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Die Erfindung betrifft eine Luftentfeuchtungsvorrichtung mit einem eine hygroskopische Flüssigkeit, insbesondere Solelösung wie Lithiumchlorid oder dergleichen, aufweisenden Flüssigkeitskreislauf zum Entziehen und Absorbieren von Feuchtigkeit aus einer Trocknungsluft nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Derzeit werden zur Entfeuchtung von Luft im Wesentlichen zwei unterschiedliche Entfeuchtungstechnologien eingesetzt. Einerseits wird mittels einer Kondensationstrocknung mit Kältesätzen und andererseits mit sogenannten Rotationsabsorbern mit einem hygroskopischen Silicagel oder dergleichen gearbeitet, z. B. um feuchte Luft in Wohn- bzw. Betriebsräumen zu trocknen oder zur Bautrocknung etc..
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Erstere benötigen sowohl einen hohen energetischen und konstruktiven Aufwand. Letztere arbeiten mit einem sich ständig drehenden sogenannten Trockenrad bzw. Rotor, der eine Vielzahl von axial verlaufenden Kanälen aufweist, an denen das hygroskopische Material angeordnet ist. Zum Betrieb werden diese Rotoren mit der zu trocknenden Trocknungsluft in einem ersten, oberen Bereich des drehenden Rotors durchströmt und in einem zweiten, unteren Bereich mit einer warmen bzw. beheizten Regenerationsluft durchströmt, sodass durch das Drehen des Rotors eine kontinuierliche Entfeuchtung der zu trocknenden Trockenluft realisiert wird. Bei diesen Rotationsabsorbern (vgl. z. B.
DE 197 03 793 A1 ) ist jedoch der vergleichsweise große Bauraum und die vergleichsweise geringe Luftströme bzw. Entfeuchtungseffizienz von Nachteil.
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Zudem sind die derzeit gebräuchlichen Luftentfeuchtungsgeräte vergleichsweise kostenintensiv.
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Aufgabe und Vorteile der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Luftentfeuchtungsvorrichtung vorzuschlagen, die im kontinuierlichen Dauerbetrieb betrieben werden kann und zudem kostengünstig sowie platzsparend realisiert wird.
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Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Vorrichtung der einleitend genannten Art, durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. einem Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst. Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.
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Demensprechend zeichnet sich eine erfindungsgemäße Luftentfeuchtungsvorrichtung dadurch aus, dass ein eine hygroskopische Flüssigkeit aufweisender zweiter Flüssigkeitskreislauf zum Entziehen und Sorbieren von Feuchtigkeit aus der Trocknungsluft vorgesehen ist, wobei ein zweiter Kontaktraum mit wenigstens einem zweiten Verteilerelement zur Oberflächenvergrößerung einer zweiten Kontaktfläche der hygroskopischen Flüssigkeit für die Trocknungsluft vorgesehen ist, wobei eine zweite Desorptionseinheit wenigstens eine zweite Heizvorrichtung zum Erwärmen und Desorbieren der hygroskopischen, die Feuchtigkeit wenigstens teilweise aufgenommenen Flüssigkeit vorgesehen ist, wobei wenigstens eine erste Umlenkvorrichtung zur Umlenkung der Trocknungsluft wahlweise bzw. einerseits durch einen ersten Zuluftkanal zum ersten Kontaktraum oder wahlweise bzw. andererseits durch einen zweiten Zuluftkanal zum zweiten Kontaktraum vorgesehen ist.
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Mit Hilfe dieser Maßnahme kann in vorteilhafter Weise ein Wechselbetrieb im dem ersten Kontaktraum bzw. einer ersten Luftentfeuchtungseinheit im Wechsel mit dem zweiten Kontaktraum bzw. einer zweiten Luftentfeuchtungseinheit realisiert werden. Durch die vorteilhafte Umlenkvorrichtung kann der zu trocknende Trocknungsluftstrom wahlweise entweder der ersten Luftentfeuchtungseinheit oder der zweiten Luftentfeuchtungseinheit bzw. dem ersten Kontaktraum oder dem zweiten Kontaktraum zugeführt werden. Somit kann gemäß der vorliegenden Erfindung immer in einem Kontaktraum und/oder einer Luftentfeuchtungseinheit die zu trocknende Trocknungsluft entfeuchtet werden und vorzugsweise zeitgleich kann in der jeweils anderen Luftentfeuchtungseinheit und/oder dem jeweils anderen Kontaktraum eine Desorption der hygroskopischen Flüssigkeit bzw. eine Regeneration der durch die Feuchtigkeit verdünnten Flüssigkeit realisiert werden.
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Eine derartige Tandembetriebsweise, das heißt ein Wechselbetrieb der wenigstens zwei Luftentfeuchtungseinheiten, die mit einer vorteilhaften Umlenkvorrichtung miteinander verbunden bzw. die zwischen die beiden Einheiten zwischengeschaltet ist, kann mit hoher Effizienz bei Bedarf ein kontinuierlicher und vor allem platzsparender Betrieb zur Luftentfeuchtung von Räumen oder dergleichen realisiert werden.
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Vorzugsweise wird als hygroskopische Flüssigkeit eine Solelösung, insbesondere eine Lithiumchlorid-Lösung verwendet. Es hat sich gezeigt, dass derartige Solelösungen bzw. vor allem Lithiumchlorid-Lösungen eine hohe Effizienz der Entfeuchtungsleistung ermöglichen können.
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Durch das/die vorteilhafte Verteilelemente wird darüber hinaus eine deutliche Vergrößerung der effektiven Sorpitionsoberfläche der hygroskopischen Flüssigkeit im Kontaktraum erreicht, sodass gemäß der vorliegenden Erfindung eine besonders hohe Effizienz der Entfeuchtung bei vergleichsweise kleinem Bauraum kostengünstig realisiert werden kann.
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Vorteilhafterweise ist wenigstens eine erste Sammeleinheit zur Zusammenführung der Trocknungsluft von einem ersten Abluftkanal vom ersten Kontaktraum und von einem zweiten Abluftkanal vom zweiten Kontaktraum vorgesehen. Hiermit kann der benötigte Bauraum verkleinert und eine einzige Abluftöffnung bzw. Abluftausgang der Sammeleinheit bzw. eines Gehäuses der Luftentfeuchtungsvorrichtung realisiert werden. Auch dies führt zu einer platzsparenden Bauweise.
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Vorzugsweise weisen die erste Desorptionseinheit wenigstens einen ersten Desorptionszuluftkanal zum Zuführen von Desorptionsluft zu einem ersten Flüssigkeitsspeicher und/oder die zweite Desorptionseinheit wenigstens einen zweiten Desorptionszuluftkanal zum Zuführen von Desorptionsluft zu einem zweiten Flüssigkeitsspeicher auf. Die Desorptionszuluft ist vorzugsweise mit Hilfe einer vorteilhaften Heizeinheit erwärmbar, sodass ein Austreiben der aufgenommenen Feuchtigkeit aus der verdünnten Flüssigkeit bzw. aus der hygroskopischen Flüssigkeit in vorteilhafter Weise verwirklicht werden kann.
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Beispielsweise wird für die Desorption bzw. Aufkonzentrierung ein Membranverfahren und/oder eine Zentrifuge verwendet. Vorzugsweise umfasst die erste und/oder die zweite Desorptionseinheit wenigstens ein elektrisches Heizelement bzw. Widerstandsheizelement und/oder Peltierelement und/oder eine Wärmepumpe oder dergleichen. So kann auch in vorteilhafter Weise eine Abwärme von wärmeerzeugenden Komponenten vorgesehen werden. Zudem kann vor allem bei der Verwendung eines Peltierelements und/oder einer Wärmepumpe deren Kaltseite/-oberfläche für weitere Anwendungen bzw. Funktionen vorzugsweise in der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen werden, z. B. für eine Kühlung und/oder Kondensation und/oder Absscheidung von Bestriebsstoffströmen oder deren Bestandteile bzw. Teilströme.
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In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens eine zweite Umlenkvorrichtung zum Umlenken der Desorptionsluft einerseits wahlweise durch den ersten Desorptionszuluftkanal zum ersten Flüssigkeitsspeicher oder andererseits wahlweise durch den zweiten Desorptionszuluftkanal zum zweiten Flüssigkeitsspeicher vorgesehen. Hiermit kann ein Wechselbetrieb der Desorption realisiert werden.
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So kann eine Desorptionseinheit desorbieren, während die jeweils andere Desorptionseinheit außer Betrieb ist bzw. diese Trocknungs- bzw. Entfeuchtungseinheit die Feuchtigkeit aus der zu trocknenden Trocknungsluft entzieht bzw. sorbiert. Das bedeutet, dass zwei im Wesentlichen baugleiche bzw. nahezu identisch aufgebaute Module bzw. Entfeuchtungseinheiten gemäß der vorliegenden Erfindung im Wechselbetrieb betrieben werden können. So wird eine Einheit im Betriebsmodus „Entfeuchtung” der Trocknungsluft bzw. im Absorptionsbetrieb betrieben, während die andere bzw. zweite Einheit im Betriebsmodus „Desorption” bzw. beim Austreiben der aufgenommenen Feuchtigkeit aus der hygroskopischen Flüssigkeit betrieben wird. Mit Hilfe eines derartigen, vorteilhaften Wechselbetriebs kann bei Bedarf eine kontinuierliche Luftentfeuchtung eines umgebenden Raumes, beispielsweise bei einer Bautrocknung oder von Wohn- bzw. Gewerberäumen, realisiert werden.
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Vorzugsweise sind die erste und die zweite Umlenkvorrichtung als eine gemeinsam handhabbare und/oder einstückige Baueinheit ausgebildet. Hierdurch kann eine besonders platzsparende Realisierung der Luftentfeuchtungsvorrichtung gemäß der Erfindung realisiert werden. Zudem verringert sich hierdurch der konstruktive und wirtschaftliche Aufwand für die Herstellung, die Wartung, die Reparatur, den Vertrieb und/oder den Betreib der Vorrichtung gemäß der Erfindung.
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Vorteilhafterweise sind die erste und/oder die zweite Umlenkvorrichtung und/oder die Baueinheit als Weiche und/oder als Steuerventil ausgebildet. Das wenigstens eine Steuerventil bzw. die wenigstens eine Weiche für die Stoff- bzw. Gasströme, insb. gasförmigen Betriebsströme, das heißt v. a. die zu trocknende Trocknungsluft, die getrocknete auszuleitende Luft, die zu erwärmende bzw. erwärmte Desorptionsluft, die die Feuchtigkeit aufgenommene Desorptionsluft, das von der Desorptionsluft abgeschiedene/-getrennte Wasser, können mit Hilfe des wenigstens einen vorteilhaften Steuerventils bzw. wenigstens einer Weiche zum jeweiligen Betriebsort in vorteilhafter Weise geleitet bzw. umgelenkt werden.
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Vorzugsweise ist das wenigstens eine Steuerventil als Kreuzscheibenventil ausgebildet, insbesondere als sog. Tandemkreuzscheibenventil. Ein derartiges Kreuzscheibenventil weist neben dem eigentlichen Stellglied u. a. eine rotierende Antriebsachse auf, die durch einen vorteilhaften Elektromotor oder dergleichen angetrieben wird und das Stellglied einstellt bzw. kontrolliert. Je nach Stellung wird der umzulenkende Betriebsstrom in den gewünschten Betriebsraum entsprechend umgelenkt bzw. geleitet.
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Vorzugsweise sind in einer ersten Betriebsphase die Adsorption der Feuchtigkeit in der ersten Kontaktkammer und die Desorption in der zweiten Desorptionseinheit vorgesehen. Weiterhin ist in vorteilhafter Weise in einer zweiten Betriebsphase die Adsorption der Feuchtigkeit in der zweiten Kontaktkammer und die Desorption in der ersten Desorptionseinheit vorgesehen. Hiermit kann ein vorteilhafter Wechselbetrieb bzw. asynchroner Modulbetrieb der beiden, insb. jeweils für sich voll funktionsfähigen Einheiten realisiert werden, sodass insgesamt eine nahezu kontinuierliche Luftentfeuchtung realisierbar ist.
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In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das Verteilerelement des Kontaktraums wenigstens einen Antrieb zum Antreiben und/oder Bewegen auf, so dass zur vorteilhaften Oberflächenvergrößerung die hygroskopische Flüssigkeit mit kinetischer Antriebsenergie verteilbar ist. Alternativ oder in Kombination hierzu ist das Verteilerelement in dem Kontaktraum beweglich und weist wenigstens einen Antrieb auf, so dass eine Oberflächenvergrößerung der hygroskopischen Flüssigkeit mittels der Übertragung kinetischer Antriebsenergie durch die Bewegung des Verteilerelementes vorgesehen ist. Ebenso ist alternativ oder in Kombination hierzu das Verteilerelement des Kontaktraums als Verteilerdüse ausgebildet und weist wenigstens einen Antrieb zum Antreiben und/oder Druckbeaufschlagen der hygroskopischen Flüssigkeit auf, so dass zur Oberflächenvergrößerung die hygroskopische Flüssigkeit mit kinetischer Antriebsenergie verteilbar ist.
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Dementsprechend wird folglich die hygroskopische Flüssigkeit in vorteilhafter Weise aktiv mit kinetischer Energie beaufschlagt, so dass die hygroskopische Flüssigkeit möglichst vorteilhaft verteilt bzw. zerstäubt/vernebelt wird. Das heißt es werden gemäß der Erfindung in vorteilhafter Weise möglichst zahlreiche und möglichst kleine Tröpfchen erzeugt, so dass eine besonders große, aufsummierte Kontaktfläche der hygroskopischen Flüssigkeit erzeugt wird. Diese vergleichsweise große Kontaktfläche der hygroskopischen Flüssigkeit mit der zu trocknenden Trocknungsluft ermöglicht eine besonders effektive und auch effiziente Trocknung. Vor allem können gemäß der Erfindung gute Trocknungsergebnisse in relativ kurzer Zeit realisiert werden, so dass der Komfort für den Anwender der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehr hoch ist.
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Darüber hinaus hat es sich in ersten Versuchen gezeigt, dass der energetische Wirkungsgrad der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik besonders hoch ist.
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Grundsätzlich kann ein separater Antrieb für das Verteilerelement vorgesehen werden. In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung kann auch ein bereits für andere Zwecke bzw. Funktionen vorhandener Antrieb innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung zusätzlich für den Antrieb des Verteilerelementes verwendet werden.
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Von besonderem Vorteil ist einen Gebläsemotor des Trocknungsluft- bzw. Sekundärkreislaufs als Antrieb des Verteilerelementes zu verwenden. Mit dieser vorteilhaften Doppelnutzung des Gebläsemotors bzw. Gebläses können zum einen der konstruktive als auch steuerungstechnische Aufwand als auch die Kosten für Herstellung bzw. Betrieb reduziert werden.
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Vorteilhafterweise ist der Kontaktraum als Innenraum eines Gebläsegehäuses des Gebläses und/oder das Verteilerelement als Gebläserad des Gebläses ausgebildet. Hiermit wird erreicht, dass nicht nur der Gebläsemotor, sondern die wesentlichen Teile/Komponenten des bereits vorhandenen Gebläses mehrfach verwendet werden. Dies reduziert zusätzlich den Aufwand für die Realisierung der Erfindung.
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Mit Hilfe eines derartigen Gebläses bzw. Gebläserades, kann die hygroskopische Flüssigkeit in sehr kleine Tröpfchen zerteilt bzw. vernebelt werden, sodass eine sehr große effektive Absorptionsoberfläche der hygroskopischen Flüssigkeit bei kleinstem Bauraum realisiert wird. Das heißt, dass das Gebläsegehäuse als Kontaktraum realisiert ist und dieser besonders platzsparend bzw. kleinräumig bei hoher Effizienz der Sorption verwirklicht wird.
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Darüber hinaus wird durch die zusätzliche bzw. realisierte Doppelnutzung des Gebläserades bzw. wenigstens eines Teils des Innenraums des Gebläsegehäuses erreicht, dass eine besonders vorteilhafte Verwirbelung bzw. Vermischung der hygroskopischen Flüssigkeit mit der zu trocknenden Trocknungsluft realisiert wird. Durch relativ hohe Drehzahlen des Gebläserades/-blattes werden starke Turbulenzen und hohe Beschleunigungen der hygroskopischen Flüssigkeit erreicht. Die hygroskopischen Flüssigkeit wird hierbei in unzählige, vergleichsweise kleine Tröpfchen verteilt und durch bzw. in die Trocknungsluft geschleudert. Durch ein Aufprallen der hygroskopischen Flüssigkeit an Wänden bzw. Komponenten des Gebläsegehäuses oder an vorteilhaften Abscheideelementen, kann die hygroskopischen Flüssigkeit zudem zerstäubt/verteilt werden und die Kontaktfläche entsprechend vergrößern. Auch ablaufende hygroskopische Flüssigkeit an Wänden bzw. Komponenten des Gebläsegehäuses oder an den Abscheideelementen erhöht die Kontaktfläche der hygroskopischen Flüssigkeit mit der Trocknungsluft, was sich positiv auf die Trocknung und die Effizienz auswirkt.
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Vorzugsweise ist der Antrieb als Pumpenmotor einer Pumpe, insbesondere einer Kreiselpumpe, zum Pumpen der hygroskopischen Flüssigkeit des Primärkreislaufes ausgebildet. Diese Zusatznutzung bzw. Dreifach-Nutzung des Antriebs des Verteilerelementes verringert zusätzlich den konstruktiven und steuerungstechnischen sowie den finanziellen Aufwand.
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Beispielsweise ist der Antrieb des Verteilerelementes als Gebläsemotor und zudem als Pumpenmotor ausgebildet. Dementsprechend weist dieser gemeinsame Antrieb nicht nur des Gebläserad, sondern auch ein Pumpenrad zum Pumpen der hygroskopischen Flüssigkeit auf. Zudem ist das Gebläserad als Verteilerelement gemäß der Erfindung ausgebildet. Hiermit wird nicht nur eine vorteilhafte Mehrfachnutzung des vergleichsweise teueren (Elektro-)Motors realisiert, sondern auch eine besonders hohe Integrationsdichte der Komponenten erreicht. Dis führt auch zu einer besonders Platz sparenden bzw. kompakten Bauweise, so dass die Integration der Trocknung in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung besonders gut gelingen kann.
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In einer vorteilhaften Variante der Erfindung umfasst die Pumpe wenigstens einen in Richtung des Verteilerelementes sich erweiternden Hohlkegelstumpf als Pumpenrad bzw. Zufuhrelement zur Zuführung der hygroskopischen Flüssigkeit zum Verteilerelement. Hierbei bildet der Hohlkegelstumpf das Lauf- bzw. Pumpenrad der Pumpe. Durch die zum Verteilerelement bzw. Gebläserad sich erweiternde konische Form des Laufrades wird erreicht, dass die hygroskopische Flüssigkeit entlang der Wand aufgrund der Zentrifugalkraft nicht nur nach außen, sondern auch in Axialrichtung bzw. nach oben gefördert bzw. bewegt wird. Die hygroskopische Flüssigkeit kann hierbei sowohl an der außen- als auch an der Innenwand des Laufrades bzw. Hohlkegelstumpfes axial transportiert bzw. gefördert werden. Vorzugsweise saugt die Pumpe die hygroskopische Flüssigkeit aus einem Vorratsspeicher an und drückt diese zum Verteilerelement bzw. Gebläserad hin.
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Zur verbesserten Pumpwirkung sind in vorteilhafter Weise wenigstens teilweise in radialer Richtung angeordnete Laufradblätter bzw. Rippen oder dergleichen vorgesehen. Hiermit wird der rotatorische Antrieb der hygroskopischen, insbesondere in einem Vorratsspeicher gespeicherten Flüssigkeit verbessert, so dass stärkere Zentrifugal- bzw. Pumpkräfte verwirklicht werden. Hiermit wird die Pumpwirkung verbessert.
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Vorzugsweise ist das Gebläserad einschließlich Gebläseblätter bzw. -schaufeln gemeinsam mit dem Pumprad einschließlich Pumpradblätter/-rippen als einstückige Baueinheit ausgebildet. Dies kann beispielsweise aus Kunststoff vergleichsweise gut und günstig z. B. mittels Spritzgussverfahren hergestellt werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist wenigstens eine Abscheideeinheit zum Abscheiden der hygroskopischen Flüssigkeit von der Trocknungsluft in Strömungsrichtung der Trocknungsluft hinter dem Verteilerelement angeordnet. Vorzugsweise umfasst das Gebläsegehäuse wenigstens teilweise die Abscheideeinheit. Beispielsweise ist wenigstens ein Teil der Wände des Gebläsegehäuses als Abscheideeinheit bzw. Abscheideelement ausgebildet. Gegebenenfalls sind separate bzw. weitere Abscheidelement vorgesehen. Diese können in vorteilhafter Weise für die Abscheidung der hygroskopischen Flüssigkeit aus der Trocknungsluft angepasst werden. Beispielsweise ist eine Oberflächenvergrößerung der Abscheideeinheit vorgesehen, so dass die verteilte bzw. zerstäubte hygroskopische Flüssigkeit hieran anhaften kann und von der Trocknungsluft separiert wird.
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Vorteilhafterweise umfasst die Abscheideeinheit wenigstens einen Ring- bzw. Spiralkanal. Vorzugsweise ist dieser Kanal im Gebläsegehäuse integriert bzw. bildet die Druckseite eines Kreisel- bzw. Radialgebläses aus.
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Gegebenenfalls kann eine vom/zum Gebläse separate bzw. zusätzliche Abscheidevorrichtung vorgesehen werden. Beispielsweise kann diese eine Labyrinthanordnung oder dergleichen umfassen. Mit der Abscheidevorrichtung kann ein e besonders effiziente Trennung bzw. Separation der hygroskopischen Flüssigkeit von der Trocknungsluft realisiert werden. Hiermit wird erreicht, dass möglichst wenig bzw. keine hygroskopische Flüssigkeit ausfließen kann und somit zu einem Austrag an hygroskopischen Flüssigkeit aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung führen würde. Sollte ein Austrag der hygroskopischen Flüssigkeit aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung stattfinden müsste diese entsprechend nachgefüllt bzw. wieder ausgeglichen werden.
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Vorzugsweise umfasst ein Vorratsspeicher der hygroskopischen Flüssigkeit eine Heizeinheit zum Beheizen der hygroskopischen Flüssigkeit. Hiermit wird eine Aufkonzentration bzw. Regeneration der hygroskopischen Flüssigkeit nach der Aufnahme von Wasser aus der zu trocknenden Trocknungsluft erreicht. Auch könnte durchaus eine andere Regeneration der hygroskopischen Flüssigkeit vorgesehen werden, wie zum Beispiel mit Hilfe einer Zentrifuge und/oder einer semipermeablen Membrane zum Abtrennen des aufgenommenen Wassers.
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Trocknungsluft im Sinn der Erfindung ist ein Gas, insbesondere Luft, welches zum Trocknen der feuchten Gegenstände bzw. des feuchten Raumes benutzt wird und demzufolge während des Trocknungsvorganges Feuchtigkeit aufnimmt. Vor dem Trocknungsvorgang ist die Trocknungsluft in der Regel also relativ trocken, danach relativ feucht.
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Das Entzugsmittel bzw. die hygroskopische Flüssigkeit im Sinn der Erfindung dient der Entziehung von Feuchtigkeit aus der Trocknungsluft; es trocknet also die Trocknungsluft.
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Der Primärkreislauf ist in vorteilhafter Weise zum Entziehen von Feuchtigkeit aus Trocknungsluft ausgebildet. Die Trocknungsluft selbst zirkuliert in vorteilhafter Weise in einem Sekundärkreislauf und lediglich unter Einbeziehung des umgebenden Raumes bzw. der Atmosphäre als geschlossener Kreislauf anzusehen. Mit Hilfe der Trocknungsluft werden vorzugsweise feuchte Gegenstände bzw. der umgebende Raum getrocknet. Die Trocknungsluft wird dabei beispielsweise zu den feuchten Gegenständen/Raumwänden geleitet oder aktiv geblasen, nimmt dort die Feuchtigkeit von diesen Gegenständen auf und kann/sollte anschließend gewissermaßen regeneriert werden, sofern sie noch einmal zum Trocknen verwendet werden soll. Demzufolge ist der Sekundärkreislauf innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung lediglich als offener „Kreislauf” bzw. als Teil des gesamten „Raumluftkreislaufes” ausgebildet.
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Zur Entfeuchtung der Trocknungsluft wird dieser gemäß der Erfindung Feuchtigkeit entzogen. Zudem kann die Trocknungsluft auch (anschließend) noch zusätzlich erwärmt werden, da erwärmte Luft im Allgemeinen mehr Feuchtigkeit aufnehmen kann. Dieser Erwärmungsschritt kann beispielsweise dann erfolgen, bevor die Trocknungsluft auf die entsprechenden feuchten Gegenstände/Wände mittels des Gebläses geblasen wird. Dazu umfasst der Sekundärkreislauf in vorteilhafter Weise eine Erwärmungsvorrichtung zur Erwärmung der Trocknungsluft.
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Im Primärkreislauf ist ein hygroskopisches Entzugsmittel bzw. die hygroskopische Flüssigkeit in einem Vorratsspeicher bevorratet. Ein Stoff ist dann hygroskopisch, wenn er Feuchtigkeit aus der Umgebung binden kann, z. B. aus der ihn umgebenden Luft. Diese Entziehung der Feuchtigkeit kann ein exothermer Prozess sein, bei dem also Wärmeenergie frei wird. In der Thermodynamik spricht man von exothermen Prozessen, wenn eine (definitionsgemäß) negative Reaktionsenthalpie ΔH = ΔU + W < 0 vorliegt, wobei ΔH die Reaktionsenthalpie, ΔU die innere, in den entsprechenden beteiligten Stoffen gespeicherte Energie und W die beim Prozess geleistete Arbeit ist. Erfindungsgemäß muss dabei die Trocknungsluft mit dem hygroskopischen Entzugsmittel direkt in Kontakt treten können.
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Besonders vorteilhaft ist an der erfindungsgemäßen Vorrichtung, dass die bei der exothermen Entziehung der Feuchtigkeit freiwerdende Wärmeenergie weiter verwendet wird und somit eine höhere Wärmeausnutzung ermöglicht. Die Erwärmungsvorrichtung zur Erwärmung der Trocknungsluft ist dazu ausgebildet, diese freiwerdende Wärme zu nutzen.
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Damit die Trocknungsluft mit dem Entzugsmittel direkt in Kontakt treten kann, kann es vorteilhaft sein, dass Primär- und Sekundärkreislauf eine gemeinsame Durchlaufstrecke aufweisen, also direkt miteinander gekoppelt sind.
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Als Entzugsmittel können verschiedene Stoffe in Betracht kommen. Insbesondere kommen für Ausführungsbeispiele der Erfindung eine Reihe von Elektrolytlösungen in Betracht, also regelmäßig Lösungen, welche hygroskopische Eigenschaften aufweisen, mit dissoziierten Ionen, etwa eines Salzes. Unter anderem kommt beispielsweise eine wässrige Lithiumchloridlösung als Entzugsmittel in Frage.
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Grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar, andere wässrige Lösungen, insbesondere wässrige Salzlösungen zu verwenden. Eine andere Möglichkeit besteht beispielsweise darin, eine Alkohollösung, insbesondere eine Methanollösung zu verwenden. Die Wahl des Entzugsmittels kann beispielsweise von Parametern des zu entfeuchtenden bzw. umgebenden Raumes abhängen bzw. davon, welche Anforderungen an den entsprechenden Trocknungsvorgang zu richten sind. Entscheidend hierfür könnte z. B. die Wahl des Siedepunktes der Lösung, die Stärke der Hygroskopizität, die Frage, ob das Entzugsmittel z. B. aus gesundheitlichen Aspekten für die entsprechende Anwendung zugelassen ist, usw. sein.
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Ist das Entzugsmittel mit feuchter Trocknungsluft in Kontakt gekommen, ist also entsprechend Feuchtigkeit von der Trocknungsluft auf das Entzugsmittel übergegangen, kann dieses auch in vorteilhafter Weise wieder aufkonzentriert werden, damit es auch weiterhin zur Entfeuchtung der Trocknungsluft verwendet werden kann. Daher kann der Primärkreislauf eine Vorrichtung zur Erhöhung der Konzentration des Entzugsmittels bzw. der hygroskopischen Flüssigkeit umfassen.
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Diese Vorrichtung zur Erhöhung der Konzentration des Entzugsmittels kann beispielsweise als Heizung ausgebildet sein. Durch die entsprechende Erwärmung kann dann Flüssigkeit, welche unter anderem von den feuchten Gegenständen/Wänden des Raumes stammt, aus dem Entzugsmittel verdampfen, wodurch sich die Konzentration des Entzugsmittels wieder erhöhen kann. Grundsätzlich ist es möglich, dafür eine eigene Heizvorrichtung innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu verwenden.
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Ferner ist es allerdings auch möglich, auszunutzen, dass andere Baueinheiten in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohnehin bereits warm werden bzw. erwärmt werden müssen. Beispielsweise kann in vorteilhafter Weise die Vorrichtung zur Erhöhung der Konzentration des Entzugsmittels mit der Anheiz- bzw. Aufheizvorrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gekoppelt sein. Dies kann den Vorteil besitzen, dass sonst ungenutzte Abwärme hier für die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung genutzt wird und sich somit vor allem in Bezug zur gesamten erfindungsgemäßen Vorrichtung positiv auf den Wirkungsgrad bzw. auf die Wärmeausnutzung auswirkt.
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Grundsätzlich ist es auch möglich, die Vorrichtung zur Erhöhung der Konzentration dafür zu nutzen, Wärme aus anderen Bauteilen abzuführen und somit gewissermaßen eine Kühlung für diese Bauteile bereitzustellen. Gegebenenfalls kann also vorteilhafterweise auf bisher übliche Heiz- und/oder Kühlvorrichtungen verzichtet werden.
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Weiterhin ist denkbar, auch andere Vorrichtungen bzw. Verfahren gemäß der Erfindung zu verwenden, insbesondere zur Erhöhung der Konzentration des Entzugsmittels, wie z. B. Zentrifugen, Verdampfung mit Unterdruck etc.
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Bei einer starken Aufkonzentrierung der Elektrolytlösung bzw. der hygroskopischen Flüssigkeit kann gegebenenfalls eine Bildung von Salzkristallen realisiert werden. Dies kann beispielsweise für einen vorteilhaften Latentwärmespeicher genutzt werden, was ebenfalls einer höheren Wärmeausnutzung dient.
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Höhere Wärmeausnutzungen bzw. ein verbesserter Wirkungsgrad können nicht nur dazu beitragen, dass eine erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. ein erfindungsgemäßes Trocknungsverfahren bzw. Ausführungen und Weiterbildungen davon noch umweltfreundlicher und ökologischer gestaltet werden, sondern auch zu einer Kostenreduktion im Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung beitragen.
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Wurde u. a. mit der Erwärmungsvorrichtung in vorteilhafter Weise Flüssigkeit aus dem Entzugsmittel herausgedampft, kann diese verdampfte Flüssigkeit in eine vorteilhafte Kondensationseinheit gebracht bzw. geleitet werden und dort kondensieren. Anschließend kann die Flüssigkeit z. B. gesammelt oder gegebenenfalls direkt zum Auslass aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung geleitet werden. Es kann somit verhindert werden, dass die Konzentration des Entzugsmittels abnimmt.
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Grundsätzlich wird bei der Kondensation Kondensationswärme frei. Auch diese kann in vorteilhafter Weise im Rahmen des Betriebes der erfindungsgemäßen Vorrichtung genutzt werden. Hierzu können beispielsweise entsprechende Wärmetauscher oder dergleichen vorgesehen werden. Auch hierdurch kann eine höhere Wärmeausnutzung bzw. ein besserer Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielt werden.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Aufnahmefähigkeit des Entzugsmittels beispielsweise dadurch erhöht werden, dass dessen Oberfläche erhöht bzw. vergrößert wird und somit auch eine größere Reaktionsfläche vorliegt. Im Fall eines flüssigen Entzugsmittels kann beispielsweise im Primärkreislauf eine Rieselvorrichtung, Vernebelungseinheit oder dergleichen vorgesehen sein, aus der das Entzugsmittel herabrieseln kann, etwa in Schwerkraftrichtung, bzw. vernebelt werden kann.
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Grundsätzlich ist es auch denkbar, das Entzugsmittel zum Beispiel mittels der erfindungsgemäßen Antriebs aus einer (Zerstäuber-)Düse, ähnlich einem Brunnen oder dergleichen, herauszuspritzen, um so eine größere Oberfläche zu erreichen. Auch kann die Düse zur verbesserten Verteilung im Kontaktraum mit Hilfe des Antriebs gemäß der Erfindung beweglich ausgebildet werden. So kann die Effektivität der Feuchtigkeitsentziehung noch gesteigert werden.
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Damit die Trocknungsluft im Sekundärkreislauf vorteilhaft zirkulieren kann, ist bei einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ein Gebläse oder dergleichen vorgesehen. Hierdurch kann der Trocknungsvorgang der feuchten Gegenstände noch einmal beschleunigt werden. Damit das flüssige Entzugsmittel im Primärkreislauf in vorteilhafter Weise zirkulieren kann, kann hier eine Pumpe, beispielsweise eine Umwälzpumpe, vorgesehen werden. Pumpen in vorteilhafter Größe/Leistung sind bereits handelsüblich und können in der Regel ohne allzu großen Kostenaufwand erworben und verbaut werden.
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Die feuchten Gegenstände bzw. die zu entfeuchtende Wände sind in der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Regel im umgebenden Arbeitsraum bzw. Betriebsraum der erfindungsgemäßen Vorrichtung untergebracht. Damit die feuchten Gegenstände/Wände oder dergleichen in vorteilhafter Weise getrocknet werden können, kann der Arbeitsraum mit dem Sekundärkreislauf kombiniert/integriert und in vorteilhafter Weise von Trocknungsluft durchströmt werden.
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Anschließend kann die mit Feuchtigkeit beladene Trocknungsluft nach Trocknung der feuchten Gegenstände infolge des Sekundärkreislaufes zum Beispiel über das Gebläse gleich wieder abgesaugt werden, sodass sie den umgebenden Arbeitsraum bzw. Betriebsraum nicht wieder in umgekehrter Weise befeuchtet. Danach wird in vorteilhafter Weise die feuchte Trocknungsluft, wie bereits oben geschildert, regeneriert und gelangt beispielsweise wieder in den Arbeitsraum, wo sie die bereits teilweise getrockneten Gegenstände/Wände noch weiter trocknen kann usw.
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Damit die Trocknungsluft im Sekundärkreislauf noch mehr Feuchtigkeit aufnehmen kann, ist es vorteilhaft, wenn diese vorher erwärmt wurde. So kann es besonders vorteilhaft sein, die entsprechende Erwärmungsvorrichtung im Sekundärkreislauf innerhalb der gemeinsamen Durchlaufstrecke bzw. im Kontaktraum und/oder zwischen der gemeinsamen Durchlaufstrecke und dem Arbeitsraum anzuordnen, so dass die Trocknungsluft möglichst unmittelbar nach ihrer Erwärmung mit den zu trocknenden Gegenständen in Kontakt gerät.
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Vorzugsweise zeichnet sich eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Primärkreislauf eines flüssigen, hygroskopischen Entzugmittels zum Entziehen von Feuchtigkeit aus Trocknungsluft und einem Sekundärkreislauf aus Trocknungsluft zum Trocknen feuchter Gegenstände mittels der Trocknungsluft dadurch aus, dass die Stoffströme des Primär- und Sekundärkreislaufs durch einen gemeinsamen Aktor angetrieben werden.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird für die Verbesserung der Trocknungsvorgänge in vorteilhafter Weise ein Primärkreislauf und ein Sekundärkreislauf vorgesehen, wobei zumindest der Primärkreislauf bzw. Flüssigkeitskreislauf einen Stoffmassenstrom in einem geschlossenen Kreis transportiert. Dagegen transportiert der Sekundärkreislauf einen Stoffmassenstrom in einem in Bezug zur erfindungsgemäßen Vorrichtung offenen Kreis und in Bezug zum umgebenden Arbeits-/Betriebsraum in gewisser Weise einen geschlossenen Kreis. Für diese Stofftransporte sind vorteilhafte Antriebe hilfreich, die die Differenzdruckunterschiede zur Ausübung von Strömungen der jeweiligen Phasen in den Kreisläufen erzeugen.
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Vorteilhaft ist an dem erfindungsgemäßen Trocknungsvorgang bzw. an der erfindungsgemäßen Vorrichtung, dass insbesondere mit nur einer aktiv betriebenen Komponente die Stoffströme realisiert werden und der notwendige gemeinsame Reaktionsraum durch bessere und intensivere Verteilung der Phasenströmungen verkleinert wird und somit kostengünstiger erstellt werden kann.
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Da der Primär- und Sekundärkreislauf zur Durchführung von Absorption und Desorption/Austreibung in einem Reaktionsraum zusammengeführt werden muss, ist es Aufgabe des Reaktionsraums ausreichend Verteiloberfläche für die Wechselwirkungsprozesse einer flüssigen Strömung und einer gasförmigen Strömung zu erreichen. Anders ausgedrückt, müssen gute Nusselt-Zahlen (Wärmeübertragung) und Reynoldszahlen (Strömungs-/Turbulenzverhalten) für eine hohe Effizienz dieses Vorganges erreicht werden.
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Der Sekundärkreislauf ist eine Stoffströmung von feuchter oder trockener Luft, die aus dem umgebenden Arbeitsraum der erfindungsgemäßen Vorrichtung stammt und wieder an diesen zurückströmt bzw. zurück geleitet wird.
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Der erfindungsgemäße Gegenstand kann darüber hinaus vorteilhafte Einrichtungen umfassen, die sicherstellten, dass flüssige Bestandteile des Primärkreislaufs sowohl in der Gebrauchslage der erfindungsgemäßen Vorrichtung wie auch in Nichtgebrauchslage bei Verpackung und Versand nicht austreten können.
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Ausführungsbeispiel
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend unter Angabe weiterer Einzelheiten und Vorteile näher erläutert.
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Im Einzelnen zeigt:
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1 eine schematische, perspektivische Darstellung einer Luftentfeuchtungsvorrichtung gemäß der Erfindung mit zwei kompakten Absorptionsbaueinheiten und einer Umlenkeinheit,
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2 eine schematische, perspektivische Darstellung einer der beiden kompakten Baueinheiten mit einem Antrieb gemäß 1,
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3 eine schematische Seitendarstellung der kompakten Baueinheit gemäß 2,
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4 eine schematische, geschnittene Darstellung im Bereich eines Gebläserades in Draufsicht der kompakten Baueinheit gemäß 2,
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5 eine schematische, geschnittene Darstellung im Bereich der Antriebsachse des Gebläserades im Querschnitt der kompakten Baueinheit gemäß 2 und
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6 eine schematisches Zeitlaufdiagramm eines Wechselbetriebs der beiden Absorptionsbaueinheiten der Luftentfeuchtungsvorrichtung gemäß 1.
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In 1 zeigt eine schematische, perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Diese umfasst bevorzugt zwei kompakte, separat herstellbare und funktionsfähige Absorptionsbaueinheiten 5 bzw. Baueinheiten 5 und einer Umlenkeinheit 26 zur Zuleitung und Ableitung der Stoffströme bzw. Luftströme. Hierfür weist die Umlenkeinheit 26 einen Trockenluftzugang 27, einen Trockenluftabgang 28, einen Desorptionsluftzugang 29 und einen Desorptionsluftabgang 30 sowie für jede der beiden Baueinheiten 5 einen Eintritt 22 und einen Austritt 23 auf. Der Desorptionsluftabgang 30 bzw. Desorptionsluftzugang 29 kann z. B. zu/von einem Abscheide- und/oder Kondensationsraum/-speicher bzw. zur Austreibung der absorbierten Feuchtigkeit oder zur Umgebung führen/kommen.
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Die Umlenkeinheit 26 wird über eine Antriebsachse 31 von einem Motor 32 angetrieben bzw. je nach gewünschter Strömungsumlenkung der o. g. Stoff-/Gasströme bzw. Betriebsphase verstellt/eingestellt.
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Die Baueinheiten 5 sind nahezu spiegelsymmetrisch bzw. identisch aufgebaut und jeweils für sich als Absorptions- und Desorptionseinheit voll funktionsfähig. Beide Baueinheiten 5 gewährleisten im Wechselbetrieb und in Kombination mit der Umlenkeinheit 26 einen durchgehenden Entfeuchtungsbetreib (und Desorptionsbetrieb), so dass die umgebende Atmosphäre bzw. ein umgebender Arbeits- bzw. Betriebsraum bei Bedarf kontinuierlich bzw. ggf. ununterbrochen entfeuchtet werden kann. Dies ist u. a. für die Entfeuchtung von Feuchträumen oder Neubauten oder dergleichen von großem Vorteil.
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Jede Baueinheit 5 weist einen Sekundärkreislauf 2 auf, wobei Trocknungsluft aus einem die Vorrichtung umgebenden Betreibs- bzw. Arbeitsraum 11 über einen Eintritt 22 zu einem Gebläserad 9 zuströmt und über einen Austritt 23 wieder aus einem Gebläsegehäuse 14 in Richtung Arbeitsraum 11 ausströmt. Zudem ist eine Primärkreislauf 1 mit einer hygroskopischen Flüssigkeit 4 bzw. mit Lithiumchloridlösung 4 sowie einer Pumpe 6 vorgesehen. Diese pumpt die Flüssigkeit 4 aus einem Behälter 3 bzw. Vorratsspeicher 3 über ein Pumpenlaufrad 8 bzw. Hohlkegelrad 8 zu einem Verteilerelement 9.
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Zudem weist das Pumpenrad 8 radial ausgerichtete Rippen 25 auf, die die Pumpwirkung verbessern. Die Flüssigkeit im Speicher 17 wird hierdurch stärker in Rotation versetzt, so dass die Pumpkraft aufgrund der Zentrifugalkraft größer ist. Die Flüssigkeit haftet am Pumprad 8 an und wird nach außen in radialer Richtung gedrängt und aufgrund der konischen bzw. schrägen Formgebung des Pumprades 8 entsprechend in vorteilhafter Weise nach oben bzw. zum Verteilerelement transportiert.
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Das Verteilerelement 9 ist als Gebläserad 9 ausgebildet und weist einen Elektromotor 12 als Antrieb auf. Dementsprechend dreht sich das Gebläserad 9 um eine Antriebsachse 20 des Motors 12, so dass das Gebläse 10 bzw. Lüfter 10 einerseits die Trocknungsluft des Sekundärkreislaufs 2 umwälzen bzw. transportieren kann. Andererseits kann das Gebläserad 9 Flüssigkeit, die mittels des Hohlkegelrads 8 zum Gebläserad 9 transportiert bzw. hoch gepumpt wird, in vorteilhafter Weise mittels seiner Schaufelblätter 13 verteilen. Dies erfolgt derart, dass aufgrund der auf die Flüssigkeit wirkenden Zentrifugalkraft und der Verwirbelung der Trocknungsluft innerhalb eines Gebläsegehäuses 14 die Flüssigkeit sehr fein verteilt bzw. zerstäubt wird. Hierdurch kann eine besonders große Kontaktfläche der Flüssigkeit mit der Trocknungsluft generiert werden, so dass die Trocknung besonders effizient und vergleichsweise schnell verwirklicht wird.
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Die Flüssigkeit haftet am Hohlkegelrad 8 bzw. wandert das Pumpenrad 8 entlang hinauf, bis zu einem Steg 24, an dem sich die Flüssigkeit löst bzw. radial nach außen geschleudert und bereits zum Teil in Tropfen verteilt wird und durch das Gebläserad 9 zusätzlich zerstäubt bzw. verteilt wird. Hierbei wird auch aufgrund der turbulenten Strömungen im Gebläsegehäuse eine feine Verteilung und Vermischung der Flüssigkeit in der Trocknungsluft generiert und die Trocknung verbessert.
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Ein Ringkanal bzw. Spiralkanal 15 ist derart ausgebildet, dass sich die radial nach außen geschleuderte bzw. beschleunigte/angetriebene Flüssigkeit gegen Wände des Kanals 15 prallt und zum Teil nochmals feiner verteilt bzw. zerstäubt wird und zum anderen Teil an diesen verhaftet bleibt bzw. an diesen herunter fließt. Ein hierbei erzeugter Flüssigkeitsfilm trägt somit durch dessen Kontaktfläche zur Trocknungsluft auch zur Trocknung bei und gleichzeitig wird hierdurch eine Separation bzw. Abtrennung der Flüssigkeit von der Trocknungsluft des Sekundärkreislaufs 2 realisiert. Dies ist von Bedeutung, um möglichst keinen Austrag von Flüssigkeit des Primärkreislaufs 1 in den Sekundärkreislauf 2 zu erhalten.
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Gegebenenfalls kann nach der Baueinheit 5 bzw. nach dem Ringkanal 15 eine separate bzw. weitere Separation/Abscheidung von Flüssigkeit aus der Trocknungsluft vorgesehen werden, um die Zurückhaltung bzw. Wiedergewinnung der Flüssigkeit für/im Primärkreislauf 1 zu optimieren bzw. möglichst vollständig zu erreichen. Beispielsweise kann hierbei eine Labyrinthanordnung oder dergleichen zum Einsatz kommen.
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Durch die vorteilhafte Separation bzw. Abscheidung der Flüssigkeit von der Trocknungsluft wird ein nahezu geschlossener Flüssigkeitskreislauf generiert, so dass keine bzw. ggf. nur eine sehr seltene nachträgliche Auffüllung des Primärkreislaufs 1 mit Flüssigkeit erfolgen muss. Dies verbessert die Betriebsweise bzw. reduziert der Aufwand für Wartung und Service im Betrieb.
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Darüber hinaus ist die Austreibung bzw. eine Regeneration bzw. Aufkonzentrierung der hygroskopischen Flüssigkeit nach der Aufnahme von Wasser aus der feuchten Trocknungsluft von Vorteil. Vorzugsweise ist eine Heizung 7 bzw. ein Heizelement 16 bzw. Heizstab 16 vorgesehen. Der Heizstab 16 ist im Vorratsspeicher 17 der Baueinheit 5 angeordnet und kann in vorteilhafter Weise mittels wenigstens eines Sensors 33 bzw. Thermofühlers 33, z. B. ein NTC oder dergleichen, und einer lediglich schematisch dargestellten Steuer- bzw. Kontrolleinheit 34 gesteuert/kontrolliert werden. Hierdurch kann die verdünnte Flüssigkeit 4 wieder für eine spätere bzw. anschließende Trocknung regeneriert bzw. aufkonzentriert werden.
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Beispielsweise kann gemäß einer besonderen, nicht näher dargestellten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Kondensation der Feuchtigkeit aus der Desorptionsluft vorgesehen bzw. ein Kühlwasser zur Kühlung der hygroskopischen Flüssigkeit 4 bzw. des Vorratsspeichers 17 verwendet werden.
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Vorteilhafterweise kann die Umlenkvorrichtung 26 bzw. Umlenkeinheit 26 als Fluidverteilereinheit 26 zum Verteilen von Betriebsstoffströmen bzw. (etwas mehr oder weniger feuchten) Gasströmen für wenigstens vier Zugänge bzw. Eingänge und/oder wenigstens vier Abläufe bzw. Ausgänge vorgesehen werden, wobei ein um eine Rotationsachse 31 rotierendes Umlenkelement bzw. Weiche vorgesehen ist.
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In vorteilhafter Weise sind Zugänge 18 und/oder Abgänge 19 des Speichers 17 derart angeordnet, dass in Betriebsposition der Baueinheit 5 bzw. des Speichers 17 der Abgang 19 in der Flüssigkeit 4 bzw. unter dem Flüssigkeitspegel angeordnet ist. So kann diese vom Pumpenrad 8 in vorteilhafter Weise herausgepumpt werden. Der Speicher 17 wird im Betrieb über einen Zulaufkanal 18 mit Flüssigkeit befüllt. Hier kann abgeschiedene Flüssigkeit vom Kontaktraum bzw. Gebläsegehäuse 14 und/oder einer weiteren Abscheide- bzw. Separationseinheit nach der Aufnahme von Wasser/Feuchtigkeit aus der Trocknungsluft zurück fließen, so dass der Primärkreislauf 1 realisiert ist.
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Der Kanal 18 bzw. dessen Öffnung 20 sind derart angeordnet bzw. ausgebildet, dass in allen Kippstellungen bzw. Winkelstellungen der Baueinheit 5 ggf. in diesem befindliche Flüssigkeit nach unten zum Boden der Baueinheit 5 (d. h. in normaler Betriebsstellung in Richtung Heizstab 16) ab- bzw. zurückfließt oder dass der Kanal 18 leer bzw. über dem Flüssigkeitspegel angeordnet ist. Entsprechendes trifft auch für den Ablauf 19 zu, allerdings mit dem bereist beschriebenen Merkmal, dass dieser in Betriebsstellung (gemäß 5) unterhalb des Pegels angeordnet ist, um Flüssigkeit abtransportieren zu können. Der Ablauf 19 des Speichers 17 bildet in der vorteilhaften Variante der Erfindung gemäß den 2 bis 5 das Hohlkegelrad 8 bzw. Pumprad 8 bzw. deren Oberfläche.
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Darüber hinaus weist die Baueinheit 5 vorteilhafte Hohlräume 21 bzw. Erhebungen 21 auf, in die in Kippstellung, insbesondere in der Kippstellung um 180° gegenüber der normalen Betriebsstellung („auf den Kopf”) gedreht, Flüssigkeit einströmen und gespeichert werden kann, so dass die Zuläufe 18 und/oder Abläufe 19 sich oberhalb des Flüssigkeitspegels befinden bzw. angeordnet sind.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Ab- und/oder Zugänge 18, 19 derart ausgebildet, dass diese in spitzwinklig geneigter Position der Baueinheit 5 sich entleeren bzw. auslaufen. Wird die Baueinheit 5 weiter/stärker geneigt sind zumindest die Öffnungen der Ab- und/oder Zuläufe über dem Flüssigkeitspegel angeordnet.
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Generell ist von Vorteil, wenn/dass der Speicher 17 ein Speichervolumen aufweist, das größer ist als ein Ruhevolumen der Flüssigkeit, d. h. in Ruhe bzw. wenn der Primärkreislauf 1 außer Betrieb ist. Im Betrieb ist das Flüssigkeitsvolumen innerhalb des Speichers 17 kleiner als das Ruhevolumen, da zur Trocknung sich Flüssigkeit am Pumprad 8 anhaftet und im Gebläsegehäuse 14 bzw. im Kontaktraum befindet.
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So ist der Speicher 17 um ein Differenzvolumen größer als das Ruhevolumen der Flüssigkeit 4, so dass dieses Differenzvolumen oberhalb des Flüssigkeitspegels mit Gas/Luft gefüllt ist. Dieses Differenzvolumen ist derart groß, dass die Ab-/Zuläufe 18, 19 sich in geneigter Position oberhalb des Pegels befinden. Hierdurch kann z. B. während dem Transport der Baueinheit 5 oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung es nicht dazu kommen, dass unbeabsichtigt Flüssigkeit 4 verloren geht und ersetzt bzw. aufgefüllt werden muss. Dies verbessert die Betriebssicherheit und führt dazu, dass beispielsweise die Baueinheit 5 separat hergestellt und erst bei der Montage der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingebaut wird, ohne dass Flüssigkeit auslaufen kann. So kann gegebenenfalls aufgrund von Nachlässigkeiten die Baueinheit 5 beim Transport oder der Montage quer gelegt werden. Gemäß vorgenannter, vorteilhafter Maßnahmen läuft trotzdem keine Flüssigkeit aus. All dies bewirkt, dass die hygroskopische Flüssigkeit 4 unabhängig von der Montage oder dem Transport der erfindungsgemäßen Vorrichtung vollständig montiert und ggf. geprüft werden kann und sichergestellt ist, dass diese nach der Montage bzw. im Betrieb nicht zu wenig Flüssigkeit aufweist. Dies verbessert die Betriebssicherheit und insbesondere auch die ordnungsgemäße Gewährleistung der Baueinheiten 5 gemäß der Erfindung.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gegenstandes wird ein gemeinsamer Misch- bzw. Reaktionsraum bzw. Kontaktraum des Primär- und Sekundärkreislaufes realisiert. Dieser Raum besteht z. B. aus einem Gehäuse als Flüssigkeitssumpf, das im Bilanzvolumen das Flüssigkeitsvolumen des Entzugsmittels beinhaltet. Die Füllmenge entspricht mindestens dem unteren Bilanzvolumen. Des Weiteren besteht das Behältnis aus einem Lüfterdeckel, einem Lüftergehäuse. Das Lüftergehäuse trägt Abgangsseitig eine Spiralrippe. Der Sekundärkreislauf wird jedoch an die Gebläsesaugseite des Gehäusedeckels und an den Druckstutzen des Lüftergehäuses angeschlossen. Das Behältnis trägt ferner den Motor, der das Laufrad und den an das Laufrad angebundenen Pumphohlkegel antreibt. Der Pumphohlkegel trägt innen Hohlkegelführungsrippen, die über den Pumphohlkegeleinlauf über den Pumpringspalt das flüssige Entzugsmittel über die Laufradschaufelinnenrippe zum Pumpmischgebläselaufrad führt. Über den Flüssigkeitsrücklauf wird der Flüssigkeitsrücklauf aus dem Lüftergehäuse und dem angeschlossenen Gebläsedruckstutzen dem Flüssigkeitssumpf zugeführt.
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Am Laufrad wird also das gepumpte flüssige Zweistoffgemisch mit der über die Gebläsesaugseite kommende Gasströmung zusammengeführt, in innigen Stoffaustauschkontakt gebracht und zum Gebläse Druckstutzen transportiert. Transportierte flüssige Bestandteile werden über das Spiralgehäuse und eventuell über einem dem Gebläsedruckstutzen nachgeschaltetem Tropfenabscheider zurückgeführt. Das Spaltmass zwischen Pumpenhohlkegel und Kegelansatz des Radiallüftergehäuses verhindert das Auslaufen der flüssigen Vorlage im Flüssigkeitssumpf für den Fall, dass die Gebrauchslage des Gerätes die hier dargestellte lotrechte Arbeitsposition verlässt. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass das obere Bilanzvolumen des Sumpfes ein größeres Volumen darstellt als das untere der Sollfüllmenge entsprechenden Bilanzvolumen des Sumpfes.
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Es ist auch denkbar bei einer leichten Außenberippung des Hohlkegels einen Flüssigkeitstransport im Spalt zwischen Hohlkegel und Kegelansatz des Lüftergehäuses zu erreichen.
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Für den Betrieb der Absorption wird die feuchte Luft aus dem umgebenden Arbeits- bzw. Betriebsraum der erfindungsgemäßen Vorrichtung über die Gebläsesaugseite zugeführt und als im wesentlichen trockene Luft über den Gebläsedruckstutzen bzw. Auslass dem umgebenden Raum wieder zugeführt.
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Im Falle der Desorption bzw. Austreibung wird die Flüssigkeitsvorlage im Flüssigkeitssumpf direkt oder indirekt beheizt. Die erzeugte feuchte Luft wird über den Gebläsedruckstutzen an einen Abscheide- und/oder Kondensationsraum der erfindungsgemäßen Vorrichtung abgegeben bzw. geleitet und von hier als trockene Luft z. B. über die Gebläsesaugseite wieder dem umgebenden Arbeits- bzw. Betriebsraum zugeführt.
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In Figur ist beispielhaft ein Temperaturverlauf der beiden Baueinheiten 5 bzw. I und II im Wechselbetrieb dargestellt (bei einer Umgebungstemperatur von ca. 20°C). Hierbei wird deutlich, dass die beiden Baueinheiten 5 bzw. I und II zeitgleich zum einen in einer Absorptionsbetriebsphase A mit niederer Temperatur von z. B. ca. 45°C und zum anderen in einer Desorptionsphase D mit höherer Temperatur von z. B. ca. 75°C und dies mittels einer Umschaltung mittels der Umlenkeinheit 26 immer abwechselnd bzw. im Wechselbetrieb. Die dargestellten Zeiten bzw. Dauer der verschiedenen Phasen sind lediglich beispielhaft und können ggf. je nach Rahmenbedingungen und mittels der Kontrolleinheit 34 verändert bzw. verlängert oder verkürzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Primärkreislauf
- 2
- Sekundärkreislauf
- 3
- Behälter
- 4
- Lithiumchloridlösung (LiCl aq.)
- 5
- Baueinheit (I oder II)
- 6
- Pumpe
- 7
- Heizung
- 8
- Hohlkegel bzw. Pumprad
- 9
- Gebläserad bzw. Verteilerelement
- 10
- Gebläse
- 11
- Arbeitsraum
- 12
- Motor
- 13
- Blatt
- 14
- Gehäuse
- 15
- Kanal
- 16
- Heizstab
- 17
- Speicher
- 18
- Zugang
- 19
- Abgang
- 20
- Achse
- 21
- Hohlraum
- 22
- Eintritt
- 23
- Austritt
- 24
- Steg
- 25
- Rippe
- 26
- Umlenkeinheit
- 27
- Zuluft
- 28
- Abluft
- 29
- Zuluft
- 30
- Abluft
- 31
- Achse
- 32
- Motor
- 33
- Sensor bzw. NTC
- 34
- Kontrolleinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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