DE1246587B

DE1246587B - Vorrichtung zum kapazitiven Erwaermen zu trocknender zylindrischer oder prismatischer Koerper, z. B. Spinnkuchen

Info

Publication number: DE1246587B
Application number: DE1965S0096321
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans-Christ Grassmann; Dipl-Ing Klaus Schmidt; Emil Walther
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1965-04-01
Filing date: 1965-04-01
Publication date: 1967-08-03
Also published as: BE677373A; GB1167019A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES -wjNS^ PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

F26b

Deutsche Kl.: 82 a - 1

Nummer: 1 246 587

Aktenzeichen: S 96321 X/82 a

Anmeldetag: 1. April 1965

Auslegetag: 3. August 1967

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kapazitiven Erwärmen zu trocknender zylindrischer oder prismatischer Körper, deren dielektrische Werte und geometrische Maße sich abhängig vom Trocknungsprozeß ändern, beispielsweise Spinnkuchen, mit wärmeisolierender Gutunterlage und Hilfselektroden.

Es sind bereits Einrichtungen zum kapazitiven Erwärmen thermoplastischer Stoffe bekannt, die einen sehr geringen dielektrischen Verlustfaktor besitzen. Bei diesen bekannten Einrichtungen werden zwischen den Elektroden und dem zu behandelnden Stoff zumindest an einer Seite eine oder mehrere Scheiben oder Folien eines Stoffes mit relativ hohem dielektrischem Verlustfaktor eingelegt. Die Scheiben oder Folien sollen einerseits eine hinreichende Aufheizung des zu erwärmenden, dielektrisch verlustarmen Stoffes ermöglichen und andererseits eine Wärmeableitung aus dessen äußeren Schichten verhindern.

Ferner sind Einrichtungen zum kapazitiven Trocknen von Holz und Zellstoff bekannt, bei denen ebenfalls zwischen dem zu behandelnden Gut und den Kondensatorplatten ein Stoff mit großen dielektrischen Verlusten angeordnet ist. Dieser Stoff erhitzt sich ebenfalls im Kondensatorfeld sehr stark und verhindert somit eine Kondensation des aus dem Gut entweichenden Wasserdampfes an den Kondensatorplatten, womit auch eine ansonsten mögliche Befeuchtung des in der Nähe befindlichen Gutes ausgeschaltet ist. Schließlich sind noch Vorrichtungen zum dielektrischen Trocknen von Schleifscheiben bekannt. An einer oder an beiden Stirnseiten der Schleifscheiben sind Hilfselektroden angebracht, die die durch Feldstärkeänderungen ausgelösten Überschläge ableiten und somit die Schleifscheiben vor örtlichen Verbrennungen schützen sollen. Schließlich sind kapazitive Erwärmungseinrichtungen für Spinnkuchen mit Hilfselektroden bekannt, bei denen die Hilfselektroden außerhalb des Behandlungsbehälters angeordnet sind (USA.-Patentschrift 2 403 800).

Die bisher bekannten kapazitiven Erwärmungseinrichtungen haben den Nachteil, daß die angeführten Hilfselektroden nicht zu einer homogenen Feldverteilung und somit zu einer gleichmäßigen Trocknung von solchen Körpern herangezogen werden können, die vom Trocknungsprozeß abhängige dielektrische Werte und geometrische Abmessungen besitzen und deren Höhe im Vergleich zu ihrer Dicke oder ihrem Durchmesser gleich oder größer ist. Ferner haben die bekannten Vorrichtungen den Nachteil, daß die Abdeckschichten aus Stoffen mit hohen dielektrischen Verlusten bestehen, die sich im kapazitiven Hochfrequenzfeld mehr als das Trocknungsgut erhitzen

Vorrichtung zum kapazitiven Erwärmen zu
trocknender zylindrischer oder prismatischer
Körper, z. B. Spinnkuchen

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Hans-Christian Graßmann,

Dipl.-Ing. Klaus Schmidt,

Emil Walther, Erlangen

und somit hitzeempfindliche Körper an den Berührungsstellen beschädigen oder gar verbrennen können. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen und eine Vorrichtung zu schaffen, die eine gleichmäßige Erwärmung von sehr hitzeempfindlichen Körpern, deren dielektrische Werte und geometrische Abmessungen sich in Abhängigkeit vom Trocknungsprozeß ändern, ermöglichen. Insbesondere soll der sogenannte »Bügel-

^a5 effekt« bei Textilien, d. h. die Überhitzung des zu erwärmenden Körpers an den Berührungsstellen mit den wärmeisolierenden Schichten, vermieden werden. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Hilfselektroden mit unterschiedlichen Abmessungen pyramiden- oder kegelstumpfförmig ausgebildet außerhalb je einer wärmeisolierenden Schicht aus dielektrisch verlustarmem Stoff an den Stirnseiten des zu trocknenden Körpers angebracht sind. Mit Vorteil sind zur Vermeidung einer zusätzlichen Aufheizung des Körpers durch die Isolierschichten hierfür Stoffe verwendbar, die gasdurchlässig sein können und deren Verlustziffer höchstens 6-10"² bebeträgt. Schließlich ist es vorteilhaft, die Isolierschichten als Zentriereinrichtungen auszubilden.

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert.

F i g. 1 zeigt eine bisher übliche Vorrichtung zur kapazitiven Trocknung von Gut;

Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung gemäß der Erfindung zur kapazitiven Trocknung hitzeempfindlicher Körper, beispielsweise Spinnkuchen.

In F i g. 1 ist der zu erwärmende Körper mit 1, die mit dem Hochfrequenzgenerator 2 verbundene Elektrode mit 3 und die an Erdpotential liegende Elektrode, die in bekannter Weise als antreibbares Metalltransportband ausgebildet ist, mit 4 bezeichnet. Der Körper 1, der einen mit einer zylindrischen Aus-

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höhlung5 versehenen Spinnkuchen darstellen soll, ist auf einer Isolierunterlage 6, die beispielsweise eine Spanplatte sein kann, auf das Metalltransportband gesetzt.

Es hat sich gezeigt, daß bei einer derartigen Anordnung, die im üblichen Durch! auf verfahren durchgeführte Erwärmung des Spinnkuchens an beiden Stirnseiten eine wesentlich geringere Trocknung als in der mittleren Zone ergab. Versuche haben ergeben, daß die Ungleichmäßigkeit der Trocknung weniger auf eine Dampfrückkondensierung an den Stirnflächen zurückzuführen ist, sondern die Inhomogenität der Trocknung durch Feldverzerrung bewirkt wird. Um diesem Mißstand abzuhelfen, wurde eine Vorrichtung gemäß F i g. 2 geschaffen, die den Einfluß der Feldverzerrung weitgehend zu kompensieren vermag und eine nahezu gleichmäßige Erwärmung und damit Trocknung des Spinnkuchens ermöglicht.

Mit 1 ist wiederum der Spinnkuchen, mit 2 der Hochfrequenzgenerator, mit 3 und 4 die Elektroden und mit 5 die zylindrische Aushöhlung bezeichnet. Zwei Hilfseiektroden sind mit 7 und 8 beziffert, die mit Isolierschichten 9 und 10 versehen an den Stirnseiten des Spinnkuchens 1 angeordnet sind. Die Isolierschichten 9 und 10 sind an den dem Spinnkuchen zugewandten Stirnseiten der Hilfseiektroden 7 und 8 angebracht, vorzugsweise angeklebt. Als Isolierunterlage können günstigerweise Stoffe mit einer relativen Dielektrizitätskonstante 1,5 <Ξ e_rei <Ξ 6 und einem dielektrischen Verlustfaktor tg<3 <ί 100-10-4 verwendet werden. Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von Glasseide in einer Schichtstärke von einigen Millimetern erwiesen. Notwendige Voraussetzung für die Auswahl brauchbarer Isolierschichten 9 und 10 ist ferner, daß die verwendeten Stoffe gut gasdurchlässig sind. Die Forderung nach einem dielektrisch verlustarmen Stoff der Isolierschichten 9 und 10 erklärt sich daraus, daß im Falle der Verwendung eines Isolierstoffes mit hohen dielektrischen Verlusten die hitzeempfindlichen Spinnfasern an den Stirnseiten des Spinnkuchens infolge des »Bügeleffektes« verbrennen oder zumindest eine Strukturänderung erfahren wurden, was beim späteren Färbeprozeß zu einer ungleichmäßigen Farbstoffaufnahme führen würde. Ferner hat es sich als günstig erwiesen, daß die Isolierschichten 9 und 10 infolge ihrer Wärmespeicherwirkung beim Abkühlen der Spinnkuchen die Kondensatbildung an den Stirnflächen verhindern. Besonders günstig ist es demzufolge auch, wenn die Ränder der Isolierschichten etwas über den Spinnkuchen vorstehen, damit sich beim Abkühlen der Randzonen in diesen keine Kondensatreste bilden können. Ein Durchmesserverhältnis zwischen Isolierschicht und Spinnkuchen von 1,1 ist hierfür besonders vorteilhaft.

Die Hilfseiektroden 7 und 8 sind bei zylinder- oder hohlzylinderförmig ausgebildeten Spinnkuchen in ihren Konturen günstigerweise kegelstumpfförmig, bei polygonartigen Spinnkuchenschnittflächen sind sie vorteilhafterweise pyramidenstumpfartig ausgebildet. Die Auflageflächen der Hilfseiektroden sind für einen besseren Dampfaustritt aus dem zu trocknenden Spinnkuchen günstigerweise ringförmig ausgebilnet. Zum gleichen Zweck können sie auch siebartig durchlöchert sein. Die kleineren Stirnflächen der Hilfseiektroden 7, 8 sind mit den Isolierschichten 9, 10 versehen und sind zu den Stirnseiten des zu erwärmenden Körpers 1 gerichtet. Infolge der relativ großen Höhe des Spinnkuchens (H₁ ^ P₁) findet vorzugsweise beim Beginn des Trocknungsprozesses bei einer Anordnung nach F i g. 1 gegen die Mittelebene des Spinnkuchens eine zunehmende seitliche Einschnürung der Feldlinien statt, was zu der dargestellten ungleichmäßigen Erwärmung und somit auch

ίο Trocknung des Spinnkuchens führt. Im Verlaufe des Trocknungsprozesses verdichtet sich das lockere Gewebe des Spinnkuchens zunehmend, was bei sehr feuchten Spinnkuchen bis zur Beendigung des Trocknungsvorganges zu einer Höhenänderung bis zu etwa 50% führen kann. Durch geeignete, experimentell zu bestimmende Ausbildung der Hilfseiektroden 1, 8 kann der Feldlinienverlauf so gesteuert werden, daß sich der Spinnkuchen über den gesamten Querschnitt und die gesamte Höhe gleichmäßig erwärmt und somit gleichmäßig trocknet. Als vorteilhaft hat es sich herausgestellt, daß die Neigung der Mantellinien der beiden Hilfseiektroden 7, 8, auf die Körperachse bezogen, verschieden ist und der zwischen Körperachse und einer Mantellinie gebildete Winkel zwischen 30 und 60° beträgt. Die Höhen H₇ und H₈ der Hilfseiektroden 7, 8 sind günstigerweise ebenfalls verschieden auszubilden. Ein Verhältnis der Höhen H. : H₈ «rf 2 :1 war bei einem zu Beginn des Trocknungsprozesses gegebenen Höhen-Durchmesser-Verhältnis H₁ : D₁ « 1:1 des Spinnkuchens besonders günstig. Um für eine Fließfertigung reproduzierbare Verhältnisse zu schaffen, sind die Hilfseiektroden 7,8 und/oder die Isolierschichten 9, 10 vorteilhaft mit einer Zentriereinrichtung aus dielektrisch verlustarmen Stoffen versehen.

Das Anwendungsgebiet der Erfindung beschränkt sich nicht auf die Trocknung von Spinnkuchen. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung läßt sich überall dort mit Vorteil verwenden, wo hitzeempfindliche Körper gleichmäßig erwärmt und getrocknet werden müssen.

Claims

P aten tansprüche:

1. Vorrichtung zum kapazitiven Erwärmen zu trocknender zylindrischer oder prismatischer Körper, deren dielektrische Werte und geometrische Maße sich abhängig vom Trocknungsprozeß ändern, beispielsweise Spinnkuchen, mit wärmeisolierender Gutunterlage und Hilfseiektroden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfseiektroden (7, 8) mit unterschiedlichen Abmessungen pyramiden- oder kegelstumpfförmig ausgebildet außerhalb je einer wärmeisolierenden Schicht (9, 10) aus dielektrisch verlustarmem Stoff an den Stirnseiten des zu trocknenden Körpers (1) angebracht sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch als Isolierschichten (9, 10), die gasdurchlässig sein können, verwendbare Stoffe, deren Verlustziffer höchstens 6 · 10~² beträgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Ausbildung der Isolierschichten (9, 10) als Zentriereinrichtungen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 403 800.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen