Stoffmenge vorbehandelte Luft wirkt dann bei anderer Temperatur auf die zweite Stoffmenge derart ein, dass dabei jedesmal eine der beiden Stoffmengen regeneriert wird.
Die beiden Stoffmengen werden längs des Strömungsweges der Luft derartig verteilt, dass sie Zonen verschiedenen Feuchtigkeitsgehaltes bilden können. Während bei flüssigen Absorptionsmitteln besondere getrennte Einzelbehälter verwendet werden müssen, um die sonst durch die Vermischung eintretende Zerstörung der Schichtung in Zonen verschiedenen Feuchtigkeitsgehaltes wirksam zu verhindern, ist bei den gemäss der Erfindung verwendeten festen Absorptionsstoffen diese Trennung in manchen Fällen bereits durch die Struktur der Masse selbst ausreichend gegeben.
Von Zeit zu Zeit ist ein Wechsel des Betriebszustandes erforderlich, damit die absorbierenden Stoffe immer abwechselnd Feuchtigkeit aufnehmen und abgeben. Dieser Wechsel kann in verschiedener Weise durchgeführt werden. Zieht man es vor, dass die Stoffe ihre Lage im Raume beibehalten, so kann man den Betrieb so gestalten, dass erst die eine Menge zur wärmeren, die andere zur kälteren gemacht wird, und dann die erste zur kälteren und die andere zur wärmeren und so fort immer abwechselnd. Mit dem Wechsel der Temperaturen wird jedesmal auch die Strömungsrichtung der Luft umgekehrt.
Ordnet man die beiden Stoffmengen in oder unter ansteigenden Schächten an, die oben oder unten miteinander verbunden sind und an den entgegengesetzten Enden mit der freien Atmosphäre in Verbindung stehen, so wird die Bewegung der Luft und die Umkehrung ihrer Strömungsrichtung gleichzeitig automatisch durch die Erwärmung bzw. Abkühlung und deren Umschaltung bewirkt. Auch die in der Atmosphäre bestehenden Luftströmungen können zur Unterstützung der Bewegung der Luft durch den Apparat herangezogen werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung mögen an Hand einiger Ausführungsbeispiele dargelegt werden.
Fig. 1 stellt eine Anlage dar, in der unter Ausnutzung der Sonnenwärme unter mässiger Trocknung der Luft Wasser aus der Atmosphäre gewonnen wird.
An der nach Osten gelegenen Seite (Fig. 1) der Wände 1, die zweckmässig aus wärmeisolierendem Material geringer Wärmekapazität bestehen oder mit einem solchen Stoff nach aussen bekleidet sind, befindet sich der Schacht 2, der durch den Kanal 3 mit dem Sammelgefäss 4 in Verbindung steht. Von dem Flüssigkeitssammelgefäss 4 führt die Leitung 5 zu dem Schacht 6, der an der nach Westen gelegenen Seite der Wände 1 liegt. Die Kanäle 3 und 5 und das Sammelgefäss 4 liegen zwischen den Wänden 1 in einem Raume, der nach Norden und Süden offen ist, so dass die Kanäle durch die Aussenluft gekühlt werden. Die Schächte 2 und. 6 stehen unten durch Luftspalte 7 mit der Aussenluft in Verbindung.
In den Schächten befinden sich in wärmeleitender Verbindung mit den beispielsweise aus Aluminium-oder Eisenblech bestehenden Aussenwänden 8 und 14 Tragleisten 9, die Randleiste 10 aus perforiertem Blech besitzen, so dass flache Schalen entstehen. In die von den Tragleisten gebildeten Zwischenräume ragen Zungen 11 von der Innenwand 1 her hinein. Auf den Tragleisten 9 befindet sich eine Schüttung 12 von
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Kieselgel, u. zw. erhalten die oberen Schalen zweckmässig eine grossporige und die unteren Schalen eine feinporige Gelsorte. Ein Wasserhahn gestattet die Entnahme von Wasser aus dem dauernd im'
Schatten liegenden Sammelgefäss 4.
Eine Reihe von schmalen Windkanälen 15 und 16 ermöglichen bei Windanfall einen gewissen Ausgleich des Winddruckes, um bei Windanfall die Strömung der Luft durch die Kanäle 2 und 6 in der beabsichtigten Stärke und Richtung nicht zu beeinträchtigen. Die Lufteinlassöffnungen können mit Sieben versehen werden, damit das Innere vor dem Eindringen unerwünschter Fremdkörper geschützt wird.
Der Apparat arbeitet folgendermassen : Vormittags scheint die Sonne gegen die Aussenwand 8, während die Aussenwand 14 im Schatten der Doppelwand 1 liegt. Die Wärme teilt sich der Luft und dem
Gel im Schacht 2 mit. Die Luft nimmt erhebliche Feuchtigkeitsmengen aus dem Gel auf und steigt im Zickzackweg aufwärts. Sie kühlt sich dann auf ihrem Wege durch die Kanäle 3 und 5 und den dazwischen liegenden Sammelbehälter 4, in dem zwischen den Wänden 1 aufsteigenden Luftstrom schnell ab und gelangt dann in den Schacht 6. Hier gibt sie ihre im Schacht 2 aufgenommene Feuchtigkeit besonders an die oberen Gelschichten wieder ab und gelangt dann durch die Öffnung 7 ins Freie. Bei der ersten Inbetriebnahme wird es noch nicht zur Kondensation von Wasser in dem Sammelbehälter 4 kommen, da das Gel in der warmen Reihe 2 noch nicht feucht genug ist.
Nachmittags scheint nun die Sonne gegen die Aussenwand 14. Der Druck des Wasserdampfes in dem Gel steigt entsprechend der Temperaturerhöhung. Wenn daher das Gel an die jetzt im Schacht 6 aufsteigende Luft ihre Feuchtigkeit wieder abgibt, so entsteht in der Luft ein entsprechend höherer Partialdruck an Wasserdampf, als zuvor im Schacht 2 erreicht wurde. Das Gel in den oberen Schalen des Schachtes 2 wird daher stärker gesättigt,als zuvor das Gel in den entsprechenden Schalen des Schachtes 6. Die Luft verlässt indessen den Schacht 2 bei 7 in trocknerem Zustand, als sie in den Apparat eintrat, da die unteren Teilmengen des Gels zuvor bei höherer Temperatur ihre Feuchtigkeit an die frisch eintretende Luft abgegeben haben, und jetzt bei der niedrigeren Schattentemperatur stark absorbierend wirken.
Es bleibt also bei im Verhältnis zur Luftmenge ausreichender Gelmenge jedesmal Feuchtigkeit im Apparat zurück. Der Apparat "formiert"sich, indem die oberen Partien des Gels und die darüber streichende Luft immer feuchter werden, bis schliesslich Kondensation im Sammelbehälter 4 eintritt. Der Wasserdampf, der nicht mehr kondensiert, sättigt jedesmal die oberen Partien des kälteren Schachtes derartig, dass nach der Umschaltung eine zur Kondensation im Schatten führende Feuchtigkeitsmenge an die durchströmende Luft abgegeben werden muss. Wenn dieser Beharrungszustand erreicht ist, wird durchschnittlich immer gerade so viel Feuchtigkeit kondensiert, wie von der den Apparat durchströmenden Luft in diesem zurückbehalten wird.
Bei zu kleiner Gelmenge würde gegen Ende der Periode einer Bestrahlung Feuchtigkeit aus dem Apparat mitfortgeführt werden, so dass der Apparat weniger wirksam wird. Verringert man anderseits die zirkulierende Luftmenge im Verhältnis zum vorhandenen Gel zu stark, so gibt der Apparat ebenfalls weniger Wasser her. Durch entsprechende Drosselung der Luftzirkulation lässt sich daher die Ausbeute für jeden gegebenen Apparat auf ein Optimum bringen und gegebenenfalls auch wechselnden klimatischen Bedingungen anpassen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Teilmengen der hygroskopischen Stoffe durch Zwischenräume voneinander getrennt, damit ein Ausgleich des verschiedenen Feuchtigkeitsgehaltes der Einzelmengen auch bei längerer Betriebspause möglichst verzögert wird. Man kann zu diesem Zwecke auch Zwischenwände vorsehen.
Entsprechend dem Verwendungszweck durchströmt bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die Luft zuerst die wärmere Stoffmenge und dann die kältere. Lässt man sie dagegen zunächst durch die kältere und dann durch die wärmere Luftmenge hindurchströmen, so gelangt die Luft mit grösserem Wassergehalt in die Atmosphäre zurück, als sie beim Eintritt in den Apparat besass. Diese Luftführung ist besonders geeignet, starke Troekenheitsgrade zu erzielen, wie im folgenden Ausführungsbeispiel gezeigt ist.
In der Fig. 2, in der die Trocknung und Kühlung eines Wohnraumes 22 dargestellt ist, bedeutet 20 die Ostwand eines Hauses, an die der Schacht 21 aussen angrenzt. 2B ist die Westwand mit dem aussen angrenzenden Schacht 24. Auf den oberen Tragleisten stehen flache Schalen 25, die zu geringer Tiefe mit Wasserdampf absorbierender Flüssigkeit, beispielsweise Chlorkalziumlösung, gefüllt sind. Die übrigen Tragleisten besitzen eine Schüttung von feinporigem Kieselsäuregel 26. Das untere Ende des Schachtes 21 ist durch den Kanal 27, das untere Ende des Schachtes 24 durch den Kanal 28 mit dem oberen Teil des zu kühlenden Raumes verbunden. Die Mündungen der beiden Kanäle sind durch Klappen 29 abgedeckt, wobei die beiden oberen nach dem Wohnraum, die beiden unteren nach dem Kanal zu öffnen sind.
Sie sind leicht beweglich, so dass sie durch einen lebhafteren Luftzug automatisch geschlossen oder geöffnet werden. In dem oberen sich erweiternden Teile der Kanäle 27 und 28 sind Wasserbehälter 30 angeordnet, deren Füllung vom Zimmer aus beobachtet und ergänzt werden kann und in die die porösen Stoffe 31 eintauchen, die sich voll Wasser saugen. Zwischen Schacht und Wand ist noch ein schmaler Spalt 32 angeordnet, der oben offen ist und unten durch ein Gasheizrohr 33, dem die Frischluft durch das Rohr 34 von aussen zugeführt wird, erwärmt werden kann. Die Schächte 21 und 24 stehen oben durch die mit Sieben geschützten Öffnungen B5 mit der Aussenluft in Verbindung.
Im übrigen ist der Raum gegen
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das Eindringen von Wärme oder Frischluft von aussen gut geschützt, soweit nicht letztere zu Regulierungzwecken in kleinen Mengen absichtlich zugelassen wird.
Die Kühlung des Raumes erfolgt völlig automatisch durch die Sonne, kann aber auch z. B. des
Nachts durch abwechselnde Beheizung der Schächte bewirkt werden. Vormittags scheint die Sonne gegen den an der Ostseite des Hauses befindlichen Schacht 21, erwärmt dessen Inhalt und bewirkt eine
Bewegung der Luft, die durch die auf der Westseite des Schachtes befindliche Öffnung 35 eintritt, durch den Schacht 24 abwärts, den Kanal 28 aufwärts führt, bis die Luft durch die Öffnung 35 auf der Ostseite wieder ins Freie tritt. Die Luft wird auf der im Schatten liegenden Westseite im Schacht 24 durch das in den Schalen befindliche Chlorkalzium und weiter durch die Kieselsäuregelschüttung 26 annähernd so weit getrocknet, wie diese Substanzen durch die voraufgehende Sonnenbestrahlung oder künstliche Beheizung selbst getrocknet wurden.
Die so getrocknete Luft schliesst die im oberen erweiterten Teil des Kanals 28 befindliche untere Klappe 29, streicht dann über die feucht gehaltenen Flächen des porösen
Stoffes 31, öffnet die obere Klappe 29 und tritt in den Raum 22 ein. Nimmt man z. B. an, dass die im
Kanal 28 aufsteigende Luft 350 besitzt und dass im Schacht 24 ihr Taupunkt auf 0'gebracht worden ist, so sinkt die Temperatur der Luft bei Berührung mit den nassen Flächen auf 20 , während ihr Taupunkt auf 140 steigt. Die nassen Flächen nehmen dabei eine Temperatur von 17-18 an. Dieser Zustand der Luft entspricht etwa den für die Bewetterung des Wohnraumes erwünschten Bedingungen. Durch entsprechende Einstellung der Klappen kann die Temperatur etwas erhöht, der Taupunkt gesenkt werden. Z.
B. erhält man bei mässiger Öffnung der unteren Klappe 29 die Lufttemperatur von 25 mit dem Taupunkt 10-5 . Weicht der Ausgangstaupunkt von 0'einige Grade ab, so macht das auf den Endzustand nicht allzuviel aus. Beispielsweise lässt sich mit einem Taupunkt von +7. 50 immer noch eine Abkühlung der 35grädigen Luft auf 250 mit einem Taupunkt von 150 erreichen. Bei einem noch höheren Ausgangstaupunkt wäre allerdings die Zwischenschaltung eines Temperaturwechslers zwischen der den benetzten Flächen zuströmenden Luft und der den gekühlten Raum verlassenden Luft geboten, wenn man nicht zur Erreichung des tieferen Taupunktes die Vorbehandlung mit künstlicher Heizung anwenden will.
Bei guter und regelmässiger Sonneneinstrahlung macht indessen die Erreichung tiefer Ausgangstaupunkte keine Schwierigkeiten. Liegen die Ausgangstaupunkte tiefer als 0 , kann durch Zumischung von Frischluft eine zu starke Abkühlung oder zu grosse Trockenheit leicht verhindert werden.
Die den gekühlten und getrockneten Raum verlassende Luft hat in der Regel noch eine grössere relative Trockenheit als die Atmosphäre ; die durch die untere Klappe 29 der Wand 20 den Raum 22 verlassende Luft trocknet daher das Kieselsäuregel und die Chlorkalziumlösung in dem Schacht 21 unter der gleichzeitigen Einwirkung der Sonneneinstrahlung stärker vor, als es die atmosphärische Frischluft vermöchte, und bereitet dadurch die ausgiebige Trocknung der Luft vor, wenn diese am Nachmittag, wo die Sonne gegen den Westschacht 24 scheint, zunächst in den jetzt im Schatten liegenden Schacht 21 gelangt und dort abwärts strömt.
Will man die Bewegung der Luft durch das Gebäude hindurch mit Hilfe der atmosphärischen Luftströmungen bewirken oder unterstützen, so kann man an den Schächtpn 21 und 24 über Dach führende Luftleitungen anschliessen, die zu Diffusoren führen, die jedoch regelbar srin müssen, um jeweilig die gewünschte Richtung und Stärke der Luftbewegung beherrschen zu können.
Die Füllung jedes der beiden Schächte muss für das gewählte Beispiel einer Periode von 5-6 Stunden entsprechen. Die Erwärmung und Abkühlung nimmt davon natürlich eine entsprechende Zeit in Anspruch, und beim Periodenwechsel am Mittag tritt eine gewisse Pause ein. Wenn es für irgendwelche Anwendungzwecke darauf ankommt, solche Pausen zu verkürzen oder z. B. bei transportablen Apparaten mit minimaler Füllung auszukommen, so kann man dies erreichen, wenn man den Wechsel von Heizung und Kühlung willkürlich verkürzt. In dem oben dargelegten Beispiel der Heizung durch die Sonne und der Kühlung im Schatten kann man z.
B. den Apparat langsam wenden, so dass die Schächte, die unter diesen Umständen eine besonders geringe Wärmekapazität haben müssen, in wesentlich kürzerer Zeit und unabhängig von dem Stand der Sonne ihren Turnus zwischen Erwärmung und Abkühlung durchmachen.
In der bei Fig. 2 beschriebenen Weise wird die Aufgabe der wirksamen Wohnraumkühlung durch eine sehr einfache Apparatur ohne bewegliche Teile erreicht, die ausser mit hygroskopischen Stoffen (Kieselsäuregel) nur mit Luft und Wasser arbeitet, die ferner nur unter Atmosphärendruck steht und die Trocknung der Luft und deren Kühlung ohne Erzeugung tiefer Temperaturen allein durch Ausnutzung geringer Temperaturdifferenzen, wie sie beispielsweise bereits die Sonnenstrahlung bietet, also ohne Betriebskosten bewirkt.
Die stärkste Trockenheit entsteht in der Mitte der Apparatur bei dem Übergang von der kalten Stoffmenge zu der wärmeren Stoffmenge, u. zw. sowohl in den hygroskopischen Stoffen wie in der dort strömenden Luft. Daher sind bei Fig. 2 die trocken und kühl zu haltenden Räume zwischen der kalten und der warmen Stoffmenge eingeschaltet.
Man kann aber auch einen Teil der hygroskopischen Stoffe an dieser Stelle des Übergangs von der tieferen zu der höheren Temperatur in stark getrocknetem Zustand entnehmen und die entnommene Menge ersetzen, indem man den hygroskopischen Stoff in mehr oder weniger feuchtem Zustand an der Stelle des Austritts der Luft in den Apparat einbringt. Ebenso kann an der Übergangsstelle ein (kleiner)
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Teil der getrockneten Luft zu beliebiger Verwendung entnommen werden. Der Hauptteil kehrt durch die warme Reihe in die Atmosphäre zurück.
Da ausschliesslich Temperaturdifferenzen die Antriebsenergie liefern, ist es nicht notwendig, dass die wärmere Reihe über die Temperatur der Umgebung hinaus erwärmt wird, wenn z. B. durch Verdunstungskühlung eine Abkühlung der kälteren Reihe erzielt werden kann oder wenn hiezu beispielsweise Brunnenwasser zur Verfügung steht, das kälter ist als die atmosphärische Luft. Es genügt dann schon die Abkühlung der kälteren Reihe, um Trockenheitsgrade in-der durch den Apparat strömenden Luft zu erreichen, die beliebig weit unter den Sättigungsgad der atmosphärischen Luft herabgehen.
Naturgemäss wird aber die Wirkung um so intensiver, je höher die Temperatur der warmen Reihe über die der Umgebung hinaus gesteigert wird und je tiefer die Temperatur der kalten Reihe und die Temperatur der Umgebung gebracht werden kann. Bei Anwendung beider Mittel können schon mit kleineren Apparaturen grössere Räume gekühlt und getrocknet werden.
Der notwendige Wechsel in der Befeuchtung und Entfeuchtung der hygroskopischen Stoffmengen kann aber auch dadurch bewirkt werden, dass die Stoffmengen in entgegengesetzter Richtung zu der strömenden Luft durch sie im Kreislauf wiederholt langsam hindurch geführt werden, so dass sie nacheinander in den Bereich der höheren Temperatur und dann wieder der niedrigeren Temperatur gelangen.
Dies hat den Vorteil, dass jede Teilmenge der hygroskopischen Stoffe innerhalb ihrer Gesamtmenge bei im wesentlichen gleichbleibender Temperatur von ihrem stärksten bis zu ihrem schwächsten Wassergehalt ausgenutzt wird und erst bei dem Übergang in die andere Gesamtmenge eine stärkere Temperatur- änderung erleidet. Ein Ausführungsbeispiel hiefür bildet die weiter unten beschriebene Vorrichtung Fig. 5 und 6. Dieser Vorteil lässt sich auch mit ruhenden Stoffmengen erreichen, indem man das soeben beschriebene Verfahren in der Weise kinematisch umkehrt, dass die Öffnungen für den Lufteinlass und den Luftauslass gegenüber den stillstehenden hygroskopischen Stoffen derart verschoben werden, dass die Zonen verschiedenen Feuchtigkeitsgehaltes wandern. Die Wärmezufuhr muss entsprechend mit- wandern.
In dem nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist ausserdem noch eine andere Massnahme getroffen, die in allen Fällen nützlich ist, in denen die Betriebsbedingungen nicht gleichmässig bleiben.
Wird z. B. die Wärme der Sonneneinstrahlung benutzt, so entsteht eine Unregelmässigkeit im Betriebe durch den Ausfall der Erwärmung in der Nacht und auch am Tage durch die wechselnde Bewölkung.
Aber auch der Bedarf an trockener Luft oder an Trockengut kann schwanken oder auch stossweise auftreten. Diese Unregelmässigkeiten werden bei dem folgenden Ausführungsbeispiel dadurch ausgeglichen, dass bei einer den Bedarf übersteigenden Wirkung der Anlage eine gewisse Anzahl von Teilmengen, die in den Bereich der geringsten Luftfeuchtigkeit gelangt sind, so lange der Arbeitsluft entzogen werden, bis der Bedarf wieder steigt.
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht einer Trocknungsanlage, die beispielsweise zur Trocknung von Torf oder Lehmziegeln dient. Fig. 4 ist ein Horizontalschnitt durch den oberen Teil dieser Anlage.
Der untere Teil bildet einen Stapelraum, dessen Aussenwand mit 101 bezeichnet ist und der durch die Tür 102 zugänglich ist. 103 ist die Aussenwand des Troeknungsraumes, der durch die Türen 104 zugänglich ist. Die hygroskopischen Stoffe, beispielsweise Kieselgel, sind in den Luftkanälen 105 untergebracht. Diese Kanäle sind durch seitlich offene Zwischenwände 106 so unterteilt, dass die Luft gezwungen wird, im Zickzackweg durch die Kanäle zu strömen. Die Kanäle liegen flach unter dem Dach, während die Vorräume 107 und 108 tiefer, beispielsweise mannshoch sind. Diese Vorräume sind mit dem zu trocknenden Trocknungsgut besetzt. Sind auch die Luftkanäle 105 tiefer, so kann man den Zickzaokweg der Luft auch aufwärts und abwärts führen und das Trocknungsmittel auf Horden unterbringen.
Die Luftkanäle 105 sind durch hohle Trennungswände 109 und 110 voneinander getrennt. Im Fall künstlicher Heizung können die Kanäle 109 als umschaltbare Heizkanäle verwendet werden. Die Kanäle 110 können Oberlicht für den darunter liegenden Stapelraum besitzen, zu dem ständig offene Aufzugsschächte 111 führen. Die Kanäle 110 haben eine nach innen und eine nach aussen führende Drehtür 112, durch die sie sowohl mit den Luftkanälen 105 als auch mit den Vorräumen 107 bzw. 108 ver-
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zu trennen. Drehtüren IM führen in das Innere des Kamins oder Schornsteins 115, der oben mit einer im Wind drehbaren Haube 116 abgeschlossen ist. Die Haube 116 öffnet hinter dem Wind, so dass dieser stets Luft durch die Anlage saugt.
Jalousien 117 und 118 bedecken die gesamte Kreisfläche der Anlage. Die Jalousie 117 über dem einen Teil der Kreisfläche ist zur Zeit geschlossen und gibt Schatten. Die Jalousie 118 über dem andern Teil ist geöffnet und lässt den Sonnenschein hindurch.
Um die Anlage zu betreiben, wird die im beschatteten Teil liegende Schiebetür 104 bei der Bezugszahl 119 geöffnet. Die Aussenluft streicht dann in Richtung der Pfeile durch die Vorräume 107 und die Luftkanäle 105, tritt dann durch die innere offene Drehtür 112 und den Auf zugsschacht J. U gut getrocknet in den darunterliegenden Stapelraum. Aus diesem kommt die Luft durch einen entsprechenden Schacht 111 und eine äussere offene Drehtür 112 in denjenigen Teil der Luftkanäle 105, der durch die Einwirkung der Sonnenstrahlung erwärmt ist.
Die aus dem Stapelraum zurückkommende, immer noch sehr trockene Luft trocknet unter der Einwirkung der Sonnenwärme das in den Vorräumen 107 gelagerte Trockengut
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und das Trocknungsmittel selbst weitgehend vor, so dass letzteres später, wenn es wieder im Schatten liegt, die Luft vorzutrocknen vermag. Die feuchte Luft geht schliesslich durch das Innere des Kanals 115 ab.
Die beiden mit den Vorräumen 108 in Verbindung stehenden Luftkanäle 105 sind gänzlich von der Luftströmung abgeschaltet. Während dieser Zeit der Abschaltung kann in den Vorräumen 108 neues Trockengut bereit gelegt werden. Sobald dies geschehen ist, werden diese Räume den Sonnen- strahlen ausgesetzt und können, sobald sie sich erwärmt haben, der warmen Reihe zugeschaltet werden.
Ebenso sind zwei Luftkanäle 105 mit ihren Vorräumen 107, die zwischen den beiden offenen Drehtüren 112 liegen, abgeschaltet, und das Trockengut kann während dieser Zeit durch die geöffnete Tür 104 aus- gebracht werden oder durch einen der Aufzugssehächte 111 in den Stapelraum geschafft werden. Zu diesem Zweck wird eine Drehtür 112 geöffnet, was die beabsichtigte Abschaltung nicht stört, falls nur die Tür 104 nach aussen während dieser Zeit geschlossen gehalten wird, da alle übrigen Türen ebenfalls geschlossen sind.
Bevor die Absorptionswirkung der hygroskopischen Stoffe merklich nachlässt, wird weiter geschaltet. Die Umschaltung muss im Sinne der Luftströmung erfolgen. Die Aussentür 104 bei 119 wird geschlossen, die in Richtung der Luftströmung an der Aussenwand 103 folgenden Schiebetür 113 wird geöffnet, die folgende Schiebetür 113 geschlossen und die an dieser Stelle liegende Aussentür 104 geöffnet.
In entsprechender Weise wird die Umschaltung bei der zum Kamin führenden Verbindung und bei den zum und vom Stapelraum führenden Verbindungen bewirkt. Hiebei kann die Umschaltung der vier verschiedenen Verbindungen zu verschiedenen Zeiten erfolgen, so dass mehr oder weniger Teilmengen der warmen Reihe oder auch der kalten Reihe angehören oder aber abgeschaltet sind. Die Teilmengen, die zwischen den Verbindungen von und zum Trockenraum abgeschaltet sind, üben eine starke Speicherwirkung für die Trockenheit aus ; der Trocknungsvorgang kann infolgedessen auch bei vorübergehend wolkigem und windigem Wetter fortgesetzt werden.
Bei Trockengut, wie Torf, erfolgt die Austrocknung sehr langsam. Die Besetzung soll daher nicht zu stark und die Umschaltung nicht zu häufig sein. Unter erschwerende Umständen müssen gegebenenfalls mehrere Tage vergehen, bevor umgeschaltet werden soll. Die Umschaltung selbst muss natürlich stets mit der entsprechenden Umschaltung der Heizung bzw. Kühlung verbunden sein. Die Teilmengen, die zwischen den zum Stapelraum führenden Kanälen abgeschaltet sind, werden der kalten Reihe erst zugeschaltet, wenn sie genügend abgekühlt sind. Die zwischen Eingang und Ausgang der Luft von der kalten Reihe abgeschalteten Teilmengen werden der warmen Reihe erst zugeschaltet, wenn sie ausreichend durchwärmt sind.
Der Trockenheitsgrad lässt sich am Kühlgut durch das Gewicht, an der Luft durch trockene und feuchte Thermometer feststellen, sofern dies nach der durch mehrmalige Umschaltung gewonnenen Erfahrung noch erforderlich ist.
Als Trocknungsmittel war Kieselgel angenommen. Das Trocknungsgut erträgt nicht immer die hohe pekuniäre Belastung derartiger Absorptionsmittel. In vielen Fällen wirkt jedoch das Trockengut selbst ausreichend hygroskopisch, wie beispielsweise gerade Torf, und in solchen Fällen ist ein besonderes Absorptionsmittel überflüssig. In den Absorptionskammern tritt dann das Trocknungsgut an die Stelle des Absorptionsmittels. Die Anlage bewirkt dann, auch wenn sie nur mit dem Trockengut ohne jedes andere Absorptionsmittel besetzt ist, eine Trockenwirkung weit über die Grenze der Lufttrocknung hinaus. Dies ermöglicht neben der Verbilligung der Anlagekosten zugleich eine bessere Raumausnutzung.
Bei feinerer Unterteilung lässt sich Torf auch als Trocknungsmittel in derartigen Anlagen zur Trocknung andern Trockenguts verwenden, z. B. wenn verschiedenartiges Trockengut geringerer Menge zu trocken ist. Insbesondere kann Luft so weitgehend getrocknet werden, dass sie ihrerseits durch Verdunstung-gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Temperaturwechslers zwischen der der Verdunstungsfläche zuströmenden und der von ihr abströmenden Luft-Kälte leisten kann. Die Anlage kann daher auch zur Kühlhaltung von Kühlräumen dienen.
Bei dem Verfahren gemäss der Erfindung bereitet es oft Schwierigkeiten, den hygroskopischen Stoffen, die zur Trocknung der Luft dienen, die hiebei freiwerdende Wärme in ausreichendem Masse zu entziehen. Gute Kühlung dieser Stoffe ist besonders dann wichtig, wenn die getrocknete Luft auch zu Kühlzwecken dienen soll. Hiezu ist anzustreben, dass sie möglichst geringe Temperaturerhöhung der Kühlluft gegenüber aufweist, da Kühlwasser zur weiteren Herabkühlung, die zudem ebenfalls Kühlflächen beansprucht, nicht immer verfügbar ist.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe der wirksamen Wärmeentziehung aus den hygroskopischen Stoffen dadurch gelöst, dass die zu kühlenden hygroskopischen Stoffe in mehreren nebeneinanderliegenden, praktisch im wesentlichen vertikalen Ebenen angeordnet sind, zwischen denen Kanäle oder Schächte für die Kühlluft liegen. Dies hat den Vorteil, dass für die Kühlung durch die Kühlluft, deren Wirkung auch durch Verdunstungskühlung oder durch die Wirkung von Ventilatoren gesteigert werden kann, bei kleinem Raumbedarf grosse Oberflächen entwickelt werden können, die der Kühlluft einen geringen Widerstand bieten, da sie ohne Richtungsänderungen vertikal strömen und aufsteigen kann.
Schliesst man die Zu-und Abführungsleitungen für die die hygroskopischen Stoffe berührende
Luft derart an die Absorptionsbehälter an, dass diese Luft, die Arbeitsluft, die in den verschiedenen nebeneinanderliegenden Vertikalebenen angeordneten Teilmengen parallel durchströmt, so erhält man
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trotz enger Einzelschächte einen grossen Gesamtquerschnitt für die Arbeitsluft, die daher ohne grossen Druckverlust langsam die hygroskopischen Stoffe durchströmen kann.
Man kann jedoch die in verschiedenen nebeneinanderliegenden Vertikalebenen angeordneten Teilmengen für die Strömung der Arbeitsluft auch hintereinander schalten und erhält so Vorrichtungen, die sich besonders in ihrer Hohenausdehnung entwickeln lassen und so eine gute Raumausnutzung gewähren.
In den Fig : 5 und 6 bedeutet 150 vertikale U-förmige Schächte, die mit hygroskopischen Stoffen gefüllt sind und deren Wände ebenfalls aus hygrospkopischem Material, z. B. dünnwandigen Holzbrettern, bestehen können, das nach aussen feuchtigkeitsdicht gemacht ist. Die hygroskopischen Stoffe sollen in guter wärmeleitender Verbindung mit der Wandung stehen. Die schmalen Schächte bilden einen Kranz, der Spalte 151 für die Kühlluft freilässt.
Der Kranz der Schächte 150 dreht sich auf Zahnrädern 152 und 153, von denen das letztere ein unvollständiges Zahnrad ist (Fig. 7), das vermittels der Kurbelwelle 154 durch das Handrad 155 in Drehung versetzt werden kann. 156 ist eine Kurbel, die die Stange 157 und damit den Ventilkranz 158 anhebt, bevor die Zähne des Zahnrades 153 in die Zähne des Ringes 159 eingreifen und einen Vorschub bewirken. Distanzrollen 160 sichern einen gleichmässigen Abstand von der zylindrischen Umhüllung 161 des Wärmeaustauschers 162, der durch Isoliermaterial163 vor Wärmeverlusten geschützt ist.
Der Ventilkranz 158 besteht aus einem Metallring, der auf seiner Unterseite einen dicken Belag von weichem Material, beispielsweise von Holz, Filz oder Gummisehwamm
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überbrücken, gegen diese abgedeckt und verlaufen auf der gekühlten Seite entgegengesetzt, wie die Umschaltkanäle 164 auf der durch die Heizvorrichtung 180 erwärmten Sektorseite. Von den Schächten 150 sind je zwei nebeneinanderliegende derart geschaltet, dass sie parallel von der Arbeitsluft durchströmt werden. Die parallel durchströmten Schachtpaare sind dann hintereinander geschaltet.
Der Ventilkranz 158 ist durch ein Scharnier 167 an der festen Wand 168 befestigt. 169 ist ein Ventilator, der die Arbeitsluft aus der Atmosphäre den gekühlten Schächten zuführt, 170 ist eine Leitung, die die getrocknete Luft dem Temperaturwechsler 162 zuführt, 171 ist eine Leitung, die die aus dem klimatisierten Raum über den Temperaturwechsler 162 zurückkehrende Arbeitsluft den erwärmten Schächten zuführt, und 172 ist eine Öffnung, die die feuchte Abluft ins Freie führt. Die Leitungen 170 und 171 sind etwas nachgiebig, so dass sie dem Anheben des Ventilkranzes folgen können, oder sie sind mit dem Temperaturwechsler 162 starr verbunden, so dass sich der Ventilkranz beim Abheben auch von der Verbindung mit den Leitungen 170 und 171 löst.
Die den Ventilator 169 enthaltende Öffnung 172 sind mit dem Ventilkranz 158 fest verbunden, so dass sie mit diesem zugleich von den Schächten 150 abgehoben werden.
Der Temperaturwechsler 162 ist unten durch die Kanäle 173 und 174 mit dem zu klimatisierenden Raum verbunden. Jeder dieser Kanäle enthält eine Gruppe von langsam rotierenden Seheiben 175, die aus porösem Stoff bestehen und in ein Wasserbad 176 eintauchen. Der Kanal 174 enthält einen Ventilator 177, der die Luft aus dem klimatisierten Raum ansaugt und über den Temperaturwechsler 162 in die Reihe der erwärmten Schächte drückt. 180 ist eine Heizvorrichtung, die unter den zu erwärmenden Schächten angeordnet ist. Ein Leitblech-178 hält aussen und Leitbleche 179, die sich zwischen den Spannrollen 160 erstrecken, halten innen die Warmluft zusammen, die zur Erwärmung der Schächte im Bereich der Regenerierung dient.
Die Kühlluft hat zu den übrigen Schächten überall freien Zutritt. Die Anbringung von Ventilatoren für die Kühlluft sowie gegebenenfalls die Anwendung von Berieselungs- und Verdunstungs- kühlung ist ebenfalls leicht möglich.
Der Betrieb der Vorrichtung spielt sich folgendermassen ab. Der Ventilator 169 saugt Frischluft aus der Atmosphäre und drückt sie in die Reihe der durch die Kühlluft abgekühlten Schächte 150. In diesen strömt die Arbeitsluft aussen in je zwei Schächten parallel abwärts und in den inneren Schenkeln der Schächte aufwärts. Die Arbeitsluft wird dann durch die Umschaltkanäle 164 des Ventilkranzes 158 wieder zu den äusseren Schenkeln der Schächte 150 geführt, bis sie schliesslich durch Leitung 170 in den Temperaturwechsler 162 gelangt. Die in den gekühlten Schächten stark getrocknete Luft kühlt sich im Temperaturwechsler 162 an der aus dem klimatisierten Raum kommenden kälteren Luft vor und strömt durch Kanal 173 über die durch das Wasserbad 176 befeuchteten Flächen 175 in den zu klimatisierten Raum.
Aus diesem kehrt die Arbeitsluft, durch den Ventilator 177 angesaugt, durch den Kanal 174 und die feuchten Flächen 175 über den Temperaturwechsler 162 und die Leitung 171 zu den Schächten 150, die in dem geheizten Sektor liegen, zurück. In diesen strömt sie in den innen liegenden Schenkeln der U-förmigen Schächte abwärts und in den aussen liegenden Schenkeln aufwärts, wird dann durch die Umschaltkanäle 164 von den oberen Enden der äusseren Schenkel zu den oberen Enden der inneren Schenkel geleitet und strömt so in entgegengesetzter Richtung wie in den kalten Sektor durch die erwärmten Schächte, bis sie durch die Öffnung 172 ins Freie austritt. Die hygroskopischen Stoffe in den erwärmten Schächten werden auf diese Weise regeneriert.
In Zeitabständen, die sich aus der durch die Apparatur strömenden Luftmenge im Verhältnis zu der Menge der hygroskopischen Stoffe ergeben und durch den praktischen Versuch leicht bestimmt werden
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können, erfährt sodann der Kranz der Schächte einen Vorschub um je ein Sehachtpaar, der folgendermassen zustande kommt. Das Handrad 155 wird einmal herumgedreht. Dadurch wird zunächst die Kurbelstange 157 aufwärts gedrückt und der Ventilkranz 158 angehoben.
Sodann greifen die Zähne des Zahnrades 153 in die Zähne des Ringes 159 ein und drehen den Kranz der Schächte um das Intervall
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hygroskopischen Stoffe durch den von der Arbeitsluft nicht berührten Sektor, der der Vorkühlung dieser
Stoffe dient, der abgekühlten Reihe der Schächte zugeleitet werden, wo sie bei 170 zuerst von der dem zu klimatisierenden Raum zuströmenden Arbeitsluft berührt werden. Der ebenfalls von der Arbeitsluft nicht berührte Sektor zwischen 169 und 172 dient der Vorwärmung der aus der kalten Reihe in die erwärmte Reihe vorrückenden Schächte und hygroskopischen Stoffe. Das Steuerorgan, das aus dem
Rad 155, der Kurbel 156 und der Stange 157 besteht, kann auch durch ein Uhrwerk automatisch von
Zeit zu Zeit betätigt werden. Die Zahl der von der Arbeitsluft durch den Ventilkranz recht wirksam abgeschalteten Schachtpaare ist beliebig.
Der Ventilkranz kann so ausgebildet werden, dass er eine Ver- änderung der Zahl der abgeschalteten Schächte gestattet, indem z. B. die Leitungen 170 und 171 verlegt werden.
Die Funktion der beiden Befeuchtungsstellen 175 in den Kanälen 173 und 174 der Zuluft zu dem zu klimatisierenden Raum und der Abluft aus dem klimatisierten Raum ist besonders wiehtig und dient dem Zweck, die Temperatur und den Feuchtigkeitsgrad in dem zu klimatisierenden Raum innerhalb gewisser Grenzen ohne andere Hilfsmittel beliebig zu regeln. Wünscht man die Luft in dem zu klimatisierenden Raum trocken, aber nicht kühl, so lässt man die Scheiben 175, die durch Uhrwerke angetrieben werden können, nicht rotieren. Wünscht man die Luft weniger trocken, aber kühler, so wird man die
Scheiben 175 in dem zum Klimaraum führenden Kanal 173 rotieren lassen und dadurch befeuchten.
Wünscht man die Luft im Klimaraum besonders trocken und zugleich kühl, so wird man nur die Scheiben 175 in dem Kanal 174, in dem die Luft aus dem Klimaraum in den Temperaturwechsler zurückgelangt, rotieren lassen und dadurch befeuchten. Die dadurch unter Befeuchtung gekühlte Luft kehrt unmittelbar in den Temperaturwechsler zurück und kühlt in diesem die dem Klimaraum zuströmende Luft entsprechend vor, ohne sie zu befeuchten.
Es ist klar, dass man durch Naehbefeuchtung der aus dem Klimaraum kommenden Luft, die man weitertreiben kann, als es für den Klimaraum zulässig wäre, eine stärkere Kühlwirkung durch die getrocknete Luft für den Klimaraum hervorrufen kann, als es durch die bisher allein übliche Vorbefeuchtung möglich ist, und es ist leicht, durch die in weiten Grenzen verschieden einstellbare Rotationsgeschwindigkeit der Scheiben 175 in den beiden Kanälen 173 und 174 den gewünschten Grad der Temperatur und der Trockenheit willkürlich von Hand oder unter automatischer Regelung einzustellen.
Diese Art der Feuchtigkeits-und Temperaturregelung ist überall da anwendbar, wo über einen Temperaturwechsler annähernd die gleiche Luftmenge den Klimaraum verlässt, wie sie in ihn eingeführt wird, unabhängig davon, ob die gegebenenfalls stark befeuchtete Abluft weiter zur Regenerierung dient oder ob hiezu Frischluft Verwendung findet. Bei feuchtem und warmem Klima wird allerdings die Verwendung der Abluft aus dem Klimaraum zur Regenerierung stets dann vorzuziehen sein, wenn die Temperatur der erwärmten hygroskopischen Mengen niedriggehalten werden muss, sei es, dass man Abwärme oder Sonneneinstrahlung zur Regenerierung verwenden will oder dass man hygroskopische Soffe, wie Holz oder andere organische Substanzen, verwenden will, die unter einer zu starken Temperaturerhöhung leiden würden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Befeuchtung oder Entfeuchtung atmosphärischer Luft unter Verwendung von hygroskopischen Stoffen, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft nacheinander über zwei Mengen fester hygroskopischer Stoffe geleitet wird, die durch Wärmezufuhr oder durch Wärmeabfuhr oder durch beides gleichzeitig auf verschiedenen Temperaturen gehalten werden.