DE2226440A1

DE2226440A1 - Verfahren zur vakuumtrocknung

Info

Publication number: DE2226440A1
Application number: DE19722226440
Authority: DE
Inventors: Friedrich Fauser
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1972-05-31
Filing date: 1972-05-31
Publication date: 1973-12-06

Description

72,011·

LEYBOLD-HERAEUS GMBH. & CO.KG. Köln-Bayental

Verfahren zur Vakuumtrocknung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Vakuumtrocknung von Produkten, bei.denen die Zufuhr von Wärme und die Abfuhr von Dampf behindert sind.

Bekannte Trocknungsverfahren beruhen auf einer Vakuumbehandlung bei erhöhter Temperatur. Soll z.B. das zu trocknende Produkt von Wasser befreit werden, dann ist wegen der hohen Verdampfungswärme des Wassers (ca. 540 kcal/kg) eine ausreichende Wärmezufuhr für einen schnellen Ablauf des Trocknungsprozesses von entscheidender Bedeutung. Das Trocknen vonProdukten, die sich z.B. in einem Gehäuse mit einer kleinen öffnung befinden (eingebaute Transformatoren oder dgl.), konntedeshalb bisher nicht in wirtschaftlicher Weise durchgeführt werden, da eine Aufheizung des Transformators mit Wärmestrahlen durch das Gehäuse behindert ist. Auch die Aufheizung durch Konvektion erfordert infolge der kleinen öffnung im Gehäuse relativ lange Zeiten, zumal durch die öffnung gleichzeitig freiwerdender Dampf abgeführt werden muß. Schließlich ist die Wärmeübertragung durch Konvektion im Vakuum verhältnismäßig gering, da für den KonvektionsVorgang die Moleküldichte maßgebend ist.

Weiterhin ist ein nach dem folgenden Prinzip arbeitendes Trocknungsverfahren bekannt: Ein Wärmeübertragungsmittel verdampft während der Aufheizphase unter Vakuum in einem ■Verdampfer. Der Dampfstrom wird einer Trocknungskammer zugeführt und kondensiert am Trocknungsgut. Mit der dabei freiwerdenden Kondensationswärme wird das Trocknungsgut aufgeheizt und die Feuchtigkeit verdampft. Das kondensierte

309849/03U

2226UQ

Wärmeübertragungsmittel wird in flüssigem Zustand aus der Trockn ngskammer abgezogen und dem Verdampfer wieder zugeführt. Hat dasTrocknungsgut die gewünschte Trocknungsendtemperatur erreicht, dann ward der Verdampfer von der Trocknungskammer getrennt. Danach erfolgt durch Zuschalten weiterer Pumpleistung der Nachtrocknungsprozess. Auch dieses Verfahren hat sich bei behinderter Wärmezufuhr durch Konvektion und behinderter"Dampfabfuhr als nicht wirtschaftlich erwiesen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde» ein Verfahren zur * Vakuumtrocknung von Produkten, bei denen die Zufuhr von Wärme und die Abfuhr von Dampf behindert sind, zu schaffen, mit dem wesentlich schnellere Trocknungszeiten erreicht werden können als bei den bekannten Trocknungsverfahren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Produkt zunächst in eine Vakuumkammer eingebracht wird, in der ein Vakuum erzeugt wird, das die Vakuumkammer danach in an sich bekannter Weise mit einem an denlzu trocknenden Produkt kondensierenden Wärmeübertragungsmittel gefüllt wird, und daß die beiden Schritte - Vakuumerzeugung, Füllung mit einem Wärmeübertragungsmittel - bis zu dem gewünschten Trocknungsgrad des Produktes mehrfach wiederholt werden.

Es ist zwar.aus der DT-PS 487 769 seit vielen Jahren bekannt, das Trocknen von Gegenständen unter Anwendung eines periodischen Vakuums vorzunehmen, wobei in der Zwischenzeit trockene Gase in die Vakuumkammer eingelassen werden. Diese Schrift gibt jedoch einem Fachmann keinen Hinweis darauf, statt des trockenen Gases ein am Trocknungsgut kondensierendes Wärmeübertragungsmittel zu verwenden. Erst diese Maßnahme ergibt überraschenderweise den Vorteil, daß die Trocknungszeiten für Produkte, bei denen die Wärmezufuhr und Dampfabfuhr stark behindert sind, erheblich gesenkt werden können.

- 3 309849/03U

Sind d'β Produkte in einem Gehäuse mit einer öffnung untergebracht , dann Ist es zweckmäßig, das Gehäuse derart in der Vakuumkammer anzuordnen*, daß die öffnung nach unten gerichtet ist. Dadurch kann das an dem Produkt kondensierte ,Wärmeübertragungsmittel das Gehäuse in flüssigem Zustand verlassen und am Boden der Trocknungskammer abgezogen werden.

Während der Durchführung eines Trocknungsprozesses nach ■ der Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zu Beginn des Verfahrens die Aufheizzeiten (Einlaß des- Wärmeübertraungsmittels) langer sind als die Evakuierungszeiten und wenn gegen Ende des Verfahrens die Evakuierungszeiten langer als die Aufheizzeiten gewählt werden. Durch diese Maßnahmen kann die Gesamttrockenzeit weiter verkürzt werden'.

Bei der Trocknung von in Gehäusen befindlichen Transformatoren hat es sich als ,vorteilhaft erwiesen, daß ein aus Aufheizzeit und Evakuierungszelt bestehender Zyklus eine mittlere Zeit von 30 Minuten In Anspruch nimmt. Bei anderen Produkten können jedoch wesentlich kürzere oder längere Zyklen zweckmäßig sein. Bei der Trocknung von zusammengebauten Akkumu-«· latoren liegen die Zeiten für die genanntenZyklen beispielsweise im Minutenbereich=

Anhand der Zeichnung soll das Verfahren näher erläutert werden, Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Anlage besteht zweckmäßig aus der Trocknungskammer 1, In der sich das zu trocknende Produkt befindet. Als Beispiel ist ein in einemGehäuse 2 befinflicher Transformator 3 dargestellt. Die öffnung 4 des Gehäuses 2 ist nach unten gerichtet-

Über die Leitung 5 mit dem Ventil 6 steht die Trocknungskammer 1 mit einem Verdampfer 7 in Verbindung, in dem das Wärmeübertragungsmittel aufgeheizt und verdampft wird. Der Zurückführung des kondensierten Wärmeübertragungsmittels von der Trocknungskammer zum Verdampfer dient die 'Leitung 8, in der das Ventil 9 vorgesehen ist.

309849/0314

Die au., der Verdampferkammer abzuführenden Dämpfe, be- \ stehend aus einem Gemisch von nicht-kondensiertem Wärmeübertragungsmittel und von dem Produkt zu entfernendem Dampf, werden von der Pumpe 10 durch die Leitung 11 mit dem Ventil 12, durch den Kondensator 13 und das Gefäß abgesaugt. Nach der Kondensierung des Dampfgemisches im Kondensator 13 erfolgt im Gefäß 14 eine Trennung des Wärmeübertragungsmittels von dem abzuführenden Dampf. Das kondensierte Wärmeübertragungsmittel wird dem Verdampfer über die Leitung 15 mit dem Ventil 16 wieder zugeführt.

Zur automatischen Steuerung des gesamten Prozesses sind die Ventile als Elektromagnetventile ausgebildet und stehen über die gestrichelt dargestellten elektrischen Leitungen mit einem Steuergerät 17 in Verbindung. Auch die Vakuumpumpe 10 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit in den Steuerungsprozess einbezbgen.

Zu Beginn des Verfahrens sind die Ventile 6, 9,. 12 und geöffnet und die Vakuumpumpe eingeschaltet, wodurch zunächst eine Evakuierung des gesamten Systems erfolgt. Zur Aufheizung des Produktes 3 werden das Ventil 12 und das Ventil 16 geschlossen. Es strömt dann das Wärmeübertragungsmittel aus dem Verdampfer 7 über die Leitung 5 in die Trocknungskammer 1 ein und kondensiert am zu trocknenden Produkt. Das kondensierte Wärmeübertragunsmittel wird über die Leitung 8 dem Verdampfer 7 zugeführt. Danach erfolgt das öffnen der Ventile 12 und 16 und ein Schließen der Ventile 6 und 9. In dieser Phase wird ein Dampfgemisch, bestehend aus dem abzuführenden Dampf und nicht-kondensiertem Wärmeübertragungsmittel im Kondensator 13 niedergeschlagen und die nicht-kondensierbaren Anteile von der Vakuumpumpe abgesaugt. Diese Phase bewirkt also die eigentliche Trocknung des Produktes. Gemäß der Erfindung wird der Zyklus, bestehend aus Einlaß des Wärmeübertragungsmittels und Abdampfzeit so lange wiederholt, bis der notwendige Trocknungs-

- 5 309849/03U

grad des Produktes erreicht ist. Der gewünschte Trocknungsgrad ist auch daran erkennbar, wie weit in den Aufheizphasen eine bestimmte Produkttemperatur erreicht werden kann.

Als Wärmeübertragunsmittel können alle verdampfbaren Flüssigkeiten mit definiertem-Siedebereich dienen, die bei der maximalen produkt-spezifischen Trocknungstemperatur einen Dampfdruck kleiner oder gleich Atmosphärendruck haben. Der Dampfdruck des Heizmittels ist vorzugsweise niedriger als der Dampfdruck des abzuführenden Mittels, damit beim Abpumpen vorzugsweise das abzuführende Mittel (nicht notwendig Wasser) verdampft.

Das beschriebene Verfahren ist zur Trocknung sämtlicher Produkte geeignet, bei denen die Wärmezufuhr und die Dampfabfuhr behindert sind. Dabei braucht es sich nicht um Produkte zu handeln, die in einem Gehäuse-untergebracht sind. Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch vorteilhaft bei Produkten anwendbar, bei denen Diffus ions- und Konv'ekt ions vorgänge durch tiefe Rillen oder Spalten erschwert·sind»

*· Q ·—

309849/0314

Claims

PATENTANSPRÜCHE

(l·) Verfahren zur Vakuumtrocknung von Produkten, bei denen die Zufuhr von Wärme und die Abfuhr von Dampf behindert sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt zunächst in eine Vakuumkammer eingebracht wird, in der ein Vakuum erzeugt wird, daß die Vakuumkammer danach in an sich bekannter Weise mit einem an dem zu trocknenden Produkt kondensierenden Wärmeübertragungsmittel gefüllt wird, und daß die beiden Schritte - Vakuumerzeugung, Füllung mit einem Wärmeübertragungsmittel - bis zu einem gewünschten Trocknungsgrad des Produktes mehrfach wiederholt werden.
2. Verfahren zur Vakuumtrocknung von Produkten, die in einem mit einer öffnung versehenen Gehäuse untergebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse derart in der Vakuumkammer angeordnet sind, daß die öffnung vertikal nach unten gerichtet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn des Verfahrens die Aufheizzeiten länger als die Evakuierungszeiten sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß gegen Ende des Verfahrens die Evakuierungszeiten länger als die Aufheizzeiten gewählt werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus Aufheizzeit und Evakuierungszeit bestehender Zyklus eine mittlere Zeit von 30 Minuten in Anspruch nimmt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmeübertragungsmittel eine ver-

- 7 309849/031 4

damp/bare Flüssigkeit verwendet x<rird, dessen Dampfdruck niedriger ist als der Dampfdruck des abzuführenden Mittels.

3098 4 97-0.3.1 4

Leerseite