DE2706162A1

DE2706162A1 - Anlage zur fortlaufenden waermebehandlung eines eine kammer durchlaufenden behandlungsgutes

Info

Publication number: DE2706162A1
Application number: DE19772706162
Authority: DE
Inventors: Pierre Alvarez; Paul Marchal
Original assignee: Air Industrie SA
Current assignee: Air Industrie SA
Priority date: 1976-02-19
Filing date: 1977-02-14
Publication date: 1977-08-25
Also published as: FR2341830B1; US4122611A; CA1074555A; FR2341830A1; DE2706162C2

Description

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Anlage zur fortlaufenden Wärmebehandlung eines eine Kammer durchlaufenden Behandlungsgutee.

Die Erfindung betrifft eine Anlage für die fortlaufende Wärmebehandlung eines eine Kammer durchlaufenden Behandlungegutes in einer durch reinen, gesättigten oder überhitzten Wasserdampf oder ein Gemisch aus Luft und Wasserdampf gebildeten Atmosphäre mit einer Kammer mit einer Schleuse für den Eintritt und einer . Schleuse für den Austritt des Behandlungsgutes, Mitteln zur Führung des Behandlungsgutes und Mitteln für den Wärmeaustausch durch Konvektion, duroh Strahlung oder durch Wärmeleitung, um dem Behandlungsgut die für seine Wärmebehandlung erforderliohe Wärmemenge zuzuführen.

Unter "Wärmebehandlung¹¹ Is^ jede Behandlung zu verstehen, welche an einem Behandlungsgut fortlaufend in eineν Atmosphäre von reinem, gesättigtem oder überhitztem Wasserdampf oder in einer düroh ein Gemisch von Luft und Wasserdampf gebildeten Atmosphäre erfolgt, um z.B. die Dämpfung von Geweben oder die Trocknung eines hygroskopischen Behandlungsgutee vorzunehmen.

Für eine derartige Behandlung ist z.B. ein Verfahren bekannt, bei welchem das Behandlungsgut in einer Atmosphäre von reinem Wasserdampf mit Verdichtung des Dampfs und erzwungener Konvektion an dem Behandlungsgut vorgenommen wird. \

So wird in einer bekannten Anlage ein Teil des In der Behandlungskammer umlaufenden Wasserdampfs durch einen Kompressor abgezogen, welcher den Druck des Dampfs gegenüber dem Inaendruck der Kammer erhöht, und der verdichtete Dampf wird einem in der Kammer

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angeordneten Austauscher und Kondensator zugeführt, wobei sich dann der Dampf niederschlagt und der Atmosphäre der Kammer die für die Behandlung dee Behandlungsgutes und den Ausgleich der verschiedenen Wärmeverluste erf order Hohe Wärme zufuhrt.

Das so niedergeschlagene Wasser wird in einem Scheideballon mit überwachtem Pegel abgeschieden, bevor es in den Außenraum ausgeworfen wird.

Sine derartige Anlage gestattet, eine befriedigende Wärmebilanz mit einem spezifischen Verbrauch von größenordnungsmäs-8ig 0,2 bis 0,4 Megakalorien je kg verdampftes Wasser zu erhalten. Das aus dem Behandlungsgut verdampfte Wasser wird nämlich in flüssiger Form nach auflen ausgeworfen, anstatt in Form von mit luft gemischtem Dampf, wie bei gewissen bekannten Anlagen.

Eine derartige Anlage besitzt jedoch eine gewisse Zahl von Nachteilen.

Zunächst wird das aus dem Behandlungsgut herausgezogene Wasser nach außen mit hoher Temperatur ausgeworfen, was einen bedeutenden Kalorienverlust bildet. Außerdem sind die obigen Verbrauchsbilanzen nur theoretisch, da sie nur für eine vollkommen dichte Kammer gültig sein können.

Bei einer Kammer, in welche das Behandlungsgut ständig eintritt und aus ihr austritt, muß nämlich.ein leichter Überdruck in der Kammer aufrechterhalten werden,- um die Einführung von Luft infolge der Diffusionsersoheinungen und der Diohtedifferenzen zwischen der Luft und dem Dampf zu vermeiden.

Es besteht daher eine obligatorische Leckströmung von Wasserdampf durch die Eintritte und Austritte des Behandlungsgutes.

Die Leckströmung kann natürlich durch die Benutzung von Labyrinthdichtungen und einer glockenförmigen Kammer begrenzt werden.

Diese Leckströmung führt daher zu einer Überwachten Einführung von Wasserdampf in die Kammer, an dessen Zuführleitung grundsätzlich ein automatisches Ventil angeordnet ist, welches von einem Regler des Differentialdruoks der XnMr gegenüber dem Außenraum geregelt wird. Hierbei besteht die Oefahr, daß die Bilanzen des spezifischen Verbrauchs schlecht sind, da jedes aus der Kammer entweichende Kilogramm Dampf größenordnungsmäßig 0,65 Megakalorien abführt.

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Die Erfindung bezweckt, allen diesen Nachteilen

abzuhelfen und insbesondere einen oder mehrere Wärmekreise zu definieren, welche die mechanische Verdichtung des Wasserdampfs so benutzen, daß eine Wärmebehandlung des Behandlungsgutes in einer Kammer unter einem in der Nähe des Atmosphärendrucks liegenden Druck und in einer Atmosphäre aus einem Gemisch von Luft und Wasserdampf oder von reinem, gesättigtem oder überhitztem Wasserdampf mit einem sehr geringen Energieverbrauch möglich ist.

Hierfür ist eine erfindungsgemäße Anlage gekennzeichnet durch wenigstens an der Stelle der Schleusen angeordnete Mittel, welche aus der Kammer eine gewisse Menge dieses Gemische aus Luft und Wasserdampf oder von reinem, gesättigtem oder überhitztem Wasserdampf, gegebenenfalls gemischt mit einer gewissen, aus den Schleusen kommenden Menge an Außenluft, abführen, einen einem Kondensator zugeordneten Verdampfer, welcher diese abgeführte Menge an Dampf und/oder feuchter Luft empfängt, einen Kompressor, dessen Niederdruckeingang mit dem Verdampfer verbunden ist, und einen Kondensator, welcher die Mittel für den Wärmeaustausch bildet, in der Kammer angeordnet ist und mit der Hochdruckförderseite des Kompressors verbunden ist.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße

Anlage für die fortlaufende Wärmebehandlung eines Behandlungsgutes durch Konvektion in einer Atmosphäre von reinem Wasserdampf.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsabwandlung der Fig.1, bei welcher insbesondere diese Wärmebehandlung durch Wärmeleitung erfolgt.

Fig. 3 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Anlage zur fortlaufenden Wärmebehandlung eines Behandlungsgutes durch Konvektion in einer durch ein Gemisch von Luft und Wasserdampf gebildeten Atmosphäre.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsabwandlung der Fig.3, bei welcher Insbesondere die Wärmebehandlung durch Wärmeleitung erfolgt.

Flg. 5 zeigt schematisch eine vollständigere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage zur fortlaufenden Wärmebehandlung eines Behandlungsgutes durch Konvektion in einer Atmo-

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Sphäre von reinem Wasserdampf.

Zur Vereinfachung sind identische oder gleiche Aufgaben erfüllende Elemente in den verschiedenen Ausführungsformen mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Die in den verschiedenen Figuren dargestellte Anlage zur Wärmebehandlung ist z.B. zur Vornahme der fortlaufenden Trocknung eines bandförmigen Behandlungsgutes bestimmt, z.B. Papier, ohne daß natürlich diese Anwendung irgendeine Beschränkung darstellt.

In Fig. 1 erfolgt diese Behandlung in einer mit gesättigtem oder überhitztem reinem Wasserdampf gefüllten wärmegeschützten Kammer 1, in welcher das bandförmige Behandlungsgut 2 fortlaufend umläuft, wobei es zwischen und über FUhrungs- und Umlenkwalzen 3 bzw. 4 läuft. Die Führungswalzen 3 sind in Schleusen 5 bzw. 6 für den Eintritt bzw. den Austritt des Behandlungsgutes in bzw. aus der Kammer angeordnet, wobei die Schleusen in an sich bekannter Weise mit Labyrinthdichtungen oder dgl. ausgerüstet sind. Um den Eintritt von Luft oder den Austritt von Dampf infolge der Dichtedifferenzen der Luft und des Dampfs zu verhindern, hat die Kammer 1 die Form einer Glocke mit einem Eingang und einem Ausgang für das Behandlungsprodukt in der gleichen waagerechten Ebene an dem unteren Teil der Kammer. Jedenfalls ist zu bemerken, daß die Dichtigkeit zwischen der Kammer 1 und den Schleusen 5 und 6 von der Art des Behandlungsgutes und seiner etwaigen Beförderungsart abhängt.

Bei der AusfUhrungsform der Fig. 1 wird das Behandlungsgut 2 durch Konvektion mit dem die Atmosphäre der Kammer bildenden Wasserdampf behandelt. Zur Herstellung des erforderlichen Umlaufs in der Kammer können in dieser geeignete (nicht dargestellte) Ventilatoren und Ablenker angeordnet werden. Der erhaltene innere Umwälajngskreis ist durch eine strichpunktierte Linie 7 dargestellt.

Der Wärmekreis der Anlage, welcher, wie oben erwähnt, der Kammer fortlaufend die für die Wärmebehandlung des Behandlungsgutes 2 erforderliche Wärmemenge in möglichst wirtschaftlicher Weise zuführt und die Atmosphäre der Kammer ohne Zufuhr von äußerem Dampf im Zustand eines reinen überhitzten oder gesättigten Dampfs halten soll, enthält folgende Teile:

a) einen an die Schleusen 5 und 6 angeschlossenen Abfuhrkreis 8-9 mit einem Ventilator 10 zur Abfuhr einer gewissen Dampf-

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menge aus der Kammer 1, mit welcher sich eine gewisse, von außen kommende Luftmenge mischt;

b) einen mit dem Strömungskreis 9 in Verbindung stehenden Kondensator 11, in welchem die von dem Ventilator 10 kommende feuchte Luft fühlbare und latente Wärme durch Niederschlag des in ihr enthaltenen Wasserdampfs dem im Gegenstrom in einem Verdampfer 12 strömenden Wasser liefert, wo es unter konstantem Druck verdampft.

Das niedergeschlagene Wasser der aus dem Strömungskreis 9 kommenden feuchten Luft wird bei 13 an der Basis des Kondensators 11 mit einer Temperatur abgeführt, welche in der Nahe der Temperatur des im Gegenstrom strömenden und in dem Verdampfer 12 verdampfenden Wassers liegt, während die feuchte gesättigte Luft bei 14 mit einer ebenfalls in der Nähe liegenden Temperatur abgeführt wird;

c) einen Niederdruckbehälter 15, dessen Wasserpegel durch einen Regelkreis konstant gehalten wird, welcher einen Fegeldetektor 16 und einen ein Ventil 18 zur Zufuhr von Frischwasser steuernden Pegelregler 17 enthält.

Dieser Behälter 15 speist den Verdampfer 12 mit Wasser durch eine Leitung 19* Eine Leitung 20 setzt außerdem in gasförmiger Phase den oberen Teil des Behälters 15 mit dem Verdampfer 12 in Verbindung, so daß der Wasserpegel in diesem ebenfalls konstant gehalten wird;

d) einen Kompressor 21, welcher von einem Motor 22 mit einer veränderlichen Geschwindigkeit von einer Regelkette 23 angetrieben wird, welche eine die Temperatur der Atmosphäre in der Kammer feststellende Sonde 24 und einen Regler 25 enthält.

Der Kompressor 21 entnimmt durch eine Leitung 26 und durch die Leitung 20 reinen Niederdruckwasserdampf aus dem Verdampfer 12 und dem Niederdruckbehälter 15, um ihn unter hohem Druck in die Kammer 1 durch eine Leitung 27 zu fördern;

e) eine durch Austauscher und Kondensatoren gebildete Anordnung 28, wo sich ein Teil des von dem Kompressor 21 verdichteten Dampfs niederschlägt, wobei er der Atmosphäre der Kammer 1 die für die Wärmebehandlung des Behandlungegutes 2 und den Ausgleich der Verluste erforderliche Wärme zuführt;

f) eine tci>· einem ventil 30 versehene Leitung 29, welche die Leitung 27 mit aer Kammer 1 zur Einführung von von dem Ver-

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dichter kommendem Dampf in die Kammer in Verbindung setzt. Diese Einführung von Dampf wird durch einen Differentialdruckregler 31 geregelt. Dieser Regler steuert das Ventil 30 und empfängt als Steuersignale die Signale, welche von Druckdetektoren 32 und 33 erzeugt werden, welche den Differentialdruck der Kammer 1 gegenüber der Eingangsschleuse 5 liefern.

Diese überwachte Einführung gibt die Gewißheit, daß in der Kammer ein leichter relativer Druck herrscht, wodurch der Eintritt von Luft aus dem Außenraum vermieden wird.

Offenbar ist es zweckmäßig, die bestmögliche Dichtigkeit der Kammer in der Zone der Schleusen aufrechtzuerhalten, so daß diese Dampfeinführung durch die Leitung 29 begrenzt wird, da ihre Größe einen beträchtlichen Einfluß auf die Bemessung des Verdichters hat und den für die Behandlung erforderlichen spezifischen Energieverbrauch erhöht.

Das Ideal ist, gegebenenfalls eine Leckströmung aus der Kammer erhalten zu können, welche gleich dem größten Wert der von dem Behandlungsgut gelieferten Verdampfung ist, so daß in der Kammer ein genügender Differentialdruck ohne Dampfzufuhr durch das Ventil 30 aufrechterhalten wird, wobei diese Zufuhr grundsätzlich nur im Falle einer Abnahme der Verdampfung (verringerte Produktion) oder eines Aufhörens derselben erfolgt, wenn die Kammer kein Behandlungsgut enthält oder die Behandlung ohne aus dem Behänd lungsgut kommende Verdampfung erfolgt;

g) einen Hochdruckbehälter 34, dessen Wasserpegel durch einen Regelkreis konstant gehalten wird, welcher einen Pegeldetektor 35 und einen Pegelregler 36 enthält, welcher ein Entspannungsventil 37 steuert, welches an einer an die Leitung 19 angeschlossenen Leitung 38 angeordnet ist.

Dieser Behälter 34 empfängt durch eine Leitung 39 die Gesamtheit der von der Austauscher-Kondensatoranordnung 28 kommenden Kondensate.

Diese Kondensate werden nach praktisch adiabatischer Entspannung über das Ventil 37 zu dem Niederdruckbehälter 15 abgeführt, was ihre teilweise Wiederverdampfung infolge der durch den Kompressor 21 aufrechterhaltenen Druckdifferenz zwischen den Behältern 15 und 34 bewirkt.

Diese Anordnung bietet den Vorteil, die vollständige

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Rückgewinnung der in den Kondensaten enthaltenen Wärme bei der dem Druck in den Austauschern 28 entsprechenden Sättigungstemperatur zu ermöglichen.

Der Behälter 34 enthält außerdem einen Sicherheitsdruckmesser 40, welcher mit dem Motor 22 des Kompressors durch einen Leiter 41 verbunden ist und den Motor abstellen kann, wenn der Druck in dem Behälter 34 einen bestimmten Schwellenwert übersteigt. Es ist zu bemerken, daß die Unterdrucksetzung des Niederdruckkreises durch Rückströmung von Dampf dann durch ein an der Leitung 26 angeordnetes Rückschlagventil 42 verhindert wird.

Die Ausführungsform der Fig. 2 unterscheidet sich von der der Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß die Wärmebehandlung des Behandlungsgutes 2 nicht mehr durch Konvektion, sondern durch Wärmeleitung erfolgt. Hierfür wird das Behandlungsgut 2 über rotierende Trommeln 43 mit hohler Welle 44 geleitet, in welchen sich der Dampf niederschlägt.

Diese Trommeln bilden hier auch eine Anordnung von Austauschern und Kondensatoren. Die Zufuhr des aus der Leitung 27 kommenden Dampfs erfolgt durch ein Ende der hohlen Wellen 44 mit einer Drehdichtung, während die Abfuhr der Kondensate zu der Leitung 39 durch das andere Ende der hohlen Wellen ebenfalls mit einer Drehdichtung erfolgt. Man kann außerdem eine beliebige bekannte Vorrichtung mit Siphon und Ausschöpfung vorsehen, um die Höhe der Kondensate in den Trommeln 43 zu begrenzen.

Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß die Regelung der dem Kompressor 21 von dem Motor 22 erteilten Drehzahl nicht durch eine Regelkette mit Feststellung der Temperatur erfolgt, sondern durch eine Regelkette 45 mit Feststellung des Drucks. Diese Kette enthält eine Drucksonde 46 in der Leitung 27 am Ausgang des Kompressors 21 und einen Druckregler 47.

Bei dieser Wärmebehandlung durch Wärmeleitung muß nämlich der Druck des Dampfe in den Trommeln 43 geregelt werden, welcher durch Kondensation dem Behandlungsgut die Wärme durch Berührung zuführt«

Ferner erfolgt die Begrenzung des Drucks durch ein Sicherheitskontaktmanometer 48, welches den Motor 22 abstellen kann und ein Signal von einem anderen Druckregler 49 empfängt, welcher auf der Förderte it e dee Kompressors 21 in der Leitung 27 angeordnet

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1st. Der Kompressor kann so abgestellt werden, wenn ein Grenzdruck auf der Hochdruckförderseite überschritten wird.

Außerdem kann der Hochdruckbehälter 34 in Dampfphase mit dem Niederdruckbehälter 15 durch eine mit einem Ventil 51 versehene Leitung 50 in Verbindung stehen, in welcher eine gewisse, von der Wiederverdampfung eines Teile der Kondensate des Behälters 34 herrührende Dampf menge strömen kann.

Diese Dampfmenge soll einen Druckabfall in dem Behälter gegenüber den Niederschlagstrommeln 43 erzeugen, so daß die Kondensate aus diesen abgeführt werden können. Diese Dampfmenge wird durch eine Regelkette 52 mit einem Differentialdruckregler 53 geregelt, welcher das Ventil 51 steuert und Signale von einer in der Dampfzufuhr zu den Trommeln 43 angeordneten Drucksonde 54 und einer Sonde 55 zur Feststellung des Drucks in dem Hochdruckbehälter 34 empfängt·

Wie bereits oben angegeben, sind die anderen Elemente der Fig. 2, welche mit den homologen Elementen der Ausführungsform der Fig. 1 identisch sind oder die gleiche Aufgabe erfüllen, mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Die Arbeitsweise der Anlage ist jedenfalls im wesentlichen die gleiche in den beiden Fällen.

Die Ausführungsform der Fig. 3 unterscheidet sich von den beiden vorhergehenden im wesentlichen dadurch, daß die Wärmebehandlung in einer durch ein Gemisch aus Luft und Wasserdampf gebildeten Atmosphäre erfolgt, jedoch wie in dem Fall der Fig. 1 durch Konvektion.

Natürlich hat in diesem Fall die Anlage auch außer wiederum der fortlaufenden Zufuhr der für die wirtschaftliche Behandlung des Behandlungsgutes erforderlichen Wärmemenge zu der Kammer zum Zweck, die Bedingungen der trockenen und der feuchten Temperatur der Atmosphäre der Kammer aufrechtzuerhalten.

Gegenüber der Ausführungsform der Fig. 1 sind die wesentlichen Änderungen folgende:

Der Strömungskreis zur Abfuhr einer gewissen Menge eines Gemische von Luft und Wasserdampf aus der Kammer 1 kann außer den an die Schleusen 5 und 6 angeschlossenen Leitungen 8 eine zusätzliche Leitung 8* für eine Entnahme in der Kammer selbst aufweisen, falls die Abfuhr durch die Schleusen nicht ausreicht, um die ge-

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wünschte Feuchtigkeit in der Kammer aufrechtzuerhalten. Eine gewisse von außen kommende Luftmenge tritt in die Schleusen ein und

Tino mischt sich mit der aus diesen /der Kammer abgeführten feuchten Luft.

Da man aus der Kammer 1 eine gewisse Menge feuchter Luft abführt, mufl die abgeführte Luftmenge dadurch ausgeglichen werden, daß an die Kammer 1 durch eine Leitung 56 der Austritt 14 von feuchter gesättigter Luft bei niedriger Temperatur von dem Kondensator 11 angeschlossen wird.

Eine gewisse Menge von aus dem Kondensator 11 abgeführter feuchter Luft wird jedoch nach außen ausgeworfen (Leitung 57 und Ventil 58), um die in den Strömungekreis zur Abfuhr aus den Schleusen eingeführte Menge an äußerer Luft auszugleichen.

Ferner wird eine Einführung von von dem Kompressor 21 kommendem Dampf in die Kammer 1 durch das Ventil 50 der Leitung mittels eines Reglers 31' zur Regelung der feuchten Temperatur geregelt, welcher sein eingangssignal von einer Temperatur sonde 32' empfängt.

Diese Dampfeinführung ermöglicht, die für die Behandlung des Behandlungsgutes 2 gewünschten Feuchtigkeitsbedingungen aufrechtzuerhalten, insbesondere wenn die von diesem kommende Verdampfung gering ist und man wünscht, daß die Feuchtigkeit der Atmosphäre der Kammer hoch ist, oder im Falle einer Änderung der Produktion, oder wenn die Kammer kein -Behandlungsgut enthält.

Die anderen Elemente sind mit den homologen Elementen der Fig. 1 ihrem Aufbau oder ihrer Aufgabe nach identisch und tragen die gleichen Besugszeichen.

Fig. 4 «eigt noch eine erfindungsgemäße Anlage, welche wie in dem Fall der Fig. 3 für eine Wärmebehandlung, z.B. eine Trocknung, in einer durch ein Gemisch von Luft und Wasserdampf gebildeten Atmosphäre bestimmt ist, jedoch durch Wärmeleitung und nicht mehr durch Konvektion.

Das zu erreichende Ziel ist auch hier die Aufrechterhaltung der Bedingungen der trockenen und feuchten Temperatur der Astmosphäre der Kammer, außer der Erzielung einer wirtschaftlichen Behandlung.

In Fig. 4 sind die an die Leitungen 19, 20 und 39 angeschlossenen Elemente identisch und miteinander in der gleichen Weise verbunden, wie die analogen Elemente der Fig. 2, und zwar mit den

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gleichen Regelkreisen. Wie man sieht, nimmt der Rest der Anlage der Fig. 4 gewisse Elemente oder Verbindungen wieder auf, welche mit den homologen Elementen oder Verbindungen der Fig. 2 identisch sind, während andere mit den homologen Elementen oder Verbindungen der Fig. 3 identisch sind.

Es ist insbesondere eine zusätzliche Leitung 8* für die Abfuhr vorhanden (wie in Fig. 3), die Steuerung des Motors 22 erfolgt unter Ausgang von dem Förderdruck des Kompressors 21 (wie in Fig. 2), und die Einfuhrung von Dampf durch die Leitung 29 wird von einer Abnahme der feuchten Temperatur in der Kammer gesteuert (wie in-Fig. 3).

Natürlich ist auch hier die Arbeitsweise der Anlage im wesentlichen die gleiche, wie die der unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 3 beschriebenen Anlagen .

Die vollständigere, unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschriebene Anlage ist wie die Anlage der Fig. 1 für die fortlaufende Wärmebehandlung eines Behandlungsgutes durch Konvektion in einer Atmosphäre von reinem Wasserdampf bestimmt.

Die Ausbildung der Hauptelemente, welche auch hier die gleichen Bezugszeichen tragen, ist praktisch die gleiche, die An-r lage enthält jedoch zusätzliche Elemente oder Anschlüsse, deren Zweck und Beschreibung folgen.

Bei den Anlagen der Fig. 1 t>is 4 arbeitet der Wärmekreis mit einem Kompressor 21, welcher Dampf mit niedrigem Druck ansaugt und ihn unter hohem Druck in die Kammer fördert. Nun befindet sich der angesaugte Dampf im Zustand von gesättigtem Dampf und wird unter Berücksichtigung des isentropischen Wirkungsgrades des Verdichters in dem Zustand von trockenem, erheblioh überhitetem Dampf gefördert. Man kann daher sehr hohe Temperaturen des unter hohem Druck geförderten Dampfe haben. 3o hat z.B. ein von dem Sättigungszustand bei 0,1 Bar absolut bis auf 6 Bar absolut mit einem isentropischen Verdichtungswirkungsgrad von 0,7 verdichteter Dampf eine Enthalpie, welohe von 0,617 Megakalorien je kg auf 0,965 Megakalorien je kg ansteigt, wobei seine Temperatur von 45° 0 auf 750° C geht.

Man begreift zunächst die technologischen Schwierigkeiten, auf welche man stößt, wenn man einen Kompressor unter diesen Bedingungen arbeiten lassen will.

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Andererseits müssen die Kondensatoren 28, in welchen der verdichtete Dampf fühlbare und dann latente Wärme mit dem Behandlungsgut oder der Atmosphäre der Kammer 1 austauschen soll, sehr gut durchgebildet sein, um die sehr hohen Temperaturen des Dampfs auszuhalten, insbesondere falls die Kondensatoren drehbare Trommeln sind.

Es ist daher besser, die Überhitzung des aus dem Kompressor austretenden Dampfs zu verringern, wobei gleichzeitig der Kompressor auf einer vernünftigen Temperatur gehalten wird.

Hierfür wird ein Abzug der Kondensate aus dem Behälter 34 mittels einer Pumpe 59 vorgenommen. Diese Kondensate, welche unter dem Kondensationsdruck in den Austauschern 28 der Kammer 1 stehen, haben die Temperatur des gesättigten Dampfs bei diesem Druck. Die Kondensate durchströmen zunächst Kühlkreise 60 des Verdichters 21, wodurch dieser auf einer in der Nähe der Temperatur der Kondensate liegenden Temperatur gehalten werden kann. Hierfür ist die Pumpe 59 mit diesen Kühlkreisen durch eine Leitung 61 verbunden.

Die dem Kompressor entzogene Wärme führt zu einer neuerlichen Verdampfung einer gewissen Menge der Kondensate, wodurch bereits ein Teil der Herabsetzung der Überhitzung des von dem Kompressor geförderten Dampfs erzielt wird. Das Gemisch aus Kondensaten und Dampf strömt hierauf durch eine Leitung 62 durch Austauscher 63» in welchen die Kondensate wiederum teilweise verdampfen, während die Überhitzung des von dem Kompressor 21 geförderten Dampfs herabgesetzt wird.

Wenn die Menge der aus dem Behälter 34 abgezogenen Kondensate so groß gewählt wurde, daß diese nur teilweise von neuem verdampfen,und der Austauscher 33 richtig bemessen wurde, kann die Überhitzung des Dampfs/vollständig aufgehoben werden, da einerseits die Temperatur des von dem Verdichter geförderten Dampfs der Temperatur der in Wiederverdampfung begriffenen Kondensate zustrebt und andererseits der Druck der verdampfenden Kondensate infolge der Pumpe 59 sehr wenig höher ist, wobei ihre Temperatur sehr wenig höher als die Sättigungstemperatur des von dem Kompressor 21 geförderten Dampfs ist.

Das von dem Austauscher 63 kommende Gemisch aus Kondensaten und Dampf wird hierauf durch die Leitung 62 einem Scheide-

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ballon 64 zugeführt. ' ^*

Der durch die Austauscher 60 und 63 von neuem verdampfte Dampf scheidet sich von den Kondensaten und wird infolge des geringen, durch die Pumpe 59 erzeugten Überdrucks der Förderleitung 27 des Kompressors 21 hinter dem Austauscher 63 zugeführt.

Hierauf werden die Kondensate von dem Scheideballon 64 zu dem Behälter 34 durch eine Leitung 65 zurückgeschickt, und ihre Strömungsmenge wird durch ein Ventil 66 geregelt, auf welches ein Pegelregler 67 wirkt, welcher durch einen Pegeldetektor 68 so gesteuert wird, daß der Pegel in dem Ballon 64 konstant gehalten wird.

Die Förderleistung der Pumpe 59 ist von der zu dem Behälter 34 gelangenden Kondensatmenge unabhängig.

Die Kondensatmenge, welche dem Behälter 34 zur Herabsetzung der Überhitzimg des aus dem Kompressor austretenden Dampfs entnommen wird, muß kleiner als die von den Austauschern und Kondensatoren 28 der Kammer 1 zurückkehrende oder gleich dieser sein. Diese Bedingung kann gegebenenfalls bei gewissen Betriebsbedingungen nicht erfüllt werden, z.B. wenn die Kammer kein Behandlungsgut enthält oder die Produktion gering ist.

Um die Entleerung des Hochdruckbehälters 34 trotz der vollständigen Schließung des von dem Pegelregler 67 gesteuerten Ventils 66 zu verhindern, kann eine Zufuhr von Frischwasser unter Druck mit einem Ventil 69 vorgesehen werden, welches sich unter der Wirkung des Reglers 36 in Kaskade mit der Schließung des Ventils öffnet.

Um ferner Niederschläge an den Wänden der Kammer zu vermeiden, falls in dieser eine Atmosphäre von reinem Dampf oder auch von einem Gemisch aus Luft und sehr feuchtem Dampf aufrechterhalten werden soll, v/erden zweckmäßig die Wände der Kammer beheizt.

Diese Beheizung der Wände der Kammer 1 kann mittels einer nach außen wärmegeschützten Doppelwand 70 erfolgen, in welcher sich an der Förderleitung 27 des Kompressors 21 entnommener Dampf niederschlägt, oder mit Hilfe von in den Wärmeschutz der Wände der Kammer eingebetteten Leitungen, in welchen sich ebenfalls von dem Kompressor kommender Dampf niederschlägt.

In beiden Fällen werden die Kondensate durch eine Leitung 71 in den Behälter 34 zurückgeführt.

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Bei den unter Bezugnahme auf Fig. 3 und 4 beschriebenen Anlagen ist es möglich, von dem Kondensator 11 kommende feuchte Luft in die Kammer 1 zurückzuführen, falls in dieser eine Atmosphäre aus einem Gemisch von Luft und Dampf aufrechterhalten werden soll, um in dieser die Luftkonzentration aufrechtzuerhalten. Falls die Atmosphäre der Kammer durch reinen Dampf gebildet wird, ist diese Maßnahme unmöglich.

Mittels der Anordnung der Fig. 5 ist es jedoch zweckmäßig, feuchte gesättigte Luft in die Schleusen 5 und 6 zurückzuführen, welche die mit reinem Dampf gefüllte Kammer von dem Außenraum trennen.

Die von dem Kondensator 11 kommende zurückgeführte Luft, welche bei niedriger Temperatur gesättigt ist, wird zunächst durch einen mit der Leitung 14 durch eine Leitung 73 verbundenen Kondensator 72 vorgewärmt, welcher mit von dem Kompressor kommendem Dämpf durch eine Leitung 74 gespeist wird, und dessen Kondensate durch eine Leitung 75 zu dem Behälter 34 zurückkehren.

Diese Luft wird anschließend durch Leitungen 76 Zwischenschleusen 77 zugeführt, wo sie sich mit dem Dampf mischt, welcher aus der Kammer durch Leckströmungen über diese Schleusen von der Kammer trennende erste Labyrinthdichtungen 78 kommt. Das so gebildete Gemisch aus Luft und Dampf wird dann durch die Leitungen 8 aus unter den ersteren liegenden Abfuhrschleusen 79 abgeführt, nachdem es die beiden Schleusen trennende zweite Labyrinthdichtungen 80 durchströmt hat. Dieses Gemisch aus Luft und Dampf trifft dann in den Schleusen 79 eine gewisse möglichst kleine Luftmenge, welche von außen über dritte Labyrinthdichtungen 81 kommt, welche zwischen den Abfuhrschleusen 79 und dem Außenraum liegen.

Diese Luftmenge entspricht der am Ausgang des Kondensators 11 nach außen ausgeworfenen, welche durch ein Register der Leitung 14 geregelt wird.

Diese Luftzufuhr zu den Schleusen von außen ist nötig, um jede Leckströmung nach außen zu verhindern.

Der die Dampfzufuhr zu der Kammer 1 regelnde Differentialdruckregler 31 stellt dann den Differentialdruck fest, welcher zwischen der inneren Atmosphäre der Kammer und der Zwischenschleuse 77 herrscht, wo die Zufuhr von vorgewärmter feuchter Luft erfolgt, so daß sichergestellt wird, daß keine Luftzufuhr zu der Kammer er-

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Der Vorteil einer derartigen Vorrichtung besteht darin, Niederschläge in den Schleusen zu verhindern, welche durch die Mischung von kalter Luft und reinem Dampf auftreten wurden, und den Differentialdruck der Kammer gegenüber dem Außenraum bei gleicher Leckströmung von Dampf von der Kammer zu den Zuführechleusen zu vergrößern. Die zurückgeführte und dem Dampf der Kammer zugesetzte Menge an feuchter Luft muß nämlich eine zwischen den Zufuhrschleusen 77 und den Abfuhrschleusen 79 liegende Labyrinthdichtung 80 durchströmen, wodurch in den ersteren gegenüber den zweiten ein Druck erzeugt wird, in welchen ein sehr geringer Unterdruck gegenüber dem Außenraum herrscht.

Die Inbetriebsetzung der obigen Anlage erfolgt folgendermaßen.

Die Füllung der Behälter 15 und 34 mit Wasser erfolgt automatisch durch die Wirkung der die Ventile 18 bzw. 69 zur Frischwasserzufuhr betätigenden Regler 17 und 36. Die Füllung des Ballons 64 erfolgt bei der Inbetriebsetzung der Pumpe 59.

Die Erwärmung der Atmosphäre der kein Behandlungsgut enthaltenden Kammer 1 erfolgt zunächst ohne Dampfzufuhr zu der Kammer, wobei das handbetätigte Ventil 30' geschlossen ist, um Niederschläge zu vermeiden. Der Ventilator 10 und die Umwäl"!Ventilatoren in der Kammer werden dann in Betrieb gesetzt, ebenso wie der Verdichter 21.

Es muß eine mittels einee Ventils 83 geregelte Zufuhr von äußerem Dampf vorgesehen werden, welches vor dem Anlassen des Kompressors geöffnet wird, so daß dieser sofort bei seinem Anlassen gespeist wird, da die Atmosphäre der Kammer durch Luft gebildet wird und keine wesentliche Wärmerückgewinnung in dem Kondensator 11 stattfindet.

Der Kompressor 21 fördert dann Dampf unter hohem Druck, welcher sich in der Anordnung der Austauscher und Kondensatoren und 70 der Wände der Kammer 1 sowie 72 niederschlägt, wobei die Kondensate in dem Behälter 34 durch die Leitungen 39» 71 und 75 aufgefangen werden.

Infolge der Zufuhr von äußerem Dampf zu dem Strömungskreis muß Wasser aus diesem abgeführt werden. Dies ist durch eine Abfuhr durch die Pumpe 59 möglich, welche durch ein an dem Strömungskreis

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61 zur Abfuhr von Kondensaten aus dem Behälter 34 angeordnetes Ventil 84 geregelt wird.

Das Ventil 84 öffnet sich in Kaskade unter der Steuerung durch den Regler 17, wenn das Ventil 18 vollständig geschlossen ist,

An den Behältern 34, 64 und 15 sind handbetätigte Entleerungen vorgesehen, um die Luft aus dem Strömungskreis durch die Durchspülung mit von außen zugefUhrtem Dampf zu entfernen.

Sobald die Atmosphäre der Kammer die durch den Regler 25 eingestellte Temperatur erreicht hat, öffnet man das handbetätigte Ventil 30·, so daß Dampf zugeführt wird, dessen Strömungsmenge durch das Ventil 30 unter der Kontrolle des Reglers 31 zugeführt wird.

Die automatische Entleerung der Kammer 1 von der in ihr

enthaltenen Luft erfolgt dann durch die in dem unteren Teil der Kammer angeordneten Schleusen 79 und durch die an diese angeschlossenen Leitungen 8 zur Abfuhr feuchter Luft.

Das Dampf zuführende handbetätigte Ventil 83 wird dann wieder geschlossen, sobald die Feuchtigkeit der Luft ausreicht, um genügend Wärme an dem Kondensator 11 zurückgewinnen zu können, um den Strömungskreis aufrechtzuerhalten.

Hierfür kann ein feuchtes Anzeigethermometer in der Kammer angeordnet werden.

Die thermischen Kreise der oben beschriebenen Anlagen gestatten, wie bereits ausgeführt, die gleichzeitige wirtschaftliche Vornahme, selbst bei offenen Kammern, bei welchen das Behandlungsgut fortlaufend eintritt und austritt, der Trocknung und/oder der Wärmebehandlung durch Konvektion, durch Strahlung oder durch Wärmeleitung in einer Atmosphäre von reinem, gesättigtem oder überhitztem Wasserdampf, sowie der Trocknung und/oder der Wärmebehandlung durch Konvektion, durch Strahlung oder durch Wärmeleitung in einer Atmosphäre aus einem Gemisch von Luft und Wasserdampf.

Ein zwischen 0,2 und 0,4 Megakalorien je kg verdampften Wassers schwankender spezifischer Verbrauch kann mit diesen Kreisen bei Anwendungen auf die Trocknung von hygroskopischen Behandlungsgütern je nach der Art derselben und seinen Behandlungs- und Beförderungsbedingungen durchaus erhalten werden.

Der Verbrauch hat die gleiche Größenordnung wie der unter den sehr beschränkten Verwendungsbedingungen der bekannten Vor-

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richtungen erhaltene, während die Nachteile derselben nicht auftreten. Schließlich finden diese Kreise eine ganz allgemeine Verwendung, welche dank der großen Energieersparnis gegenüber den bekannten Anlagen zur Trocknung und/oder zur Wärmebehandlung zu konkurrenzfähigen Anlagen zur Trocknung und/oder Wärmebehandlung führen kann.

Die Erfindung kann natürlich abgewandelt werden. So kann insbesondere die Wärmebehandlung des Behandlungsgutes durch Strahlung, welche oben nicht beschrieben ist, als eine einfache Abwandlung der unter Bezugnahme auf Pig. 1, 3 und 5 beschriebenen Wärmebehandlung durch Konvektion angesehen werden, wobei dann der Kondensator 28 dem Behandlungsgut Wärme unmittelbar durch Strahlung anstatt durch Konvektion mittels der Mittel zur Herstellung des Umlaufs 7 der Atmosphäre der Kammer zufuhrt.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Anlage zur fortlaufenden Wärmebehandlung eines durch eine Kammer laufenden Behandlungsgutes in einer durch reLnen, gesättigten oder überhitzten Wasserdampf oder durch ein Gemisch aus Luft und Wasserdampf gebildeten Atmosphäre mit einer mit Eingangsund Ausgangsschleusen für das Behandlungsgut versehenen Kammer, Mitteln zur Führung des Behandlungsgutes und Mitteln für den Wärmeaustausch durch Konvektion, durch Strahlung oder durch Wärmeleitung zur Zufuhr der für die Wärmebehandlung des Behandlungsgutes erforderlichen Wärmemenge zu demselben, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens an der Stelle der Schleusen (5, 6) Mittel (8, 8't 9» 10) zur Abfuhr einer gewissen Menge dieses Gemische aus Luft und Wasserdampf oder von reinem, gesättigtem oder überhitztem Wasserdampf, gegebenenfalls in Mischung mit einer gewissen, von den Schleusen kommenden Menge von Außenluft, aus der Kammer (1), einen Verdampfer (12), welcher einem Kondensator (11) zugeordnet ist, welcher diese abgeführte Menge an Wasserdampf und/oder an feuchter Luft empfängt, einen Kompressor (21), dessen Niederdruckeingang (26) mit dem Verdampfer (12) verbunden ist, und einen die Wärmeaustauschmittel bildenden Kondensator (28, 43), welcher in der Kammer angeordnet und mit der Hochdruckförderleitung (27) des Verdichters verbunden ist, aufweist.

2. Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Hochdruckbehälter (34) und einen Druckminderer (37), welche zwischen den Auetritt (39) der Kondensate aus dem Kondensator (28, 43) und den Eingang (19) des Verdampfers (12) geschaltet sind.

3. Anlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Regelkette (35» 36) zur Regelung des Pegels in dem Hochdruckbehälter (34), welche die Öffnung des Druckminderers (37) steuert.

4· Anlage nach Anspruch 2 oder 3» gekennzeichnet durch einen mit Frischwasser gespeisten und mit dem Eingang (19) des Verdampfers (12) in Verbindung stehenden Hochdruckbehälter (15), welcher außerdem in Dampfphase mit dem Niederdruckeingang (26) des Kompressors (21) in Verbindung steht.

5. Anlage nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Regelkette (16, 17) zur Regelung des Pegels in dem Niederdruckbehälter (15), welche die Öffnung eines Ventils (18) an der Zufuhr

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ORIGINAL INSPECTED

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von Frischwasser zu dem Behälter (15) steuert.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckförderleitung (27) des Kom pressors (21) mit dem Innern der Kammer (1) durch eine mit einem Ventil (30) zur Regelung der Strömungsmenge versehene Leitung (29) verbunden ist.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei

welcher die Behandlungskammer (1) Mittel zur Umwälzung (7) der Atmosphäre innerhalb derselben aufweist, welche die Wärmebehandlung des Behandlungsgutes (2) durch Konvektion auf das Behandlungsgut und den Kondensator (28) erzeugen, gekennzeichnet durch eine Regelkette (24, 25, 23) zur Regelung der Drehzahl des Antriebsmotors (22) des Kompressors (21), welche durch eine Feststellung der Temperatur im Innern der Kammer (1) gesteuert wird.

8. Anlage nach Anspruch 2 und 7, gekennzeichnet durch eine Sicherheitekette (40, 41) zur Überwachung der Höchstgeschwindigkeit des Motors (22) des Kompressors (21), welche durch eine Feststellung des Drucks in dem Hochdruckbehälter (34) gesteuert wird.

9· Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Behandlungskammer (1) sich drehende Trommeln (43) angeordnet sind, über welche das Behandlungsgut (2) läuft, und welche als Kondensatoren ausgebildet sind, um das Behandlungsgut (2) durch Wärmeleitung zu erwärmen, wobei jede Trommel eine hohle Volle (44) aufweist, welche an einem Ende mit der Hochdruokförderleitung (27) des Kompressors (21) in Verbindung steht, während das andere Ende dieser Wellen (44) den Austritt (39) der Kondensate bildet.

10. Anlage nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Regelkette (45, 46, 47) zur Regelung der Drehzahl des Antriebemotors (22) des Kompressors (21), welche durch eine Feststellung des Drucks in der Förderleitung (27) des Kompreesors gesteuert wird.

11. Anlage nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch eine Sicherheitskette (48, 49) für die Kontrolle der Höchstgeschwindigkeit des Antriebsmotors (21) des Kompressors, welche durch eine Feststellung des Drucks in der Förderleitung (27) des Kompressors gesteuert wird.

12. Anlage nach Anspruch 2 und 4 und einem der An-

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0009 77 B ' J. Sprüche 9 bis 11, gekennzeichnet durch eine mit einem Regelventil

(51) versehene Leitung (50) zwischen den Dampfphasen des Hochdruckbehälters (34) und des Niederdruckbehältera (15).

13* Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (51) durch einen Differentialdruckregler (53) gesteuert wird, welcher Eingangssignale von einer Sonde (54) zur Feststellung des Drucks am Eingang der Trommeln (53) und von einer Sonde (55) zur Feststellung des Drucks in dem Hochdruckbehälter (34) empfängt.

14. Anlage nach Anspruch 6 und einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (30) zur Regelung der Strömungsmenge der Leitung (29) durch einen Differentialdruckregler (31) gesteuert wird, welcher als Eingaben das Signal von einer Sonde (32) zur Feststellung des Drucks in der Kammer (1) und das Signal einer Sonde (33) zur Feststellung des Drucks in der Eingangsschleuse (5) empfängt, und zwar vorzugsweise wenn die Atmosphäre der Kammer durch reinen, gesättigten oder überhitzten Wasserdampf gebildet wird.

15. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (30) zur Regelung der Strömungsmenge durch einen Regler für die feuchte Temperatur (31') gesteuert wird, welcher als Eingabe das Signal einer in der Kammer angeordneten Sonde (32*) zur Feststellung der feuchten Temperatur empfängt, und zwar vorzugsweise wenn die Atmosphäre derselben durch ein Gemisch aus Luft und Vaeserdampf gebildet wird.

16. Anlage nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 3 bis

15, dadurch gekennzeichnet, daß sie an der Hochdruckförderleitung (27) des Kompressors (21) einen Austauscher (63) aufweist, welcher mit den durch eine Pumpe (59) am Ausgang des Hochdruckbehälters (34) entnommenen Kondensaten gespeist wird und mit einem Hochdruckscheideballon (64) zur Rückgewinnung der Kondensate verbunden ist.

17. Anlage nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 3 bis

16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor (21) mit einem Kühlkreis (60) versehen 1st, welcher mit den von einer Pumpe (59) am Ausgang des Hochdruckbehälters (34) entnommenen Kondensaten gespeist wird und mit einem Hochdruckscheideballon (64) zur Rückgewinnung dieser Kondensate verbunden ist.

18. Anlage nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeich-

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net, daß der Scheideballon (64) mit dem Hochdruckbehälter (34) durch eine mit einem Ventil (66) zur Regelung der Durchflußmenge versehene Leitung (65) für den Rückfluß der Kondensate verbunden ist.

19· Anlage nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine Regelkette (67, 68) zur Regelung des Pegels in dem Scheideballon (64), welche die Öffnung des Regelventile (66) steuert.

20. Anlage nach Anspruch 3 und einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochdruckbehälter (34) eine Frischwasserzufuhr mit einem Ventil (69) zur Regelung der Strömungsmenge aufweist, welches in Kaskade von der Regelkette (35, 36) gesteuert wird.

21. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Kammer (1) innen einen mit der Hochdruckförderleitung (27) des Kompressors (21) in Verbindung stehenden Austauscher und Kondensator enthalten.

22. Anlage nach Anspruch 2 und 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Austauscher und Kondensator (70) mit dem Hochdruckbehälter (34) durch eine Leitung (71) zur Rückgewinnung der Kondensate in Verbindung steht.

23. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 22, gekennzeichnet durch eine Leitung (56) und/oder Leitungen (73, 76) zur Wiedereinführung wenigstens eines Teils der aus dem Kondensator (11) kommenden gesättigten Luft mit niedriger Temperatur in die Behandlungskammer (1) bzw. in die Eingangs- und Ausgangsschleusen

24· Anlage nach Anspruch 2 und 23, gekennzeichnet durch einen Kondensator (72) für die Erwärmung der gesättigten Luft mit niedriger Temperatur, welcher mit Dampf von dem Kompressor (21) gespeist wird und mit dem Hochdruckbehälter (34) durch eine Leitung (75) für den Rückfluß der Kondensate verbunden ist.

25. Anlage nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleusen (5, 6) für den Eintritt des Behandlungsgutes (2) in die Behandlungskammer (1) bzw. für den Austritt desselben aus der Kammer durch Labyrinthdiohtungen (78, 80,81) in eine die wiedereingeführte Luft empfangende Zwischenschleuse (77) und eine mit dem Kondensator (11) in Verbindung stehende Abfuhrschleuse (79) unterteilt ist.

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26. Anlage nach Anspruch 14 und 25» dadurch gekennzeichnet, daß die eine (33)/den» Differentialdruckregler (31) zugeordneten Drucksonden in der Zvischenschleuse (77) angeordnet ist.

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