Verfahren zum Trocknen von Faser stoffkörpern und andern feuchtigkeitshaltigen Körpern mittels Elektrizität. Es gibt verschiedene Verfahren, um Kör per aus irgendwelchen Faserstoffmassen her zustellen. Allgemein enthalten diese Faser stoffmassen vor ihrer Verarbeitung grosse Mengen Flüssigkeit, meist Wasser, die bei der Herstellung der Körper ausgetrieben wer den muss. Das Austreiben der Flüssigkeit kann durch Wärmeeinwirkung geschehen.
Die dazu erforderliche Zeit ist allerdings sehr lang, denn es können nur verhältnismässig ge ringe Temperaturen zur Einwirkung gebracht werden, da bei höheren Temperaturen die äussern Schichten des zu trocknenden Faser- stoffkörpers leicht verhärten oder gar an brennen können.
Es ist bereits bekannt, feuchtigkeitshal- tige Körper dadurch zu trocknen, dass durch die Körper ein elektrischer Gleichstrom oder ein ein- oder mehrphasiger Wechselstrom hindurchgeleitet wird. Durch den in dem Körper hierbei sich entwickelnden Dampf wird ein Teil der Feuchtigkeit als Dampf aus dem Körper herausgedrängt. Mit zuneh mender Temperatur kommt die in dem Kör per noch befindliche Feuchtigkeit fast rest los zum Verdampfen und entweicht als Dampf.
Die Wirkungsweise dieses Verfahrens er scheint zwar an sich recht gut, doch hat das Verfahren auch Nachteile: Ist die elektrische Leitfähigkeit der zu trocknenden Körper, wie es vielfach vorkommt, im trockenen Zustand sehr gering oder gar praktisch gleich null, so kann es leicht vorkommen, dass irgendeine Stelle des Körpers, gewöhnlich die äussere Schicht des Körpers, früher austrocknet als die übrigen Teile und hier den durch den Körper hindurchgeführten elektrischen Strom kreis unterbricht. Mit der Unterbrechung des elektrischen Stromkreises hört aber sofort die Wärmebildung auf, so dass die noch nicht getrockneten Teile des Körpers unvermeid lich feucht bleiben müssen.
Ein weiterer, recht beachtlicher Nachteil besteht darin, dass schneller trocknende Teile des Körpers anbren nen oder in irgendeiner andern Weise durch die Temperatur Schaden nehmen. Diese Nach teile sind eine wesentliche Ursache dafür, dass das Verfahren in der Praxis wenig ange wendet wird.
Ein anderes bekanntes Verfahren zum Trocknen feuchtigkeitshaltiger Körper be steht darin, dass man die Körper der Ein wirkung eines elektrischen hochfrequenten Wechselfeldes aussetzt, und zwar insbeson dere eines Ultrakurzwellenfeldes mit einer Wellenlänge von weniger als 100 m. Dieses Verfahren ist besonders bei Körpern aus sol chen Stoffen anwendbar, die elektrisch nur sehr wenig leitend sind. Beispielsweise wen det man das Verfahren bei Holz und Tabak an.
Die Wärmebildung entsteht hierbei bei elektrisch nichtleitenden Körpern ausschliess lich und bei elektrisch schlechtleitenden Kör pern besonders durch dielektrische Verluste, im wesentlichen Dipolverluste. Auch bei die sem Verfahren wird die Wärme unmittelbar im Innern des zu trocknenden Körpers er zeugt.
Gegenüber dem erstgenannten, mittels elektrischer Leitungsströme arbeitenden Ver fahren hat dieses Verfahren den erheblichen Vorteil, dass es auch dann noch unverändert wirksam ist;
also Wärme erzeugt, wenn ein zelne Teile des Körpers bereits ausgetrocknet sind, da es an das Vorhandensein einer elek- trischen Leitfähigkeit oder gar eines ge schlossenen elektrischen Stromkreises nicht gebunden ist; die Wärmebildung beschränkt sich dann ausschliesslich auf diejenigen Teile, in denen noch Feuchtigkeit vorhanden ist.
Ferner ist es besonders günstig, dass die Wärmebildung um so grösser ist, je grösser der Feuchtigkeitsgehalt ist, und dass sie somit mit abnehmendem Feuchtigkeitsgehalt ebenfalls abnimmt und sich selbstregelnd dem jewei ligen Erhitzungsbedarf anpasst. Auch das Verhärten oder Anbrennen bereits ausge trockneter Teile des Körpers kann bei diesem Verfahren wesentlich einfacher vermieden werden als bei dem erstgenannten Verfahren.
Allen diesen Vorteilen dieses Verfahrens steht nun aber der Nachteil entgegen, dass. die Erzeugung der elektrischen Hochfrequenz energie mit den bisher bekannten Mitteln verhältnismässig teuer ist, zumal infolge der grossen auszutreibenden Flüssigkeitsmengen viel Energie benötigt wird.
Auch dieses elek trische Verfahren wird daher, so vorteilhaft es ist, bisher nur in seltenen Fällen ange wendet; man wendet es hauptsächlich dann an, wenn sich die hohen Energieerzeugungs- kosten im Vergleich zu den erzielbaren Vor teilen rechtfertigen lassen, beispielsweise zum Trocknen von Holz oder Kunstmassen für den Bau von Musikinstrumenten, besseren Mess- instramenten und andern physikalischen Ge räten. Zum Trocknen von Bauhölzern oder sonstigen Baustoffen, z.
B. gepressten Faser stoffkörpern, musste man bisher auf die An wendung des Verfahrens und seine unver- gleichlich grossen Vorteile in der Regel ver zichten, da solche Bauteile gewöhnlich grosse Abmessungen haben und daher einen sehr hohen Energie- und Kostenaufwand bedingen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Ver fahren, das es ermöglicht, die Vorteile des Hochfrequenztrocknungsverfahrens, auch für das Trocknen von Faserstoffkörpern und andern grossen Körpern nutzbar zu machen, ohne dass der Nachteil zu hoher Betriebs kosten in Kauf genommen zu werden braucht.
Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, dass der zu trocknende Körper zunächst mittels eines durch ihn hindurchgeleiteten elektrischen Stromes, der ein Gleich- oder Wechselstrom sein kann, vorgetrocknet und anschliessend durch die Einwirkung eines elektrischen hochfrequenten Wechselfeldes, insbesondere eines Ultrakurzwellenfeldes mit einer Wellenlänge von weniger als 100 m, weitergetrocknet wird.
Die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung erfolgt zweckmässig auf folgende Weise: Wie oben dargelegt, machen sich beim Trocknungsverfahren mittels eines durch den Körper hindurchgeleiteten Stromes die Nach teile erst dann bemerkbar, wenn der Feuch tigkeitsgehalt des Körpers bereits zu einem gewissen Teil ausgetrieben ist. Bis zu diesem Zeitpunkt kann also dieses Verfahren unbe denklich angewendet -werden. Anschliessend wird dann mittels eines elektrischen Hoch frequenzfeldes weitergetrocknet. Diese Trock nung kann ohne Nachteile bis zu beliebig hohen Trocknungsgraden weitergeführt wer den.
Da die günstigen Eigenschaften des Hochfrequenzfeld-Trocknungsverfahrens ge rade bei geringerem Feuchtigkeitsgehalt in Erscheinung treten, ergibt sich der Vorteil, dass die Hochfrequenzfeldtrocknung gerade in demjenigen Zeitabschnitt des gesamten Trocknungsvorganges angewendet wird, in dem sie ihre charakteristischen Vorteile bie tet. Schliesslich werden aber auch die Kosten der Hochfrequenztrocknung auf ein sehr ge ringes Mass herabgesetzt.
Je grösser der an fängliche Feuchtigkeitsgehalt des zu trock nenden Körpers ist, um so länger kann mit durch den Körper hindurchgeleitetem Gleich- oder Wechselstrom gearbeitet werden, und erst zum Austreiben einer bestimmten Rest menge der Feuchtigkeit wird das teure lIoch- frequenzfeld angewendet.
Die Anwendungs dauer des Hochfrequenzfeldes beschränkt sich also auf einen verhältnismässig geringen Teil der gesamten Trocknungszeit und ist von dem anfänglichen Feuchtigkeitsgehalt des Körpers und der durch diesen bedingten Gesamttrock- nungsdauer im wesentlichen unabhängig.
Das Verfahren nach der Erfindung kann in der Weise durchgeführt werden, dass für die beiden verschiedenen Trocknungsarten je eine besondere Einrichtung vorgesehen wird, und dass der zu trocknende Körper zunächst mit der einen und anschliessend mit der an dern Einrichtung behandelt wird.
Im folgen den wird jedoch an einigen Beispielen gezeigt, wie der zu trocknende Körper sogar mittels einer einzigen, in besonderer Weise ausgebil deten Einrichtung sowohl mit der einen als auch mit der andern Energieart und somit also nach den beiden verschiedenen Trock- nungsarten nacheinander getrocknet werden kann, wobei lediglich eine einfache Umschal tung der Energieart an der Einrichtung er ford-erlich ist.
Fig. 1 zeigt eine vorteilhafte Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung in wesenhafter Darstellung. Das zu trocknende Gut 1 befindet sich zwischen den Kondensatorelektroden 2, die mittels der Federn 3 an das Gut angepresst werden. Eine biegsame Leitung 4 überbrückt die Federn 3. Dem Kondensator 2 ist ein veränderlicher Kondensator 5 parallel geschaltet; er hat den Zweck (bei fester Gitterkopplung), die Dämp fung des Schwingungskreises auf den Wert günstigsten Wirkungsgrades des Ho,chfre- quenzgenerators einzustellen.
Die Selbstin duktion des Sehivingungskreises besteht aus den beiden Teilen 6, die mittels der Hebel schalter 7 und 8 und des Verbindungsstückes 9 hintereinandergeschaltet werden können. Die übrigen., an sich bekannten Teile des Hoehfrequenzgenerators sind in der Zeich- nung zur besseren Übersichtlichkeit. fortge lassen. Für die Vortrocknung des Gutes wer den die Schalter 7 und 8 auf die Netz anschiussleitungen 10 und 11 geschaltet, wo durch die Elektroden 2 mit einer Wechsel oder Gleichstromquelle 12 verbunden werden.
Die Elektroden 2 dienen also im Betrieb zu nächst als Stromzuführungselektroden bei der Vortrocknung und darauf als Kondensator elektroden des Hochfrequenzschwingkreises. Die Einrichtung kann auch so getroffen sein, dass die Netzanschlussleitungen bei der Um schaltung auf Hochfrequenz nicht vom Schwingungskreis gelöst zu werden brauchen, da am Ende der Vortrocknung infolge der ge ringen Leitfähigkeit des Gutes der Netz strom praktisch null wird.
Fig. 2 zeigt eine weitere Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Er findung. Die Teile 1 bis 4 sind die gleichen wie bei Fig. 1. Jede der beiden Kondensator- elektroden 2 ist mit einer Elektrode zweier veränderlicher Hilfskondensatoren 13 und 14 verbunden. Diese Hilfskondensatoren sind vorteilhaft Luftkondensatoren, da ihre di- elektrischen Verluste möglichst klein sein sollen. Die beiden freien Kondensatorplatten der Hilfskondensatoren sind über die Induk- tivität 6 miteinander verbunden.
In die Netz anschlussleitungen 10 und 11 werden zweck mässig aperiodische Drosseln oder Sperrkreise 15 und 16 gelegt, um ein Abwandern der Hochfrequenz auf diese Leitungen zu ver meiden.
Die bei der Anordnung der Fig. 2 ge zeigte kreisbogenförmige Ausbildung der Verbindungsleitungen zwischen den beiden Feldelektroden 2 und den Hilfskondensatoren 13 und 14 ist für Hochfrequenzbehandlungs- einrichtungen besonders vorteilhaft. Es ist jedoch auch möglich, die Kondensatoren ent sprechend Fig. 3 anzuordnen.
Die Anordnun gen nach den Fig. 2 und 3 haben ferner den Vorteil, dass die Netzanschlussleitungen 10 und 11, allein auf Grund der geometrischen Anordnung, senkrecht zu dem bestehenden Hochfrequenzfeld an die Spannungsknoten der Schwingungskreiszweige 2-13 und 2-14 herangeführt sind, so dass nur geringe Hoch frequenzenergien auf die Netzanschlussleitun-, gen 10 und 11 übertragen werden.
In manchen Fällen ist es zur Vermeidung des Übergangswiderstandes an den Elektro- des 2 erwünscht, dass das zu trocknende Gut, wenigstens an der Elektrodenauflagefläche, bis gegen Ende der Trocknung an der Ober fläche feucht erhalten wird. Hierfür können die Elektroden vorteilhaft als Drahtnetz aus gebildet werden. Ein Ausführungsbeispiel ist in Fig. 4 gezeigt.
An die Elektrode 2 schliesst sich ein trichterförmiges Gehäuse 17 an, und am Trichtermund ist eine Zerstäubungsein- richtung 18 mit je einer Wasserzuführung und einer Luftzuführung angebracht. Am Rand des Trichters ist unten eine Wasser ablauföffnung vorgesehen. Durch die gitter- förmige Elektrode 2 wird das Gut wäh rend des Troeknungsvorganges besprüht.
Die Wasser-Luftzuführung erfolgt vorteilhaft im Schwingungsknoten des Zur Trocknung von plattenförmigem Gut im Durchlaufverfahren ist die in Fig. 5 ge zeigte Einrichtung besonders vorteilhaft. Die Elektroden 2 bestehen aus Metallschienen, auf denen mittels Federn 19 Kantaktstücke 20 befestigt sind.
Der Abstand der Elektro- denschienen 2 vom Gut ist so bemessen, dass die Kontaktstücke 20 kräftig an den Rand des plattenförmigen Gutes angepresst werden. Es ist zweckmässig, zwischen den Kontakt stücken 20 und der Schiene 2 die in Fig. 1 und 2 gezeigte, in der Fig. 5 nicht einge zeichnete Verbindungsleitung 4 vorzusehen, damit bei der Hochfrequenzbehandlung ein nennenswerter Spannungsabfall an den Fe dern 19 vermieden wird.
Ist der Schwund während des Trock- nungsvorganges erheblich, so wird mit zu nehmender Trocknung die Kraft, mit der die Kontaktstücke 20 an die Ränder der Platte 1 gepresst werden, kleiner werden. In manchen Fällen wird es daher erforderlich sein, den Behandlungskondensator so zu bauen. aass auch bei grösserem Schwund die Kontakt- stücke 20 mit im wesentlichen unveränder tem Druck an die Plattenränder angepresst werden.
Dies lässt sich beispielsweise .dadurch erreichen, dass Seile, an denen die Elektroden befestigt sind, über feste Rollen geführt und mit Gewichten versehen werden, die die Elek troden zumindest während der Vortroek- nung an das. Gut anpressen.
Soll zur Vortrocknung Drehstrom verwen det werden, so ist es zweckmässig, entweder drei Platten gleichzeitig zu trocknen und an je eine der Drehstromphasen .B, S und T an zuschliessen oder auf eine einzige Platte zwei weitere Anschlüsse aufzupressen. Ein Aus führungsbeispiel für den letzteren Fall ist in Fig. 6 gezeigt.
An Stelle der beiden Elektro den 2 in den Fig. 1 bis 3 sind hier vier Elek troden 21 bis 24 vorgesehen und auf die Flachseite der zu trocknenden Gutplatte I in gleichen gegenseitigen Abständen aufge setzt.
Die Elektroden sind mit den Mittel- kontakten eines Vierfachumschalters 25 ver bunden, durch den die Elektroden in der aus der Zeichnung ersichtlichen Schaltanordnung wechselweise entweder an die drei Phasen <I>R,</I> S, <I>T</I> des Drehstromnetzes angeschlossen oder zweckmässig über die bereits in Fig. 2 und 3 gezeigten Hilfskondensatoren 13 und 14, über die Leitungen 26 und 27 in den Hochfrequenzschwingungskreis eingeschaltet werden können.
Die Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung sind nicht an die beschriebenen Ausführungsbeispiele ge bunden, sondern können in mannigfacher anderer Weise ausgebildet sein.
Die Verwen dung der gleichen Elektroden für die Vor- und Endtrocknung ist zwar besonders vor teilhaft, doch können an sich auch getrennte Elektroden für jeden der beiden Trocknungs- vorgänge vorgesehen werden, wobei die zur Vortrocknung dienenden Elektroden an den zu trocknenden Körpern mit einem Druck an gepresst werden, der 5 kg/cm\ oder mehr be trägt.
Ferner können beispielsweise vorteil hafte Mittel vorgesehen werden, die die Um schaltung der Elektroden von der Vortrock- nung auf die Endtrocknung in einem günsti- gen Zeitpunkt selbsttätig vornehmen, näm lich dann, sobald bei der Vortrocknung die Stromaufnahme des Gutes auf einen be stimmten, zweckmässig einstellbaren Grenz wert abgesunken ist.
Die in Fig. 5 gezeigte Anpressung der Elektroden kann auch bei beliebig andern Anordnungen zur Durchfüh rung des Verfahrens nach der Erfindung an gewendet werden; als zweckmässig haben sich bei praktischen Versuchen Pressungs- drücke bis zu etwa 30 atü erwiesen. Durch die Anwendung grosser Drücke wird der Übergangswiderstand zwischen den Elektro den und dem Körper wesentlich verringert, wodurch nicht nur die Funkenbildung, son dern auch eine Überhitzung der Gutober fläche vermieden wird. Auch die Form der an das Gut anzulegenden Elektroden kann mannigfach abgewandelt werden.
Einige vor teilhafte Ausführungsbeispiele hierfür wer den im folgenden noch angegeben: In Fig. 4 ist bereits eine Elektrode mit Durchbrechungen gezeigt, durch die der von den Elektroden berührten Oberfläche des Gu tes Feuchtigkeit, insbesondere Wasser, zuge führt wird. Solche durchbrochenen Elektro den können jedoch auch ohne Feuchtigkeits zufuhr vorteilhaft verwendet werden, damit durch die Löcher während des Trocknungs- vorganges die Feuchtigkeit bezw. der sich bildende Dampf entweichen kann.
Mit Rück sicht auf die an den Elektroden anliegenden und dieselben zumindest während der Vor trocknung an das Gut anpressenden Druck körper können hierbei zwischen den Elektro den und diesen Druckkörpern Mittel zum Ableiten der durch die Elektroden entwei chenden Feuchtigkeit bezw. Dämpfe vorge sehen werden, beispielsweise Rillen in der Druckfläche der Druckkörper. Gleichzeitig oder statt dessen können zwischen den durch brochenen Elektroden und ihren Druckkör pern feuchtigkeits- bezw. dampfdurchlässige, druckfeste Zwischenlagen vorgesehen werden, beispielsweise ein Drahtgeflecht oder eine mit Rillen versehene Platte aus Holz oder auch Metall.
Ein Ausführungsbeispiel derart ausgebil- deter Anordnungen zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist in Fig. 7 der Zeichnung dargestellt. Die Fig. 8 und 9 zeigen Einzelheiten dieser Anordnung.
In Fig. 7 ist ein zu trocknender platten förmiger Faserstoffkörper 1 zwischen zwei plattenförmigen Elektroden 2 angeordnet. Wie die Aufsicht dieser Elektroden in Fig. 8 zeigt, sind die Elektroden mit einer grossen Anzahl kleiner Löcher versehen. An jeder der beiden Elektroden liegt eine Zwischenplatte 28 an, die beispielsweise aus Metall besteht und mit Rillen versehen ist, die sich quer über ihre der Elektrode zugewandte Ober fläche hinziehen.
Die Teile 1, 2 und 28 lie gen zwischen den beiden Druckkörpern 29, die aus bestehen, in der angedeu- teten Pfeilrichtung mittels einer in der Zeich nung nicht dargestellten Druckvorrichtung mit grossem Druck gegen die Zwischenkörper bezw. die Elektroden gedrückt werden und hierdurch die Elektroden 2 fest gegen den Körper 1 drücken.
An die Elektroden 2 ist, ähnlich wie in Fig. 6, ein Umschalter 25 angeschlossen, der die Elektroden wahlweise an die Stromzuführungsleitungen 10 und 11 eines niederfrequenten Wechselstromnetzes von beispielsweise 50 FIz oder über die Lei tungen 26 und 27 an einen geeigneten Hoch frequenzerzeuger legt.
Statt zwischen den Elektroden 2 und den Druckkörpern 29 besondere rillenförmige Zwischenkörper 28 vorzusehen, können die Druckkörper 29 auch selbst mit Rillen oder beliebig anders geformten Aussparungen zur Ableitung der Feuchtigkeit bezw. des Flüs sigkeitsdampfes versehen werden, wie es in Fig. 9 in einem Ausführungsbeispiel ge zeigt ist.
Vorteilhaft ist es beim Trocknen von Faserstoffkörpern, wenn die Elektroden im Gegensatz zu der sonst beim Trocknen von Körpern im elektrischen Hochfrequenzfeld üblichen Weise nicht über den Rand des zu trocknenden Faserstoffkörpers hinausragen.
In Fig. 7 der Zeichnung ist daher die Elek- trodenflächen ebenso gross wie die sie be- rührende Fläche des Faserstoffkörpers. Es kann jedoch vorteilhaft sein, die Elektroden auch etwas kleiner als die Fläche des Faser stoffkörpers zu machen, um eine zu starke Behandlung der Randzonen des Körpers zu vermeiden.
Die beiden Druckkörper 29 wer den vorteilhaft aus einem elektrisch isolieren den Stoff hergestellt, der eine möglichst kleine Dielektrizitätskonstante und einen ge ringen dielektrischen Verlustwinkel und eine geringe Wärmeleitfähigkeit hat.
Die in Fig. 9 der Zeichnung gezeigte kräftige Aus bildung der Rillen im Druckkörper hat noch den weiteren Vorteil, dass die Wärmeverluste des beheizten Faserstoffkörpers durch Wärme leitung möglichst gering gehalten werden.
Schliesslich sei noch erwähnt, dass das Ver fahren nach der Erfindung und die zu seiner Durchführung angegebenen Anordnungen ausser zum Trocknen von Faserstoffkörpern auch zur Trocknung vieler anderer feuchtig- keitshaltiger Körper verwendbar ist.