DE102007042628A1

DE102007042628A1 - Kontrollverfahren für eine Behandlung von Trockengut in einem energiebetriebenen Produkt

Info

Publication number: DE102007042628A1
Application number: DE200710042628
Authority: DE
Inventors: Fritz Curtius
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-09-09
Filing date: 2007-09-09
Publication date: 2009-03-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kontrollverfahren für eine Behandlung von Trockengut (12) in einem energiebetriebenen Produkt (11), in welchem Wärme, mittels eines gasförmigen Mediums, dem mit Feuchte beladenen Trockengut (12) zugeführt wird,
wobei Bauteile einer Regelvorrichtung (10) mit elektronischen Speichermedien (34), eine Heizstufe (13) für eine Aufgabe von Wärme in gasförmigen Medium als Zuluft (15), und eine Ableitung von Wärme mit dem von dem Trockengut (12) kommenden gasförmigen Medium als Fortluft (17), sowie einen Sensor (16) zur Diagnose eines Temperaturwertes in der Zuluft (15) und einen Sensor (21) zur Diagnose eines Temperaturwertes in der Fortluft (17), vorgesehen sind.
Erfindungsgemäß wird die Wärmeaufgabe über den Temperaturwert der Fortluft (17) als Sollwert einer minimalen Wärmezufuhr und über den Temperaturwert der Zuluft (15) als Sollwert einer maximalen Wärmezufuhr geregelt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für eine Behandlung von Trockengut in einem energiebetriebenen Produkt nach dem Oberbegriff des Patentanspruch 1.
Die Herstellung und eine Inbetriebnahme von energiebetriebenen Produkten ist nach dem Energiebetriebene-Produkte-Gesetz – EBPG zukünftig geregelt. Hiermit wird ein Rahmen vorgegeben für eine umweltgerechte Gestaltung und für die Einsparung von Energie bei der Einführung von energiebetriebenen Produkten oder Komponenten dieser Produkte. Dieser Rahmen dient der Umsetzung der Richtlinie 2005/32/EG vom 6. Juli 2005.
Diese energiebetriebenen Produkte oder Komponenten zu diesen Produkten dürfen zukünftig nur noch inbetriebgenommen werden, wenn bestimmte Voraussetzungen an den Energieverbrauch erfüllt werden. Der Bau dieser Produkte ist mit dem Nachteil verbunden, dass bei einem bestimmten Energieverbrauch, einem unkontrollierten Betrieb oder einer schlechten Prozessführung, die Inbetriebnahme mit Strafe belegt oder verweigert werden kann.
Ein derartiges Verfahren für die Behandlung von textilem Gut in einem energiebetriebenen Produkt während eines Trocknungsprozesses ist aus EP 0 679 754 B1 bekannt. Wobei über den Trocknungsprozess die Temperatur oder die Feuchtigkeit der Oberfläche des textilen Warengutes berührungslos gemessen wird. Abhängig von diesen Messgrößen wird der Luftstrom, die Lufttemperatur oder die Luftfeuchtigkeit während des Trocknungsverlaufes beeinflusst. Ein Verfahren mit diesen Messgrößen ist mit dem Nachteil verbunden, dass sich der Zustand der Oberfläche im Verlaufe der Trocknung verändert und dass die Messwerte von dieser Oberfläche keinen konstanten Sollwert für eine Regelung liefern, da die Veränderung des Messwertes unter Anderem von der Beladung des Trockners abhängt. Damit ist eine bestimmte Beeinflussung ausgehend von diesen unbestimmten Messgrößen zur Kontrolle des Energieverbrauches nicht möglich.
Bei einem energiebetriebenen Produkt, welches als Durchgangstrockner mit dem Regelverfahren nach der EP 0 679 754 B1 betrieben wird, ist im Teillastbetrieb insbesondere bei einem Produktwechsel, kein Trockengut für die Diagnose einer Messgröße vorhanden. Damit ist dieses Regelverfahren mit dem Nachteil verbunden, dass es zeitweise keinen Messwert zur Regelung der Wärmezufuhr liefert. Eine Kontrolle der Wärmezufuhr ist in diesen energiebetriebenen Produkten nicht möglich.
Energiebetriebenen Produkte sind vielfach für Trockengut vorgesehen, welches eine hohe Anfangsfeuchte aufweist und bei welchem die Feuchte als freies Wasser vorliegt. Bei der Verdampfung von freiem Wasser stellt sich an dem Trockengut jeweils der Taupunkt der umgebenden Atmosphäre ein. Nachdem diese Verdampfung von freier Feuchte über weite Bereiche einer Trocknung vorliegen kann und dabei die Temperatur am Produkt konstant verläuft, ist ein Temperaturwert von dem Trockengut als Sollwert weniger geeignet die Verdampfungsleistung und die Wärmezufuhr zu regeln. Dieser Sollwert würde auf eine höhere Temperatur in der Zuluft kaum und zeitlich sehr verspätet reagieren. Der Grund sind die Trägheit der Masse des Trockengutes und die hohe Wärmeaufnahmefähigkeit des feuchten Gutes bei gleichzeitig langsamer Wärmezufuhr.
Ein Kontrollverfahren für eine Behandlung von Trocknung ist ausgehend von dem Stand der Technik nach der EP 0 679 754 B1 mit dem Problem verbunden,

– dass ein Messwert von der Oberfläche des Trockengutes als Regelgröße für das Verfahren verwendet wird, und
– dass ein umweltgerechter Betrieb im Sinne des EPBG bei der Verdampfung von freier Feuchte über diesen einen Messwert nicht nachgewiesen werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei energiebetriebenen Produkten die vorstehend beschriebenen Probleme mit dem Stand der Technik nach der EP 0 679 754 B1 zu vermeiden und die Wärmezufuhr im Sinne des EBPG und die Verdampfungsleitung unter Vermeidung der Probleme und beschriebenen Nachteile zu kontrollieren.
Die Lösung der Aufgabe wird nach der Erfindung durch die Merkmale des Anspruch 1 erreicht. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in Patentanspruch 23 beschrieben. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind unter den Ansprüchen 2–22 sowie 24–31 aufgezeigt.
Bei einem Trenn- und Trocknungsverfahren für eine feuchtes Trockengut, welches wie ein textiles Warengut (z. B. Wäsche) eine Anfangsfeuchte bis 60%, bezogen auf die Trockenmenge aufweisen kann, ist hinsichtlich der Verdampfungseigenschaften eine Verdampfung von freiem Wasser gegeben, mit einer anschließenden Resttrocknung, bei welcher ein nicht freies Wasser als natürliche Feuchte oder Kapilarfeuchte und gebundene Feuchte vorliegen kann.
Bei einer konvektiven Wärmeübertragung von einer Zuluft auf das Trockengut verläuft die Verdampfungsleistung einer Trocknungseinrichtung proportional zu der Oberfläche des Trockengutes.
Aus den vorstehend dargestellten Zusammenhängen für den Wärme- und Stoffaustausch einer Trocknung ist ein Merkmal des erfindungsgemäßen Kontrollverfahren ersichtlich, dass es für die Verdampfung von freier Feuchte und für eine Resttrocknung der Feuchte geeignet ist.
Weiter ist es möglich, bei einer geringeren Beladung des energiebetriebenen Produktes, die eine reduzierte Oberfläche des Trockengutes für die Wärmezufuhr zur Folge hat, kontrolliert nach dem Bedarf weniger Wärme zu übertragen. Unter der Annahme, dass die Trocknungszeiten oder die Verweilzeit des Trockengutes konstant sind, dann kann eine Trocknung bei Teillast auf dem angestrebten Temperaturniveau bei einer Reduzierung der Wärmezufuhr kontrolliert durchgeführt werden.
Entsprechend der Aufgabenstellung und den Einflüssen der Verfahrensführung, insbesondere durch den Wärme- und Stoffaustausch, werden mit dem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren bei einer Trocknung folgende Vorteile erreicht.

– Optimale Aufteilung eines Trocknungsprozess hinsichtlich der Zeit und ausgerichtet nach der Verfahrensführung zur Verdampfung der Feuchte;
– Berücksichtigung der freien Verdampfung und der Verdampfung der restlichen Feuchte;
– Schonende Produktbehandlung durch eine kontrollierte Wärmezufuhr mit einer Begrenzung der Ablufttemperaturen;
– Vermeidung der Überhitzung durch eine Begrenzung der Zulufttemperatur;
– Begrenzung der Wärmeverluste durch die Begrenzung der Temperatur der Zuluft;
– Teillastverhalten, durch die Kontrolle der Wärmezufuhr;
– Rasche Ansprechzeiten der Temperatur geführten Kontrolle;
– Regelung der Temperaturen am Trockengut durch eine Kontrolle des Dampfgehaltes in dem Kreislaufgas;
– Variable Einstellung in dem 2 ten Trocknungsabschnitt bei dem Verdampfen der verbliebenen Feuchte in Abstimmung mit der Temperaturverträglichkeit des Gutes;
– Anwendung zur Durchführung eines Chargenprozesses und für die Kontrolle von kontinuierlichen Prozessen;
– Anwendung des Verfahrens zur Umrüstung von Trocknungseinrichtungen.

Die Vorteile, welche durch das Kontrollverfahren zum Erwärmen und Trocknung eines Gutes z. B. von Wäsche gegeben sind, werden durch die Merkmale des Anspruchs 1 beschrieben:
Neben einem energiebetriebenen Produkt zur Aufnahme des Gutes sind eine Regeleinrichtung mit elektronischen Speichermedien und 2 Sensoren zur Diagnose von Temperaturen in der Zu- und Abluft vorgesehen. Die Messwerte der beiden Sensoren werden dem elektronischen Speichermedien zur Verarbeitung zugeführt. Vorteilhaft kann durch diese Anordnung das Kontrollverfahren auf 2 unterschiedlichen Messwerten, nämlich der zugeführten Wärme in der Zuluft und der abgeführten Wärme mit der Fortluft, unter Berücksichtigung von Zustandsänderungen, aufgebaut werden. (Diese Luft gibt Wärme ab und nimmt Feuchte auf.)
Für den Aufbau des Kontrollverfahren stehen 2 Messwerte zur Verfügung, davon einer in der Zuluft und einer nach dem Wärme- und Stoffaustausch in der Fortluft. Dies ist u. a. in einem kontinuierlichen Verfahren von Vorteil, in welchem die Messstellen in der Zu- und Fortluft räumlich getrennt sind. Durch eine Diagnose über 2 Messwerte kann dieses kontinuierliche Verfahren besser und reproduzierbar beschrieben werden und eine Veränderung des Zustands diagnostiziert werden.
Der Temperaturwert der Fortluft wird als Sollwert einer minimalen Wärmezufuhr eingesetzt und bei Erreichen des Sollwertes in der Fortluft wird die Aufgabe von Wärme durch die Heizstufe erhöht. Hierdurch wird mit dem Sollwert eine untere Grenze für die von dem Trockengut kommende Fortluft festgeschrieben. Vorteilhaft kann über diesen Sollwert die Wärmezufuhr auf das Trockengut aufrechterhalten werden, indem beim Erreichen des Sollwertes die Aufgabe von Wärme durch die Heizstufe erhöht wird.
Der Temperaturwert der Zuluft wird als Sollwert einer maximalen Wärmezufuhr eingesetzt und bei Erreichen des Sollwertes in der Zuluft wird die Aufgabe von Wärme begrenzt. Hierdurch wird mit dem Sollwert eine obere Grenze für die von dem Trockengut kommende Fortluft festgeschrieben. Vorteilhaft kann über diesen Sollwert die Wärmezufuhr auf das Trockengut begrenzt werden, indem beim Erreichen des Sollwertes für die Temperatur die Aufgabe von Wärme durch die Heizstufe begrenzt wird.
Durch das Zusammenwirkung der beiden Sollwerte mit einer unteren und oberen Temperaturgrenze ist es möglich eine Produktbehandlung in diesen Grenzen auszuführen und eine Wärmeaufgabe in der Heizstufe 13 entsprechend den Sollwerten zu regeln und zu begrenzen. Dadurch werden zu hohe Temperaturen und Wärmeverluste nach Außen sowie mögliche Schäden an dem Trockengut vermieden.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich im Zusammenwirken des Kontrollverfahren und einer Einstellung eines konstanten Dampfgehaltes in dem Abschnitt der freien Wasserverdampfung, wie es im Patentanspruch 17 beschrieben ist. Vorteilhaft bildet sich in der Feuchte am Trockengut bei einem höheren Dampfgehalt und einem höheren Sollwert in der Fortluft ein höherer Partialdruck aus. Dieser Partialdruck bewirkt eine Intensivierung der Verdampfungsleistung. Die Kapazität der Trocknungseinrichtung wird dabei erhöht.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist in den Patentansprüchen 2 und 3 beschrieben. Nach den Patentansprüchen 2 und 3 wird der Temperaturwert als Analogwert diagnostiziert und als digitales Signal (35) zu einem Relais z. B. der Heizstufe weitergeleitet. Vorteilhaft ist es dadurch möglich, eine Trocknersteuerung mit dem Kontrollverfahren über die Ansteuerung von Relais, auch nachträglich, auszurüsten.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist in den Patentansprüchen 4–6 beschrieben. Nach den Patentansprüchen 4–6 ist in der Heizstufe eine Dampfaufgabe in Verbindung mit einem Dampfventil vorgesehen und die Aufgabe von Wärme wird durch Öffnen des Ventils bei Erreichen des Sollwertes in der Fortluft eingeleitet und durch Schließen des Ventils bei Erreichen des Sollwertes in der Zuluft begrenzt. Hierdurch kann das Kontrollverfahren für eine Beheizung mit Dampf als Wärmeträger verwendet werden. Vorteilhaft kann eine Trocknung in 2 Abschnitten, aufgebaut auf dem Kontrollverfahren, auch in bestehenden Trockner nachgerüstet werden. Ebenso kann die Wärmezufuhr in dampfbeheizten, kontinuierlichen Verfahren z. B. einem Tunnelfinisher mit der Erfindung geregelt werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in den Patentansprüchen 7 bis 12 beschrieben. Nach den Patentansprüchen 7 bis 12 kann die Heizstufe mit einem fossilen Wärmeträger und mittels eines elektrischen Wärmeträgers beheizt werden. Hierbei ist es möglich, die Aufgabe von Wärme bei Erreichen des Sollwertes jeweils zu erhöhen oder zu begrenzen. Vorteilhaft ist es damit möglich, das Kontrollverfahren bei einer Wärmeversorgung mit fossilen und mit elektrischen Wärmeträgern anzuwenden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 13 beschrieben. Nach dem Patentanspruch 13 ist ein Kreislauf für das gasförmige Medium vorgesehen. Hierbei werden die gasförmigen Medien in einem Kreislauf über die Heizstufe und das Trockengut geführt und eine Kontrolle der Wärmezufuhr in diesem Betriebszustand vorteilhaft ermöglicht. Durch den Kreislauf wird der Austrag von Heizwärme und die Wärmeverluste durch heiße Fortluft reduziert.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 14 beschrieben. Nach dem Patentanspruch 14 ist eine einstellbare Klappe in einer Leitung für Frischluft oder einer Leitung für Abluft vorgesehen, mit welcher der Frischluftanteil in der Zuluft zu dem Trockengut verändert werden kann. Mit der Änderung des Frischluftanteils über diese Klappe wird gleichzeitig der Dampfgehalt in dem Kreislauf verändert. Vorteilhaft bewirkt eine Änderung der Klappanstellung eine Änderung und mögliche Regelung für den Dampfgehalt um das Trockengut. Dadurch kann man den Dampfgehalt auf ein optimales Niveau zur Durchführung der Trocknung einregeln.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 15 beschrieben. Nach dem Patentanspruch 15 wird Fortluft einer Austauscheinrichtung mit Kondensat zugeführt und gesättigt. Über einen Sensor kann der Temperaturwert der gesättigten Fortluft diagnostiziert werden und dieser Temperaturwert kann als Sollwert für eine Kontrolle der Klappenstellung weitergeleitet werden. Dabei ist es möglich bei Erreichen des Sollwertes über ein Signal, ausgehend von den Speichermedien, die Stellung der Klappe in Richtung „Offen" zu verändern. Vorteilhaft ist es dadurch möglich, den Dampfgehalt und den Taupunkt in der Zuluft und der Fortluft kontrolliert zu verändern und vorteilhaft auf einen bestimmten Wert einzustellen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 16 beschrieben. Nach dem Patentanspruch 16 ist die Trocknung hinsichtlich der Funktionen des Wärme- und Stoffaustausches unterteilt, in einen Abschnitt für eine Verdampfung von freier Feuchte und einen Abschnitt zur Verdampfung der verbliebenen Feuchte. Vorteilhaft kann durch die Unterteilung der Trocknung in Abschnitte, die Wärmeaufgabe und die Übertragung der Wärme mit dem Kontrollverfahren jeweils optimiert ausgestaltet werden. Durch diese Ausgestaltung und Optimierung der Trocknung ist es möglich den Energieverbrauch zu optimieren.
Vorteil:
Die Wärmeenergie wird nach dem Bedarf zur Durchführung der Verdampfung zugeführt. Dadurch werden Temperaturspitzen und Temperatur abhängige Wärmeverluste vermieden, welche bei einem Überhitzen an der Trocknungseinrichtung (Gehäuse und Einbauten) entstehen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 17 und 18 beschrieben. Nach den Patentansprüchen 17 und 18 ist ein höherer Dampfanteil durch eine mehr geschlossene Stellung der Klappe erreicht. Ein Abschluss der Verdampfung von freier Feuchte kann durch ein digitales Signal auf die Klappe ausgelöst werden. Vorteilhaft öffnet diese Klappe und in den Trockner strömt Luft von Außen nach, in der Menge wie die Fortluft ausgetragen wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 19 beschrieben. Nach Patentanspruch 19 wird das Signal als zeitlich verspätet gegenüber dem Zeitabstand vorausgegangener Signale diagnostiziert. Bei dieser Diagnose kann der Signalabstand über eine zu den Speichermedien gehörenden Zeituhr ausgewertet werden. Vorteilhaft können durch die Diagnose Einflüsse des Wärme- und Stoffaustausches, in diesem Fall des langsamen Abfalls des Fortluftwertes bei weniger Wasserverdampfung, für eine Kontrollgröße zur Verfahrensführung genutzt werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 20 und 21 beschrieben. Nach den Patentansprüchen 20 und 21 werden in dem Abschnitt, der auf die Verdampfung der freien Feuchte folgt, die thermischen Funktionen bei einem geringeren Dampfanteil und bei einer offeneren Stellung der Klappe mit einem größeren Querschnitt durchgeführt. Vorteilhaft wird bei weniger Dampf um das Gut ein Rückbefeuchten vermieden und ein Freisetzen von gebundener Feuchte erleichtert. Dabei können diese Funktionen durch das Signal nach Anspruch 19 ausgelöst werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 22 beschrieben. Nach dem Patentanspruch 22 wird die (Verweil)zeit für das Umsetzen der thermischen Funktionen, also Vorgänge des Wärme- und Stoffaustausches, bei geringerer Beschickung konstant gehalten. Für diesen Betriebszustand, der als Teillast bekannt ist, wird weniger Wärme benötigt. Vorteilhaft kann der Wärmebedarf mit dem Verfahren kontrolliert zugeführt werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist durch die Vorrichtung nach Patentanspruch 23 beschrieben. Die Vorrichtung nach Patentanspruch 23 besteht aus Bauteilen einer Regelvorrichtung (10) mit elektronischen Speichermedien (34) zur Verarbeitung von Messwerten, sowie jeweils einem Sensor zur Diagnose von Temperaturwerten in der Zu- und Fortluft, die einem energiebetriebenen Produkt für Trockengut zur Durchführung des Kontrollverfahren verknüpft sind, um die Funktionen einer Trocknung im Hinblick auf den Wärme- und Stoffaustausch zunächst messtechnisch zu überwachen und den Verfahrensablauf optimal zu gestalten.
Dabei hat sich gezeigt, dass zum Aufbau der Vorrichtung die elektronischen Bausteine additiv an eine bestehende Trocknung eingebunden werden. Durch diesen Aufbau der Vorrichtung ist der Vorteil gegeben, dass

– die Vorrichtung allgemein bei der Durchführung von thermischen Trocknungsverfahren anwendbar ist;
– die Vorrichtung in kontinuierlichen und Verfahren nach dem Chargenablauf einrichtbar ist, z. B. für eine Trocknung von Geschirr;
– in Bezug auf die Trocknung von Textilen, eine Kleidertrocknung im Tunnelfinisher als Durchgangstrockner sowie die Trocknung in Haushaltsgeräten und gewerblichen Trocknern für Wäsche eingerichtet werden kann;
– diese thermischen Verfahren jeweils durch eine Aufteilung in die Abschnitte mit freier Wasserverdampfung und Verdampfung der verbliebenen Feuchte thermodynamisch kontrolliert werden können, insbesondere in eine Wärmezufuhr nach dem Bedarf zur Aufrechterhaltung der Verdampfung;
– und ein umweltgerechter Betrieb im Sinne des EPBG bei der Verdampfung von freier Feuchte und gebundener Feuchte für energiebetriebene Produkte nachgewiesen werden kann.

Die Erfindung wird durch die Darstellungen in 1 bis 2 beschrieben:
1 zeigt ein Diagramm eines Trocknungsverlaufes;
2 zeigt ein Verfahren zur Regelung.
Zur 1:
In 1 ist ein Trocknungsverlauf mit Temperaturen auf der Y-Achse 2 über der X-Achse 3 in einem Diagramm 1 aufgetragen.
Eine Kurve 4 beschreibt die Temperatur eines gasförmigen Mediums, das als Zuluft in einer Heizstufe erwärmt wurde. Eine Kurve 5 beschreibt die Temperatur eines gasförmigen Mediums, welches als Fortluft von dem Trockengut abgeleitet wird. Eine Kurve 6 beschreibt die Temperatur des gasförmigen Mediums bei Erreichen des Taupunktes, welches in einer Schicht aus dem Kondensat beim Durchleiten durch das Kondensat gesättigt wurde. Einige Temperaturwerte 7 einer Messung beschreiben eine Temperatur, die an dem Trockengut gemessen wurde.

Über dem Wert 22 der x-Achse 2 ist eine Änderung festzustellen. Wobei der Eintritt dieser Änderung in der 22. Minute eines Chargenbetriebs oder an einer Messstelle 22 eines Durchlauftrockner sich ereignen kann. Diese Änderung markiert einen Abfall der Kurve 6 für den Taupunkt. Mit diesem Abfall wird das Kontrollverfahren auf eine Verdampfung der restlichen Feuchte umgestellt. Für die hier dargestellte Trocknung von Dralon wird die Zuluft entsprechend der Kurve 4 auf eine Temperatur von 90°C begrenzt. Bei dieser Begrenzung ist es möglich, dass die Kurve 5 für Abluft bis zu der 35. Minute auf eine Temperatur von 80°C ansteigt.

Beispiel	28 kg Wäschetrockner, ausgeführt mit Luftführung im offenen Kreislauf und verschließbarer Klappe in der Abluftleitung
Wäsche	Dralon/Polohemden
Befüllung – nass	25,5 kg
Trockenwäsche	14,2 kg
Verdampftes Wasser	11,3 kg
Dampfverbrauch	14,5 kg – gemessen als Kondensat
Spez. Dampfbedarf	1,28 kg pro kg verdampftes Wasser

Bei der Beladung mit Trockenwäsche von 14,2 kg waren über die Trocknungsdauer typische Bedingungen von Teillast vorhanden. Die Verdampfung der freien Feuchte im 1. Abschnitt wurde mit der 22. Minute durch die Änderung des Dampfgehaltes abgeschlossen.
Andere Trockengüter auch textile Gewebe aus Baumwolle können bei höheren Temperaturen getrocknet werden. Wegen der besseren Temperaturverträglichkeit von Baumwolle gegenüber Dralon, kann die Kurve 4 für Zuluft bei höheren Temperaturen verlaufen. Bei Baumwolle ist ein Absenken der Zulufttemperatur, Kurve 4, im 2 ten Abschnitt der Trocknung nicht erforderlich.
Die Darstellung nach dem Diagramm 1 ist ein Abbild einer Trocknung (kontinuierlich) mit einer entsprechenden Anzahl an Messstellen oder ein Abbild einer zeitlichen Darstellung eines Chargenprozesses.
Einen Prozess wie die Trocknung, bei welcher die Prozessfunktionen (-Operations) sich eindeutig hinsichtlich des Stoffaustausches in Abschnitte aufteilen lassen, kann man hinsichtlich des Wärmebedarfes durch eine Darstellung nach dem Diagramm 1 aufbauen und kontrollieren. Diese Darstellung und Kontrolle eignen sich für das kontinuierliche Verfahren und das Verfahren nach dem Chargenprinzip, um den Wärmebedarf zu optimieren und die Funktionen zu verbessern.
Bei einer Kontrolle des Verfahrens werden über die Kurven 4, 5 und 6 folgende Anlagenfunktionen kontrolliert eingestellt.
Gemäß dem Wert der Kurve 6 für den Taupunkt und Dampfgehalt in dem Trocknungsgas kann bei Überschreiten eines Sollwertes eine verstellbare Klappe in der Abluftleitung geöffnet werden: Folge dampfhaltige Fortluft entweicht und Frischluft strömt nach.
Gemäß dem Wert der Kurve 5 für die Temperatur der Fortluft kann bei Unterschreiten eines Sollwertes z. B. bei 70°C ein Ventil für die Aufgabe von Dampf geöffnet werden. Folge: Dampf strömt in die Heizstufe und die Zuluft wird erwärmt.
Gemäß dem Wert der Kurve 4 für die Temperatur der Zuluft kann bei Überschreiten eines Sollwertes z. B. bei 120°C für Dralon das Ventil für die Aufgabe von Dampf geschlossen werden.
Die vorstehend aufgeführten Kontrollfunktionen zur Verdampfung von Feuchte gelten für den Chargen- und den kontinuierlichen Prozessablauf.
Durch eine konstante Regelung des Dampfgehaltes in dem energiebetriebenen Produkt ist eine gleichmäßigere Verdampfung der freien Feuchte gegeben.
Für den Endzustand des Trockengutes ist es vorteilhaft, wenn gegen Ende einer Trocknung eine dampfhaltige Atmosphäre um das Trockengut durch einen Luftaustausch beseitigt wird, zur Vermeidung einer Befeuchtung beim Abkühlen durch Kondensation.
Vorteile

– Bei einer Regelung einer Trocknung mit dem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren ist es möglich, die Temperaturkurven 4–7 einer Trocknung in einem Chargenprozess nach dem Diagramm 1 zu ermitteln und diese Trocknungsdaten auf einen kontinuierlichen Prozess kontrolliert zu übertragen.
– Durch die Unterteilung der Trocknung in Abschnitte, die auch Funktionen des Wärme – und Stoffaustausches betreffen, können die einzelnen Abschnitte hinsichtlich des Wärmebedarfes durch das Kontrollverfahren optimiert werden.
– Dabei ist es möglich, über einen bestehenden Barcode in den Wäscheteilen eine Information über die Zusammensetzung der Gewebe und die Temperaturverträglichkeit zur Auswahl der Sollwerte aufzunehmen.

Zur Beschreibung von 2:
In 2 ist eine Regelvorrichtung 10 in Verbindung mit einem energiebetriebenen Produkt 11 zum Trocknen von einem Trockengut 12 im Zusammenhang mit einer Heizstufe 13 dargestellt. Ein gasförmiges Medium, z. B. Luft kann über eine Zuleitung 14 der Heizstufe 13 zugeführt werden und wird nach der Aufnahme von Wärme als Zuluft 15 einem Sensor 16 zur Messung der Temperatur zugeführt. Die erwärmte Zuluft 15 wird auf das Trockengut 12, z. B. Wäsche geleitet. Ein Teil der Wärme wird auf das Trockengut zur Verdampfung von Feuchte übertragen und die gasförmigen Medien aus Luft und Dampf werden unter Ableitung der Wärme als Fortluft 17 einem Ventilator 18 zugeführt. Diese Ableitung von Wärme mit der Fortluft 17 erfolgt durch die Saugleistung des Ventilators 17 in eine Rohrleitung 19 und eine Rohrleitung 20.
Diese Fortluft 17 kann über einen Sensor 21, angeschlossen an die Rohrleitung 19 zur Diagnose eines Temperaturwertes geführt werden.
Die Heizstufe 13 ist als dampfbeheiztes Heizregister mit einer Zuleitung 22 und einem Ventil 23 für Dampf, einer Ableitung 24 und einem Kondensattopf 25 für das gebildete Kondensat dargestellt.
Die Funktion der Trocknungseinrichtung 11 kann auch durch eine elektrische Beheizung und durch eine direkte oder indirekte Aufgabe von Verbrennungsgasen fossiler Energieträgern z. B. Erdgas in die Heizstufe 13 aufgebaut werden.
Die vorstehende Beschreibung betrifft das Prinzip eines offenen Trocknertyps, der als Ablufttrockner bekannt ist.
Über eine weitere Rohrleitung 26 können die gasförmigen Medien in der Rohrleitung 20 in die Heizstufe 13 zurückgeführt werden. Mit dieser Rohrleitung wird ein offener Kreislauf über das Trockengut 12 aufgebaut mit der Zuluft 15 und der Fortluft 17, von deren physikalischen Zustand die Verdampfungsieistung an dem Trockengut 12 abhängig ist. Bei einem hohen Dampf-Partialdruck wird die Verdampfung erleichtert und der Wärmeübergang auf das Trockengut steigt mit dem Dampfgehalt.
Mit der Regelklappe 27 in der Rohrleitung 20 ist eine Möglichkeit aufgezeigt, die Ableitung von gasförmigen Medien und damit das Nachströmen von Luft über die Zuleitung 14 zu verändern, mit einem Einfluss auf den Dampfgehalt und den Taupunkt in der Zuluft 15, die zu dem Trockengut 12 gelangt.
Für eine Bestimmung des Taupunktes in dem offenen Kreislauf ist eine Rohrleitung 28 zu einem Behälter 29 vorgesehen, der mit einem Kondensat 30 teilweise gefüllt ist. Über diese Rohrleitung 28 kann ein Teilstrom der Fortluft durch das Kondensat 30 geleitet werden, wird fliessbettähnlich vermischt und über eine Rohrleitung 31 in das energiebetriebene Produkt 11 zurückgeführt.
Dieses gesättigte, gasförmige Medium kann über einen Sensor 32, angeschlossen an die Rohrleitung 31 zur Diagnose eines Temperaturwertes geführt werden.
Der Temperaturwert des Sensors 32 kann als Sollwert für einen bestimmten Dampfgehalt verwendet werden und kann mittels einer Leitung 33 einem elektronischen Datenträger 34 zugeführt werden. Von diesem Datenträger 34 geht ein Signal auf die Regelklappe 27, die bei Erreichen und Überschreiten des Dampfgehaltes in der Fortluft 17 öffnet. Durch diese klappengeführte Regelung ist es möglich, eine Verdampfung von Feuchte unter gleichen reproduzierbaren Bedingungen in Bezug auf den Dampfgehalt und den Dampfdruck im Trockengut durchzuführen.
Weiter kann für die Resttrocknung und für einen Wechsel der Atmosphäre um das Trockengut 12 der Dampf durch frische Luft ausgetauscht werden. Diesen Austausch erreicht man in offener Stellung der Klappe 27. Die Öffnung wird über das Stellsignal in der Leitung 35 eingeleitet.
Diese Regelklappe 27 kann passend zu der Verstellung über einen Sollwert, mit elektrischem Antriebsmotor ausgewählt werden. Die Null-Stellung kann als „offen" oder „zu" gewählt werden.
Der Messwert des Sensors 21 wird über eine Leitung 36 einem elektronischen Speichermedium 34 zugeführt. Der Messwert des Sensors 16 wird über eine Leitung 37 dem Speichermedium 34 zugeführt. Ein Stellsignal auf das Ventil 23 wird über die Leitung 38 geführt.
Innerhalb des energiebetriebenen Produktes 11 ist das Trockengut 12 als textiles Gut mit einem Barcode BC dargestellt. Dieses Trockengut 12 wird in der Zuluft 15 durch das Drehen einer nicht gezeigten Trommel in Richtung von gezeigten Pfeilen bewegt. Durch diese Bewegungen wird der Wärme- und Stoffaustausch beim Verdampfen von Feuchte unterstützt.
Die Behandlung von Trockengut in energiebetriebenen Geräten ist vielfach mit einer Verdampfung von freier Feuchte verbunden. Mit dem vorstehend beschriebenen Kontrollverfahren ist aufgezeigt, dass ein umweltgerechter Betrieb im Sinne des EPBG durch das Kontrollverfahren in Verbindung mit dem energiebetriebenen Gerät ermöglicht wird.
Dieser kontrollierte Betrieb wird durch eine Kontrolle der Wärmezufuhr über 2 Messwerte einen für Zuluft- und einen für Ablufttemperaturen ermöglicht.

1: Diagramm
2: Y-Achse
3: X-Achse
4: Kurve, Temperaturkurve
5: Kurve, Temperaturkurve
6: Kurve, Temperaturkurve
7: Temperaturwert
8
9
10: Regelvorrichtung
11: energiebetriebenes Produkt
12: Trockengut
13: Heizstufe
14: Zuleitung
15: Zuluft
16: Sensor
17: Fortluft
18: Ventilator
19: Rohrleitung
20: Rohrleitung
21: Sensor
22: Zuleitung
23: Ventil
24: Ableitung
25: Kondensattopf
26: Rohrleitung
27: Regelklappe
28: Rohrleitung
29: Behälter
30: Kondensat
31: Rohrleitung
32: Sensor
33: Leitung
34: elektrisches Speichermedium
35: Leitung für Stellsignal
36: Leitung
37: Leitung
38: Leitung für Stellsignal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0679754 B1 [0004, 0005, 0007, 0008]

Claims

Kontrollverfahren für eine Behandlung von Trockengut (12) in einem energiebetriebenen Produkt (11), in welchem Wärme, mittels eines gasförmigen Medium, dem mit Feuchte beladenen Trockengut (12) zugeführt wird, bestehend aus: (1) Bauteilen einer Regelvorrichtung (10) mit elektronischen Speichermedien (34) zur Verarbeitung von Messwerten, (2) dem energiebetriebenen Produkt (11) zur Aufnahme des Trockengutes mit einer Heizstufe (13) für eine Aufgabe von Wärme in das gasförmige Medium als Zuluft (15), und einer Ableitung von Wärme mit dem von dem Trockengut (12) kommenden gasförmigen Medium als Fortluft (17), (3) sowie einem Sensor (16) zur Diagnose eines Temperaturwertes in der Zuluft (15) und einem Sensor (21) zur Diagnose eines Temperaturwertes in der Fortluft (17), dadurch gekennzeichnet, dass (4) der Temperaturwert der Fortluft (17) als Sollwert einer minimalen Wärmezufuhr den Speichermedien (34) zugeführt wird, bei Erreichen des Sollwertes in der Fortluft (17) die Aufgabe von Wärme durch die Heizstufe (13) erhöht wird und (5) der Temperaturwert der Zuluft (15) als Sollwert einer maximalen Wärmezufuhr den Speichermedien (34) zugeführt wird, und bei Erreichen des Sollwertes in der Zuluft (15) die Aufgabe von Wärme durch die Heizstufe (13) begrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturwert als Analogwert diagnostiziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizstufe (13) über ein Relais geschaltet wird und das Relais von dem Speichermedium mit einem digitalen Signal (35) angesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Heizstufe (13) eine Dampfaufgabe in Verbindung mit einem Dampfventil (23) vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufgabe von Wärme durch Öffnen des Ventils (23) bei Erreichen des Sollwertes in der Fortluft (17) erhöht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufgabe von Wärme durch Schließen des Ventils (23) bei Erreichen des Sollwertes in der Zuluft (15) begrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Heizstufe (13) eine Aufgabe fossiler Wärmeträger zur direkten oder indirekten Beheizung mit Verbrennungsgasen vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufgabe von Wärme durch eine Erhöhung der Verbrennungsleistung bei Erreichen des Sollwertes in der Fortluft (17) erhöht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufgabe von Wärme durch eine Reduzierung der Verbrennungsleistung bei Erreichen des Sollwertes in der Zuluft (15) begrenzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Heizstufe (13) eine Aufgabe von Wärme mittels eines elektrischen Wärmeträgers vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufgabe von Wärme durch eine Erhöhung der elektrischen Leistung bei Erreichen des Sollwertes in der Fortluft (17) erhöht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufgabe von Wärme durch eine Reduzierung der elektrischen Leistung bei Erreichen des Sollwertes in der Zuluft (15) begrenzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kreislauf (26/13/15/17/18/19) für das gasförmige Medium vorgesehen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreislauf offen betrieben wird und eine einstellbare Klappe in einer Leitung für Frischluft oder einer Leitung (20) für Abluft vorgesehen ist, mit welcher der Frischluftanteil in der Zuluft (15) verändert werden kann.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Fortluft (17) einer Austauscheinrichtung in einem Behälter (29) mit Kondensat (30) zugeführt und gesättigt wird, über einen Sensor (32) der Temperaturwert der gesättigten Fortluft diagnostiziert wird und dieser Temperaturwert als Sollwert für eine Kontrolle der Klappenstellung weitergeleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung nach Funktionen unterteilt ist (1) in einen Abschnitt für eine Verdampfung von freier Feuchte und (2) einen Abschnitt zur Verdampfung der verbliebenen Feuchte.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass im Abschnitt der Verdampfung von freier Feuchte ein höherer Dampfanteil durch einen geringeren Querschnitt bei fast geschlossener Stellung der Klappe (27) aufgebaut wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschluss der Verdampfung von freier Feuchte mittels eines Signals in einer Leitung (35) ausgelöst wird.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Signal als zeitlich verspätet gegenüber den vorherigen Signalen diagnostiziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Abschnitt der auf die Verdampfung der freien Feuchte folgt, die thermischen Funktionen bei einem geringeren Dampfanteil und bei einem größeren Querschnitt durch eine offenere Stellung der Klappe (27) durchgeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 und 20, dadurch gekennzeichnet, dass die thermischen Funktionen durch das digitale Signal nach Anspruch 19 ausgelöst werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer zur Umsetzung der in dem im Anspruch 16 aufgeführten Funktionen, bei einer geringeren Beschickung der Trocknungseinrichtung, konstant gehalten wird.
Vorrichtung zur Ausgestaltung thermischer Vorgänge in einem energiebetriebenen Produkt und zur Durchführung des Kontrollverfahren nach Anspruch 1, für eine Behandlung von Trockengut in dem energiebetriebenen Produkt, in welchem Wärme, mittels eines gasförmigen Medium, dem mit Feuchte beladenen Trockengut (12) zugeführt wird, bestehend aus: (1) Bauteilen einer Regelvorrichtung (10) mit elektronischen Speichermedien (34) zur Verarbeitung von Messwerten (21, 16, 32), (2) dem energiebetriebenen Produkt (11) zur Aufnahme des Trockengutes (12) mit einer Heizstufe für eine Aufgabe von Wärme in das gasförmige Medium als Zuluft, und einer Ableitung von Wärme mit dem von dem Trockengut kommenden gasförmigen Medium als Fortluft, (3) sowie einem Sensor (16) zur Diagnose eines Temperaturwertes in der Zuluft (15) und einem Sensor (21) zur Diagnose eines Temperaturwertes in der Fortluft (17), dadurch gekennzeichnet, dass (4) der Temperaturwert der Fortluft als Sollwert einer minimalen Wärmezufuhr den Speichermedien (34) zugeführt wird, bei Erreichen des Sollwertes in der Fortluft die Aufgabe von Wärme durch die Heizstufe (13) erhöht wird und (5) der Temperaturwert der Zuluft als Sollwert einer maximalen Wärmezufuhr den Speichermedien (34) zugeführt wird, und bei Erreichen des Sollwertes in der Zuluft die Aufgabe von Wärme durch die Heizstufe (13) begrenzt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturwert als Analogwert diagnostiziert und dem Speichermedien (34) zugeführt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 und 24, dadurch gekennzeichnet, dass von den Speichermedien digitale Signale gesendet werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass ein Signal über einen Relaisausgang gesendet wird, z. B. zu der Heizstufe (13).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass ein Signal über einen Transistorausgang gesendet wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die thermischen Vorgänge der Trocknung nach Funktionen des Wärme- und Stoffaustausches gestaltet werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung unterteilt ist, (1) nach der Verdampfung von freier Feuchte und (2) nach der Verdampfung der verbliebenen Feuchte.
Verfahren oder Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass als Trockengut (12) ein Geschirr behandelt wird.
Verfahren oder Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass als Trockengut (12) ein textiles Gut behandelt wird.