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Kammer zum Trocknen fester Güter im kapazitiven Hochfrequenzfeld Die
Erfindung betrifft eine Kammer zum Trocknen fester Güter im kapazitiven Hochfrequenzfeld
zwischen Seitenelektroden mit Verbindung zur Umgebungsluft im Kammerunterteil und
einem Kondensator zum Niederschlagen der aus dem Trocknungsgut als Dampf entweichenden
Feuchtigkeit.
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Insbesondere kann die Kammer nach der Erfindung zum Trocknen von Wickeln
aus Kunstseidegarn dienen; sie kann aber auch zum Trocknen von Textilien, Holz,
Schwammgummi, Papier und breiigen Massen sowie zum Brennen von Gegenständen, z.
B. Gußkernen, verwendet werden.
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Es sind bereits Geräte dieser Art bekannt, bei denen die Kammer mit
der Umgebungsluft in Verbindung steht. Es ist weiterhin bekannt, bei einer Kammer,
die im Kammerunterteil in Verbindung mit der Umgebungsluft steht, den in der Kammer
entstehenden Dampf am Boden der Kammer dampfförmig oder flüssig aus der Kammer abzuziehen.
Schließlich ist es bei einer nicht mit der Umgebungsluft verbundenen Kammer dieser
Art bekannt, den aus dem Trocknungsgut entweichenden Dampf in einem Kondensator
niederzuschlagen.
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Damit in solchen Trocknungskammern ein genügend wirksames Hochfrequenzfeld
erzeugt wird, ist es in der Praxis notwendig, den Elektroden eine derart hohe Spannung
zuzuführen, daß die Neigung zur Lichtbogenbildung und zum dielektrischen Zusammenbrechen
des Luftraumes an den Elektroden besteht. Die Gegenwart von Wasser in Form von feinem
Nebel oder feinen Tröpfchen auf irgendeiner leitenden benachbarten Fläche vergrößert
in hohem Grade die Neigung zur Lichtbogenbildung und zu zerstörenden elektrischen
Entladungen. Auch wenn den Elektroden geringere Spannung zugeführt wird, besteht
der Nachteil, daß die beim Trocknen aus dem Trocknungsgut entweichende Feuchtigkeit
auf den Elektroden kondensiert, wodurch die Gleichmäßigkeit der elektrischen Heizwirkung
verringert und der Trocknungseffekt beeinträchtigt wird. Es stellt daher ein wesentliches
Problem dar, die störende Kondensation an den Elektroden oder an anderen Teilen
in der Kammer bei der Abführung der durch die Hochfrequenzerwärmung verdampften
Feuchtigkeit zu verhindern. Zu diesem Zweck ist versucht worden, den Elektroden
fühlbare Wärme zuzuführen und eine beträchtliche Luftmenge über die Elektroden zu
leiten, damit der Taupunkt auf eine Temperatur unterhalb der Temperatur der Niederschlagsflächen
gesenkt wird. Eine derartige Maßnahme ist jedoch unwirtschaftlich, da große Wärmeverluste
auftreten und die feuchte Luft über besondere Rohrleitungen mittels Gebläse od.
dgl. abgesaugt werden muß. Bei kaltem Wetter muß ferner die abzusaugendeLuftmenge
vorEinleiten m die Kammer vorerwärmt werden. DasZublasen von Luft an das Trocknungsgut
hat insbesondere bei Wickeln aus Kunstseidegarn außerdem den Nachteil, daß ein ungleichmäßiges
Trocknen und damit ein ungleichmäßiges Schwinden und Dehnen des Garns im Wickel
verursacht wird. Alle diese Schwierigkeiten treten um so mehr auf, je größer der
Feuchtigkeitsgehalt des Trocknungsgutes ist. Da dieser z. B. bei Wickeln aus Kunstseidegam
sehr groß ist, wurde vorgeschlagen, unmittelbar über den Kunstseidewickeln eine
Hochfrequenzstrom führende Abschirmung anzuordnen. Selbst bei geringer Niederschlagsbildung
an der Abschirmung können aber nicht nur Lichtbogen herbeigeführt werden, sondern
auch von der Abschirmung Feuchtigkeitströpfchen auf das Kunstseidegarn abtropfen,
die Metallsalze enthalten und daher, wenn sie auch mikroskopisch klein sein mögen,
für das Garn schädlich sind.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Äufgabe zugrunde, die Kondensation
der aus dem Gut entweichenden Feuchtigkeit auf den Elektroden oder anderen Teilen
in der Kammer zu verhindern. Sie besteht darin, daß in der eingangs erwähnten Kammer
der
Kondensator in Höhe der Kammerdecke angeordnet ist.
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Bei einer auf diese Weise ausgebildeten Kammer ist die unerwünschte
und störende Kondensation der beim Trocknen verdampften Feuchtigkeit an den Elektroden
und anderen Stellen in der Kammer mit Sicherheit vermieden, da der Dampf bei den
gegebenen Betriebsverhältnissen der Kammer rasch zu dem in Höhe der Kammerdecke
angeordneten Kondensator aufsteigt und somit von seiner Erzeugungsstelle abgeführt
wird, ohne daß sich störende Feuchtigkeit an hierdurch gefährdeten Stellen der Kammer
niederschlagen kann. Dabei ist es nicht erforderlich, daß der Dampf durch besondere
Mittel abgesaugt wird und im Zusammenhang hiermit oder in anderer Weise Strömungen
von vorerwärmter Luft in der Kammer hervorgerufen werden, um die Kondensation an
den Elektroden zu verhindern. Hierdurch werden nicht nur Wärmeverluste, sondern
auch die hinsichtlich einer gleichmäßigen Trocknung des Gutes unerwünschten Luftströmungen
am Trocknungsgut vermieden und somit ein schnelles und gleichmäßiges Trocknen gewährleistet.
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Bei der Kammer nach der Erfindung kann zur weiteren Sicherung gegen
das Niederschlagen von Feuchtigkeit an den Kammerwänden oder an anderen Teilen in
der Kammer zusätzlich Wärme durch Heizrohre an den Kammeraußenwänden zugeführt werden.
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Ferner kann die Kammer als Ringkammer mit einem durch sie kreisförmig
hindurchgeführten Förderer ausgebildet sein, mittels dessen das Trocknungsgut während
des Trocknens durch die Kammer hindurchgeführt wird. In diesem Falle ist die Ausbildung
gemäß der Erfindung derart, daß der Kondensator die Kammer von der Einlaßstelle
für den Förderer bis zu dessen dicht neben der Einlaßstelle gelegener Auslaßstelle
an der Kammer gleichlaufend mit der Ringkammeraußenwand umgibt.
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Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig.1 eine schematische Darstellung einer einfachen Ausführungsform der Kammer im
Schnitt, Fig. 2 eine schaubildliche Ansicht einer Ausführungsform, bei der die Kammer
als Ringkammer ausgebildet ist, durch die ein das Trocknungsgut aufnehmender endloser
Förderer kreisförmig hindurchgeführt ist; und Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie
3-3 der Fig. 2. In Fig. 1 ist mit 10 ein das Trocknungsgut darstellender Winkel,
z. B. aus Kunstseidegarn, bezeichnet, der auf eine drehbares, isoliertes Traggestell
11 aufgesetzt ist. Zu beiden Seiten des Garnwickels 10 sind Elektroden 12
und 13 angeordnet, die mit einer Hochfrequenz-Stromquelle zwecks Erzeugung eines
elektrischen Feldes 14 verbunden sind, das sich zwischen ihnen und durch das Trocknungsgut
hindurch erstreckt. Das Traggestell 11 kann an einer Welle 15 befestigt sein, die
durch Lagerteile 16 hindurchgeführt und mittels eines Zahnrades 17 drehbar
ist. Die Drehbewegung ermöglicht, daß die verschiedenen Querschnittsteile des Garnwickels
10 jeweils etwa der gleichen Heizwirkung im elektrischen Feld 14 ausgesetzt werden.
Die Elektroden 12, 13 und das Traggestell 11 für das Trocknungsgut sind, wie an
sich bekannt, in der Kammer 18 angeordnet, die ein Bodenstück 19 haben kann, das
jedoch nicht luftdicht zu sein braucht. Die Wände der Kammer 18, die Decke und das
Bodenstück 19 sind vorzugsweise aus wärmeisolierendem Werkstoff hergestellt, oder
sie sind mit einem derartigen Werkstoff verkleidet. An den Wänden und der Decke
der Kammer 18 sind außen Heizeinrichtungen, z. B. Dampfrohre 20, angeordnet. Wenn
Wasser aus dem Trocknungsgut 10 verdampft werden soll, wird die Durchströmung des
Heizmittels durch die Heizrohre 20 vorzugsweise dermaßen eingeregelt, daß die Wände
der Kammer 18 und damit die darin befindlichen Gase auf einer Temperatur von wenigstens
knapp über 100° C gehalten werden. Für andere zu verdampfende Flüssigkeiten können
die Wände der Kammer 18 durch die Heizrohre 20 ebenfalls auf eine Temperatur gebracht
werden, die jeweils etwas höher ist als der Verdampfungspunkt der Flüssigkeit.
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Gemäß der Erfindung ist der für solche oder ähnliche Trocknungskammern
bekannte Kondensator in Höhe der Kammerdecke angeordnet. Der Kondensator weist hierbei
einen Kondensationsraum 22 auf, der durch eine Dampfübertrittsöffnung 21 mit dem
Innern der Kammer 18 verbunden ist und in dem die von einem Kühlmittel durchströmten
Rohre 23 angeordnet sind. Die Rohre 23 sind derart angebracht, daß das entstehende
Kondensat auf den Boden der Kondensationskammer 22 tropft, durch welchen es beispielsweise
durch eine Leitung 24 abgeleitet wird. Vorzugsweise ist die Strömung des Kühlmittels
in den Rohren 23 durch von Hand betätigbare Steuerventile so einregelbar, daß die
Kondensationsgeschwindigkeit des Dampfes im Kondensationsraum 22 etwa der Dampfaustrittsgeschwindigkeit
aus dem Trocknungsgut 10 entspricht. Die Kondensatleitung 24 kann zu einer Werkanlage
oder einer Heizungsanlage geführt sein, in der die Wärme der das Kondensat bildenden
heißen Flüssigkeit in wirtschaftlicher Weise ausnutzbar ist.
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Beim Betrieb der Trocknungskammer wird, wenn das Trocknungsgut 10
zur Abscheidung der in ihm enthaltenen Flüssigkeit auf deren Verdampfungspunkt oder
höher erwärmt wird, die Flüssigkeit allmählich verdampft, und der entstehende Dampf
steigt unter nach unten erfolgender Verdrängung der in der Kammer 18 vorhandenen
Luft im Sinne der in Fig. 1 eingezeichneten Pfeile zur Kammerdecke empor. Der Dampf
tritt dort durch die Dampfübertrittsöffnung 21 in den Kondensationsraum 22 ein,
wobei er infolge des mit Beginn des Kondensationsvorganges in dem Kondensationsraum
22 abnehmenden Druckes in diesen eingesaugt wird. Vorzugsweise ist die gegenseitige
Anordnung des Kondensationsraumes 22 der Dampfübertrittsöffnung 21 und der Decke
der Kammer 18, wie z. B. in der Zeichnung dargestellt, derart, daß der Kondensationsraum
22 bei normaler Arbeitsweise der Trocknungskammer im wesentlichen unter Ausschluß
von Luft mit dem Dampf angefüllt wird und die Kondensationswirkung gerade stark
genug ist, um die Dampfmenge im oberen Teil der Kammer 18 gleichzuhalten. Auf diese
Weise enthält der Kondensationsraum 22 keinen nennenswerten Luftanteil, wobei zugleich
verhindert wird, daß das Dampfvolumen in der Kammer 18 vergrößert wird und an einer
anderen Stelle der Kammer 18 als an der Dampfübertrittsöffnung 21, z. B. am Boden
der Kammer 18 oder an irgendeiner anderen Öffnung, aus der Kammer 18 austreten kann.
Die Einleitung zusätzlicher Luft in die Kammer 18 mit dem Zweck, eine besondere
Luftströmung zur Abführung des Dampfes zu erzeugen, ist dabei nicht erforderlich,
da
der Dampf, wie bereits erwähnt, im wesentlichen infolge des in
dem Kondensationsraum 22 gebildeten Unterdruckes aus der Kammer 18 bzw. aus dem
Bereich des Trockengutes abgezogen wird. Infolgedessen ist eine ungleichmäßige Trocknung
des Gutes, wie sie bei Anwendung besonderer Luftströmungen auftreten kann, vermieden.
Auch entfällt das Vorwärmen etwaiger Zusatzluft.
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Bei der in Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung
werden die zu trocknenden festen Güter, z. B. ebenfalls Wickel 10 aus Kunstseidegarn,
von einer Fördereinrichtung 25 in im wesentlichen kreisförmiger Bahn durch die als
Ringkammer ausgebildete Trocknungskammer 27 hindurchgeführt. Die Kammer 27 ist hierbei
mit einem Einlaß 26 und einem Auslaß 28 für den endlosen Förderer 25 versehen. Die
Garnwickel durchlaufen die Ringkammer 27 aufeinanderfolgend. Hierbei werden sie
getrocknet, nach dem Trocknen durch den Auslaß 28 der Ringkammer 27 aus dieser herausgeführt
und von dem Förderer 25 abgenommen.
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Der Förderer kann kettenartig mit Plattformteilen 29 und drehbaren
Wellen 30 mit isolierten Traggestellen 31 für die Garnwickel 10 ausgebildet sein.
Der kettenartige Förderer 25 wird über ein Kettenrad 32 durch einen Motor mit Getriebe
33 angetrieben. Ritzel 35 am unteren Ende jeder Welle 30 greifen gleichmäßig oder
periodisch in die Glieder einer fest angeordneten Kette 36.
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Die Wände der Ringkammer 27 bestehen aus isolierendem Werkstoff und
sind mit Metallfolie oder anderem leitendem Abschirmmaterial zur Verhinderung von
Hochfrequenzausstrahlungen aus der Kammer abgedeckt. Ein lotrechter Schnitt durch
die Kammer 27 ist im linken Teil der Fig. 3 dargestellt. Die Seitenelektroden 38,
39 sind als lotrechte Ringelektroden ausgebildet und konzentrisch zu den Wänden
der Kammer 27 angeordnet. Sie sind an eine geeignete Hochfrequenz-Stromquelle angeschlossen,
die etwa in der Mitte der Ringkammer 27 angeordnet sein kann.
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Zur Kondensation des beim Trocknen der Garnwickel 10 aus diesen aufsteigenden
Dampfes ist ein ringförmiger Kondensationsraum 40 mit Kondensationsrohren vorgesehen,
der sich rund um den oberen äußeren Rand der Kammer 27 erstreckt und durch eine
ringförmige Dampfübertrittsöffnung 41 mit der Kammer 27 in Verbindung steht. Die
Wirkung des so gebildeten Kondensators, der die Ringkammer 27 gleichlaufend mit
der Ringkammeraußenwand umgibt, entspricht derjenigen des Kondensators bei der Ausführungsform
nach Fig. 1. An verschiedenen Stellen können am Boden des Kondensationsraumes 40
Kondensatrohre 42 zur Ableitung des Kondensates angeordnet sein. Ferner können an
den Wänden oder im unteren Teil des Ringraumes innerhalb der Kammer 27 Heizspulen
43 zu demselben Zweck wie die Heizrohre 20 in Fig. 1 angeordnet sein.
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Obwohl Fig. 2 die Trocknungskammer in horizontaler Lage darstellt,
kann diese auch so ausgebildet sein, daß sie an ihrem in der Figur linken Ende etwas
angehoben ist. Hierdurch wird mit Sicherheit gewährleistet, daß der aus dem Trocknungsgut
aufsteigende Dampf infolge der Kondensationswirkung vollkommen durch die ringförmige
Dampfübertrittsöffnung 41 abgesaugt wird und nicht etwa aus dem Einlaß 26 oder dem
Auslaß 28 entweicht.
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Der Strom zum Betrieb der Trocknungskammer kann beispielsweise Frequenzen
in der Größenordnung von 100 000 Hertz oder vorzugsweise höhere Frequenzen innerhalb
eines Bereiches von 1 bis 50 Megahertz haben; die Spannung kann beispielsweise zwischen
3000 und 25 000 Volt schwanken.