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Verfahren für das rissfreie Trocknen von der Trockenschwindung unterworfenen Materialien und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, um Wasser enthaltende, plastisch verformte Materialien, die der Trockenschwindung unterworfen sind und die während ihrer Trocknung nicht reissen sollen, in bewegter Luft rissfrei zu trocknen, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Das mit der anfänglichen Wasserangabe verbundene Schwinden gewisser plastischer Materialien macht deren Trocknen zu einem Problem, sofern Trockenbruch vermieden werden soll, wie dies bei keramischen Formlingen aller Art aus Tonen, Lehmen, usw. der Fall ist. Das Trocknen solcher Materialien zerfällt bekanntlich grob in zwei Abschnitte: Im ersten Abschnitt (I) ist die spezifische Wasserabgabe des Materials ausgedrückt in Gewichtseinheiten Wasser pro Zeiteinheit und Einheit der der Tocknungs- luft ausgesetzten Oberfläche, im wesentlichen abhängig vom Zustand der Trocknungsluft, charakterisiert durch deren Temperatur und relative Feuchtigkeit, und damit weitgehend materialunabhängig.
In diesem Abschnitt I schwindet das Material.
Im zweiten Abschnitt der Trocknung (II) ist die spezifische Wasserabgabe im wesentlichen abhängig von der Dampfdiffusion innerhalb des Materials, und damit weitgehend unabhängig vom Zustand der Trocknungsluft. In diesem Abschnitt I1 der Trocknung schwindet das Material nicht mehr, es ist auch nicht mehr plastisch, sondern spröde geworden.
Das kanalische Trockenverfahren besteht darin, Formlinge aus solchen Materialien einem Strom von Trocknungsluft auszusetzen, der ständig am Formling vorbeistreicht und das ihm entzogene Wasser wegführt. Dabei kann es geschehen, dass die Oberfläche des Form- lings bereits den Abschnitt 1I der Trocknung erreicht, d.h. fertig geschwunden ist und sich zu einer nicht mehr plastisch nachgiebigen Kruste verfestigt hat, während der Kern als Folge des sich von innen nach aussen einstellenden Feuchtigkeitsgefälles sich noch im Abschnitt I der Trocknung befindet, d.h. die Sehwindung noch nicht beendet oder gar noch nicht begonnen hat.
Diese zwei verschiedenen Zustände innerhalb eines nach der klassischen Methode trocknenden Formlings erzeugen Zug- Spannungen in der äusseren Kruste, welche zerreisst, sobald diese den für das betreffende Material zulässigen Grenzwert übersteigen.
Will man Trockenbruch vermeiden, so muss also dafür gesorgt werden, dass sich die äusseren, der Trock- nungsluft unmittelbar ausgesetzten Schichten eines Form- lings erst dann zu einer nicht mehr plastisch nachgiebigen Kruste verfestigen, wenn auch der Kern seine Sehwindungen im grossen und ganzen beendet hat.
Beim oben beschriebenen klassischen Trockenverfahren geschieht dies dadurch, dass durch eine genaue Überwachung des Luftzustandes während der ganzen Trok- kendauer der spezifische Wasserentzug immer unterhalb eines als noch zulässig erkannten Grenzwertes gehalten wird. Dieser Grenzwert ist abhängig vom jeweiligen Restwassergehalt des Materials und daher während der Trok- kendauer zeitlich veränderlich; er kann nicht berechnet, sondern muss für jedes Material durch Versuche bestimmt werden. Dieses Trockenverfahren ist auch stark materialabhängig und erfordert einen hohen Aufwand an Apparaten zur Überwachung des Zustandes der Trok- kenluft.
Es wurde erkannt, dass die Mechanik des Austrock- nungsvorganges innerhalb solcher Materialien günstig beeinflusst werden kann, indem man solche Formlinge nicht der Einwirkung von ständig daran vorbeiströmen- der Luft aussetzt, sondern intermittierenden Luftstössen von kurzer Zeitdauer. Jeder Luftstoss trocknet die Oberfläche stark an, die dann in den dazwischenliegenden Ruheperioden gierig Wasser aus dem Innern nachzieht. Auf diese Art geht die oberflächliche Krustenbildung nie so tief, dass unzulässig hohe Zugspannungen auftreten können.
Bei allen diesen Verfahren geschieht das intermittie- rende Anblasen der Formlinge ausnahmslos mit Hilfe eines oder mehrerer innerhalb einer geschlossenen Trok- kenkammer aufgestellten Luftumwälzgerätes, das den trocknenden Luftstrahl z. B. kreisen lässt, oder hin- und
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herbewegt. Fig. 1 zeigt den Grundriss, Fig. 2 den Querschnitt durch eine typische Trockenkammer gemäss diesem Verfahren.
In einer geschlossenen Trockenkammer 1 ist auf Gestellen 2 das zu trocknende Gut untergebracht. Ein in der Trockenkammer aufgestelltes Luftumwälzgerät 3 besitzt einen von einem Motor 4 angetriebenen Lüfter 5, der die Kammerluft oben einsaugt und sie durch Schlitze 6 im zylindrischen Mantel 7 in Form eines Strahls 8 aus- stösst. Der Motor 4 lässt zugleich den Zylinder 7 langsam um seine vertikale Achse drehen, so dass der Luftstrahl 8 langsam in der Trockenkammer kreist und so alle Formlinge intermittierend anbläst.
Der Lüfter 5 saugt dabei ein Gemisch von Kammerluft 9 und zugeführter Frischluft 10 an, während ein der eingesaugten Frischluft entsprechendes Volumen an Feuchtluft 11 aus der Trockenkammer entweicht.
Da die Breite der Schlitze 6 kleiner ist als der halbe Umfang des zylindrischen Mantels 7 ist die Forderung erfüllt, dass die Dauer der Einwirkung des aus diesen Schlitzen tretenden Luftstrahls auch einen Tonformling kürzer ist als die Ruheperiode zwischen zwei Anbla- sungen.
Dem eben beschriebenen und allen ähnlichen Trok- kenverfahren sind folgende nachteiligen Merkmale gemeinsam: a) Die Stärke des Luftstosses, und damit die Intensität des Trocknungsvorganges, ist nicht für alle Form- linge innerhalb einer Trockenkammer die gleiche. Der dem Luftumwälzgerät 3 näher liegende Formling 12 wird wesentlich stärker angeblasen als der weiter entfernt liegende Formling 13 und trocknet daher schneller. Eine genaue gleichzeitige Steuerung des Trocknungsvorganges für beide Formlinge ist nicht möglich.
b) In den Ruheperioden zwischen den einzelnen Luft- stössen liegen die Formlinge nicht in wirklich ruhender Luft sondern bestenfalls in der weniger stark bewegten Rückluft 9. Die oberflächliche Austrocknung geht daher auch in den sogenannten Ruheperioden weiter, wenn auch stark verlangsamt.
c) In einer Trockenkammer nach diesem Verfahren herrschen immer gleichzeitig mindestens zwei deutlich verschiedene Luftzustände; d.h. Temperatur und relative Feuchtigkeit der trocknenden Luftstösse 8 sind wesentlich verschieden von Temperatur und relativer Feuchtigkeit der ruhenden Kammerluft 9. Dies erschwert das messtechnisch genaue Erfassen eines klar definierten Luftzustandes zur Steuerung des Trocknungsvorganges.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, dass diese entscheidenden Nachteile vermeidet. Die Fig. 3 bis 5 zeigen beispielsweise eine Vorrichtung gemäss der Erfindung zur Veranschaulichung der Wirkungsweise des erfindungsgemässen Verfahrens.
Fig. 3 zeigt im Grundriss die in bekannter Weise nebeneinander angeordneten Trockenkammern einer Anlage mit mehreren Kammern, wie diese z.B. in der keramischen Industrie üblich sind. Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch eine solche Kammer, Fig. 5 einen Querschnitt durch mehrere Kammern.
Ein (hier nicht gezeigter) Lüfter drückt die Frischluft 14 in den Kanal 15. Wird die Frischluftklappe 16 einer Kammer kurzzeitig geöffnet, z. B. mittels eines Betätigungselementes 21, so strömt die Luft durch das zu trocknende Gut 18 und verlässt die Kammer durch die gleichzeitig geöffnete Abluftklappe 17, um durch dem Abluftkanal 19 als Feuchtluft 20 entweder ins Freie zu entweichen oder in einer anderen Kammer der gleichen Anlage weiter zur Trocknung ausgewertet zu werden.
Durch intermittierendes Öffnen und Schliessen der zusammengehörenden Frischluftklappe 16 und Abluftklappe 17 einer Kammer mittels der Betätigungselemente 21, wobei die Klappen immer mindestens ebensolange geschlossen wie geöffnet werden, werden die darin untergebrachten Formlinge 18 intermittierenden Luftstössen ausgesetzt, wobei die Ruheperiode zwischen zwei Luftstössen von mindestens der gleichen Zeitdauer wie ein Luftstoss sein muss, weil bedingt durch die Korngrössenverteilung des Tones und die dadurch bedingte Ausbildung der Kapillaren, das Wasser mindestens den Zeitraum einer solchen Ruheperiode benötigt, um wieder an die Oberfläche des Formlings zu gelangen.
Das erfindungsgemässe Verfahren weist folgende entscheidende Vorteile auf: a) Da der Querschnitt der Kammer sich in Strömungsrichtung nicht ändert, sind alle Formlinge innerhalb einer Kammer Lufstössen von genau gleicher Intensität ausgesetzt. Die Stärke des Lufstosses, d.h. die Strömungsgeschwindigkeit der Luft, kann gewählt und für alle Formlinge genau eingehalten werden.
b) Bei geschlossenen Klappen 16 und 17, d.h. in den Ruheperioden zwischen den Luftstössen, liegen alle Form- linge in absolut ruhender Luft. Der Austrocknungsvor- gang kommt dadurch in den Ruheperioden wirklich zum Stillstand.
c) In der Kammer herrscht gleichzeitig immer nur ein bestimmter Luftzustand, entweder der Zustand der inter- mittierend durchströmenden Trocknungsluft oder der Zustand der ruhenden Kammerluft.
d) Da nach beendeter Schwindung, etwa nach Ablauf der halben Trockenzeit, das Material nicht mehr rissan- fällig ist, kann bei einer Vorrichtung von der hier beschriebenen Ausführungsart die Trocknung gegen das Ende des Trocknungsvorganges hin in einfachster Weise dadurch beschleunigt werden, dass die Klappen ständig offen gehalten werden, wodurch die Trocknungsluft dauern durchfliesst statt intermittierend. Dieser Vorteil weist keine der bisher bekannten, mit intermittierendem Luftstrom arbeitenden Anlagen auf.