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Die Erfindung betrifft einen Luftentfeuchter für eine Trockneranlage, und eine Trockneranlage zum Trocknen von Gegenständen oder dergleichen mit einem solchen Luftentfeuchter, sowie ein Trocknungsverfahren.
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Trockneranlagen werden in der Industrie und im Handwerk verwendet und beispielsweise im Bereich der Galvanotechnik eingesetzt, um die galvanisierten Gegenstände nach dem letzten Spülvorgang zu trocknen.
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Der Anwendungsbereich derartiger Trockneranlagen ist aber nicht auf die Galvanotechnik begrenzt und kann beliebige andere Anwendungsbereiche umfassen.
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Trockneranlagen umfassen in der Regel einen Trockner und einen Luftentfeuchter zum Entfeuchten der Luft im Trockner. Verbreitet ist eine Luftentfeuchtung durch Kondensation. Diese basiert auf dem Wärmepumpenprinzip. Luft wird über einen Luftkühler (Direktverdampfer eines Kältekreislaufs) soweit gekühlt, dass durch Taupunktunterschreitung Wasserdampf auskondensiert und als Wasser abgeschieden werden kann.
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Anschließend wird die zuvor gekühlte Luft mittels Abwärme aus dem Wärmepumpenkreislauf durch den Kältemittelverflüssiger auf Ansaugtemperaturzustand erwärmt.
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Andere Methoden der Luftentfeuchtung, sogenannte Absorptionsentfeuchtung oder Adsorptionsentfeuchtung, nutzen flüssige oder granulare Medien, welche die in der durchströmenden Luft enthaltene Feuchtigkeit aufnehmen.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Trockneranlagen zum Trocknen von Bauteilen oder dergleichen bekannt.
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Die
DE 20 2019 100 525 U1 offenbart eine Trockneranlage, bei welcher feuchte Abluft aus dem Trockner abgeführt und durch Umgebungsluft (Hallenluft) als Zuluft ausgetauscht wird.
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Ein Wärmerückgewinnungssystem, welches von der Abluft durchströmt wird, sorgt für Energieeinsparung beim Erwärmen der Zuluft. Das System stößt insbesondere in den warmen Monaten mit hoher Umgebungstemperatur und hoher Luftfeuchtigkeit an seine Grenzen. Die Trocknung ist dann nicht mehr zuverlässig bzw. unzureichend.
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Bei einem anderen bekannten Konzept wird die Luft in der Trockneranlage im geschlossenen System mit einer Kältefalle entfeuchtet und im Anschluss die abgekühlte Luft über eine Wärmepumpe erwärmt.
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Das System ist kostenintensiv in der Anschaffung. Da die Wärmepumpe ständig in Betrieb ist entsteht hier ein kontinuierlicher Energieverbrauch, auch wenn die Luft im Trockner schon trocken ist.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Luftentfeuchter und eine Trockneranlage mit einem solchen Luftentfeuchter hinsichtlich der Einsatzmöglichkeiten und Energieeffizienz zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch einen Luftentfeuchter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und eine Trockneranlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst.
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Ein erfindungsgemäßes Trocknungsverfahren ist im Patentanspruch 10 angegeben.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung und weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Der Luftentfeuchter für die Trockneranlage ist erfindungsgemäß für den Betrieb in zwei Betriebsarten ausgebildet.
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In der ersten Betriebsart erfolgt ein Frischluftbetrieb, in welchem ein vom Trockner kommender Abluftstrom einem ersten Wärmetauscher zugeführt wird, dem Abluftstrom Wärmenergie entzogen wird und der Abluftstrom nachfolgend in die Umgebung entlassen wird.
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Ein von der Umgebung angesaugter Frischluftstrom wird einem zweiten Wärmetauscher zugeführt, dort erforderlichenfalls entfeuchtet und nachfolgend dem ersten Wärmetauscher zugeführt, dort mit der dem Abluftstrom zuvor entzogenen Wärmeenergie erwärmt und nachfolgend dem Trockner zugeführt.
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In einer zweiten Betriebsart erfolgt ein Umwälzbetrieb, in welchem der vom Trockner kommende Abluftstrom dem ersten Wärmetauscher zugeführt und dem Abluftstrom dort Wärmenergie entzogen wird, und der Abluftstrom nachfolgend einem zweiten Wärmetauscher zugeführt wird, dort erforderlichenfalls entfeuchtet und wiederum dem ersten Wärmetauscher zugeführt wird, wo der Luftstrom mit der dem Abluftstrom zuvor entzogenen Wärmeenergie erwärmt und nachfolgend dem Trockner zugeführt wird.
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Es handelt sich hier um einen geschlossen Luftkreislauf in der Trockneranlage.
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Je nach Ausgestaltung der Erfindung kann der erste Wärmetauscher in allen Betriebsarten ganz entfallen oder nur Bedarfsweise in Betrieb genommen werden.
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Der zweite Wärmetauscher wird nur im Bedarfsfall in Betrieb genommen.
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Die Luft im Trockner muss vor allem bei Trocknungsbeginn entfeuchtet werden, da zu diesem Zeitpunkt die Luftfeuchtigkeit im Trockner am höchsten ist.
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Ist die erste Feuchtigkeit von den zu trocknenden Bauteilen abgetrocknet und verschwunden, sinkt die Luftfeuchtigkeit im Trockner.
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Dabei bleibt die Luftfeuchtigkeit im Trockner über einen großen Zeitraum der Trocknungsperiode weitgehend konstant auf einem niedrigen Niveau.
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Während dieses Zeitraums kann man auf eine Entfeuchtung der Luft im Trockner verzichten und durch Abschaltung des zweiten Wärmetauschers oder Betrieb auf einer niedrigen Leistungsstufe Energie sparen.
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Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Entfeuchtung sensorgesteuert auf den für die Trocknungsaufgabe geringsten Energiebedarf eingestellt werden kann und dennoch die Prozesssicherheit und ein schneller Trocknungsbetrieb gewährleistest ist.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Luftentfeuchter ein Gehäuse, in welchem ein erster und ein zweiter Ventilator, der erste und der zweite Wärmetauscher und eine erste und eine zweite Klappe angeordnet sind.
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Die Komponenten sind über interne Luftwege miteinander verbunden, wobei die Luftwege teilweise durch die Klappen geöffnet und geschlossen werden können.
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Vorzugsweise befindet sich in der ersten Betriebsart die erste Klappe in einer ersten Klappenstellung, in welcher ein Abluftauslass geöffnet ist, durch welchen der aus dem Trockner kommende und mit Feuchtigkeit beladene Abluftstrom in die Umgebung entweichen kann.
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Gleichzeitig befindet sich die zweite Klappe in einer ersten Klappenstellung, in welcher ein Frischlufteinlass geöffnet und eine Verbindung zwischen dem Auslass des ersten Wärmetauschers und dem Einlass des zweiten Wärmetrauschers hergestellt ist, wobei über den Frischlufteinlass ein Frischluftstrom aus der Umgebung angesaugt, dem zweiten Wärmetauscher zugeführt wird, dort erforderlichenfalls entfeuchtet wird, und nachfolgend dem ersten Wärmetauscher zugeführt, dort erwärmt und danach dem Trockner zugeführt wird.
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In der zweiten Betriebsart befindet sich die erste Klappe in einer zweiten Klappenstellung, in welcher der Abluftauslass geschlossen ist.
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Die zweite Klappe befindet sich in einer zweiten Klappenstellung, in welche der Frischlufteinlass geschlossen ist und eine Verbindung zwischen dem Auslass des ersten Wärmetauschers und dem Einlass des zweiten Wärmetrauschers hergestellt ist, so dass der vom ersten Wärmetauscher kommende Abluftstrom dem zweiten Wärmetauscher zugeführt und dort erforderlichenfalls entfeuchtet wird, und danach dem ersten Wärmetauscher zugeführt und dort erwärmt wird, und nachfolgend wiederum dem Trockner zugeführt wird.
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In vorteilhafter Weise muss der zweite Wärmetauscher nur dann eingeschaltet und die Luft durch diesen entfeuchtet werden, wenn es der Trocknungsprozess verlangt und/oder der Feuchtegehalt des Luftstroms über einem festgelegten Grenzwert liegt.
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Die Erfindung bezieht sich gleichermaßen auf eine Trockneranlage zum Trocknen von Bauteilen, welche einen Trockner mit einem Gehäuse und einem Aufnahmeraum für die zu trocknenden Bauteile umfasst, wobei der Trockner mit einem Luftentfeuchter verbunden ist, der aus dem Aufnahmeraum des Trockners mit Feuchtigkeit beladene Abluft abführt und weniger feuchte Zuluft zuführt, wobei ein Luftentfeuchter mit den weiter oben beschriebenen Merkmalen verwendet wird.
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Die erfindungsgemäße Trockneranlage kann derart ausgebildet sein, dass der Trockner und der Luftentfeuchter separate Einheiten bilden, die über Luftkanäle miteinander verbunden sind, oder derart ausgebildet sein, dass der Trockner und der Luftentfeuchter eine gemeinsame Einheit bilden.
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Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der Erfindung ist, dass die Trockneranlage flexibel und modular aufgebaut werden kann, wobei Trockner und Luftentfeuchter in verschiedenen Ausführungen und Bauarten vorliegen, die entsprechend dem Anwendungsfall beliebig miteinander kombinierbar sind.
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Gemäß eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Trocknen von Bauteilen werden die zu trocknenden Bauteile in einen Aufnahmeraum eines Trockners verbracht und dort mit einem Luftstrom umspült, wobei durch einen Luftentfeuchter dem Trockner mit Feuchtigkeit beladene Abluft entzogen wird und weniger feuchte Zuluft zugeführt wird, wobei ein Luftentfeuchter gemäß den weiter oben beschriebenen Merkmale verwendet wird.
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Hierbei wird in einem Entfeuchter durch Umstellen zwischen einer ersten und einer zweiten Betriebsart entweder der aus dem Trockner kommende Abluftstrom in einem geschlossenen Kreislauf durch einen Wärmetauscher entfeuchtet und dem Trockner wieder zurück geführt oder der Abluftstrom wird aus dem Trockner in die Umgebung entlassen und ein Frischluftstrom dem Wärmetauscher zugeführt und erforderlichenfalls entfeuchtet, wobei der Wärmetauscher nur dann zum Entfeuchten des Luftstroms verwendet wird, wenn es der Trocknungsprozess verlangt.
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Optional kann ein weiterer Wärmetauscher vorgesehen sein, der dem aus dem Trockner kommenden Abluftstrom Wärmeenergie entzieht und mit dieser Wärmeenergie dem Trockner zugeführten und entfeuchteten Zuluftstrom erwärmt.
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Aus den Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung.
- 1 zeigt schematisch eine Trockneranlage mit einem Trockner und einem Luftentfeuchter.
- 2 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine erste Ausgestaltung eines Luftentfeuchters in einer ersten Betriebsart (Frischluftbetrieb)
- 3 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine erste Ausgestaltung eines Luftentfeuchters in einer zweiten Betriebsart (Umwälzbetrieb)
- 4 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine zweite Ausgestaltung eines Luftentfeuchters in einer ersten Betriebsart (Frischluftbetrieb)
- 5 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine zweite Ausgestaltung eines Luftentfeuchters in einer zweiten Betriebsart (Umwälzbetrieb)
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Die Trockneranlage 20 besteht aus einem Trockner 20 und einem Luftentfeuchter 30.
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Der Trockner 20 weist ein geschlossenes Trocknergehäuse 21 auf, welches auf der Oberseite eine Klappe 22 aufweist, über welche zu trocknende Gegenstände in einen Aufnahmeraum des Trocknergehäuses 21 eingebracht und ausgebracht werden können.
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In dem Trocknergehäuse 21 sind beispielsweise Umluftkanäle und ein oder mehrere Ventilatoren angeordnet, welche im Aufnahmeraum eine Umluftströmung erzeugen, welche die zu trocknenden Bauteile umströmt und die auf den Bauteilen anhaftende Feuchtigkeit aufnimmt.
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Ferner sind im Trocknergehäuse 21 vorzugsweise Heizregister vorgesehen, um die Luft im Aufnahmeraum zu erwärmen. Erwärmte Luft kann mehr Feuchtigkeit aufnehmen, so dass der Trocknungsvorgang beschleunigt wird.
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Erfindungsgemäß umfasst die Trockneranlage ein Luftentfeuchter 30, der vorzugsweise als externe Einheit ausgebildet ist und die Prozessluft im Trockner 20 entfeuchtet, um den Trocknungsvorgang weiter zu beschleunigen. Der Luftentfeuchter 30 kann alternativ in das Gehäuse des Trockners 20 integriert sein.
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Der Trockner 20 ist über Luftkanäle mit dem Luftentfeuchter 30 verbunden. In den 2 und 3 ist eine erste bevorzugte Ausgestaltung eines Luftentfeuchters 30 im Schnitt dargestellt.
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Der Luftentfeuchter 30 weist ein Gehäuse 31 auf, in welchem die Komponenten des Luftentfeuchters angeordnet und über Luftkanäle und verbundene Kammern strömungstechnisch miteinander verbunden sind.
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Das Gehäuse 31 weist mehrere Lufteinlässe und Luftauslässe auf, die teilweise mittels Klappen 6, 7 geöffnet oder geschlossen werden können.
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In einer ersten Betriebsart des Luftentfeuchters 30, gemäß 2, wird mittels eines im Gehäuse 31 angeordneten Ventilators 2 ein mit Feuchtigkeit beladener Abluftstrom 10 aus dem Trockner 20 über einen Lufteinlass angesaugt und tritt in den Luftentfeuchter 30 ein.
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Der Abluftstrom 10 wird optional durch einen mechanischen Filter 3 gefiltert, um Schmutz und Staubpartikel zu entfernen.
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Danach wird der Abluftstrom 10 durch einen Wärmetauscher 4 geleitet, wo dem Abluftstrom 10 Wärmeenergie entzogen wird, mit welcher dann der dem Trockner 20 wieder zugeführte und entfeuchtete Luftstrom vorgewärmt wird.
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Bei dem Wärmetauscher 4 kann es sich um einen Kreuz-Gegenstromwärmetauscher handeln.
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Stromabwärts des Wärmetauschers 4 ist eine erste Klappe 6 angeordnet, welche eine erste Stellung und eine zweite Stellung einnehmen kann.
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In der dargestellten ersten Stellung der Klappe 6 ist eine Verbindung zu dem Ventilator 2 geöffnet, der, wie oben beschrieben, den Abluftstrom 10 aus dem Trockner 20 ansaugt und über einen Abluftauslass 13 in die Umgebung ausbläst.
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In der ersten Stellung verschließt die erste Klappe 6 eine Verbindung zwischen dem Ausgang des ersten Wärmetauschers 4 und dem Eingang des zweiten Wärmetauschers 5.
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Von einem zweiten Ventilator 1 wird ein Frischluftstrom 11 aus der Umgebung angesaugt und gelangt über einen Frischlufteinlass 9 in den Luftentfeuchter 30.
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Am Frischlufteinlass 9 ist eine zweite Klappe 7 angeordnet, die in der in 2 dargestellten ersten Stellung den Frischlufteinlass 9 freigibt.
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Der Frischluftstrom 11 durchströmt einen zweiten Wärmetauscher 5, der dem Frischluftstrom 11 Wärmeenergie entzieht, so dass die darin enthaltene Feuchtigkeit auskondensiert.
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Das anfallende Kondenswasser wird abgeführt. Der entfeuchtete Frischluftstrom 11 wird durch den oben beschrieben ersten Wärmetauscher 4 geleitet und dort mit der dem Abluftstrom 10 entzogenen Wärmeenergie vorgewärmt und über den Luftauslass 12 durch den Ventilator 1 in den Trockner 20 eingeblasen.
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Der zweite Wärmetauscher 5 muss nur dann in Betrieb gesetzt werden, wenn der Frischluftstrom 11 einen Feuchtigkeitsgehalt aufweist, der über einem vorbestimmten Grenzwert liegt.
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Insbesondere im Winter bei niedrigen Temperaturen und niedriger Luftfeuchtigkeit muss der zweite Wärmetauscher 5 nicht in Betrieb gesetzt werden, da der Frischluftstrom 11 unter diesen Bedingungen nicht entfeuchtet werden muss.
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Das spart erheblich Energie und steigert die Effizienz des Luftentfeuchters 30.
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Die oben beschriebene erste Betriebsart des Luftentfeuchters 30 wird als Frischluftbetrieb bezeichnet.
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Eine zweite Betriebsart des Luftentfeuchters 30 ist der Umwälzbetrieb, welcher in 3 dargestellt ist.
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In der zweiten Betriebsart ist die erste Klappe 6 in einer zweiten Klappenstellung, bei der die Verbindung zwischen dem Wärmetauscher 4 und dem zweiten Ventilator 2 geschlossen ist und stattdessen eine Verbindung zwischen dem Ausgang des ersten Wärmetauschers 4 und dem Eingang des zweiten Wärmetauschers geöffnet ist.
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Der zweite Ventilator 2 wird nicht benötigt.
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Die zweite Klappe 7 ist geschlossen und verschließt den Frischlufteinlass 9 und damit die Verbindung zur Umgebung.
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Mittels des ersten Ventilators 1 wird der Abluftstrom 10 aus dem Trockner 20 angesaugt und tritt über den Lufteinlass 8 in den Luftentfeuchter 30 ein.
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Bei dem Abluftstrom 10 handelt es sich um feuchtigkeitsbeladene Luft aus dem Trockner 20.
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Der Abluftstrom 10 wird optional durch einen mechanischen Filter 3 gefiltert, um Schmutz und Staubpartikel zu entfernen.
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Danach wird der Abluftstrom 10 durch einen ersten Wärmetauscher 4 geleitet, wo dem Abluftstrom 10 Wärmeenergie entzogen wird, mit welcher der dem Trockner 20 zugeführte und entfeuchtete Luftstrom vorgewärmt wird.
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Die erste Klappe 6 verschließt die Verbindung zum zweiten Ventilator 2, so dass der Abluftstrom 10 den zweiten Wärmetauscher 5 durchströmt, wo dem Abluftstrom 10 Wärmeenergie entzogen wird, so dass die darin enthaltene Feuchtigkeit auskondensiert.
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Das Kondenswasser wird abgeführt.
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Der entfeuchtete Abluftstrom 10 wird vom zweiten Wärmetauscher wiederum zum ersten Wärmetauscher 4 geleitet und dort mit der dem Abluftstrom 10 zuvor entzogenen Wärmeenergie vorgewärmt und über den Ventilator 1 und den Luftauslass 12 als entfeuchteter und vorgewärmter Luftstrom 10* dem Trockner 20 zugeführt.
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Auch hier braucht der zweite Wärmetauscher 5 nur dann in Betrieb gesetzt werden, wenn der Abluftstrom 10 einen Feuchtigkeitsgehalt aufweist, der über einem vorbestimmten Grenzwert liegt.
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Die zweite Ausführungsform des Luftentfeuchters, gemäß den 4 und 5, unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform des Luftentfeuchters, gemäß den 2 und 3, lediglich durch die Anordnung der ersten Klappe 6* und die Luftführung durch den zweiten Ventilator 2.
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Die erste Klappe 6* ist nicht am Einlass, sondern am Auslass des zweiten Ventilators 2 angeordnet und kann den Abluftauslass 13 in Richtung zur Umgebung verschließen.
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Die Anordnung der zweiten Klappe 7 ist unverändert.
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In einer zweiten Klappenstellung wird durch die zweite Klappe 7 eine Verbindung zwischen dem Auslass des zweiten Ventilators 2 und dem Eingang des zweiten Wärmetauschers 5 hergestellt.
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Die erste Betriebsart des Luftentfeuchters 30, gemäß 4, entspricht genau der oben erläuterten ersten Betriebsart, wie sie in Verbindung mit 2 beschrieben wurde.
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Der einzige Unterschied ist, dass die erste Klappe 6* am Auslass des Ventilators 2 angeordnet ist und in der ersten Betriebsart geöffnet ist, so dass der Abluftstrom 10 aus dem Trockner 20 in die Umgebung entweichen kann.
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Die zweite Betriebsart des Luftentfeuchters 30, der Umwälzbetrieb, ist in 5 dargestellt.
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In der zweiten Betriebsart befindet sich die erste Klappe 6* in einer zweiten Klappenstellung und verschließt den Abluftauslass 13, so dass über den zweiten Ventilator 2 und den Abluftauslass 13 keine Luft in die Umgebung entweichen kann.
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Die zweite Klappe 7 befindet sich in einer zweiten Klappenstellung und verschließt den Frischlufteinlass 9, so dass keine Luft über den Frischlusteinlass 9 eindringen oder entweichen kann.
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In einer zweiten Klappenstellung wird durch die zweite Klappe 7 eine Verbindung zwischen dem Auslass des zweiten Ventilators 2 und dem Eingang des zweiten Wärmetauschers 5 hergestellt.
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Der Abluftstrom 10 aus dem Trockner 20 wird vom zweiten Ventilator 2 angesaugt und über den Filter 3 und den ersten Wärmetauscher 4, wo dem Luftstrom 10 Wärmeenergie entzogen wird, durch den zweiten Ventilator in den zweiten Wärmetauscher 5 geführt.
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Im zweiten Wärmetauscher 5 wird der Luftstrom 10 gekühlt, wodurch die im Luftstrom 10 enthaltene Feuchtigkeit kondensiert. Das Kondensat wird abgeführt.
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Mittels des ersten Ventilators 1 wird der entfeuchtete Luftstrom 10 durch den ersten Wärmetauscher 4 geleitet und dort mit der dem Abluftstrom 10 zuvor entzogenen Wärmeenergie vorgewärmt und über den Ventilator 1 und den Luftauslass 12 als entfeuchteter und vorgewärmter Luftstrom 10* dem Trockner 20 zugeführt.
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Der zweite Wärmetauscher 5 muss nur dann in Betrieb gesetzt werden, wenn der Abluftstrom 10* einen Feuchtigkeitsgehalt aufweist, der über einem vorbestimmten Grenzwert liegt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ventilator
- 2
- Ventilator
- 3
- Filter
- 4
- Wärmetauscher
- 5
- Wärmetauscher
- 6
- Klappe
- 7
- Klappe
- 8
- Lufteinlass (Abluft vom Trockner)
- 9
- Frischlufteinlass
- 10
- Abluftstrom (vom Trockner)
- 11
- Frischluftstrom
- 12
- Luftauslass (zum Trockner)
- 13
- Abluftauslass
- 20
- Trockner
- 21
- Trocknergehäuse
- 22
- Klappe
- 30
- Luftentfeuchter
- 31
- Gehäuse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202019100525 U1 [0008]
