DE10038704A1 - Verfahren zur Trocknung von Keramikkörpern - Google Patents
Verfahren zur Trocknung von KeramikkörpernInfo
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Abstract
Es wird ein Verfahren zur Trocknung von Keramikkörpern wie Hochspannungs-Isolatoren, -Durchführungen, grobkeramische Gegenstände, Sanitärporzellanartikeln, Ziegeleiprodukten, Keramikrohren o. dgl. beschrieben, wobei die zu trocknenden Keramikkörper in eine Vakuumkammer eingebracht werden, die danach auf einen dem Siedepunkt des in den Keramikkörpern befindlichen Wassers entsprechenden Vakuum-Unterdruck evakuiert wird. Durch Zufuhr von Warmluft wird in der Vakuumkammer ein stabiles Klima erzeugt, so daß die Keramikkörper auf einer mindestens annähernd konstanten Temperatur gehalten werden. Die Temperatur und die relative Feuchte in der Vakuumkammer werden über den Durchfluß der Warmluft gesteuert, wobei die Trocknung der Keramikkörper über deren Gewichtsverlust gesteuert werden kann.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trocknung von Keramik
körpern gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Bei diesen Kera
mikkörpern handelt es sich bspw. um Hochspannungs-Isolatoren, um
Hochspannungs-Durchführungen, um grobkeramische Gegenstände, um
Sanitärporzellanartikel, um Ziegeleiprodukte, um Keramikrohre
o. dgl. Derartige Keramikkörper sind durch die unterschiedlich
sten Formgebungsarten wie Gießen, Pressen, Drehen o. dgl. reali
sierbar, wobei jeweils ein keramisches Zwischenprodukt herge
stellt wird, das getrocknet werden muß. Diese Trocknung erfolgt
bislang beispielsweise in Trockenkammern, in welchen eine Warm
lufttrocknung bzw. eine Warmluft-Feuchtluft-Trocknung durchge
führt wird. Die Auswahl der für die Trocknung zur Anwendung ge
langenden Aggregate bzw. Einrichtungen wird industriell von den
Trocknungseigenschaften der zu trocknenden Keramikkörper be
stimmt. Zur Trocknung von trocknungsempfindlichen keramischen
Großkörpern bzw. zur Trocknung von Keramikkörpern der eingangs
genannten Art kommen bspw. periodisch arbeitende Klimatrockner
zum Einsatz. Derartige Klimatrockner weisen entweder eine hori
zontale oder eine vertikale Strömungsführung der Trocknungsluft
auf. Diese Strömungsführung kann mittels Klappen oder mittels
anderer Führungseinrichtungen durchgeführt werden. Solche Kli
matrockner erfüllen jedoch in keiner Weise die Grundforderung
der keramischen Trocknungs-Technologie, d. h. die Forderung nach
einer relativ geringen Verdunstung zu Beginn der Trocknung, so
daß Trocknungsfehler kaum vermeidbar sind. Zur Vermeidung derar
tiger Trocknungsfehler ist es bekanntermaßen erforderlich, sehr
vorsichtig zu trocknen. Das bedeutet, daß zur Erzielung eine
entsprechenden Trocknungseffektes die Temperatur der Trocknungs
luft, die zu Beginn der Trocknung etwa bei Raumtemperatur liegt,
nur allmählich erhöht werden kann. Daraus resultieren jedoch
extrem lange Trocknungszeiten und damit verbunden ein hoher
Energiebedarf.
Bei bekannten Trocknern werden die erforderlichen Trocknungs-
Parameter der Trocknungsluft wie Temperatur und relative Feuchte
in gesonderten Luftaufbereitungsanlagen eingestellt, welche Ven
tilatoren, Wärmetauscher usw. aufweisen. Nachteilig bei solchen
Trocknern mit gesonderten Luftaufbereitungsanlagen sind der gro
ße Platzbedarf sowie die erheblichen bzw. zusätzlichen Investi
tionskosten. Ein weiterer Mangel derartiger Trockner besteht
darin, daß die zu trocknenden Keramikkörper nur relativ langsam
auf die zur Trocknung erforderliche Temperatur gebracht werden
können, woraus entsprechend lange Trocknungszeiten resultieren.
Desweiteren sind Trockner bekannt, die in der Trockenkammer ro
tierende oder oszillierende Luftverteilersysteme aufweisen, die
eine rhythmische Beaufschlagung der zu trocknenden Keramikkörper
mit Trocknungsluft über die gesamte Höhe des jeweils zu trock
nenden Guts bewirken. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß die be
sagten Luftverteilersysteme den Trocknungsraum einengen, was be
deutet, daß der Auslastungsgrad eines solchen Trockners entspre
chend reduziert ist.
Bei Hochspannungs-Porzellan-Isolatoren wirkt sich bei der Trock
nung in Trocknern der oben genannten Art die vergleichsweise
starke Antrocknung der dünnen ausladenden Isolatorschirme durch
die intensive Beaufschlagung mit Trocknungsluft nachteilig aus.
Durch die entsprechenden erheblichen Feuchtdifferenzen werden
beim Trocknen derartiger Hochspannungs-Porzellan-Isolatoren
große Spannungen generiert, die in Rissbildungen resultieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der ein
gangs genannten Art zu schaffen, mit welchem Keramikkörper ge
trocknet werden können, wobei die oben genannten Mängel elimi
niert sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des An
spruchs 1 gelöst. Bevorzugte Aus- bzw. Weiterbildungen des er
findungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen gekenn
zeichnet.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist die Vorteile auf, daß Kera
mikkörper der eingangs genannten Art mit vergleichsweise gerin
gem Energieaufwand und somit kostengünstig und zeitsparend ge
trocknet werden können. Das wird durch eine Trocknung der Kera
mikkörper in einer Vakuumtrockenkammer erreicht. Die Trocknungs
zeit in der Vakuumtrockenkammer ist in vorteilhafter Weise er
heblich verkürzt. Ein weiterer besonderer Vorteil besteht darin,
daß die Trocknung der Keramikkörper im Vergleich zur Trocknung
in bekannten Trockenkammern wesentlich schonender durchgeführt
wird. Rissbildungen in den getrockneten Keramikkörpern werden in
vorteilhafter Weise vermieden. Das ist deshalb der Fall, weil im
ersten Trocknungsabschnitt bei Raumtemperatur getrocknet wird,
so daß die Trocknung in den einzelnen Keramikkörpern quasi span
nungsfrei erfolgt. Die Trocknung findet in einer Atmosphäre kon
stanter Feuchte statt. Durch Zuführung vorzugsweise rekupierter
Wärme bspw. von Kammeröfen in die erfindungsgemäß zur Anwendung
gelangende Vakuumtrockenkammer wird das aus den Keramikkörpern
verdampfte Wasser über eine an die Vakuumkammer angeschlossene
Vakuumpumpe der Vakuumkammer entzogen. Die Vakuumpumpe weist ein
derartig großes Absaugvermögen auf, daß das Vakuum in der Va
kuumkammer immer konstant gehalten werden kann. Durch die
gleichsam überdimensionierte, d. h. ein entsprechend großes Ab
saugvermögen aufweisende Vakuumpumpe wird die aus der Zuführung
warmer, trockener Luft verursachte künstliche Leckage überdeckt.
Die Trocknung, der Keramikkörper kann in vorteilhafter Weise bei
dem jeweils gewünschten Vakuum durchgeführt werden. Durch ge
zielte Zuführung trockener Raumluft ist es möglich, die Anfangs-
Trocknungszeit der zu trocknenden Keramikkörper zu steuern. Der
Vorteil einer solchen Anfangs-Trocknung liegt darin, daß Kera
mikkörper nach der sogenannten Grün-Bearbeitung zur Trocknung
sofort und unverzüglich der Vakuumtrockenkammer zugeführt werden
können. Eine vorhergehende Raumluft-Trocknung, d. h. ein Abstellen
der zu trocknenden Keramikkörper bis zum Erreichen einer be
stimmten Weiß-Trocknung, kann erfindungsgemäß in vorteilhafter
Weise entfallen. Diese Raumluft-Trocknung benötigt z. B. bei
Hochspannungs-Isolatoren zwei Produktionstage, die erfindungsge
mäß, d. h. bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in
vorteilhafter Weise eingespart werden können. Daraus folgt je
doch, daß der Zeitaufwand vom Produktionsbeginn des jeweiligen
Keramikkörpers bis zum fertigen Endprodukt in vorteilhafter Wei
se entsprechend reduziert ist. Das hat den weiteren Vorteil, daß
die terminlichen Planungen des Vertriebes einer Keramik-Firma in
vorteilhafter Weise wesentlich effektiver abgewickelt werden
können.
Aus keramischer Sicht bestehen im Anfangs-Trocknungsbereich bei
der üblichen Raumluft-Weißtrocknung bspw. bei Hochspannungs-
Isolatoren erhebliche Trocknungsprobleme, weil Umweltparameter
wie Zugluft, Klimaveränderungen im Sommer bzw. Winter in einer
Produktionshalle, in der die Keramikkörper bis zu einer bestimm
ten Weißtrockung abgestellt werden, sowie das ungeschützte Ab
stellen der zu trocknenden Keramikkörper bspw. neben Drehmaschi
nen zu erheblichen Trocknungsproblemen führen können. Bei Durch
führung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Trocknungsp
robleme der zuletzt beschriebenen Art in vorteilhafter Weise
eliminiert.
Extreme Zugluftverhältnisse bzw. Temperaturschwankungen im Form
gebungsbereich einer Keramik-Firma, wie sie durch unkontrollier
tes Offenhalten von Türen und Hallentoren entstehen, führen bis
lang zu relativ hohen Roh-Weißbruch-Ausfällen durch Risse o. dgl.
Derartige Roh-Weißbruch-Ausfälle werden durch das erfindungsge
mäße Vakuumtrocknungsverfahren in vorteilhafter Weise vermieden.
Nach Abschluß des ersten Trocknungsabschnittes (Bigot-Diagramm)
bei welchem die Trockenschwindung der Keramikkörper abgeschlos
sen ist, wird erfindungsgemäß die relative Luftfeuchtigkeit in
der Vakuumkammer bei konstant gehaltenem Vakuum abgesenkt. Diese
Absenkung der relativen Luftfeuchtigkeit kann kontinuierlich
oder schrittweise erfolgen. Während des ersten Trocknungsab
schnittes und während des an der ersten Trocknungsabschnitt an
schließenden zweiten Trocknungsabschnittes liegt die Raumluft
temperatur in der Vakuumkammer stets oberhalb des Siedepunktes
des Wassers bei dem in der Vakuumkammer vorhandenen Vakuum-Un
terdruck. Dadurch wird in vorteilhafter Weise eine Abkühlung
bzw. Vereisung der Keramikkörper vermieden.
Der Trocknungsprozess kann in vorteilhafter Weise kontinuierlich
verlaufen, wobei eine Beschädigung bzw. Zerstörung keramischer
Körper vermieden wird.
Die Trocknung der keramischen Körper kann über deren Gewichts
verlust gesteuert werden.
Nach Abschluß der Trockenschwindung wird der zu trocknende Kera
mikkörper bei konstantem Vakuum-Unterdruck bspw. auf 120 Grad C
erwärmt. Diese Erwärmung kann kontinuierlich erfolgen. Während
dieses zweiten Trocknungsabschnittes wird das noch im zu trock
nenden Keramikkörper befindliche Restwasser aus dem Keramikkör
per entfernt. Nach Beendigung dieses Trocknungsabschnittes kann
der Keramikkörper bspw. noch auf 150 Grad C erwärmt werden, um
einen Keramikkörper mit der gewünschten Rohbruchfestigkeit zu
erzielen.
Während des an den zweiten Trocknungsabschnitt anschließenden
dritten Trocknungsabschnittes wird der Keramikkörper je nach den
Erfordernissen bspw. auf 120 bis 150 Grad C erwärmt. Diese Er
wärmung kann schrittweise geschehen. Gleichzeitig wird der Va
kuum-Unterdruck bis zum normalen Luftdruck erhöht. Dabei ist
bspw. durch Zuschaltung einer Ventilatoreinrichtung in Gestalt
eines Saugzugventilators ein entsprechender, höherer Luftdurch
satz vorzugsweise rekupierter Wärme bspw. von Kammer- bzw. Tun
nelöfen erreichbar. Sobald in der Kammer der normale Luftdruck
erreicht worden ist, wird die an die Vakuumkammer angeschlossene
Vakuumpumpe ausgeschaltet. Die Rest-Trocknung wird dann bei Nor
mal-Luftdruck mittels des erwähnten Saugzugventilators durchge
führt.
Nach Abschluß dieses dritten Trocknungsabschnittes kann der in
der Vakuumkammer befindliche Keramikkörper mit Raumluft gespült
werden. Dieser Spülvorgang kann kontinuierlich erfolgen, bis der
Keramikkörper auf Raumtemperatur abgekühlt ist. Sobald das der
Fall ist, ist die Trocknung des Keramikkörpers abgeschlossen.
Wie bereits er wähnt worden ist, weist das erfindungsgemäße Ver
fahren den Vorteil auf, daß nach der Grün-Bearbeitung der Kera
mikkörper, bei denen es sich bspw. um Hochspannungs-Isolatoren,
um stranggezogene Ziegel o. dgl. handeln kann, eine sofortige
Trocknung in der Vakuumtrockenkammer erfolgen kann. Bei Hochs
pannungs-Isolatoren, Ziegeleiprodukten o. dgl. ergibt sich erfin
dungsgemäß eine Verringerung der Trocknungszeit von ca. sechs
Tagen auf einen Tag, was eine entsprechende Produktivitätserhö
hung darstellt. Ein weiterer Vorteil besteht in der erfindungs
gemäß schonenden Trocknung insbesondere in der Anfangsphase der
Trocknung, da sich der zu trocknende Keramikkörper in einer in
der Vakuumkammer befindlichen gesättigten Wasserdampfatmosphäre
befindet. Dadurch wird gewährleistet, daß sich der zu trocknende
Keramikkörper von außen nach innen stets in einem gleichmäßigen
Material-Feuchtigkeitszustand befindet. Daraus resultiert eine
sehr gleichmäßige Trocknung im Keramikkörper. Hierdurch werden
in vorteilhafter Weise Spannungs- bzw. Schwindungs-Risse, wie
sie bislang durch unterschiedliche Feuchtigkeitsbereiche im Ke
ramikkörper kaum zu vermeiden waren, vermieden. Der sogenannte
Kapillar-Abriß, wie er bislang kaum vermeidbar war, kann in der
mit Wasserdampf gesättigten Atmosphäre der Vakuumkammer nicht
stattfinden. Das erfindungsgemäße Verfahren resultiert in einer
absolut homogenen Trocknung.
Weitere Vorteile bestehen in der bereits erwähnten erheblichen
Energieersparnis, in der Verkürzung der Produktions-Durchlauf
zeiten sowie in der effektiver gestaltbaren Terminplanung.
Erfindungsgemäß wird der jeweilige zu trocknende Keramikkörper
in der Vakuumkammer angeordnet und der Keramikkörper in der Va
kuumkammer bis zum Siedepunkt des im zu trocknenden Keramikkör
per befindlichen Wassers evakuiert. Durch die Zuführung von vor
zugsweise rekupierter Warmluft bspw. von Kammeröfen wird in der
Vakuumkammer ein stabiles Klima erzeugt. Hierbei werden die Ke
ramikkörper in der Vakuumkammer bspw. auf einer konstanten Tem
peratur von z. B. 30 Grad C gehalten. Die Temperatur im Inneren
der Vakuumkammer sowie die relative Luftfeuchtigkeit in der Va
kuumkammer werden bspw. über den Warmluftdurchfluß gesteuert.
Die Trocknung kann über den Gewichtsverlust des jeweiligen Kera
mikkörpers gesteuert werden. Zu diesem Zwecke kann der Gewichts
verlust eines keramischen Referenzkörpers in der Vakuumkammer
aufgezeichnet und danach nach einem festgelegten Programm der
Trocknungsverlauf in der Vakuumkammer gesteuert werden. Dabei
ist es möglich, auf der Grundlage entsprechender Versuche ver
schiedene Trocknungsprogramme zu erstellen. Die Trocknung in der
Vakuumkammer kann dann über den zeitlichen Temperaturverlauf
und über den zeitlichen Luftfeuchtigkeitsverlauf gesteuert wer
den. Die Steuerung der Trocknung kann nach den folgenden Parame
tern festgelegt werden:
- - Artikelgröße der zu trocknenden Keramikkörper,
- - Feuchtigkeitsgehalt der zu trocknenden Keramikkörper,
- - Besatzdichte bzw. Inhalt der Vakuumkammer,
- - errechnete Wassermenge, die durch die Trocknung aus der Vakuum kammer heraustransportiert werden muß.
Es kann eine Festlegung der Durchflußmengen an warmer bis heißer
Luft, eine Festlegung des zeitlichen Temperaturverlaufes, eine
Festlegung des zeitlichen Feuchtigkeitsverlaufes im inneren der
Vakuumkammer erfolgen. Nach Erreichen des Bigot-Punktes kann der
Verlauf der Endtrocknung festgelegt werden. Je nach dem zu
trocknenden Keramikkörper wie einem Hochspannungs-Isolator, ei
nem Ziegeleiprodukt o. dgl. kann die End-Trocknungstemperatur
festgelegt werden. Desgleichen kann die Spülzeit mit Raumluft
sowie der zeitliche Temperaturverlauf bis zum Erreichen der
Raumtemperatur festgelegt werden.
Bei keramischen Großkörpern wie bspw. Hochspannungs-Isolatoren,
-Durchführungen o. dgl. sowie ähnlichen keramischen Körpern, die
zum elektrischen Trocknen geeignet sind, kann erfindungsgemäß
elektrisch und gleichzeitig unter Vakuum getrocknet werden. So
ist z. B. eine elektrische Hubeltrocknung in der Vakuumkammer von
großem Vorteil. Dabei wird an dem zu trocknenden Hochspannungs-
Isolatorkörper oben und unten jeweils eine Hochspannungselektr
ode angebracht. An die beiden Elektroden wird je nach Strunk-
Durchmesser eine Spannung von bspw. 0,5 bis 1, 5 kV angelegt.
Hierdurch kommt es zu einem Stromfluß durch den Isolatorkörper
und somit zu einer Erwärmung des Isolator-Strunkes. Die Schirme
des Isolators sind von der elektrischen Erwärmung weniger be
troffen, weil durch sie weniger Strom fliegt als durch den Iso
lator-Strunk.
Bislang kommt es bei der Trocknung von Hochspannungs-Isolatoren
üblicherweise zu einer zu schnellen Trocknung des Strunke, d. h.
die Schirme des Isolators kommen mit der Trocknung nicht nach,
was zwangsläufig bislang zu Rissen führt.
Bei der erfindungsgemäßen elektrischen Trocknung unter Vakuum
wird der Hochspannungs-Isolatorkörper bspw. auf 40 bis 50 Grad C
erwärmt. Das Vakuum wird z. B. auf 50 mbar eingestellt. Wie be
reits beschrieben worden ist, erfolgt die Trocknung in einer ho
hen Wasserdampfatmosphäre in der Vakuumkammer, wobei vorzugswei
se rekuperierte Warmluft zugeführt wird. Diese künstliche Lec
kage wird auch hier bei dieser Trocknung in der Vakuumkammer mit
integrierter elektrischer Trocknung der Keramikkörper von einer
entsprechend überdimensionierten Vakuumpumpe ausgeglichen.
Durch die Gleichstellung der Strunktemperatur infolge elektri
schen Stromflusses bis zu einer bestimmten Temperatur und der
zugeführten Warmluft zur Erwärmung der Schirme des Isolators
weit der zu trocknende Isolator in der Vakuumkammer von innen
nach außen eine entsprechend gleichmäßige Temperatur auf. Der
Isolator trocknet somit in vorteilhafter Weise mechanisch span
nungsfrei. Das aus dem trocknenden Keramikkörper entfernt Wasser
wird - wie bereits erwähnt worden ist - bei konstanter relativer
Luftfeuchtigkeit in der Vakuumkammer aus dieser heraustranspor
tiert. Die Temperatur des Isolatorstrunkes wird über seine Ei
gentemperatur gesteuert. Bspw. wird bei Erreichen von 50 Grad C
die Stromzufuhr abgeschaltet und bei einer Unterkühlung wieder
eingeschaltet. Die Innentemperatur der Vakuumkammer wird an die
Isolatortemperatur angeglichen. Damit wird erreicht, daß die
Strunktemperatur des Isolators der Umgebungstemperatur gleich
ist. Zum Erzielen einer gleichmäßigen Trocknung ist es außerdem
erforderlich, den Volumenstrom, der über die Vakuumkammer geht,
relativ konstant zu halten.
Nach einer bestimmten festgelegten Trocknungsdauer, d. h. dem Er
reichen des Bigot-Punktes, sinkt die Leitfähigkeit des Isola
tors, so daß im Isolatorkörper dann keine Stromaufnahme mehr
stattfindet. Das ist der Fall, wenn die Restfeuchtigkeit des
Isolators bei größenordnungsmäßig 8 bis 10% liegt. Nach dem be
sagten Erreichen des Bigot-Punktes wird die Innentemperatur in
der Vakuumkammer erhöht und gleichzeitig in der Vakuumkammer die
relative Luftfeuchtigkeit abgesenkt. Das erfolgt durch die Zu
führung warmer bis heißer, insbesondere rekupierter Luft bis zur
Endtrocknung des jeweiligen Isolators. Selbstverständlich gilt
dieses Trocknungssystem auch für andere Keramikkörper. Dabei ist
es nur erforderlich, die jeweiligen Trocknungsparameter auf die
zu trocknenden keramischen Körper anzugleichen. Das gleiche
Prinzip kann bei der Hubeltrocknung von Isolatoren angewandt
werden. Hier wird die gewünschte Hubelfeuchtigkeit über den Ge
wichtsverlust eines Referenz-Hubels in der Vakuumkammer be
stimmt. Dabei wird der Vorteil erzielt, daß Hubel mit gleichmä
ßiger Hubelfeuchtigkeit in radialer und in axialer Richtung rea
lisierbar sind. Die Grundprinzipien einer integrierten elektri
schen Trocknung von Hubeln o. dgl. in der Vakuumkammer entspre
chen denen der Trocknung von Hochspannungs-Isolatoren, wie sie
oben beschrieben worden ist. Bei einer bestimmten Hubelfeuchtig
keit wird der Trocknungsprozeß jedoch gestoppt. Die Trocknung
derartiger Hubel findet bspw. bei einer Temperatur von 40 bis
50 Grad C in der Vakuumkammer statt.
Nachfolgend wird der Ablauf einer Trocknung in einer Vakuumkam
mer beispielhaft beschrieben:
In der Vakuumtrockenkammer wird der zu trocknende Keramikkörper bei Raumtemperatur auf die entsprechende Siedetemperatur des Wassers evakuiert. Hierbei entsteht in der Vakuumkammer eine ge sättigte Wasserdampfatmosphäre. Der Vakuumkammer wird bei kon standgehaltenem Vakuum rekupierte trockene Luft zugeführt. Durch die Steuerung einer definierten zugeführten Luftmenge wird in der Vakuumkammer die Wasserdampfatmosphäre geregelt. Damit die Trocknung in der Vakuumkammer gleichmäßig verläuft, wird die re lative Luftfeuchtigkeit in der Vakuumkammer auf einem bestimmter Wert konstant gehalten. Der Trocknungsverlauf in der Vakuumkam mer wird durch den Gewichtsverlust eines Referenzkörpers in der Vakuumkammer bestimmt. Das bei der Trocknung aus dem Keramik körper entwichene Wasser wird durch die mit der Vakuumkammer verbundene Vakuumpumpe aus der Trockenkammer entzogen. Dieser Trocknungsabschnitt erfolgt bei einer bestimmten Temperatur im Inneren der Vakuumkammer, bspw. bei 30 Grad C, so lange, bis der Keramikkörper eine bestimmte Restfeuchtigkeit erreicht hat. Der Keramikkörper unterliegt während dieses Trocknungsabschnittes quasi keinen inneren mechanischen Belastungen, da in diesem Trocknungsabschnitt keine Wärmedehnung stattfindet. In vorteil hafter Weise unterliegt der Keramikkörper nur der Trockenschwin dung bei einer relativ konstanten Trocknungsgeschwindigkeit.
In der Vakuumtrockenkammer wird der zu trocknende Keramikkörper bei Raumtemperatur auf die entsprechende Siedetemperatur des Wassers evakuiert. Hierbei entsteht in der Vakuumkammer eine ge sättigte Wasserdampfatmosphäre. Der Vakuumkammer wird bei kon standgehaltenem Vakuum rekupierte trockene Luft zugeführt. Durch die Steuerung einer definierten zugeführten Luftmenge wird in der Vakuumkammer die Wasserdampfatmosphäre geregelt. Damit die Trocknung in der Vakuumkammer gleichmäßig verläuft, wird die re lative Luftfeuchtigkeit in der Vakuumkammer auf einem bestimmter Wert konstant gehalten. Der Trocknungsverlauf in der Vakuumkam mer wird durch den Gewichtsverlust eines Referenzkörpers in der Vakuumkammer bestimmt. Das bei der Trocknung aus dem Keramik körper entwichene Wasser wird durch die mit der Vakuumkammer verbundene Vakuumpumpe aus der Trockenkammer entzogen. Dieser Trocknungsabschnitt erfolgt bei einer bestimmten Temperatur im Inneren der Vakuumkammer, bspw. bei 30 Grad C, so lange, bis der Keramikkörper eine bestimmte Restfeuchtigkeit erreicht hat. Der Keramikkörper unterliegt während dieses Trocknungsabschnittes quasi keinen inneren mechanischen Belastungen, da in diesem Trocknungsabschnitt keine Wärmedehnung stattfindet. In vorteil hafter Weise unterliegt der Keramikkörper nur der Trockenschwin dung bei einer relativ konstanten Trocknungsgeschwindigkeit.
Die Keramikkörper trocknen nur in dem Maße, wie die feuchte Luft
aus der Vakuumkammer entfernt wird. Bei Erreichen einer bestimm
ten Restfeuchtigkeit, d. h. des Bigot-Punktes, wird zunehmend
heißere, trockene Luft in die Vakuumtrockenkammer eingeleitet.
Der Keramikkörper wird in der Vakuumkammer langsam bspw. auf
120 Grad C erwärmt. Gleichzeitig wird mit steigender Temperatur der
Vakuum-Unteräruck geändert, d. h. der Druck entsprechend erhöht.
Hierdurch entsteht ein größerer Luftdurchsatz durch die Vakuum
kammer. Während dieses Trocknungsabschnittes wird gleichzeitig
die relative Luftfeuchtigkeit gesenkt, um eine wirksamere Endt
rocknung und eine kürzere Trocknungszeit zu erzielen. Bei Errei
chen von bspw. 120 Grad C Trocknungstemperatur während einer
festgelegten Haltezeit ist die Trocknung dann beendet. Durch
Spülung mit trockener kalter Luft wird die Kammer langsam auf
Raumtemperatur abgekühlt. Danach kann der fertig getrocknete Ke
ramikkörper aus der Vakuumkammer entnommen werden.
Claims (21)
1. Verfahren zur Trocknung von Keramikkörpern wie Hochspannungs-
Isolatoren, -Durchführungen, grobkeramischen Gegenständen, Sani
tärporzellanartikeln, Ziegeleiprodukten, Keramikrohren o. dgl.,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zu trocknenden Keramikkörper in eine Vakuumkammer einge
bracht werden, daß die Vakuumkammer danach auf einen dem Siede
punkt des im Keramikkörper enthaltenen Wassers entsprechenden
Vakuum-Unterdruck evakuiert wird, daß in der Vakuumkammer durch
Zuführung von Warmluft ein stabiles Klima erzeugt wird, so daß
der Keramikkörper auf einer mindestens annähernd konstanten Tem
peratur gehalten wird, und daß die Temperatur und die relative
Feuchte in der Vakuumkammer über den Durchfluß der Warmluft ge
steuert werden, wobei die Trocknung des Keramikkörpers über sei
nen Gewichtsverlust gesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu
trocknenden Keramikkörper in der Vakuumkammer einem ersten, ei
nem daran anschließenden zweiten und einem daran anschließenden
Trocknungsabschnitt unterzogen werden, wobei im ersten Trock
nungsabschnitt bei Raumtemperatur und konstanter Feuchte ge
trocknet wird, nach Abschluß des ersten Trocknungsabschnittes im
zweiten Trocknungsabschnitt bei konstantem Vakuum-Unterdruck zur
Entfernung des Restwassers aus den Keramikkörpern in der Vakuum
kammer die relative Luftfeuchtigkeit gesenkt und die Temperatur
auf einen Wert T1 erhöht wird, und nach Abschluß des zweiten
Trocknungsabschnittes im dritten Trocknungsabschnitt die Kera
mikkörper bei der Temperatur T1 gehalten oder auf eine weiter
erhöhte Temperatur T2 erwärmt werden und der Vakuum-Unterdruck
auf normalen Luftdruck geändert wird, wonach eine Spülung der
Vakuumkammer mit Raumluft erfolgt, wobei während des ersten und
während des zweiten Trocknungsabschnittes die Temperatur in der
Vakuumkammer jederzeit über der Siedetemperatur des Wassers bei
dem entsprechenden Vakuum-Unterdruck liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wäh
rend des ersten Trocknungsabschnittes rekuperierte Warmluft in
die Vakuumkammer eingeleitet und gleichzeitig das aus den Kera
mikkörpern verdampfte Wasser über eine Vakuumpumpe der Vakuum
kammer entzogen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Vakuumpumpe mit einer derartigen Absaugleistung verwendet wird,
daß der Vakuum-Unterdruck in der Vakuumkammer konstant bleibt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß durch gezielte Zufuhr von trockener Raumluft die
Dauer des ersten Trocknungsabschnittes und somit die Anfangs
trocknungszeit der Keramikkörper in der Vakuumkammer gesteuert
wird.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im
zweiten Trocknungsabschnitt in der Vakuumkammer die relative
Luftfeuchtigkeit schrittweise gesenkt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Erwärmung der in der Vakuumkammer befindliche Keramikkörner auf
die Temperatur T1 nach Abschluß der Trockenschwindung der Kera
mikkörper erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 2 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Temperatur T1 bei größenordnungsmäßig 120 Grad C liegt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Keramikkörper am Ende des zweiten Trocknungs
abschnittes in der Vakuumkammer zur Erzielung einer gewünschten
Rohbruchfestigkeit auf eine Temperatur T2' größer T1 erwärmt
werden.
10. Verfahren nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Temperatur T2' bei größenordnungsmäßig 150 Grad C liegt.
11. Verfahrers nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß im dritten Trocknungsabschnitt die Vakuumkammer
mit einer Ventilatoreinrichtung verbunden wird, um in der Va
kuumkammer einen erhöhten Luftdurchsatz zu bewirken.
12. Verfahren nach Anspuch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der
erhöhte Luftdurchsatz mit rekuperierter Warmluft bspw. aus Tun
nel- und/oder Kammeröfen o. dgl. erfolgt.
13. Verfahren nach Anspruch 2 und 11, dadurch gekennzeichnet,
daß am Ende des dritten Trocknungsabschnittes die mit der Va
kuumkammer verbundene Vakuumpumpe ausgeschaltet und die ab
schließende Trocknung der Keramikkörper bei Erreichen des norma
len Luftdruckes in der Vakuumkammer über die Ventilatoreinrich
tung durchgeführt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 11 und 13, dadurch gekennzeichnet,
daß als Ventilatoreinrichtung ein Saugzugventilator verwendet
wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Gewichtsverlust eines Keramik-Referenz
körpers bestimmt und ein entsprechendes Pragramm für der Trock
nungsverlauf in der Vakuumkammer festgelegt wird.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Trocknung der Keramikkörper in der Va
kuumkammer über den Temperatur-Zeit-Verlauf und/oder über den
Luftfeuchtigkeit-Zeit-Verlauf gesteuert wird.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steuerung der Trocknung der Keramikkör
per in der Vakuumkammer nach den Parametern:
Größe der zu trocknenden Keramikkörper,
Feuchtigkeitsgehalt der Keramikkörper,
Besatzdichte und Inhalt der Vakuumkammer,
berechnete Wassermenge, die bei der Trocknung aus der Vakuumkam mer entfernt werden muß,
Durchflußmenge an trockener Warmluft durch die Vakuumkammer,
zeitlicher Temperaturverlauf,
zeitlicher Feuchtigkeitsverlauf im Inneren der Vakuumkammer,
Verlauf der Endtrocknung nach Erreichen des Bigot-Punktes,
Endtrocknungstemperatur der Keramikkörper,
Spülzeit zum Spülen der Vakuumkammer mit Raumluft erfolgt.
Größe der zu trocknenden Keramikkörper,
Feuchtigkeitsgehalt der Keramikkörper,
Besatzdichte und Inhalt der Vakuumkammer,
berechnete Wassermenge, die bei der Trocknung aus der Vakuumkam mer entfernt werden muß,
Durchflußmenge an trockener Warmluft durch die Vakuumkammer,
zeitlicher Temperaturverlauf,
zeitlicher Feuchtigkeitsverlauf im Inneren der Vakuumkammer,
Verlauf der Endtrocknung nach Erreichen des Bigot-Punktes,
Endtrocknungstemperatur der Keramikkörper,
Spülzeit zum Spülen der Vakuumkammer mit Raumluft erfolgt.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß gleichzeitig mit der Vakuumtrocknung eine elektri
sche Trocknung der Keramikkörper erfolgt, wobei an die Keramik
körper mittels Elektroden eine Hochspannung angelegt wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Temperatur in der Vakuumkammer nach dem Errei
chen des Eigot-Punktes erhöht und gleichzeitig die relative
Luftfeuchtigkeit abgesenkt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die
Absenkung der relativen Luftfeuchtigkeit in der Vakuumkammer
durch Zufuhr von warmer, insbesondere rekuperativer Luft er
folgt.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die
warme, insbesondere rekuperative Luft bis zur Endtrocknung zuge
führt wird.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE2000138704 DE10038704A1 (de) | 2000-08-08 | 2000-08-08 | Verfahren zur Trocknung von Keramikkörpern |
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DE2000138704 DE10038704A1 (de) | 2000-08-08 | 2000-08-08 | Verfahren zur Trocknung von Keramikkörpern |
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DE2000138704 Withdrawn DE10038704A1 (de) | 2000-08-08 | 2000-08-08 | Verfahren zur Trocknung von Keramikkörpern |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011032325A1 (zh) * | 2009-09-15 | 2011-03-24 | Tsai Yuchi | 陶壳快速干燥方法和装置以及陶壳 |
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CN108444221A (zh) * | 2018-02-09 | 2018-08-24 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种陶瓷坯干燥装置 |
-
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- 2000-08-08 DE DE2000138704 patent/DE10038704A1/de not_active Withdrawn
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