CH698472A2 - Vorrichtung und Verfahren zum Trocknen. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zum Trocknen mit einem Kreislauf (2) gasförmiger Wärmeträger (3) durch Aufgabe von Wärme in den Kreislauf (2) und einen Transport innerhalb des Kreislaufes (2) gasförmiger Wärmeträger (3), der mit einem regelbaren Stellorgan (5) in einer Öffnung (4) versehen ist. Hierdurch wird eine Trocknung von Trockengut, z.B. von Textilien in Wäschereibetrieben, und in der Baustoffindustrie von Platten und Folien, und chemischen Produkten der Chemie in einem Kreislauf gasförmiger Wärmeträger möglich.

Description

  [0001]    Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Trocknen mit einem Kreislauf gasförmiger Wärmeträger nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

  

[0002]    Über Trockner und Verfahren zur Trocknung, in welchen die Feuchte von einem Trockengut mit sparsamen Einsatz von Energie, Produkt schonend bei hoher Verdampfungsleistung von chemischen Grundchemikalien, Getreide und Ölsaaten oder Klärschlamm durch Verdampfen, insbesondere bei der Trocknung in Fliessbetten entfernt wird, ist bekannt, dass für das Erreichen einer bestimmten Verdampfungsleistung in der Trocknungseinrichtung an bestimmten Stellen, bestimmte Temperaturen am Trockengut einzuhalten sind.

  

[0003]    Es sind bereits vielfältige Trockner für die Behandlung grosser Schüttgutmengen handelsüblich, in welchen feuchte Trockengüter in die Trocknungseinrichtungen aufgegeben werden und bei welchen an der Aufgabestelle eine hohe Verdampfungsleistung gefordert wird. Hierbei wird ein Trockengut, z.B. eine feuchtes Eiweissgranulat aus Proteinschlämmen, in einem Fliessbetttrockner in einer über Austauschflächen indirekt beheizten Wirbelschicht aus den Eiweissgranulaten Produkt schonend behandelt. Eine Wirbelschicht mit einer Höhe über 1,5 m wird dabei eingerichtet, um über die Heizelemente in der Schicht die Enthalpie der umgebenden Atmosphäre soweit zu erhöhen, damit im Gleichgewicht mit dem Dampfgehalt des Trägergases die Temperaturen soweit ansteigen, dass in dem Trockner gewünschte Verdampfungsleistungen sichergestellt sind.

   Die hohe Wirbelschicht wird dabei eingesetzt, um über Heizelemente eine Verdampfungsrate bis zu einer Tonne Feuchte pro m2 Grundfläche, Produkt schonend, aber bei hohen Kosten für Energie (besonders die Ventilatormotoren) sicherzustellen.

  

[0004]    Über die Funktionsweise dieser Trockner, welche durch die tiefe Schicht erreicht wird, ist weiter bekannt, dass sie von der das Trockengut umgebenden Atmosphäre abhängig ist. Die hohe Verdampfungsleistung wird nämlich nicht anders erreicht, als dass der Dampfgehalt in dem Trocknungsmedium erhöht wird und das Trockengut auf den Taupunkt der Atmosphäre erwärmt wird. Die hat den Vorteil, dass bei höheren Temperaturen > 50 [deg.]C am Trockengut auch der Dampfdruck im Wasser erhöht ist und eine bessere Funktion bei der Freisetzung von Wasser also eine raschere Verdampfung erreicht wird.

  

[0005]    Weiter ist über den Wärmeübergang auf ein Trockengut bekannt, dass sich dieser proportional zum Dampfgehalt in der Grenzschicht verhält.

  

[0006]    In der Druckschrift US-3 765 580 ist ein Tunnelfinisher zur Trocknung von Kleidung bekannt geworden, der Dampfdüsen zur Dampfzuführung und Infrarotstrahler für eine indirekte Beheizung aufweist. Der Dampf wird dabei eingesetzt, um die Wäsche in einer Atmosphäre von mindestens 90[deg.]C bis 150[deg.]C (200[deg.]F-300[deg.]F) zu behandeln und zu erwärmen. Die Infrarotstrahler werden dafür eingesetzt, die Kleidung in der Wärmestrahlung zu trocknen. Dabei findet ein Austausch von Atmosphäre durch die Dampfaufgabe im Trockengut statt und in der feucht heissen Dampfatmosphäre sind gute Verdampfungsbedingungen gegeben. Das Verfahren ist aber mit dem Nachteil verbunden, dass die Aufgabe von Dampf zum Erwärmen sehr viel Energie verbraucht und dass mit der elektrischen Strahlungswärme eine teure Energieform eingesetzt wird.

  

[0007]    Von der Druckschrift EP 1 279 760 B1 ist bekannt, dass eine Wäsche mit Warmluft getrocknet wird. Bei dieser Trocknung werden über den Trocknungsvorgang Temperaturen an der Wäsche mehrmals gemessen, um den Trocknungsvorgang bei bestimmten Temperaturen zu beenden. Das Verfahren ist mit dem Nachteil verbunden, dass die Temperaturwerte der Trocknung mit so genannten Referenzkurven zurückliegender Trocknungsfahrten verglichen werden. Eine reproduzierbare Trocknungsführung in einer Warmluft mit einem bestimmten Dampfanteil und Produkt schonend ist bei dieser Wäschetrocknung nicht vorgesehen. Bei der Trocknung von Wäsche, insbesondere einer kontaminierten Wäsche aus Krankenhäusern ist aber die Einhaltung von Qualitäts- und Desinfektionstemperaturen erforderlich. Das kann mit dem vorstehenden Verfahren nicht zugesagt werden.

  

[0008]    Aufgabe der Erfindung ist es eine Trocknungseinrichtung mit einer bestimmten Funktion vorzuschlagen, bei welcher die Verdampfung der Feuchte in einer bestimmten Atmosphäre bestehend aus Inerten z.B. Luft und aus Dämpfen bei bestimmte Temperaturen für eine schonende, kontrollierbare Produktbehandlung bei guter Verdampfungsleistung sowie bei einfacher Bauweise und günstigen Fertigungs- und baulichen Möglichkeiten ermöglicht wird.

  

[0009]    Die Aufgabe wird ausgehend von einem Stand der Technik der einleitend genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

  

[0010]    Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind durch die in den Unteransprüchen genannten Massnahmen möglich.

  

[0011]    Wesentliches Merkmal der Erfindung ist demgemäss, dass in dem Kreislauf eine Öffnung mit einem regelbaren Stellorgan vorgesehen ist und bevorzugt verschliessbar ausgebildet ist.

  

[0012]    Dementsprechend zeichnet sich die Trocknungseinrichtung dadurch aus, dass in dem Kreislauf der Wärme enthaltenen gasförmigen Medien als Wärmeträger eine Öffnung mit einem regelbaren, bevorzugt verschliessbaren Stellorgan angeordnet ist.

  

[0013]    Weiter zeichnet sich eine Trocknungseinrichtung mit einem Kreislauf gasförmiger Medien auch dadurch aus, dass bei einem Verschliessen des Stellorgans und einer Zufuhr von Wärme der Dampfanteil in dem Kreislauf angereichert wird. Dadurch ist es möglich, bei einem Anfahren des Trockners in einem ersten Schritt die Atmosphäre durch die Erhöhung des Dampfanteiles in den Inerten Gasen, z.B. Luft auf einen bestimmten Taupunkt aufzuheizen.

  

[0014]    Dadurch dass in dem Kreislauf ein verschliessbares Stellorgan vorhanden ist, reicht es nunmehr aus, dass zur Erhöhung der Produkttemperaturen das Stellorgan an dem Kreislauf für gasförmige Medien geschlossen wird. Eine Neukonstruktion des Trockners mit einer tiefen Produktschicht, die auch mit einer hohen Ventilatorleistung und hohem Energieverbrauch verbunden ist, kann dadurch eingespart werden. Es reicht zukünftig aus, dass zur Erhöhung der Produkttemperatur und zu Steigerung der Verdampfungsleistung eine Öffnung mit einer Stellklappe vorgesehen ist.

  

[0015]    Dadurch dass in einer Trocknungseinrichtung ein Kreislauf mit einer Öffnung und der regelbaren Stellklappe vorgesehen ist, ist es nunmehr möglich die Trocknungseigenschaften in einem Chargenbetrieb eines kleineren Trockners oder Versuchstrockner festzuhalten und die Trocknungsparameter wie die Temperaturen an dem Trockengut, von Heissluft und Abluft durch einen Kreislauf über der Verdampfungszone gemäss den Versuchsbedingungen reproduzierbar zu übertragen. Diese Übertragung der Trocknungsdaten war bisher nicht möglich. Für eine reproduzierbare Übertragung von Trocknungsdaten ist nämlich die Einrichtung von gleichen Dampfdrücken in der dampfhaltigen Atmosphäre erforderlich. Dies kann jetzt über die Öffnung mit einer regelbaren Stellklappe eingerichtet werden.

  

[0016]    Ein weitere Vorteil des Verfahren und der Trocknungsvorrichtung besteht darin, dass in einem Chargentrockner und bei kleineren Produktmengen sowie bei Kleidung in Tunnelfinishern oder bei Baustoff-Platten in Bandtrocknern während der Anfangsphase nach der Aufgabe von Trockengut die für die Verdampfung und Trocknung gewünschte Zusammensetzung der Atmosphäre von Anfang an eingestellt werden kann. Hierdurch werden lange Anfahrzeiten und Verluste und lange Trocknungszeiten vermieden.

  

[0017]    Ein Vorteil des Verfahrens zeigt sich dadurch, dass der die Verdampfung bestimmende Dampfdruck über das verstellbare Stellorgan entsprechende den Anforderungen an die Ausdampfung eingestellt werden kann. Es ist nämlich ein Unterschied zwischen der Verdampfung von freier Feuchte, die an der Oberfläche eines Trockengutes angelagert ist und einem Ausdampfen von gebundener Feuchte auch Kristallwasser, die gegen Ende einer Trocknung ausgetrieben werden muss. Vorteilhaft ist es mit der Trocknungsvorrichten möglich, zunächst für einen Trocknungsabschnitt ein bestimmte Temperatur und Feucht um das Trockengut über das Stellorgan einzustellen.

  

[0018]    Weiter ist die Möglichkeit gegeben, die Endtrocknung bei einer geringeren Heissluft Produkt schonend z.B. bei Kunststoffen oder bei höheren Temperaturen zum Erreichen der Endqualität wie 0,05 % Feuchte bei Kochsalz, einzurichten. Diese Verfahrensführung ist bei der Trocknung von Wäsche bisher noch nicht eingeführt.

  

[0019]    Ein Vorteil in Form einer Einsparung von Kosten ist dadurch gegeben, dass bei einem höheren Dampfgehalt in dem Kreislauf die Aufnahme von Feuchte von ursprünglich 10 g H20 pro kg Luft auf 200 bis 500 g H20 und mehr, pro kg-inerte Gase verbessert werden kann. Der Kostenvorteil ist dadurch gegeben, dass ursprünglich bei 10 g H20 ein Bedarf von 100 kg Luft zur Trocknung benötigt wird und bei 500 g H20 pro kg Luft ein Bedarf von 2 kg Luft für die Verdampfung von 1 kg H20 benötigt werden. Vorteilhaft wird die Wärme zur Aufheizung von 98 kg Luft von 20[deg.]C auf 95[deg.]C oder 1764 kcal pro kg verdampftes Wasser eingespart. Für die Wärmeumwandlung bei der Verdampfung von 1 kg Wasser bei 90[deg.]C werden dann nur noch 640 kcal oder 0,74 kWh Wärmeenergie benötigt. Die Einsparung ist 1764 kcal pro kg - nahezu 300%.

  

[0020]    Ein Vorteil der Erfindung ist es demnach, dass die Einsparung an Energie mit fast 300% des Netto-Energiebedarfes so hoch ist, dass die Kosten für die Anwendung der Erfindung bei einer Nachrüstung durch die Einsparung an Energiekosten nach kurzer Zeit amortisiert sind.

  

[0021]    Gegenüber herkömmlichen Trockner für Wäsche zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass für eine Trocknung nach dem Stand der Technik eine SPS eingerichtet wird und diese SPS mit Trocknungsdaten mit dem Verlauf der Temperaturkurven gespeichert wird und der einzelne Trocknungsvorgang über die Wärmeaufgabe entsprechend von Erfahrungswerten gesteuert oder beendet wird. Bei der erfindungsgemässen Trocknung wird über einen Messwert z.B. den Dampfanteil in der das Produkt umgebenden Atmosphäre der Parameter für die Trocknung reproduzierbar geregelt. Die Durchführung von vielen Trocknungsversuchen und die Dokumentation und Speicherung der Trocknungsdaten in einer SPS für eine vergleichende Regelung ist nicht erforderlich.

   Es reicht aus, wenn eine Trocknungskurve für ein bestimmtes Trockengut mit dem Dampfgehalt in der Atmosphäre ermittelt wird und diese Trocknung reproduzierbar durch ein verstellbares Stellorgan eingerichtet wird.

  

[0022]    Vorteile ergeben sich mit der Erfindung dadurch, dass über die Einstellung eines Dampfanteiles in der Atmosphäre eine bestimmte Temperatur an einer Wäsche für eine Desinfektion reproduzierbar eingerichtet werden kann. Hierdurch kann eine Aussage zur Qualität der Wäsche getroffen und dokumentiert werden.

  

[0023]    Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass durch den Kreislauf, der mit einem regelbaren Stellorgan in einer Öffnung versehen ist, über das regelbare Stellorgan eine reproduzierbare Einstellung von Temperaturen an dem feuchten Trockengut möglich ist. Durch die Möglichkeit der Einstellung der Temperaturen und des Dampfgehaltes in dem Trägergas ergibt sich zudem der Vorteil, unterschiedlich Trocknungsprogramme in einem Trockner einzurichten.

  

[0024]    Bei einer vorteilhaften Einstellung mit einem geschlossenen Stellorgan ist es möglich, zu Beginn einer Trocknung unmittelbar als erstes den Dampfgehalt und die Temperatur an einem Trockengut auf einen gewünschten Wert einzustellen.

Ausführungsbeispiel

  

[0025]    Ausführungsbeispiele der Erfindung sind als Zeichnung dargestellt und werden anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert.

  

[0026]    Im Einzelnen zeigen
<tb>Fig. 1<sep>eine Perspektive Ansicht einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Trocknen.


  <tb>Fig. 2 <sep>eine Seitenansicht eines Trockners mit einem Kreislauf für gasförmigen Wärmeträger.

  

[0027]    In Fig. 1 ist perspektivisch die Ansicht einer erfindungsgemässen Vorrichtung 1 zum Trocknen dargestellt, welche im vorliegenden Fall aus einem Kreislauf 2 für gasförmigen Wärmeträger 3 in Verbindung mit einer Öffnung 4 mit einem regelbaren Stellorgan 5 besteht, die über einen Bereich eines Tunnel ähnlichen Trocknungskanals 6 zur Verdampfung von Feuchte angeordnet sind. Für die Zufuhr von Wärme in den Kreislauf 2 ist ein Wärmeaustauscher 7 vorgesehen. In einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung zum Trocknen auch aus der Kombination eines Kreislaufes für ein Trägergas mit einem Gerät zur Taktweisen Trocknung z.B. von Wäsche bestehen.

  

[0028]    Wichtig bei allen Ausführungsformen ist, dass der jeweilige Kreislauf 2 für gasförmigen Wärmeträger 3, der hier in einen offenen Trocknungskanal 6 eingebunden ist, stets mit einer Öffnung 4 mit einem regelbaren Stellorgan 5 versehen ist, um die im allgemeinen Beschreibungsteil erläuterten Vorteile zu erreichen.

  

[0029]    Für die Durchführung eines erfindungsgemässen Verfahrens zur Trocknung ist es wichtig, dass der jeweilige Kreislauf 2 für gasförmigen Wärmeträger, in welchem die zugeführte Wärme mit einem gasförmigen Wärmeträger bewegt wird, stets mit einer Öffnung 4 mit einem regelbaren Stellorgan 5 versehen ist, um eine Temperaturkontrolle durch eine Ableitung von Wärme sowie die im allgemeinen Beschreibungsteil erläuterten Vorteile zu erreichen.

  

[0030]    Weitere Vorteile des erfindungsgemässen Kreislaufs 2 für gasförmigen Wärmeträger mit einem regelbaren Stellorgan 5 in einer Öffnung 4 ergeben sich durch die nachfolgende Beschreibung in Verbindung mit Fig. 2.

  

[0031]    An einem Kreislauf 12 über ein Gehäuse 11 eines Trockners, gemäss Fig. 2 ist ein regelbares Stellorgan 5 in einer Öffnung 4 angeschlossen. In dem Kreislauf für gasförmigen Wärmeträger 13 ist ein Ventilator 18 und eine Heizstufe 17 für eine Wärmeaufgabe auf den in dem Kreislauf 12 befindlichen gasförmigen Wärmeträger 13 vorgesehen.

  

[0032]    Der Einbau des Stellorgans 5 ist in dem Kreislauf 12 auf der Saugseite des Ventilators 18 vorgesehen. Dies hat den Vorteil, dass die Atmosphäre um ein Trockengut 19 bei geschlossenem Stellorgan 5 mit Dampf angereichert wird und bei einem kontrollierten Öffnen des Stellorgans 5 eine Luft von Aussen nachströmt und überschüssiger, gasförmiger Wärmeträger über eine Leitung 20 abgeführt werden kann.

  

[0033]    Wichtig bei dieser Regelung ist, dass durch ein Öffnen des Stellorgans 5 die Temperatur an dem Trockengut 19 durch eine Ableitung von Dampf haltigem Wärmeträger 13 reproduzierbar abgesenkt werden kann. Ohne dieses regelbare Stellorgan 5 ist eine reproduzierbare Trocknungsführung bei einer Behandlung von Wäsche nicht möglich.

  

[0034]    Für den Beginn einer Trocknung des Trockengutes 19 z.B. von Wäsche ist wichtig, dass bei einem geschlossenen Stellorgan 5 nach einer Aufgabe von Wärme sich der Dampfanteil in dem gasförmigen Wärmeträger schnell erhöht und die Temperaturen an dem Trockengut 19 auf die Sättigungstemperatur in dem gasförmigen Wärmeträger 13 ansteigen.

  

[0035]    Für eine Regelung des Stellorgans 5 ist eine als Infrarotsensor ausgeführte Temperaturmessstelle 21 an dem Trockengut 19 vorgesehen. In einem Regler 22 kann der Messwert verarbeitet werden. Als Stellsignal 23 wird der Messwert dem Stellorgan 5 zugeführt.

  

[0036]    Eine weitere Temperaturmesssteile 24 zur Diagnose einer Sättigungstemperatur im gasförmigen Wärmeträger 13 ist in einem Behälter 25 vorgesehen. Dieser Behälter ist Teil eines Dampferzeugers oder einer Quensche. Hierzu ist eine teilweise Füllung von Kondensat 26 vorgesehen, durch welches gasförmiger Wärmeträger 13 Fliessbett ähnlich durchgeleitet wird.

  

[0037]    Wichtig ist, dass die Temperaturmessstellen 21 und 24 komplementär verwendbar sind und der Messwert aus der Temperatur 24 dem Regler 22 zugeleitet wird und über diesen Messwert 24 ein Dampfanteil in der Atmosphäre um das Trockengut geregelt werden kann.

  

[0038]    Mit dieser Regelung ist die Durchführung eines kontrollierten, reproduzierbaren Trocknungsverfahrens möglich.

Claims (14)

1. Vorrichtung und Verfahren zum Trocknen mit einem Kreislauf (2, 12) gasförmiger Wärmeträger (3, 13) für eine Behandlung von Trockengut in einer Trocknungseinrichtung z.B. von Textilen in Wäschereibetrieben, und in der Baustoffindustrie von Platten und Folien, und chemischen Produkten der Chemie durch Aufgabe von Wärme in den Kreislauf (2, 12) und einen Transport innerhalb des Kreislaufes (2, 12) gasförmiger Wärmeträger (3, 13), dadurch gekennzeichnet, dass der Kreislauf (2, 12) mit einem regelbaren Stellorgan (5) in einer Öffnung (4) versehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein verschliessbares Stellorgan (5.) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventilator (18) in dem Kreislauf vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (4) auf der Saugseite des Ventilators (18) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (4) auf der Druckseite des Ventilators (18) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizstufe (7, 17) in dem Kreislauf (2,12) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beheizung mittels Wärmestrahler vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messwertnahme vorgesehen ist

9. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Infrarotmessung (21) am Trockengut vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Diagnose (24) des Dampfgehaltes des gasförmigen Wärmeträgers (3, 13) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte als Sollwerte für eine Reglung (22) des Stellorgans (5) vorgesehen sind.

12. Verfahren zum Trocknen nach Anspruch 1 mit einem Kreislauf (2, 12) gasförmiger Wärmeträger für eine Behandlung von Trockengut (19) in einer Trocknungseinrichtung z.B. von Textilen in Wäschereibetrieben, und in der Baustoffindustrie von Platten und Folien, und chemischen Produkten der Chemie durch Aufgabe von Wärme in den Kreislauf (2, 12) und einen Transport innerhalb des Kreislaufes (2, 12) gasförmiger Wärmeträger (3, 13), dadurch gekennzeichnet, dass eine Einstellung eines bestimmten Wärmeinhaltes in dem Kreislauf (2, 12)über eine Öffnung (4) mittels eines regelbaren Stellorgans (5) vorgesehen ist.

13. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellorgan (5) verschliessbar ist.

14. Verfahren nach dem Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es für ein Verfahren oder eine Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 11 und 13 verwendet werden kann.