-
Die
Erfindung betrifft eine Trocknungsanlage für Kunststoffgranulat,
mit einem Trocknungsbehälter, der eine zylindrische Umfangswand
aufweist, einem Lufttrockner und einem Umwälzsystem zum Umwälzen
von Luft durch den Trocknungsbehälter und den Lufttrockner.
-
In
der kunststoffverarbeitenden Industrie werden solche Trocknungsanlagen
dazu benötigt, das Kunststoffgranulat vor dem Einschmelzen
oder Plastifizieren zu trocknen, damit der Kunststoff einen für
die weitere Verarbeitung optimalen Feuchtigkeitsgehalt hat. Je nach
chemischer Beschaffenheit des verarbeitenden Kunststoffmaterials
müssen bestimmte Bedingungen hinsichtlich der Trocknungszeit,
der Trocknungstemperatur und des Trocknungsluftdurchsatzes (Strömungsgeschwindigkeit
der Luft im Trocknungsbehälter) eingehalten werden. Der Restfeuchtegehalt
des Granulats muß in der Regel unterhalb eines bestimmten
Höchstwertes liegen, darf jedoch in einigen Fällen
auch einen gewissen Mindestwert nicht unterschreiten, da sich auch
eine Übertrocknung des Granulats für die weitere
Verarbeitung als schädlich erweisen kann.
-
Um
dem wechselnden Bedarf an getrocknetem Granulat Rechnung zu tragen,
werden zumeist mehrere Trocknungsbehälter eingesetzt, die
an ein zentrales Umwälzsystem und einen zentralen Lufttrockner
angeschlossen sind. Der Lufttrockner wird zumeist durch ein Molekularsieb
gebildet, das von Zeit zu Zeit regeneriert werden muß.
Typischerweise enthält der Lufttrockner mindestens zwei
Molekularsiebe, von denen jeweils eines zum Trocknen der Luft verwendet
wird, während das andere regeneriert wird.
-
Ein
Beispiel einer solchen Trocknungsanlage wird in
EP 1 083 033 beschrieben.
-
Als
Lufttrockner sind auch sogenannte Honeycomb-Trockner bekannt, die
nur ein einziges Molekularsieb in der Form eines zylindrischen Rotors
mit Wabenstruktur aufweisen. Die Luft wird dann in mindestens zwei
getrennten, parallelen Strömen in axialer Richtung durch
den Rotor geleitet. Einer dieser Luftströme besteht aus
der zu trocknenden Luft, während der andere zur Regeneration
des Molekularsiebes dreht. Durch langsame Drehung des Rotors wird erreicht,
daß jeder Sektor des Rotors nacheinander die verschiedenen
Luftströme durchquert und somit abwechselnd im Trocknungsbetrieb
und im Regenerationsbetrieb arbeitet.
-
Herkömmliche
Trocknungsanlagen haben den Nachteil, daß sie relativ viel
Platz beanspruchen, was einen flexiblen, an wechselnde Produktionsweisen
des kunststoffverarbeitenden Betriebes angepaßten Einsatz
erschwert. Außerdem erweist es sich als schwierig, das
Umwälzsystem so zu steuern, daß in allen Trocknungsbehältern
die Vorgaben hinsichtlich Trocknungszeit, Luftdurchsatz und Restfeuchtegehalt
des Granulats mit hinreichender Genauigkeit eingehalten werden können.
Die relativ komplexen Leitungssysteme, die zur Verteilung der Trocknungsluft
auf die verschiedenen Trocknungsbehälter dienen, führen
außerdem zu beträchtlichen Druck- und Wärmeverlusten
und damit zu einem erhöhten Energieverbrauch.
-
Als
Trocknungsbehälter werden generell Behälter mit
einer zylindrischen Grundform bevorzugt, weil sie am ehesten eine
gleichmäßige Verweilzeit aller Granulatpartikel
im Trocknungsbehälter und damit eine gleichmäßige
Trocknungsbehandlung sicherstellen können.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Trocknungsanlage zu schaffen, die sich
durch geringen Platzbedarf auszeichnet, sich flexibel einsetzen
läßt und eine genaue Einhaltung der Trocknungsbedingungen
erleichtert.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß das Umwälzsystem und der Lufttrockner eine
integrierte Baugruppe bilden, deren Grundriß auf einer
Seite durch eine zu der zylindrischen Wand des Trocknungsbehälters
komplementäre Kontur begrenzt wird und die unmittelbar
an diese zylindrische Wand angebaut ist.
-
Erfindungsgemäß hat
somit die Trocknungsanlage, die aus einem oder mehreren Trocknungsbehältern
bestehen kann, einen modularen Aufbau, bei dem jedem Trocknungsbehälter
sein eigener Lufttrockner und ein zugehöriges Umwälzsystem
zugeordnet ist. Damit werden zunächst die steuer- und regelungstechnischen
Probleme vermieden, die sich bei herkömmlichen Trocknungsanlagen
aus der Notwendigkeit ergeben, die Trocknungsluft bedarfsgerecht
auf die verschiedenen Behälter zu verteilen. Insbesondere
kann so bei jedem Mo dul der erfindungsgemäßen
Trocknungsanlage der Luftdurchsatz präzise an die Vorgaben
für das jeweils verarbeitete Granulat angepaßt
werden.
-
Dadurch,
daß jeder Trocknungsbehälter unmittelbar mit dem
zugehörigen Lufttrockner ”umbaut” ist,
wird ein geringer Platzbedarf erreicht, und es ergeben sich kurze
Leitungswege innerhalb des Umwälzsystems und damit entsprechend
geringe Energieverluste.
-
Die
Module können wahlweise als Einzelanlagen am jeweiligen
Verbrauchsort betrieben oder in einer zentralen Trocknungsstation
zu einer Batterie zusammengefaßt werden. Wahlweise ist
es auch möglich, den Trocknungsbehälter mit der
zugehörigen Trocknerbaugruppe unmittelbar auf dem Verbraucher,
beispielsweise einem Plastifizierer, zu installieren. Insgesamt
wird so eine sehr hohe Flexibilität beim Einsatz der Trocknungsanlage
erreicht.
-
Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der Lufttrockner
durch einen Honeycomb-Trockner gebildet, bei dem sich der Taupunkt der
erzeugten Trocknungsluft unabhängig von den Witterungsbedingungen
(Feuchtigkeitsgehalt der Umgebungsluft) einstellen und konstant
halten läßt, so daß eine präzise
Steuerung oder Regelung des Restfeuchtegehalts ermöglicht
wird.
-
Im
folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung
näher erläutert.
-
Es
zeigen:
-
1 bis 3 einen
Grundriß, eine Frontansicht und eine Seitenansicht eines
Moduls einer erfindungsgemäßen Trocknungsanlage;
-
4 einen
schematischen Grundriß eines Honeycomb-Lufttrockners;
-
5 ein
Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Trocknungsanlage;
und
-
6 eine
Batterie aus mehreren Modulen der in 1 bis 3 gezeigten
Art.
-
Das
in 1 bis 3 gezeigte Modul einer Trocknungsanlage
umfaßt einen Trocknungsbehälter 10 mit
rotationssymmetrischem Grundriß und eine integrierte Luftrocknerbaugruppe 12,
die unmittelbar an den Trocknungsbehälter 10 angebaut
ist.
-
Der
Trocknungsbehälter 10 ist im oberen Bereich zylindrisch
ausgebildet und weist demgemäß in diesem Bereich
eine zylindrische Umfangswand 14 auf. An den zylindrischen
Teil schließt sich nach unten ein Trichter 16 an,
der sich nach unten konisch verjüngt und am unteren Ende
durch einen Schieber 18 für den dosierten Austrag
des getrockneten Granulats abgeschlossen ist.
-
Die
Lufttrocknerbaugruppe 12 hat die Form eines im wesentlichen
quaderförmigen Schrankes, weist jedoch im Grundriß (1)
auf der dem Trocknungsbehälter 10 zugewandten
Seite eine konkave Kontur 20 auf, die an die Krümmung
der zylindrischen Wand 14 des Trocknungsbehälters 10 angepaßt
ist. Dies erlaubt es, die Luftrocknerbaugruppe 12 in besonders
platzsparender Weise an den Trocknungsbehälter 10 anzubauen.
-
Einige
der wesentlichen Komponenten der Luftrocknerbaugruppe 12 sind
in 1 gestrichelt eingezeichnet. Bei diesen Komponenten
handelt es sich um ein Gebläse 22, einen Honeycomb-Lufttrockner 24 mit
zugehörigem Antriebsmotor 26, einen Lufterhitzer 28,
winen wärmetaushcer 30 und eine elektronische
Steuereinrichtung S. Das Gebläse 22 sowie verschiedene,
in 1 nicht gezeigte Leitungen, die die einzelnen
Komponenten der Lufttrocknerbaugruppe 12 miteinander und
mit dem Trocknungsbehälter 10 verbinden, bilden
zusammen ein Umwälzsystem für die Trocknungsluft.
-
Die
Funktionsweise der Trocknungsanlage soll nun anhand der 4 und 5 näher
erläutert werden.
-
Der
Honeycomb-Lufttrockner 24 weist ein zylindrisches Gehäuse 32 auf,
das in 4 in einem schematischen Schnitt dargestellt ist.
Dieses Gehäuse 32 ist durch radiale Trennwände
in vier sektorförmige Kammern 24a–24d unterteilt,
die in axialer Richtung von verschiedenen, voneinander getrennten
Luft strömungen durchströmt werden, wie im folgenden
noch näher erläutert werden wird.
-
Im
Inneren des Gehäuses 32 ist ein Rotor 34 angeordnet,
der durch ein Molekularsieb mit Wabenstruktur gebildet wird und
langsam in Richtung des Pfeils A rotiert, so daß jede Zone
des Rotors nacheinander die Kammern 24a–24d durchläuft.
-
In 5 ist
das gesamte Modul der Trocknungsanlage als Blockdiagramm dargestellt.
Der Trocknungsbehälter 10 wird wie üblich
von oben mit Granulat beschickt, das nach einer gewissen Verweilzeit
durch den Schieber am unteren Ende ausgetragen wird. Während
der Verweilzeit im Trocknungsbehälter wird das Granulat
von Trocknungsluft umströmt, die im Lufttrockner 24 getrocknet
und dann im Lufterhitzer 28 erhitzt wurde. Diese Luft durchströmt den
Trocknungsbehälter in vertikaler Richtung von unten nach
oben und tritt am oberen Ende des Trocknungsbehälters durch
einen Auslaßstutzen 36 aus (siehe 2).
Die aus dem Auslaßstutzen austretende Luft hat eine hohe
Temperatur und ist mit Feuchtigkeit beladen, die dem Granulat entzogen
wurde. Diese Luft wird zunächst in einem Filter 38 gefiltert und
dann im Wärmetauscher 30 mit Umgebungsluft gekühlt,
die ggf. aktiv mit Hilfe eines Gebläses 40 angesaugt
werden kann.
-
Die
so gekühlte Rückluft vom Trocknungsbehälter 10 wird
dann durch die Kammer 24b des Honeycomb-Lufttrockners 24 geleitet
und dort in einer ersten Stufe gekühlt. Anschließend
durchströmt die Luft einen weiteren Wärmetauscher 42,
in dem die Luft im Wärmeaustausch mit Umgebungsluft weiter gekühlt
wird. Das Gebläse 22 fördert dann die
Rückluft, die die Kammer 24b und den Wärmetauscher 42 passiert
hat, durch die Kammer 24a des Honeycomb-Lufttrockners 24,
die eine zweite Trocknungsstufe bildet. Ein Teil der getrockneten
Luft wird dann über den Lufterhitzer 28 wieder
in den Trocknungsbehälter 10 geleitet.
-
Ein
anderer Teil der in der Kammer 24a getrockneten Luft wird
jedoch über ein einstellbares Drosselventil 44 abgezweigt
und durch die Kammer 24d des Honeycomb-Lufttrockners 24 geleitet.
Anschließend wird diese Luft über einen Wärmetauscher 46 wieder
zur Kammer 24b zurückgeleitet.
-
Ein
weiteres Gebläse 48 saugt über den Wärmetauscher 42 Außenluft
an und leitet diese über einen weiteren Wärmetauscher 50,
den Wärmetauscher 46 und einen Lufterhitzer 52 in
die Kammer 24c des Honeycomb-Luftdruckes 24. Diese
erhitzte Luft dient dazu, den Teil des Rotors 34 zu regenerieren, der
die Kammer 24c durchläuft. Im Wärmetauscher 50 wird
dieser Luft dann wieder ein Teil ihrer Wärme entzogen,
und sie wird wieder in die Umgebung abgegeben.
-
Der
Teil des Rotors 34, der in der Kammer 24c regeneriert
wurde, läuft dann durch die Kammer 24d und wird
dort mit der getrockneten Luft gekühlt, die über
das Drosselventil 44 abgezweigt wurde. Da die Kühlung
nicht mit Umgebungsluft erfolgt, ist der Zustand und damit die Trocknungsfähigkeit
des regenerierten Molekularsiebes bei Eintritt in die Kammer 24a des
Lufttrockners unabhängig vom Feuchtigkeitsgehalt der Umgebungsluft.
-
In
der Kammer 24a befindet sich stets der Teil des Rotors 34,
der gerade frisch regeneriert und dann in der Kammer 24d gekühlt
wurde und somit die höchste Trocknungsfähigkeit
aufweist. Deshalb bildet die Kammer 24a die zweite Trocknungsstufe,
mit der der Feuchtigkeitsgehalt der Trocknungsluft auf ein Minimum
reduziert wird. Anschließend durchläuft der Rotor
die Kammer 24b, die die erste Trocknungsstufe bildet.
-
Die
in 4 und 5 gezeigten Wärmetauscher 30, 42, 46 und 50 dienen
dazu, einen größten Teil der in den Lufterhitzern 28 und 52 erzeugten Wärme
wieder zurückzugewinnen. Wahlweise kann jedoch auch auf
einige dieser Wärmetauscher verzichtet werden. Ebenso versteht
es sich, daß die Gebläse 22 und 48 nicht
notwendigerweise an der in 5 gezeigten
Stelle angeordnet zu sein brauchen, sondern auch an anderer geeigneter
Stelle in dem Umwälzsystem sitzen können.
-
Wie 1 zeigt,
ist der Wärmetauscher 30 in dem Teil der Trocknerbaugruppe 12 untergebracht, der
direkt dem Trocknungsbehälter 10 zugewandt ist. Dieser
Teil ist durch eine Trennwand 54 vom übrigen Teil
der Trocknerbaugruppe 12 abgetrennt und in der Mitte durch
die konkave Kontur 20 eingeschnürt. Der Wärmetauscher
läßt sich hier besonders platzsparend unterbringen,
wobei die beiden durch die Kontur 20 voneinander getrennten
Abteile über Schläuche verbunden sein können,
die durch Schlitze in der Trennwand 54 hindurchgeführt
sind. Diese Anordnung des Wärmetauschers 30 hat
zudem den Vorteil, daß die mechanischen Teile der Trocknerbaugruppe von
der vom Trocknungsbehälter 10 abgewandten Seite
her bequem zugänglich sind, falls Wartungsarbeitern erforderlich
sein sollten.
-
Die
Umfangswand 14 des Trocknungsbehälters 10 weist
eine gute Wärmeisolierung auf, so daß sie die
Temperatur in der von der Trennwand 54 abgetrennten Zone
der Trocknerbaugruppe 12 nicht wesentlich erhöht.
Die Umgebungsluft, die zur Kühlung der Rückluft
in den Wärmetauscher 30 dient, wird über
einen in 1 bis 3 eingezeichneten Ansaugstutzen 56 angesaugt.
Weiterhin erkennt man in 1 bis 3 einen
Filter 58, über den die zum Regenerieren des Rotors 34 in
der Kammer 24c dienende Luft wieder in die Umgebung abgegeben
wird.
-
Das
in 1 bis 3 gezeigte Modul läßt sich
erforderlichenfalls unmittelbar auf einem Verbraucher, beispielsweise
einem Plastifizierer montieren. Wahlweise kann dieses Modul jedoch
auch auf einem Gestell montiert werden, das es erlaubt, einen Behälter
oder Wagen unterhalb des Schiebers 18 aufzustellen, um
das ausgetragene Granulat aufzufangen.
-
6 zeigt
eine Batterie aus vier baugleichen Modulen der oben beschriebenen
Art, die jeweils auf einem solchen Gestell 60 stehen. Die
Gestelle 60 sind unmittelbar nebeneinander aufgestellt, so
daß die Module platzsparend zu einer Batterie gruppiert
werden können. Jedes Gestell weist außerdem einen
Haken 62 auf, der eine formschlüssige Verriegelung
mit dem jeweils benachbarten Gestell 60 ermöglicht.
-
In 6 erkennt
man außerdem auch relativ kurze Schlauchleitungen 64,
die die Auslaßstutzen 36 der einzelnen Trocknungsbehälter 10 mit
jeweils zugehörigen Trocknerbaugruppen 12 verbinden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-