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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen von Kunststoffgranulaten
nach dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.
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Vor
der Verarbeitung von Kunststoffgranulat ist es zwingend erforderlich,
dieses zu trocknen. Dieses betrifft insbesondere hygroskopische
Kunststoffe, wie beispielsweise PA oder PBT, welche Wassermoleküle vergleichbar
einem Schwamm speichern (Wasserstoffbrückenbildung). Durch Feuchtigkeit
des eingesetzten Kunststoffgranulates werden minderwertige Formteile
verursacht, welche den gestellten Anforderungen nicht entsprechen.
Typische Fehlerbilder reichen von den sogenannten Feuchtigkeitsschlieren
bis hin zu einem Molekularkettenabbau mit entsprechendem Festigkeitsverlust.
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Zum
Trocknen von Kunststoffgranulaten kommen unterschiedliche Trocknungsverfahren
zum Einsatz. Bei Trockenlufttrocknern erfolgt die Trockenlufterzeugung
in einer Luft-Trockenpatrone im Trockner. Die zu entfeuchtende Luft
wird in der Trockenpatrone an einem sogenannten Molekularsieb vorbeigeströmt, welches
das in der Luft enthaltene Wasser aufnimmt. Das Molekularsieb besteht
aus einem porösen
Granulat, welches eines hohe Aufnahmefähigkeit für Wasser besitzt.
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Aufgrund
des einfachen Aufbaus werden zur Trocknung von Kunststoffgranulat
bevorzugt Drucklufttrockner eingesetzt. Dabei wird an einen regelmäßig vorhandenen
Druckluftanschluss ein Ventil zur Druck- und Durchflussmengenreduzierung
angeschlossen, an das sich eine Prozessheizung anschließt, welche
die Luft auf Trocknungstemperatur erwärmt, bevor sie den Materialbehälter durchströmt. Dabei
macht man sich folgenden Effekt zu Nutze: mit steigendem Druck nimmt
die Aufnahmefähigkeit
der Luft für
Wasser ab. Bei der Verdichtung von Luft wird bereits ein Großteil des
Wassers abgeschieden. Wird diese verdichtete Luft auf den Umgebungsdruck
entspannt, hat die entspannte Luft einen Taupunkt von ca. –25°Celsius.
Dabei ist der Taupunkt die Temperatur, bei der die in der Luft gebundene
Feuchtigkeit an einem Objekt kondensiert.
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Der
Einsatz derartiger Drucklufttrockner hat sich bewährt. Nachteilig
erweist sich jedoch, dass die Erzeugung der erforderlichen Druckluft
sehr aufwendig und kostenintensiv ist, wobei große Mengen Druckluft für die Trocknung
des Kunststoffgranulats erforderlich sind.
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Hier
will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, eine Vorrichtung zum Trocknen von Kunststoffgranulaten
auf Grundlage des Prinzips eines Drucklufttrockners zu schaffen,
die einen kostengünstigeren
Trocknungsprozess ermöglicht.
Gemäß der Erfindung
wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils
des Schutzanspruchs 1 gelöst.
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Mit
der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Trocknen von Kunststoffgranulaten
geschaffen, welche einen kostengünstigeren
Trocknungsprozess ermöglicht.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass für die Trocknung
von Kunststoffen in fast allen Anwendungsfällen ein Taupunkt von ca. –10°Celsius ausreichend
ist. Gleichzeitig unterliegt auch die Umgebungsluft sich ändernden
Bedingungen hinsichtlich Luftdruck und Temperatur. So erhöht sich
die Aufnahmefähigkeit
bei steigender Temperatur im Sommer, wo die Luft sehr feucht sein
kann und reduziert sich mit fallender Temperatur im Winter, wo die Luft
sehr trocken ist. Vor diesem Hintergrund ist je nach Umgebungsluft
eine Beimengung bestimmter Mengen an Umgebungsluft möglich, wobei
ein Taupunkt der sich ergebenden Trocknungsluft von –10°Celsius gewährleistet
ist (der Taupunkt der Trockenluft ist entsprechend einstellbar).
Hinzu kommt, dass die Umgebungsluft bei der Kunststoffverarbeitung
naturgemäß sehr warm
ist. Hierdurch sind erhebliche Einsparungen an – sehr aufwendig herzustellender – Druckluft
ermöglicht.
Es ist anzumerken, dass die üblicherweise
in Betrieben vorgehaltene Druckluft im entspannten Zustand einen
Taupunkt von –20° bis –30°Celsius aufweisen
kann.
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Vorteilhaft
ist das Gebläse
mit einem Zuluftfilter gekoppelt. Hierdurch ist ein Eintrag von Schmutzpartikeln
in den beigemengten Luftstrom vermieden, wodurch einer Kontamination
des zu trocknenden Kunststoffgranulats entgegengewirkt ist.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind hinter der Heizung ein
erster Temperaturmesser zur Messung der Zulufttemperatur und innerhalb
des Behälters
ein zweiter Temperaturmesser zur Messung der Ablufttemperatur angeordnet,
welche mit der Steuerung verbunden sind. Hierdurch ist eine optimale
Steuerung der Heizung sowie der gesamten Trockenluftzufuhr ermöglicht.
Ist die Temperatur der eingebrachten Trockenluft gleich der Temperatur
der aus dem Behälter
austretenden Luft, so ist dies ein Kennzeichen für ein energetisch ge sättigtes
System, sodass die Trockenluftmenge sowie die Heizleistung der Heizung
reduziert werden kann.
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Andere
Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben.
Ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend
im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:
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1 die
schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Trocknen von Kunststoffgranulaten und
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2 die
schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Trocknen von Kunststoffgranulaten in
einer weiteren Ausführungsform.
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Die
als Ausführungsbeispiel
gemäß 1 gewählte Vorrichtung
besteht im Wesentlichen aus einer Druckluftquelle 2, die
an ein Proportionalventil 3 angeschlossen ist, welches
gesteuert über
eine Steuerung 4 entspannte Druckluft durch eine Heizung 9 in
den Behälter 1 abgibt.
Durch den Behälter 1 wird
kontinuierlich Kunststoffgranulat durchgeführt, welches über die
eingebrachte Trocknungsluft getrocknet wird. Der durch die Vorrichtung
geleitete Luftstrom ist in 3 über durchgezogene
Pfeile dargestellt, die Daten- und Steuerungsleitungen sind in Form
von gestrichelten Pfeilen dargestellt. Die Steuerung des Proportionalventils 3 erfolgt über die
Steuerung 4 anhand der Daten eines dem Gebläse 5 nachgeschalteten
Taupunktmessers 8, der mit der Steuerung 4 verbunden
ist.
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Zwischen
dem Proportionalventil 3 und der Heizung 9 ist
ein Gebläse 5 zur
Beimengung von Umgebungsluft angeordnet. Das Gebläse 5 wird über die Steuerung 4 über einen
Frequenzrichter 7 gesteuert. Dabei erfolgt die Steuerung
des Gebläses 5 anhand der
Daten eines vor dem Behälter 1 angeordneten Temperaturfühlers 10 zur
Messung der Zulufttemperatur und eines am oberen Ende des Behälters 1 angeordneten
Temperaturfühlers 11 zur
Messung der Ablufttemperatur, welche mit der Steuerung 4 verbunden
sind. Die von dem Gebläse 5 zugeführte Umgebungsluft
wird über
einen vorgeschalteten Zuluftfilter 6 von Verunreinigungen
gereinigt. (Im Ausführungsbeispiel
gemäß 2 erfolgt
die Einspeisung der Druckluft über
das Proportionalventil 3 hinter dem Gebläse 5.)
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Die
Steuerung der Heizung 9 erfolgt ebenfalls über die
Steuerung 4 anhand der Daten der Temperaturfühler 10, 11.
Die Luftmenge des Gebläses 5 sowie
die Intensität
der Heizleistung der Heizung 9 richtet sich dabei nach
der gemessenen Temperaturdifferenz zwischen den Temperaturfühlern 10, 11.
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Zur
Trocknung von durch den Behälter 1 kontinuierlich
durchgeführten
Kunststoffgranulats wird von der Druckluftquelle 2 Druckluft über das
Proportionalventil 3 entspannt und der Taupunkt der entspannten
Trockenluft durch den Taupunktmesser 8 ermittelt. Liegt
der ermittelte Taupunkt niedriger als der erforderliche Taupunkt
von regelmäßig –10°Celsius,
wird über
die Steuerung 4 über
den Frequenzrichter 7 das Gebläse 5 angesteuert,
wodurch Umgebungsluft gefiltert durch den Zuluftfilter 6 dem
Trockenluftstrom beigemengt wird. Gleichzeitig wird die zugeführte Druckluftmenge über Ansteuerung
des Proportionalventils 3 reduziert. Der Trockenluftstrom wird über die
Heizung 9 erwärmt
und dem Behälter 1 zugeführt. Dabei
wird die Temperatur des dem Behälter 1 zugeführten Zuluftstroms
durch den Temperaturfühler 10 gemessen,
dessen Messwerte an die Steuerung 4 weitergeleitet werden.
Außerdem
erfolgt eine Temperaturmessung des aus dem Behälter 1 herausströmenden Abluftstroms über den
Temperaturfühler 11,
dessen Messwerte ebenfalls an die Steuerung 4 gemeldet
werden. Anhand der Differenz der von den Temperaturfühlern 10, 11 gemessenen Werte
erfolgt eine Steuerung der Heizung 9 sowie des gesamten
Trockenluftmengenstroms durch die Steuerung 4.
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Mit
Hilfe des Gegenstands der Erfindung ist also eine einfache und gleichsam
effektive Taupunktregulierung unter minimalem Einsatz von Druckluft gegeben.