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Verfahren und Vorrichtung zum Regeln der Heizung eines Teigwarentrockners
Die Trocknung von Teigwaren in Trocknern hat bisher vom Bedienungspersonal besondere
Aufmerksamkeit verlangt, weil die Aufrechterhaltung des gewünschten Zustandes der
Trocknungsluft ständige Anpassung der Heizung und der Luftumwälzung, bzw. der Abluft
erforderte.
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Programmsteuerungen haben den Nachteil, daß bei jedem Produkt ein
besonderer Trocknungsverlauf eingestellt werden muß, wobei einmal aufgetretene Ungenauigkeiten,
sei es bei der Beschickung oder aus irgend einem anderen Grund, z. B. einer Änderung
des äußeren Klimas, sich während des weiteren Verlaufs der Trocknung weiter auswirken.
In solchen Fällen sollte man eine Änderung des Programms vornehmen, und damit braucht
die Anlage eine ständige Überwachung. Weil eine zu scharfe Trocknung zum Bruch der
Teigwaren führt, stellt man vorsichtshalber ein Programm ein, das eine langsamere
Trocknung ergibt, als bei den meisten Teilen des Trocknungsvorganges zulässig wäre.
Damit wird die Leistungsfähigkeit eines gegebenen Trockners nicht ausgenutzt.
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Man könnte versuchen, eine bekannte Regelung anzuwenden, bei welcher
die relative Feuchtigkeit der Trocknungsluft während dem Verbleiben der Waren im
Trockner auf einen konstanten Wert reguliert wird. Weil aber die geringste zulässige
Feuchtigkeit für Teigwaren am Anfang viel tiefer liegt als am Ende der Fertigtrocknung,
bleibt die Trocknungsleistung bei Anwendung dieses Verfahrens während längerer Zeit
unter dem möglichen Maximum. Um diesen Nachteil bei einem statischen Trockner zu
beheben, muß man den Sollwert der relativen Feuchtigkeit während der Trocknung mehrmals
ändern, was auf eine Programmsteuerung hinausläuft. Bei einem kontinuierlichen Trockner
muß man die Anzahl der Abteile und der Regelvorrichtungen erhöhen. Wenn ein Wechsel
des Formats der Teigwaren vorgenommen wird, ändert sich im kontinuierlichen Trockner
die Wasserabgabe. In diesem Fall sollte der eingestellte Sollwert der Feuchtigkeit
geändert werden. Diese Maßnahme verlangt aber vom Personal besondere Kenntnisse
und ein gutes Einfühlvermögen.
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Man hat auch versucht, sowohl die Temperatur am trockenen Thermometer
wie die Temperatur am feuchten Thermometer zu regeln, aber dies läuft bei statischen
Trocknern auf eine Programmsteuerung hinaus, weil am Anfang des Trocknungsvorganges
die Lufttemperatur erhöht wird und im zweiten Teil herabgesetzt wird. Ferner ist
die Regelung größeren Schwankungen ausgesetzt, weil der erreichte Wert einer der
Variablen durch die Korrektur der anderen Variablen gestört wird.
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Schließlich ist auch ein Verfahren zur Regelung des Arbeitsganges
von Trocknungsapparaten bekannt, bei dem die Differenz zwischen den mit nassem und
mit trockenem Thermometer der Trockenluft, d. h. die psychrometrische Temperaturdifferenz,
die ein Maß für die relative Feuchtigkeit darstellt, zur Regelung benutzt wird,
und zwar derart, daß das Absinken der am Ausgang des Trockners gemessenen Temperaturdifferenz
gegen Ende des Trockenprozesses zum Abschalten des Trockners verwendet wird.
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Demgegenüber geht die Erfindung von der Tatsache aus, daß die psychrometrische
Temperaturdifferenz nicht nur von der relativen Feuchtigkeit, sondern auch von der
Temperatur des Trocknungsmittels abhängt. Es hat sich nun gezeigt, daß bei der Trocknung
von Teigwaren die zulässige psychrometrische Temperaturdifferenz der Trocknungsluft
vor ihrem Durchgang durch das Trocknungsgut während längerer Perioden konstant bleibt.
Dies hängt damit zusammen, daß bei Teigwaren mit zunehmender Temperatur des Trocknungsmittels
auch die Feuchtigkeit erhöht werden soll.
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Demgemäß ist das erfindungsgemäße Verfahren zum Regeln der Heizung
eines mit zunehmender relativer Feuchtigkeit des Trocknungsmittels arbeitenden Teigwarentrockners
durch die psychrometrische Temperaturdifferenz des Trocknungsmittels gekennzeichnet
durch eine solche Steuerung der Heizleistung, daß die psychrometrische Temperaturdifferenz
während
des Trocknens konstant gehalten wird.
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Ein erfindungsgemäßer Trockner zum Durchführen dieses Verfahrens mit
psychrometrischem Differenzregler, dessen Fühler in der Trocknungsluft liegen und
dessen Reglerteil mit der Heizung für die Trocknungsluft verbunden ist, ist gekennzeichnet
durch einen so gestalteten Regler, daß dieser die Heizleistung bei Abnahme der psychrometrischen
Temperaturdifferenz vergrößert.
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Die Zeichnung zeigt schematisch zwei Ausführungsformen der Erfindung
am Beispiel eines statischen Trockners.
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F i g. 1 zeigt eine Regelvorrichtung ohne Begrenzung der Höchsttemperatur
und F i g. 2 eine Regelvorrichtung mit Regelung der oberen Temperaturgrenze und
der Frischluftzufuhr. Der statische Trockner 1 (F i g. 1) weist einen Trocknungsraum
2 zur Aufnahme der Teigwaren auf. Die Trocknungsluft wird durch einen Ventilator
3 in diesem Trocknungsraum 2 und in einer Leitung 4 umgewälzt. In der Leitung
4 befindet sich eine Heizvorrichtung 5, zu welcher Heizmittel, z. B. Dampf,
durch eine Leitung 6 zugeführt werden. In die Leitung 6 ist ein Drosselventil 7
eingeschaltet, dessen Ventildeckel 8 an einer Membran 9 befestigt
ist. Diese Membran 9 steht einerseits unter dem Einfluß des Druckes in einer Leitung
11, die direkt an einen Kompressor 12 angeschlossen ist, und andererseits
unter dem Einfluß des Druckes in einer Leitung 13, die mit dem Kompressor
12 unter Einschaltung einer Abflußdüse 14 verbunden ist, die zur Herabsetzung
des Druckes in der Leitung 13 dient. In der dargestellten Lage ist die Kraft, die
aus der Verformung der Membran hervorgeht, im Gleichgewicht mit der Kraft, die durch
den Druck aus der Leitung 11 erzeugt wird. Eine Drosselung 15 verhindert
eine Fortpflanzung des Druckabfalles in vorgeschaltete Teile des Druckluftsystems.
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Der Luftabfluß aus der Düse 14 kann durch einen Hebel 16 reguliert
werden, der bei 17 im Gehäuse eines psychrometrischen Differenzreglers 18 drehbar
montiert ist. Am andern Ende bewegt sich der Hebel 16 unter dem Einfluß der
Volumenänderungen zweier Bälge 20, 21, die über Kapillarleitungen 22, 23 mit der
thermometrischen Flüssigkeit in einem trockenen Thermometerkolben 24, bzw.
einem nassen Thermometerkolben 25 in Verbindung stehen.
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Die Teigwaren werden in den Trocknerraum 2 eingebracht. Es kann sich
z. B. um Teigwaren handeln, die nach dem Preßvorgang schon eine gewisse Zeit, z.
B. 1:'f Stunde, in einem andern Trocknerraum behandelt worden sind und die im Trockner
1 verbleiben, bis sie den gewünschten Trocknungsgrad erreicht haben, z. B. 10 bis
20 Stunden, je nach Format.
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Diese Teigwaren geben Wasser ab, und der psychrometrische Temperaturunterschied
im Trocknerraum 2 und in der Leitung 4 fällt ab. Die Temperatur des feuchten Thermometerkolbens
25 nähert sich jener des trockenen Thermometerkolbens 24,
und die entsprechende
Volumenänderung der thermometrischen Flüssigkeit wirkt sich in den Bälgen
21, 22 aus. Der Hebel 16 wird im Sinne der Schließung der Düse
14 versetzt, und damit steigt der Druck in der Leitung 13. Unter dem Einfluß
dieses erhöhten Druckes bewegt sich die Membran 9 und öffnet das Ventil 7. Je kleiner
der psychrometrische Temperaturunterschied ist, je höher der Druck in der Leitung
13 und je größer die Öffnung des Ventils 7. Einer größeren Öffnung dieses
Ventils 7 entspricht eine größere Leistung der Heizvorrichtung 5.
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Mit dem Fortschreiten der Trocknung vermindert sich die von den Teigwaren
in der Zeiteinheit abgegebene Wassermenge, und der psychrometrische Temperaturunterschied
erhöht sich. Der Hebel 16 erlaubt einen größeren Abfluß aus der Düse
14, und das Ventil 7 schließt immer mehr, bis der Sollwert des psychrometrischen
Temperaturunterschiedes erreicht ist. Dann ist die Heizvorrichtung 5 abgestellt.
Gegebenenfalls kann bei einem dem Sollwert entsprechenden Zustand die Heizvorrichtung
5 noch mit kleiner Leistung in Betrieb stehen. In diesem Fall wird sie erst beim
Überschreiten des Sollwertes ganz abgestellt.
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Der Trockner 1 beginnt sich durch Wärmeverluste abzukühlen, aber der
psychrometrische Temperaturunterschied steigt nicht, weil durch Undichtigkeiten
oder hierfür vorgesehene, nicht dargestellte Frischluftöffnungen genügend trockene,
kühle Luft in den Trockner 1 gelangen kann, um die feuchte, warme Luft zu ersetzen.
Sollte die Abkühlung zu schnell vor sich gehen, dann würde der psychrometrische
Temperaturunterschied sinken, weil die kühlere Luft weniger Wasser aufnehmen kann.
In diesem Fall sorgt aber der psychrometrische Differenzregler 18 für die
Einschaltung der Heizvorrichtung 5 in der vorher beschriebenen Weise, bis
der gewünschte psychrometrische Temperaturunterschied wiederhergestellt ist.
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Die psychrometrische Temperaturregelung hat den Vorteil, daß die Teigwaren
ungefähr den gleichen psychrometrischen Temperaturunterschied am Anfang wie am Ende
ihres Verbleibens in dem Trockner 1 ertragen, z. B. 4° C. Durch die Beeinflussung
der Heizvorrichtung 5 hat man die Gewähr, daß die Heizleistung jederzeit das maximal
Zulässige erreicht, und damit, daß die Trocknung in der kürzesten Zeit erfolgt.
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In der Ausführungsform der F i g. 2 werden die gleichen Elemente wie
in F i g. 1 mit den Bezugszeichen 1 bis 25 bezeichnet. Die Umluftleitung
4 ist mit Leitungen 31, 32 für die Zufuhr von frischer Luft bzw. für
die Abfuhr von feuchter Trocknungs-Luft versehen. Die Leitungen 4, 31, 32
sind mit einer Drosselvorrichtung versehen, die aus Klappen 33, 34, 35 besteht,
die untereinander durch nicht dargestellte Mittel verbunden sind, derart, daß die
Klappen 33, 34 gleichzeitig geöffnet werden, wähmnddem die Klappe 35 geschlossen
wird, und umgekehrt.
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Die Klappe 33 wird durch einen Kolben 37 betätigt, der normalerweise
durch einen kleineren Kolben 38 und eine Feder 40 in der geschlossenen
Lage der Klappe 33 gehalten ist. Der Kolben 38 ist durch eine Leitung 39 mit der
Leitung 11 zum Kompressor 12 verbunden und steht unter dem Einfluß des Druckes dieses
Kompressors. Der Kolben 37 ist durch eine an der Leitung 13 angeschlossene Leitung
42 beaufschlagt.
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Zwischen der Leitung 13 und dem Ventil 7 sind ein Relais
45 und eine Leitung 46 eingeschaltet. das Relais 45 weist einen
Schieber 47 mit einem Durchgang 48 auf. In der gezeichneten Lage des Schiebers
47,
der unter dem Einfluß einer Feder 49 steht, verbindet der Durchgang
48 die Leitung 13 mit der Leitung 46 und dem Ventil
7. Der Schieber 47 steht ferner unter dem Einfluß des Druckes einer
Leitung 51, und wenn dieser Druck hoch genug ist, verbindet der Durchgang
48 das Ventil 7 und die Leitung 46 mit einer Abluftleitung
50.
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Die Leitung 51 ist mit dem Kompressor 12 verbunden und
weist eine Düse 53 auf, deren Abfluß durch einen Hebel 54 geregelt ist. Der Hebel
54 ist bei 55 im thermometrischen Regler 56 gelagert, und sein
anderes Ende ist mit einem Balg 58 verbunden, der über eine Kapillarleitung
59 mit der thermometrischen Flüssigkeit in einem trockenen thermometrischen
Kolben 60 verbunden ist. Bei Erhöhung der Temperatur vermindert der Hebel 54 den
Abfluß aus der Düse 53, und der Druck in der Leitung 51 wird erhöht. Eine Drosselung
57 ist der Düse 53 vorgeschaltet.
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Bei Beginn der Trocknung ist die Wirkung der Vorrichtung nach F i
g. 2 die gleiche wie bei jener der F i g. 1. Wenn der psychrometrische Temperaturunterschied
nur wenig unter dem Sollwert liegt, wird nur die Membran 9 betätigt und es
ist nur die Heizvorrichtung 5 teilweise eingeschaltet. Bei weiterem Vermindern des
psychrometrischen Temperaturunterschiedes öffnet sich das Ventil ? ganz, bis die
Heizvorrichtung ganz eingeschaltet ist. Bei weiterem Sinken des psychrometrischen
Temperaturunterschiedes vergrößert sich noch der Druck in den Leitungen
13 und 42. Das Ventil 7 bleibt weiter offen, und der Kolben
37 überwindet den Widerstand des Kolbens 38 und beginnt die Klappen 33, 34 zu öffnen
und die Klappe 35 zu schließen. Damit wird frische Luft durch die Leitung
31 angesaugt und feuchte Luft durch die Leitung 32 ausgeblasen. Diese
frische Luft enthält weniger Wasser als die Luft, die schon im Trockner ist, und
damit wird die Wirkung der Heizvorrichtung 5 zum Erhöhen des psychrometrischen Temperaturunterschiedes
unterstützt. Gegebenenfalls kann das öffnen der Klappen 33, 34 schon erfolgen, bevor
die Heizvorrichtung 5 im vollen Betrieb steht.
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Wenn die Temperatur der Trocknungsluft einen vorher eingestellten
oberen Grenzwert erreicht, wirkt die thermometrische Flüssigkeit des Thermometerkolbens
60 über den Balg 58 auf den Hebel 54, der den Abfluß aus der Düse 53 so weit
vermindert, daß der Druck in der Leitung 51 den Schieber 47
gegen den
Widerstand der Feder 49 verschiebt, bis das Ventil 7 und die Leitung
46 mit der Abluftleitung 50 verbunden sind. Damit fällt der Druck
auf der oberen Seite der Membran 9 auf Null, das Ventil 7 schließt
sich und die Heizvorrichtung 5 ist abgestellt. Der thermometrische Regler
56 bewirkt, daß die Temperatur der Trocknungsluft in der Nähe des eingestellten
Wertes pendelt, bis die Wasserabgabe der Teigwaren sich derart vermindert, daß die
Abkühlung wie bei der Vorrichtung der F i g. 1 erfolgen kann.
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Mit dieser zusätzlichen Anordnung hat man die Gewähr, daß die Teigwaren
nie einer zu hohen Temperatur ausgesetzt werden.
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Die Erfindung ist selbstverständlich nicht an die beschriebenen Ausführungsformen
gebunden. Sie kann ebensogut für kontinuierliche Trockner verwendet werden. Dort
wird das Verfahren beschleunigt, und es können Produktionsunterbrechungen gefahrlos
überbrückt werden. Bei Ende einer Arbeitsperiode kann der Inhalt ohne weiteres statisch
fertig getrocknet werden, was bei anderen Reguliersystemen eine Programmsteuerung
erfordern würde.
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An Stelle pneumatischer sind auch elektrische Regelapparate verwendbar.
Man kann auch die bekannten Luftbefeuchtungseinrichtungen vorsehen, welche insbesondere
beim Anfahren des Trockners nützlich sein können, wenn der psychrometrische Temperaturunterschied
zu groß sein sollte.