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Die
Neuerung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Regeneration feuchtigkeitsbeladener
Prozessluft gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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In
zahlreichen Fertigungsprozessen, insbesondere in der Kunststoffverarbeitung,
müssen
die Ausgangs- und/oder Zwischenprodukte vor einer Weiterverarbeitung
getrocknet werden. Dabei reichert sich die für den Trocknungsvorgang verwendete
Prozessluft mit Feuchtigkeit an, die den Ausgangs- und/oder Zwischenprodukten
entzogen wurde. Grundsätzlich
könnte
die so entstehende feuchtigkeitsbeladene warme Prozessluft zwar
unbehandelt in die Umgebung abgegeben und durch Frischluft ersetzt
werden. Eine solche Lösung
scheidet jedoch im Hinblick auf den Energiehaushalt und damit aus
Kostengründen
aus.
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Wie
oben erwähnt,
ist es bei der Verarbeitung von Kunststoffgranulaten erforderlich,
diese vor der Verarbeitung oder Weiterverarbeitung zu trocknen.
Dies geschieht mittels das Kunststoffgranulat durchströmender trockener
Warmluft (Prozessluft), und zwar in einem dafür vorgesehenen Behälter, wobei
die Feuchtigkeit dort zunächst
aufgenommen und dann anschließend
wieder entfernt werden muss.
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Hierzu
wird die mit Feuchtigkeit angereicherte Prozessluft einem Regenerationsprozess
unterworfen. Die Entfeuchtung erfolgt dabei in mit Molekularsieben
versehenen Trocknungspatronen, in denen die mitgeführte Feuchtigkeit
der Prozessluft adsorbiert wird.
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Grundsätzlich werden
mehrere solcher Trocknungspatronen parallel verwendet. Während zumindest
eine Trocknungspatrone in der Trocknungsphase arbeitet, werden gleichzeitg
eine oder mehrere parallel geschaltete Trocknungspatronen von der
in ihnen adsorbierten Feuchtigkeit befreit und damit für eine neue
Trocknungsphase aufbereitet. Für
die Regeneration der Trocknungspatronen ist es bekannt, im sogenannten
Gleichstrom-Prinzip zu arbeiten, d.h. die Strömungsrichtung in den Trocknungspatronen
ist in der Trocknungsphase für
die Prozessluft und in der Regenerationsphase der Trocknungspatrone
stets gleichgerichtet.
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Es
ist auch bekannt, nach dem sogenannten Gegenstrom-Prinzip zu arbeiten.
Dabei ist die Strömungsrichtung
in den Trocknungspatronen während der
Regeneration der Trocknungspatronen der Strömungsrichtung während des
Trockungsprozesses entgegen gesetzt.
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Der
Vorteil des Gegenstrom-Prinzips liegt in einem deutlich geringeren
Energieverbrauch während
der Regeneration. Wenn die Trocknungspatrone während des Trocknungsprozesses
Feuchtigkeit aus der Prozessluft aufnimmt, wird sie in Strömungsrichtung
kontinuierlich fortschreitend befeuchtet. Es entsteht eine in Strömungsrichtung
wandernde Trennfront „feucht/trocken". Rechtzeitg bevor
die so entstehende durch die Trocknungspatrone wandernde Trennfront „feucht/trocken" das Ende der Trocknungspatrone
erreicht, muss der Strom der zu trocknenden Prozessluft unter Wahrung
einer Sicherheits- bzw.
Pufferzone auf eine andere Trocknungspatrone umge schaltet werden.
So wird sichergestellt, dass ohne zeitliche Unterbrechung eine aktive
trocknende Zone zur Verfügung
steht und somit ein kontinuierlicher, unterbrechungsloser Trocknungsprozess
ablaufen kann.
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Bei
der Gegenstrom-Regeneration wird der noch verbliebene trockene Bereich
der Trocknungspatrone nunmehr als Ausgangspunkt benutzt, von dem
aus auch die sich anschließenden
durchfeuchteten Bereiche der Trocknungspatrone kontinuierlich durchlaufend
in Gegenrichtung zur vorangegangenen Befeuchtung der Trocknungspatrone
wieder getrocknet werden. Die Trennfront „feucht/trocken" wandert nunmehr
entgegen ihrer ursprünglichen
Bewegungsrichtung zurück.
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Bei
der Gleichstrom-Regeneration wird der zunächst verbliebene trockene Bereich
der Trocknungspatrone dagegen von der Trennfront „feucht/trocken" überrollt.
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Schließlich kommt
teilweise auch das „By-Pass-Verfahren" zur Anwendung, bei
dem die Regeneration über
die gesamte Zeit mit einer Teilmenge der Prozessluft erfolgt. Dabei
werden etwa 15 bis 20 % der Prozessluft aus dem Hauptstrom abgezweigt,
auf etwa 220 bis 300° aufgeheizt
und der zu regenerierenden Trocknungspatrone zugeführt. Nach
Abschluss des Trocknungsprozesses wird die der zu regenerierenden
Trocknungspatrone zugeordnete Heizung abgeschaltet und mit dem abgezweigten
Luftstrom der Prozessluft die regenerierte Trocknungspatrone bis
auf 60°C
abgekühlt.
Erst bei einer soweit erniedrigten Temperatur ist das Molekularsieb in
der zu regenerierenden Trocknungspatrone wieder voll wirksam. Dabei
muss allerdings eine ständig
abströmende
Teilmenge der Prozessluft als Frischluft in den Kreislauf aufgenommen
werden, so dass die Prozessluft in einem gewissen Umfang zusätzlich mit Feuchtigkeit
beladen wird und die im Trocknungsprozess stehende Trocknungspatrone
schneller mit Feuchtigkeit gesättigt
wird.
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Wie
der Stand der Technik erkennen lässt, gibt
es zahlreiche Bemühungen
die Funktionalität und
den Wirkungsgrad der Regeneration zu verbessern.
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Aus
der
DE 101 18 762
A1 ist ein Verfahren zur Regeneration mit Feuchtigkeit
beladener Trocknungspatronen bekannt, bei dem atmosphärische Luft
auf ca. 220 bis 300°C
aufgeheizt, der Trocknungspatrone zugeführt und die anschließende Rückkühlung der
Trocknungspatrone mit einem aus der getrockneten Prozessluft abgezweigten
Teilluftstrom erfolgt. Dabei wird die Heizung abgeschaltet und das
Ventil derart umgesteuert, dass getrocknete Prozessluft von ca.
60°C für die Nachtrocknung
und Kühlung
der Trocknungspatrone in diese zu regenerierende Trocknungspatrone
eingeleitet wird, und zwar entgegen der Richtung, die für die zu
trocknende Prozessluft festgelegt ist.
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Bei
dem oben geschilderten Ablauf ist es wichtig, dass rechtzeitig bevor
die Trennfront „feucht/trocken" der im Trocknungsprozess
für die Prozessluft
stehende Trocknungspatrone deren Austrittsbereich erreicht, die
Ventile so gesteuert werden, dass die zu trocknende Prozessluft
nicht mehr der bisherigen Trocknungspatrone, sondern der anderen Trocknungspatrone
zugeführt
wird.
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Bei
einer teilweisen oder ausschließlichen Verwendung
atmosphärischer
Luft hängt
die Qualität der
Regeneration – insbesondere
während
der Kühlphase – auch von
der Luftfeuchte der atmosphärischen
Luft ab.
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Insbesondere
in tropischen Zonen ist die Verwendung atmosphärischer Luft wegen der dort herrschenden
hohen Luft feuchtigkeit mit erheblichen Nachteilen bei der Regeneration
verbunden.
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Der
Neuerung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zu schaffen,
die auch in tropischer Atmosphäre
gute Ergebnisse liefert.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe erfolgt neuerungsgemäß durch eine aus einem Trockengutbehälter (12),
einem nachgeschalteten Gebläse
(14), Ventile (22) und Trocknungspatronen (24) über die
der Luftstrom zum Trockengutbehälter
(12) zurückgeführt wird.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
Neuerung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfigur
beispielsweise erläutert.
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1 zeigt
einen grundsätzlichen
Aufbau einer Vorrichtung zur Durchführung des neuerungsgemäßen Verfahrens.
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Grundsätzlich ist
die besondere Bedeutung einer gut entfeuchteten Trocknungspatrone
bereits aus dem Verfahren gemäß
DE 101 18 762 A1 bekannt
und damit Stand der Technik. Es wird dort aber für die Rückkühlung der Trocknungspatronen
24a,
24b ein
aus der getrockneten Prozessluft (mit etwa 0,01 bis 0,1 g/cbm) abgezweigter
Teilluftstrom im Gegenstrom verwendet. Dabei wird die jeweilige
Trocknungspatrone
24a bzw.
24b während des
Kühlvorgangs
weiter intensiv entfeuchtet.
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Der
Nachteil, dass Umgebungsluft (mit etwa 20 bis 30 g/cbm Wasserdampf) über den
Filter 13 angesaugt wird, ist hinnehmbar und kann durch
besser regenerierte Trocknungs patronen 24a, 24b ausgeglichen
werden. Problematisch wird ein solches Verfahren aber mit schwankender
Drucklast vom Trockenbehälter 12.
Damit variiert die Menge der angesaugten Kühlluft und demzufolge auch
die zusätzliche Wasserdampfmenge,
die durch die Trocknungspatrone 24a, 24b entfeuchtet
werden muss und verschärft
sich weiter in tropischen Klimazonen mit einem Wassergehalt bis
40 g/cbm.
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Anders
als beim bekannten Verfahren wird daher neuerungsgemäß die aus
dem Prozess stammende Rückluft
(mit etwa 4 g/cbm Wasserdampf) zum Kühlen jeweils einer der Trocknungspatronen 24a bzw. 24b in
einem Nebenkreis vom Gebläse 14 über eines
der Ventile 22 bzw. 22b im Gleichstrom einer der
Trocknungspatronen 24a bzw. 24b zugeführt und
gelangt dann über
eines der Ventile 23a bzw. 23b sowie über das
Ventil 26 und das Gebläse 14 wieder
zurück
in den Kreislauf der feuchtigkeitsbeladenen Prozessluft.
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Das
Ziel einer gut entfeuchteten Trocknungspatrone gemäss dem Stand
der Technik geht hier teilweise verloren. Es kann aber andererseits
der Nachteil eliminiert werden, bis zu 40 g/cbm Wasserdampf anzusaugen.
Der Energiebedarf gegenüber
dem bekannten Verfahren bleibt unverändert, da sich die Effekte
gegenseitig neutralisieren.
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Eine
Drucklastveränderung
am Trockengutbehälter 12 verändert zwar
auch die Menge der Kühlluft.
Es bleibt aber festzustellen, dass der Einfluss des hohen Wasserdampfgehalts
aus der Umgebung eliminiert wird. Insgesamt steht jetzt ein stabileres und
vom Regelaufwand einfacheres Verfahren zur Verfügung.
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Die
anfänglichen
Bedenken, dass durch den vorausgehenden Schritt, bei dem die Trocknungspatrone
auf 280°C
erhitzt wird, die Rückluft
im nachfolgenden Schritt so stark er wärmt wird, dass die Entfeuchtung
beeinträchtigt
wird oder gar das Gebläse 14 zerstört wird,
kann durch Einstellen der Kühlluftmenge
im Nebenkreis auf etwa 15 bis 25 % der Gesamtluftmenge beherrscht
werden.