DE2746204C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Verringerung der Wasserdampfkonzentration in einem wasserdampfhaltigen Gas - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung der Wasserdampfkonzentration in einem wasserdampfhaltigen Gas unter einem maximalen Grenzwert, wobei man das Gas von einem zum anderen Ende eines Sorptionsmittelbett mit bevorzugter Affinität für Wasserdampf leitet, den Wasserdampf am Sorptionsmittel adsorbiert, um ein ausströmendes Gas zu erzeugen, dessen Wasserdampfkonzeniration unterhalb des Grenz-

wertes liegt, wobei sich in dem Bett ein Wasserdampf-Konzentrationsgradient ausbildet, wobei die Konzentrationsfront des Wasserdampfes bei abnehmender Sorptionskapazität stetig im Bett von einem zum anderen Ende fortschreitet, wobei man das Fortschreiten der Front durch Sensoreinrichtungen, die in Gasströmungsverbindung mit einem Meßfühler stehen, um die Konzentration des Wassserdampfes im Bett bei dem Meßfühler abzufühlen und bei einer vorgegebenen Wasserdampfkonzentration ein Signal als Antwort abzugeben, und

zwar an einer vorgegebenen, genügend weit vom Ende des Bettes entfernten Stelle, damit der Gasstrom unterbrochen wird, bevor.die Front das Bett verlassen kann, falls die Feuchtigkeit des Gases den Grenzwert überschreitet. Fernerhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einem in einem Behälter angeordneten Sorptionsmittelbett mit einem Einlaß für feuchtes Gas und einem Auslaß für getrocknetes Gas, mit Sensoreinrichtungen, die in Gasströmungsverbindung mit einem Meßfühler

stehen, um die Konzentration des Wasserdampfes im Bett bei dem Meßfühler abzufühlen und bei einer vorgegebenen Wasserdampfkonzentration ein Signal als Antwort abzugeben, ferner mit Einrichtungen, um den einströmenden Gasfluß in Abhängigkeit von dem Signal zu unterbrechen.

Ein solches Verfahren und eine derartige Vorrichtung beschreibt die DE-OS 15 44 105. Zweck des dort in einem ausreichenden Abstand vor dem Bettausgang angeordneten Meßfühlers ist es, ein Signal abzugeben,

sobald die Sorptionskapazität des Bettes nahezu ausgeschöpft ist, so daß verhindert wird, daß noch nicht ausreichend getrocknetes Gas aus dem Bett austritt.

Der Meßfühler kann aber nach einer gewissen Betriebszeit verschmutzen, so daß er nicht mehr genau mißt. Hieraus können sich Fehlmessungen ergeben. Mißt der Meßfühler beispielsweise eine nicht vorhandene Feuchtigkeit, so ergibt sich dadurch eine entsprechende Verkürzung des Trocknungszyklus. Ist der Meßfühler sogar so

stark verschmutzt, daß er ganz ausfällt, so ergibt sich eine überhaupt falsche Messung des Feuchtigkeitsgehalts und der Zyklus wird sehr stark verkürzt und es wird auch ein entsprechender Alarm gegeben.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, womit Fehlmessungen weitestgehend verhindert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß man von Zeit

zu Zeit die Leistungsfähigkeit des Sensorelements bezüglich der Wahrnehmung des im Gas enthaltenden Wasserdampfes dadurch überprüft, daß man feuchtes Gas vom Trocknereinlaß entnimmt und dieses dem Sensor zuführt, und wobei jede Abwesenheit eines Antwortfühlsignals, welches das Gas als feucht anzeigt, dazu führt, daß das Hindurchleitcn des feuchten Gases durch das Bett unterbrochen wird, bevor die Front das Bett verlassen

Zur Lösung der erwähnten Aufgabe ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitung zur Abgabe von einströmenden feuchten Gas an das Sensorelement und Einrichtung vorgesehen sind, die melden, wenn der Sensor nicht in der Lage ist, ein derartiges einströmendes Gas mit Wasserdampf festzustellen.

Durch diese Maßnahmen prüft man somit den Meßfühler und die mit ihm verbundenen Baueinheiten von Zeit zu Zeit auf Funktionstüchtigkeit, und zwar mit feuchtem Gas. 1st der Meßfühler funktionstüchtig, so muß er zwangsläufig ein entsprechendes Signal abgeben. Wird dieses Signal daher nicht abgegeben, so ist dies eine Anzeige dafür, daß der Meßfühler — und/oder ein anderes der mit ihm verbundenen Bauteile der Meßapparatur — nicht richtig arbeiten. Die Vorteile der Erfindung bestehen daher insbesondere darin, daß man durch diese Prüfungen feststellen kann, ob der Meßfühler mit seiner Alarmeinrichtung noch funktionstüchtig ist oder nicht
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
In den Figuren zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen, durch Wärme reaktivierbaren Zweibett-Sikkativtrockners;

Fig.2 eine Ansicht des Feuchtigkeitssensorkreises des durch Wärme reaktivierbaren Trockners gemäß Fig.l;

F i g. 3 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen, durch Wärme reaktivierbaren Zweibett-Sikkativtrockners;

Fig.4 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen, durch Wärme reaktivierbaren Zweibett-Sikkativtrockners;

F i g. 5 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen wärmefreien Zweibett-Sikkativtrockners;
Fig.6 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen wärmefreien Zweibett-Sikkativtrockners.

Der Trockner gemäß den F i g. 1 und 2 besteht aus zwei Sikkativ- oder Trockenbehälter oder Tanks 31 und 32. Diese Behälter sind vertikal angeordnet jeder Behälter enthält ein Bett 40 aus einem Sikkativ, z. B. Silikagei. In den Behältern 31 und 32 befinden sich Füll- und Auslaßöffnungen 8,9, um das Sikkativ in die Behälter zu füllen bzw. aus den Behältern abzulassen.

Vorgesehen ist ein umfangreiches Leitungssystem, welches die beiden Tanks verbindet, um einströmendes Gas, welches zu entfernende Feuchtigkeit enthält, zuzuführen, und um trockenes abströmendes Gas abzugeben, P- welches nach Durchlauf durch den Trockner frei von Feuchtigkeit ist, wobei die erforderlichen Ventile zum

; Schalten der Strömung des einströmenden und abströmenden Gases zum Behälter hin bzw. von diesem weg

[■.· vorgesehen sind. Die Vorrichtung enthält eine Einlaßleitung 26, die mit einem Einlaßdruckmesser 20 versehen ist

|> Die Leitung 26 leitet das feuchte einströmende Gas durch ein Seitenstrom-Drosselventil 10 zu einem Vierwege-

|c Einlaßschaltventil. Dieses Ventil leitet die einfließende Gasströmung in eine der beiden Einlaßleitungen 23 und

[I 24, die das einströmende Gas zum oberen Bereich des Behälters führen.

ji Am Boden jedes Behälters befindet sich ein Sikkativhalteschirm aus einem gesinterten Edelstahlgitter, die das

\t Sikkativbett 40 in den Behältern 31 und 32 hält. Auslaßleitungen 28 und 29 vom Boden der Behälter 31 und 32

f, führen zum Vierwege-Ausschaltventil 21. Die Ventile 20 und 21 werden zusammen durch den Druckluftzylinder r 14 betätigt Der Zylinder 14 wird durch Druckluft hin- und herbewegt, wobei eine Steuerung durch Magnetventi-

j le 15 und 16 erfolgt

Γ In jeder der Auslaßleitungen 28 und 29 befindet sich eine Filterscheibe 6, die herausnehmbar ist und ebenfalls

V aus einem gesinterten Edelstahldrahtgitter besteht. Dieses Gitter hält irgendwelche Sikkativteilchen zurück, die

ansonsten aus dem Bett 40 an der Sikkativhalterung 7 vorbei weggetragen werden, um das Auslaßventil 21 und ^: den Rest der Vorrichtung frei von derartigen Teilchen zu halten. Vom Ventil 21 führt die Abgabeleitung 25 für

das trockene Gas ab, um das getrocknete ausströmende Gas vom Trockner zu dem zu versorgenden System zu führen. In der Leitung 25 befindet sich ein Auslaßdruckmesser 20'.

: Innerhalb jedes Behälters befinden sich ungefähr 16 cm (6 Zoll) über den Auslaßleitungen 28 und 29 je ein

Meßfühler von einem Paar von Feuchtigkeitsgasfühlern 50 und 51, die das Gas im Bett an diesem Punkt abtasten und es über Leitungen 52 und 53 an den Wählventilen 54 und 55 vorbei zur Leitung 56 und dann zu einem Fühler 57 leiten, vgl. F i g. 2, um den Feuchtigkeitsgehalt im Gas zu bestimmen, wobei anschließend die Leitung 56 durch ein Filter 58 und ein Drosselventil 59 zur Atmosphäre hin entlüftet wird. Die Feuchtigkeitsfühler 50 und 51 sind als Röhren ausgebildet, an deren Ende eine Vielzahl von Öffnungen 49 vorgesehen sind, um das durch das Bett hindurchlaufende Gas eintreten zu lassen.

Das Drosselventil begrenzt die Strömung in den Leitungen 52,53 und 56 auf den für Feuchtigkeitsmeßzwecke erforderlichen Minimalpegel, also auf ungefähr 0,014mVmin (1/2 s.c.f.m.). Dieser Sensor wird derart gesetzt, daß er auf einen Feuchtigkeitswert bei einem Punkt, der X oder Y der Tabelle 1 entspricht, anspricht, um zu verhindern, daß die Feuchtigkeitsfront das Bett verläßt. Wenn z. B. der maximale atmosphärische Taupunkt, der beim ausfließenden Gas toleriert werden kann, —62,22°C (—80° F) beträgt, dann wird der Sensor so eingestellt, daß er einen Taupunkt zwischen —40°C (—40° F) und — 17,8⁰C (0° F) je nach der Empfindlichkeit des Sensors wahrnimmt und darauf anspricht Der gezeigte Sensor ist als ein Lithiumchlorid-Zellentyp aufgebaut, es lassen sich jedoch auch andere Arten von Sensoren verwenden.

Vorgesehen ist eine Zeitsteuereinrichtung (nicht dargestellt), um die Ventile 15 und 16 am Ende eines vorgegebenen Zeitintervalls zu betätigen. Sofern eine Betätigung nicht wegen des Sensors erfolgt, betätigt die Zeitsteuereinrichtung automatisch eines dieser Ventile, um die Ventile 1 und 21 über den Luftzylinder 14 beim Abschluß dieses Zeitintervalls zu schalten. Der Sensor 57 ist mil einem elektrischen Schaltkreis (nicht dargestellt) verbunden, der es der Zeitsteuereinrichtung gestattet, ihren Zyklus abzuschließen, während der Sensor trockene Luft fühlt, anschließend unterbricht der elektrische Sjhaltkreis die Zeitsteuereinrichtung, bevor sie eines der Ventile 15 und 16 betätigen kann. Diese werden dann nicht betätigt, bis der Sensor feuchte Luft eines vorgegebenen Feuchtigkeitsgehalts feststellt, wonach anschließend die Zeitsteuereinrichtung wieder gestartet b5 wird und eines der Ventile 15 oder 16 unverzüglich betätigt wird, um die Ventile 1 und 21 gleichzeitig zu schalten. Andererseits kann der Sensor einen Zyklus nicht abschließen, bevor die Zeitsteuereinrichtung das vorgegebene Zeitintervall durchlaufen hat. Dadurch werden Zyklusdurchläufe verhindert, bevor eine Regeneration abge-

schlossen ist.

Wie schon erwähnt, sind in die Leitungen 52 und 53 zwei Magnetventile 54 und 55 eingefügt. Diese werden ebenfalls durch die Zeitsteuereinrichtung betätigt. Beide Ventile sind während des ersten Teils eines Trockenzyklus' geschlossen, während das neu regenerierte Bett noch heiß ist. Das Ventil, welches zu dem in der Strömung befindlichen Bett führt, wird geöffnet, nachdem das Bett abgekühlt ist. Das Ventil, welches zu dem sich regenerierenden Bett führt, wird während der Regeneration geschlossen gehalten.

Damit ein Sensor die Zeitsteuereinrichtung ausschließt, muß der Sensor trockene Luft wahrnehmen. Sofern der Sensor keine trockene Luft wahrnimmt, wird es der Zeitsteuereinrichtung ermöglicht, den Zyklus zu steuern. Dies bedeutet, daß die Erweiterung der Zykluszeit tatsächlich ausgeschlossen ist, was bedeutet, daß das System

ίο aus irgendeinem Grund nicht richtig arbeitet. Es wird in dem zu betätigenden Kreis dann ein Alarm ausgelöst, wenn an vorgegebenen Punkten während des Nachfragezyklus, vom Schalten der Einlaß- und Auslaßventile I und 21 bis zum Abschluß des Zeitsteuerzyklus, ein Sensor feuchte Luft feststellt. Das ausfallsichere Sensortestsystem enthält gemäß der Erfindung eine Feuchtgas-Leitungsverbindung 45, die vom Feuchtgaseinlaß 26 direkt zur Leitung 56 verläuft, die zum Sensor 57 führt. Eine Strömung durch die Leitung 45 wird durch das Magnetventil 46 gesteuert, welches normalerweise geschlossen ist, außer wenn der Sensorkreis hinsichtlich seiner Betriebsfähigkeit in einer noch zu beschreibenden Art und Weise getestet wird.

Der Trockner gemäß den Fig. 1 und 2 ist derart ausgelegt, daß ein verbrauchtes Sikkativ-Bett durch eine Spülung mit einströmendem erwärmten Gas regeneriert wird. Zu diesem Zweck wird eine Dampfheizeinrichtung 5 vorgesehen, die mittels einer Leitung 33 mit der Feuchtgaseinlaßleitung 26, und über eine Leitung 34 mit dem Auslaßventil 21 verbunden ist. Es läßt sich jede beliebige Heizeinrichtung verwenden, z. B. eine Gasheizeinrichtung, eine elektrische Heizeinrichtung oder eine Heißwasserheizung. Eine Meßöffnung 2, die mit einem Seitenströmungs-Flußindikator 3 versehen ist, reduziert den Druck in der zur Heizeinrichtung laufenden Leitung 33, während ein Drosselventil 10 die Strömung in der Leitung 26 derart begrenzt, daß ein Teil des zugeführten Gases zur Spülung in die Leitung 33 gelangt, so daß auf diese Weise ein begrenzter Teil der Feuchtgaszufuhr ständig durch die Leitung 33 zur Dampfheizeinrichtung 5 umgeleitet wird. Das Magnetventil 17 steuert das Dampfeinlaßventil 4 zur Heizeinrichtung, welches geschlossen ist, wenn der Trockner abgeschaltet ist. Von der Heizeinrichtung 5 führt die Leitung 34 zum Vierwege-Schaltauslaßventil 21, von wo das erwärmte Spülgas zum Boden entweder zum einen oder zum anderen Behälter über die Leitungen 28 oder 29 zum Umlauf gebracht wird.

Eine Rückführleitung 35 erstreckt sich vom Einlaßschaltventil 1 zur Einlaßleitung 26, um das zu trocknende Spülgas erneut umlaufen zu lassen, (recycling) so daß kein Spülgas verlorengeht. Die Leitung 35 enthält einen Kühler 11, einen Wasserseparator 12 und eine automatische Wasserfalle 13, um so viel Wasser wie möglich aus dem feuchten Spülstrom zu entfernen, bevor das Spülgas in einem erneuten Zyklus getrocknet und wieder verwendet wird. Ein Temperaturmesser kann in der Leitung 34 vorgesehen sein, um die Temperatur des Spülgases zur Kontrolle der Spülwärme festzustellen.

Der Betrieb des Trockners verläuft folgendermaßen: Das zugeführte Feuchtgas mit einem Leitungsdruck von etwa 2,1 kg/cm-⁷ bis 21 kg/cm² (30 bis 300 psig) wird durch die Leitung 26 zum Vierwege-Schaltventil 1 geführt, von wo es in einen der Behälter 31 oder 32 geleitet wird. Sofern der Tank 31 im Trockenzyklus arbeitet, wird das Vierwege-Schaltventil 1 derart gesetzt, daß es das einströmende Gas durch die Leitung 23 zum oberen Bereich

des Behälters 21 umlenkt. Das einfließende Gas läuft nach unten durch das Bett 40 zum Boden, wobei die Feuchtigkeit auf dem Sikkativ beim Durchlaufen des Bettes adsorbiert wird, und das trockene Gas läuft durch die Sikkativhalterung 7 und das Filter 8 und durch die Auslaßleitung 28, das Vierwege-Schaltauslaßventil 21 zur Abgabeleitung 25, wo es den Trockner verläßt. Während das Gas durch das Bett 40 fließt, wird der Wassergehalt des durch das Bett 40 fließt, wird der Wassergehalt des durch das Bett fließenden Gases kontinuierlich von dem

Meßfühler 50 abgefühlt, wobei Gas mit einer Geschwindigkeit von 0,014 mVmin (0,5 Standardkubikfuß/Minute) durch die Öffnungen 49 und das Fühlerrohr 50 durch die Leitung 52 und das offene Ventil 54 zum Sensor 57 geleitet wird, von wo es zur Atmosphäre entlüftet wird.

Zu dieser Zeit wird ein Teil des zugeführten Gases durch die Leitung 33 zur Öffnung 2 und dann zur Dampfheizeinrichtung 5 umgeleitet, wo es auf eine ziemlich hohe Temperatur, die in der Größenordnung von 100⁰C bis 25O⁰C liegt, wobei das Gas dann durch die Leitung 34 zu einem Vierwege-Ventil 21 geleitet wird, welches das Gas zur Leitung 29 umlenkt, von wo es in den Boden des zweiten Tanks 52 eintritt, am Sikkativbett 4Ö in diesem Behälter vorbeiströmt und durch die Leitung 24 aus dem Behälter austritt. Diese Leitung 24 führt zum Ventil 1, welches das Gas zur Leitung 35, am Kühler 11 vorbei umleitet, wo das Wasser auskondensiert und beim Separator 12 und der Falle 13 entfernt wird, anschließend strömt das Gas durch die Einlaßleitung 26, wo es sich mit dem einlaufenden Strom für den Trockenvorgang verbindet Auf diese Weise wird kein Spülmittel abgelassen.

Der Trockner fährt in diesem Zyklus fort, bis der Sensor 57 in dem im Behälter 31 zu trocknenden Gas den vorgegebenen Feuchtigkeitswert festgestellt hat, mit dem die Gasfront ungefähr das Bett verläßt, woraufhin dann die Zeitsteuereinrichtung wieder erregt wird und das Ventil 15 betätigt, um den Kolben des Zylinders 14 zu

verschieben, wobei die Ventile 1 und 21 in die nächste 180°-Stellung geschaltet werden. Dadurch wird das durch die Leitung 26 einströmende Gas von der Leitung 23 zur Leitung 24 umgelenkt und tritt im oberen Bereich des zweiten Behälters 32 ein, dadurch wird ferner der Spülfluß zum Boden des Behälters 31 über die Leitung 28 umgelenkt Gas von der Dampfheizeinrichtung 5 wird nun durch die Einlaßleitung 28 am Boden des Behälters 31 geleitet, von wo es aufwärts durch den Behälter 31 geleitet, von wo es aufwärts durch den Behälter 31 strömt und

oben am Behälter durch die Leitung 23 austritt und durch das Ventil 1 zur Leitung 35 und dann zur Leitung 26 fließt Das Ventil 54 ist zu diesem Zeitpunkt geschlossen, wodurch die Leitung 52 zum Sensor 57 geschlossen ist Das Ventil 55 und die Leitung 53 werden nur geöffnet nachdem das Gas im Behälter 32 kalt ist, wonach der Sensor die Feuchtigkeit innerhalb des Gases im Behälter 32 abfühlen kann. Dieser Zyklus wird fortgesetzt bis

der Sensor 57 den vorgegebenen Feuchtigkeitsweri im Gas im Behälter 32 feststellt, woraufhin die Zeitsteuercinrichtung wieder erregt wird und die Ventile 1 und 21 um 180" in ihre Ursprungsstellung gedreht werden und der erste Zyklus wiederholt wird.

Von Zeit zu Zeit, bevorzugt in regelmäßigen Zeitabsländen, wird das Magnetventil 46 geöffnet und die Magnetventile 54,55 geschlossen für eine Dauer, die kurzer ist als die Zeit, die zum Entleeren eines durchströmten Betts erforderlich ist. Dies ermöglicht, daß feuchtes Gas vom Feuchtgas-Einlaß 26 direkt zum Sensor 57 fließt.

Wenn der Sensor und der mit dem Sensor verbundene elektrische Schaltkreis die Luft als feucht anzeigt, setzt der Trockner seinen Normalbetrieb fort und durchläuft von Zeit zu Zeit gemäß der vom Sensor gegebenen Anzeige seinen Zyklus. Wenn jedoch der Sensor keinen feuchten Zustand anzeigt, dann wird der Trockner automatisch in einen Betrieb mit fester Zykluszeit gesetzt, und ein ausgelöstes Alarmsignal (nicht dargestellt) teilt den Zustand mit.

Der in F i g. 3 dargestellte Trockner besteht aus zwei Behältern 60 und 61, die an einem Ende je einen Einlaß 62 und 63 und am anderen Ende einen Auslaß 64 und 65 besitzen. Über den Auslassen beider Behälter sind Halterungsschirme 66 aus Edelstahl angeordnet, die aus einem Drahtgitter oder einer perforierten Stahlplatte bestehen, und deren Zweck es ist, die Sikkativteilchen innerhalb der Behälter zu halten.

Die Behälter sind in zwei Schichten 68 und 69 mit dem Sikkativ gefüllt, wobei sich die erste Pufferschicht 68 ungefähr über Vf, der Länge des Betts erstreckt, und aus aktiviertem Aluminium besteht, und die zweite Schicht 69 in dem restlichen Bett besteht aus Silikagel. Das aktivierte Aluminium besitzt einen höheren Widerstand gegenüber freiem Wasser als Silikagel, so daß es als Puffer für das Silikagel an den Einlaßenden der Betten dient.

Am Einlaßende jedes Betts, und mit einer Erstreckung von ungefähr der halben Länge des Betts, ist eine Gruppe länglicher Heizelemente 70, im vorliegenden Fall acht Heizelemente vorgesehen. Diese Heizelemente sind gleichmäßig über das Bett beabstandet. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß eine kleinere oder größere Anzahl dieser Elemente gemäß der Heizleistung verwendet werden kann. Die Einlaßenden der Heizelemente sind mit elektrischen Anschlüssen 71 versehen, die durch die Wände der Behälter 60 und 61 hindurchgeführt sind und derart mit einem elektrischen System verbunden sind, daß die Heizelemente eingeschaltet werden, wenn das Bett im Regenerationszyklus liegt, und die am Ende eines vorgegebenen Zeitintervalls ausgeschaltet werden, wobei dieses Zeitintervall ausreicht, um die Regeneration des Sikkativs zu verwirklichen, wobei dieses Zeitintervall kleiner als die Dauer des Trockenzyklus, oder gleich der Länge des Trockenzyklus sein kann und von der Zeit abhängt die erforderlich ist um den Feuchtigkeitssensor 57 über die Meßfühler 50 und 51 zu aktivieren, vgl. F i g. 2, die unmittelbar unter den Heizelementen in jedem Bett 67, 68 angeordnet sind. Der Sensor 57 liegt in einer Schaltung mit einer Zeitsteuereinrichtung genau wie die Vorrichtung nach F i g. 1.

Das ausfallsichere Sensortestsystem gemäß der Erfindung enthält eine Leitungsverbindung 45 für Feuchtgas, die vom Feuchtgaseinlaß 26 direkt zur Leitung 56 verläuft, die zum Senssor 57 führt. Strömung durch die Leitung 45 wird durch ein Magnetventil 46 gesteuert, welches normalerweise geschlossen ist, außer wenn der Sensorkreis bezüglich der Betriebsfähigkeit getestet werden soll, wie gerade beschrieben wird.

Die Behälter 16 und 61 sind durch ein Leitungssystem miteinander verbunden, um sicherzustellen, daß das einströmende, zu trocknende Gas an die Einlasse beider Betten abgegeben wird, und das getrocknete Gas von den Auslässen beider Betten weggeführt wird, wobei Leitungen vorgesehen sind, um eine Spülströmung vom Auslaß zum Boden beider Betten zur Regeneration zu leiten, und um die Spülströmung in die Atmosphäre abzugeben, nachdem sie den oberen Bereich der Betten verläßt. Diese Vorrichtung besteht aus einer Feuchtgas-Abgabeleitung 80, die das feuchte Gas zum Vierwege-Magnetschaltventil 81 und dann entweder durch die Leitung 82 oder 83 zum oberen Bereich der Behälter 60 bzw. 61 leitet. Eine ähnliche Leitungsverbindung 84 und 85 erstreckt sich zwischen den Auslässen der beiden Behälter. Strömung längs dieser Leitungen zur Auslaßleitung 86 wird durch die Prüfventile 87 und 88 gesteuert oder geregelt. Eine weitere Leitung 89 führt von der Verbindungsstelle der Leitungen 84 und 85 zu einem Spülmeßventil 90, welches das Volumen des Spülstroms vom Trockengas-Ausfluß steuert, das zur Regeneration des Trocknerbetts während des Regenerationszyklus' dient. Die Leitung 89 führt die Spülströmung durch eine, den Druck reduzierende öffnung 91 zu einer der Leitungen 92 und 93 und den Prüfventilen 94 und 95 zu den Auslässen 64 und 65 der Behälter 60 und 61. Eine Spülabgabeleitung 96 führt vom Vierwegeventil 81 über das Spülabgabeventil 97, um das Spülmittel an die Atmosphäre abzugeben.

Wenn sich der Tank 16 im Trockenzyklus, und der Tank 61 im Kegenerationszykius befindet, dann ist der Betrieb des Trockners folgender: Feuchtes Gas mit einem Leitungsdruck von etwa 2,75 kg/cm² bis 25,5 kg/cm² (25 bis 350 psig) tritt durch die Leitung 80 ein und wird vom Ventil 81 in die Leitung 82 zum Tank 60 und läuft dann durch die Schichten 68 und 69. am Meßfühler 50 vorbei, abwärts zum Auslaß 64, von wo es über die Leitung 84 durch das Ventil 87 zur Auslaßleitung 86 geleitet wird. Die Ventile 88 und 94 verhindern eine Strömung in den Leitungen 85 bzw. 92. Ein Teil des ausströmenden Gases, der vom Spülventil 90 gesteuert wird, wird dann durch die Leitung 89 und durch die Öffnung 91 geführt wo dessen Druck aufgrund des offenen Ausströmventils 97 auf Atmospärendruck reduziert wird, das Gas fließt dann in die Leitung 93, durch das Prüfventil 95 (das Ventil 94 verhindert eine Strömung in der Leitung 92), zum Boden 65 des zweiten Behälters 61, der sich im Regenerations- ω zyklus befindet und es läuft dann aufwärts durch das Bett zum Einlaß 63 und dann durch die Leitung 83 zum Vierwege-Schaltventil 81 und wird durch die Spülauslaßleitung 96 und das Ventil 97 an die Atmosphäre abgelassen.

Die Gruppe der Heizelemente 70 im Behälter 61, der regeneriert wird, ist aktiviert, und das Sikkativbett wird während der Zeit die zur vollen Regeneration des Sikkativs erforderlich ist ausgeheizt während die Spülströmung hindurchfließt. Diese Zeit kann beträchtlich kleiner als die Trockenzykluszeit sein, die natürlich nicht durch eine feste Zykluszeit sondern von dem Feuchtigkeitsgehalt im Gas innerhalb des Betts bestimmt ist Folglich sind die Heizelemente 70 derart zeitgesteuert, daß sie nur für die Zeit aktiviert werden, die zur

vollständigen Regeneration des Sikkativs erforderlich ist, und wenn diese Zeit verstrichen ist, werden sie automatisch abgeschaltet. Die Spülgasströmung wird nur für eine Zeit fortgesetzt, die ausreicht, um das Sikkativbett auf Raumtemperatur abzukühlen, da bei dieser Temperatur die Adsorption wirksamer ist, anschließend wird die Spülgasströmung ebenfalls durch Schließen des Spülauslaßventils 97 automatisch abgeschaltet, wobei das freie Bett unter Druck gesetzt wird und für den nächsten Zyklus geleert wird. Normalerweise ist eine halbe Stunde bis zwei Stunden ausreichend, um eine vollständige Regeneration eines verbrauchten Bettes durchzuführen, sofern das Bett durch die Heizelemente auf eine Temperatur innerhalb des Bereichs zwischen 100^cC und 25O⁰C aufgeheizt wird. Es lassen sich aber andere Temperaturen und Zeiten in Abhängigkeit von dem verwendeten Sikkativ einsetzen.

Ein Teil des Gases im Behälter 60 wird durch die öffnungen 49 in den Meßfühler 50 und über die Leitung 52 zum Sensor 57 abgenommen. Wenn der Sensor 57 den vorgegebenen Feuchtigkeitsgehalt in diesem Gas feststellt, wird die Zeitsteuereinrichtung wieder erregt und schaltet das Vierwege-Schaltventil 81 derart, daß das einströmende Gas zur Leitung 83 zum oberen Bereich des zweiten Behälters 81 beim Trockenzyklus geleitet wird, und die Zeitsteuereinheit öffnet das Spülauslaßventil 97. Die Spülströmung fließt dann durch die Leitung 89, die öffnung 91 und die Leitung 92 durch das Ventil 94 zum Boden des Behälters 60. der sich nun im Regenerationszyklus befindet. Zum Zeitpunkt, an dem das Ventil 81 eingeschaltet ist. werden die Heizelemente 70 im Bett 60 eingeschaltet und heizen das Bett aus, um das Sikkativ zu reaktiveren, und das Ventil 54 wird geschlossen, wodurch der Sensor 57 vom Gas im Behälter 60 abgeschnitten wird, das Ventil 55 wird geöffnet und verbindet den Sensor 57 mit dem Behälter 61. Dieser Zyklus dauert an, bis der Sensor 57 den vorgegebenen Feuchtigkeitswert im Behälter 61 feststellt, wonach dann die Ventile 81,97,54 und 55 wieder geschaltet werden und der Zyklus wiederholt wird.

Von Zeit zu Zeit, in regelmäßigen Zeitabständen einer vorgegebenen Dauer wird das Magnetventil 46 geöffnet, und die Magnetventile 54, 55 geschlossen. Dadurch kann feuchtes Gas von dem Feuchtgaseinlaß 80 direkt zum Sensor 57 strömen.

Wenn der Sensor und die mit dem Sensor verbundene elektrische Schaltung die Luft als feucht anzeigt, fährt der Trockner mit dem Normalbetrieb fort, und der Zyklusbetrieb erfolgt gemäß der durch den Sensor gegebenen Anzeige. Wenn jedoch der Sensor nicht aufgrund von Feuchtigkeit anspricht, wird der Trockner automatisch in einen Betrieb mit fester Zykluszeit gesetzt, und es wird ein Alarmsignal abgegeben, um den Zustand anzuzeigen.

Der Trockner nach Fig.4 besteht aus zwei Sikkativbehältern 131 und 132. Diese Behälter sind vertikal angeordnet. Jeder Behälter enthält ein Bett 140 aus einem Sikkativ, z. B. einem Silikagel. In den Behältern 131 und 132 sind ebenfalls Sikkativ-Füll- und Abschlußöffnungen 106 und 111 vorgesehen, um das Sikkativ in die Behälter einzufüllen und von den Behältern abzulassen.

Vorgesehen ist ein umfangreiches Leitungssystem, welches die beiden Behälter zur Zufuhr von einströmendem Gas, das zu entfernende Feuchtigkeit aufweist, verbindet und zur Abgabe von trockenem ausfließendem Gas vorgesehen ist, welches frei von Feuchtigkeit ist, nachdem es durch den Trockner hindurchgeströmt ist. wobei die erforderlichen Ventile vorgesehen sind, um die Strömung des zuströmenden und abströmenden Gases zu den bzw. von den Behältern zu schalten. Dieses Leitungssystem enthält eine Einlaßleitung 126, die das feuchte zuströmende Gas zu einem Vierwege-Schaltventil 101 leitet. Das Ventil 101 wird durch Druckluft über den Zylinder 144 geschaltet, der von Magnetventilen 145, 146 gesteuert wird, die durch eine Zeitsteuereinrichtung gesteuert sind, wie das bei der Vorrichtung nach Fig. 1 der Fall ist. Das Ventil 101 leitet die Strömung des zufließenden Gases in eine der beiden Einlaßleitungen 123 und 124, die das einströmende Gas in den oberer. Bereich jedes Behälters führen. Eine Spiilauslaßleitung 103 erstreckt sich zu einem Spülauslaßventil 114 und mündet dann in die Atmosphäre. Das Ventil 114 wird durch den Zylinder 147 betätigt, der durch das Magnetventil 148 gesteuert wird.

Am Boden jedes Behälters befindet sich ein Sikkativ-Halteschirm 112 aus einem Drahtgitter aus gesintertem Edelstahl, welches das Sikkativbett 140' in den Behältern 131, 132 hält. Die Auslaßleitungen 128 und 129 vom Boden der Behälter 131 und 132 führen zur Auslaßleitung 125 für trockenes Gas. In jeder der Auslaßleitungen 128 und 129 ist eine abnehmbare Filterscheibe 113 vorgesehen, die aus einem Drahtgitter aus gesintertem Edelstahldraht besteht. Dieses Filter hält irgendwelche Sikkativteilchen zurück, die andernfalls aus dem Bett 140 an der Sikkativhalterung 112 vorbeigetragen werden, um die restliche Vorrichtung frei von derartigen Teilchen zu halten. In jeder der Leitungen 128 und 129 befinden sich ferner noch Auslaßprüfventile 120,121.

Innerhalb der Behälter sind an einer Stelle, die ungefähr 15 cm über den Auslaßleitungen 128, 129 liegt. Feuchtigkeitsgasfühler 50,51 angeordnet, die in F i g. 2, die das Gas im Bett an dieser Stelle abtasten und es. wie in F i g. 2 dargestellt ist über die Leitungen 52,53 vorbei an den Wählventilen 54,55 zur Leitung 56 und dann zu einem Sensor 57 führen, um den Feuchtigkeitsgehalt im Gas zu bestimmen, wobei nach dem Sensor die Leitung 56 durch das Filter 58 und das Drosselventil 59 in die Umgebung oder Atmosphäre mündet

Die zwei Magnetventile 54,55 sind, genau wie bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1, durch eine Zeitsteuereinrichtung betätigbar. Diese Ventile schneiden die Gasströmung zum Sensor während der Regeneration eines

Behälters ab.

Der Trockner nach F i g. 4 ist derart ausgebildet daß er ein verbrauchtes Sikkativbrett durch eine Spülung mit erhitztem einströmendem Gas regeneriert Zu diesem Zweck ist ein elektrisches Heizelement 115 vorgesehen, das durch eine Leitung 133 mit der Bypassleitung 134 verbunden ist die sich zwischen den Leitungen 128,129 erstreckt und ein Paar Spülstrom-Prüfventile 105,107 und ein Paar Ablaßventile 104,108 besitzt Eine zweite Bypass-Leitung 135 mit einem Ventil 102 zur erneuten Druckaufbringung erstreckt sich zwischen den beiden Enden der Leitung 134. Ein Spüllüfter oder -gebläse 118 führt Umgebungsluft über den Gebläse-Saugfilterdämpfer 119 zur Heizeinrichtung 115. Das ausfallsichere Sensortestsystem nach der Erfindung enthält eine Leitungsverbindung 45 für feuchtes Gas,

die von dem Feuchtgas-Einlaß 26 direkt zur Leitung 56 läuft, die zum Sensor 57 führt. Strömung durch die Leitung wird durch das Magnetventil 46 gesteuert, welches normalerweise geschlossen ist, außer wenn der Sensorkreis bezüglich der Betriebsfähigkeit in der beschriebenen Weise getestet wird.

Der Betrieb des Trockners ist folgender: Zuströmendes feuchtes Gas mit einem Leitungsdruck von etwa 2,75 kg/cm² bis 22 kg/cm² (25 bis 300 psig) wird durch die Leitung 126 dem Vierwege-Schaltventil 101 zugeführt, durch welches das Gas einem der Behälter 131, 132 zugeleitet wird. Wenn der Behälter 131 sich im Trockenzyklus befindet, wird das Vierwege-Schaltventil 101 derart gesetzt, daß das einströmende Gas durch die Leitung

123 zum oberen Bereich des Behälters 131 umgelenkt wird. Das einströmende Gas strömt abwärts durch das Bett 140 auf den Boden, wobei die Feuchtigkeit am Sikkativ absorbiert wird, und die trockene Gasausströmung läuft durch die Sikkativhalterung 112 und das Filter 113 durch die Auslaßleitung 128 zur Abgabeleitung 125, wo es vom Trockner abgegeben wird, wobei die Ventile 121, 105 und 104 geschlossen sind und das Gas daran hindern, daß es in die Leitungen 129,134 und 135 gelangt oder an die Umgebungsatmosphäre abgegeben wird.

Während das Gas durch das Bett 140 strömt, wird der Wassergehalt des im Bett strömenden Gases kontinuierlich durch den Meßfühler 50 abgefühlt, und es wird Gas mit einer Geschwindigkeit von 0,014 m³/min (0,5 s.c.f.m.) durch die öffnungen 49 und das Fühlerrohr 50 durch die Leitung 52 und das offene Ventil 54 zum is Sensor 57 geleitet und dann an die Atmosphäre abgegeben.

Zur gleichen Zeit wird eine Spülgasströmung vom Gebläse 118 zur Heizeinrichtung 115 geschickt, wo sie auf eine ziemlich hohe Temperatur, in der Größenordnung von 100 bis 250° C erhitzt und dann durch die Leitung 133 zur Bypassleitung 134 geleitet wird. Das Ventil 105 ist geschlossen, welches das Spülgas durch das Ventil 107 in die Leitung 134 und zum Boden des zweiten Behälters 132 und an der Sikkativhalterung 112 vorbeileitet, wobei das Spülgas dann aufwärts durch das Sikkativbctt 140 in diesem Behälter hindurchströmt und durch die Leitung

124 den Behälter verläßt. Die Leitung 124 führt das Spülgas zum Ventil 101, welches das Spülgas zur Leitung 103, durch das Ventil 114 lenkt, wo das verbrauchte Spülgas ausströmt.

Der Tank 132 verbleibt in diesem Zyklus, bis eine Zeitsteucreinrichtung, der auf ein vorgegebenes Zeitintervall gesetzt ist nachdem die Regeneration abgeschlossen ist, ein Signal zum Gebläse 118 und zur Heizeinrichtung 115, die abgeschaltet werden, und dann zum Magnetventil 148 sendet, welches den Zylinder 157 betätigt, der das Spülauslaßventil 114 betätigt. Die Zeitsteuereinrichtung öffnet dann das durch eine Magnetspule betriebene Ventil 102 zur erneuten Druckaufbringung. Wenn der Sensor 57 in dem im Behälter 131 zu trocknenden Gas den vorgegebenen Feuchtigkeitswert festgestellt hat, bei dem die Gasfront ungefähr das Bett oder die Füllung verläßt, wird das Ventil 102 geschlossen, und das Magnetventil 146 wird betätigt, um den Zylinder 124 hin- und her zu bewegen, und um das Schaltventil 101 in die nächste 180°-Stellung zu bringen, die das durch die Leitung 126 eintretende Zuströmgas von der Leitung 123 zur Leitung 124 lenkt, damit es in den oberen Bereich des zweiten Behälters 132 eintritt Anschließend wird das Ablaßventil 104 geöffnet. Nach einer Zeit, gewöhnlich ungefähr nach einer Minute, die ausreicht, das Gas im Behälter 131 durch das Ablaßventil 104 genügend ausströmen zu lassen, um den Druck im Behälter im wesentlichen auf den Umgebungsdruck (Atmosphärendruck) zu reduzieren, wird das Ablaßventil 104 geschlossen und das Spülauslaßventil 114 geöffnet Die Spülströmung fließt nun über die Leitung 134 durch das Ventil 105 in den Boden des Behälters 131, sie strömt aufwärts durch den Behälter 31 und tritt im oberen Bereich des Behälters aus und wird dann durch die Leitung 123, das Ventil 101, die Leitung 103 und das Ventil 114 an die Atmosphärenumgebung abgegeben. Das Ventil 54 wird zu dem Zeitpunkt geschlossen, an dem das Ventil 101 geschaltet wird, wodurch die Leitung 52 zum Sensor 57 geschlossen wird. Nachdem der Behälter 132 sich abgekühlt hat, wird das Ventil 55 und die Leitung 53 geöffnet, so daß der Sensor die Feuchtigkeit des Gases im Behälter 132 abfühlen kann. Dieser Zyklus wird dann beibehalten, bis der Sensor 57 den vorgegebenen Feuchtigkeilswert im Gas innerhalb des Behälters 132 festgestellt hat, wonach die Ventile alie in Stufen in ihre ursprüngliche Stellungen zurückgebracht werden, wobei dazwischenliegende Druckerneuerungsstufen und Ablaßstufen, wie zuvor, vorgesehen sind und der erste Zyklus wiederholt wird.

Von Zeit zu Zeit wird in regelmäßigen Intervallen mit vorgegebener Dauer das Magnetventil 46 geöffnet und die Magnetventile 54 und 55 geschlossen. Dadurch wird es möglich, daß feuchtes Gas von dem Feuchtgas-Einlaß 26 direkt zum Sensor 57 strömt.

Wenn der Sensor und der mit dem Sensor verbundene elektrische Schaltkreis die Luft als feucht melden, verbleibt der Trockner bis zur Meldung durch den Sensor im Normalbetrieb. Wenn jedoch der Sensor keine Feuchtmeldung abgibt, dann wird der Trockner automatisch in einen Betrieb mit fester Zykluszeitkonstante gesetzt und ein Alarmzustand gemeldet. Bei dem in F i g. 5 dargestellten Trockner wird keine Wärme eingesetzt um eine Regeneration des verbrauchten Sikkativs vorzunehmen.

Der Trockner besteht aus zwei Behältern 231 und 232, die mit geeigneten Leitungsverbindungen versehen sind, um zuströmendes feuchtes Gas und abströmendes trockenes Gas zu den Behältern hin bzw. von den Behältern wegzuführen, die Behälter besitzen Sikkativ-Füll- und Abgabeöffnungen 220 bzw. 221. Das Sikkativ 213 wird auf Halteschirmen 208 in beiden Behältern gehalten. Die Steuerung der einströmenden feuchten Gasströmung von der Einlaßleitung 230 erfolgt durch Ventile 201 und 199, welche die Strömung des einströmenden Gases entweder durch die Leitung 198 oder die Leitung 189 und damit auf den Boden der Behälter 231 oder 232 leiten.

Ausströmendes trockenes Gas verläßt die Behälter über eine der Leitungen 241 oder 242, wobei diese beiden Leitungen mit dem Trockengas-Auslaß 223 verbunden sind. In jeder Leitung ist ein reinigbares Filter 207 aus gesintertem Edelstahldraht und ein Prüfventil 200 und 204 vorgesehen.

Eine Kreuzleitung 244 überbrückt die Auslaßleitungen 241 und 242 und ist mit zwei Prüfventilen 205,245 auf je einer Seite einer parallelen Leitung 246 angeordnet und erstreckt sich zur Auslaßleitung 233. In der Leitung 246 befindet sich eine druckreduzierende öffnung 212, jenseits der der Druck auf Atmosphärendruck reduziert ist wenn die Spülauslaßventile 202 oder 225 offen sind, in der Leitung 246 befindet sich ferner ein Spüleinstell-

ventil 203 zur Messung des Durchflusses durch die Leitung 246. Dieses Einstellventil steuert oder regelt das Volumen der Spülströmung, d>e vom ausströmenden Gas zur Regeneration des verbrauchten Behälters abgenommen wird, wobei das Volumen vom Spülstromanzeiger 211 abgelesen wird.
Eine Bypassleitung 715 überbrückt die Spülstromöffnung 212 und das Einstellventil 203 zur Druckerneuerung, die durch das Ventil 217 gesteuert wird Eine weitere Leitung 216 erstreckt sich zwischen den Leitungen 198 und 189 und ist mit Spülauslaßventilen 202 bzw. 223 versehen, die das Spülmittel in geöffnetem Zustand durch Abgabe- oder Auspuffschalldämpfer 209 in der Leitung 226 an die Atmosphäre abgeben.

An Stellen, die sich ungefähr 15 cm (6 Zoll) von den Einlassen der Behälter entfernt befinden, ist ein Paar if

Feuchtigkeitsmeßfühler 50,51 angebracht, vgl. F i g. Z Feuchtigkeit enthaltendes Gas wird über die Leitungen |.

ig 52, 53 zu einem Feuchtigkeitssensor 57 gefördert, der den Feuchtigkeitswert in diesem Gas feststellt und rji

anspricht, wenn ein vorgegebener Feuchtigkeitswert erreicht ist, und der die Zeitsteuereinrichtung steuert, die §;

den Betrieb der Ventile 201,199 und auch der Spülauslaßventile 202,225 und des Druckerneuerungsventils 217 ||

steuert.

Das erfindungsgemäße ausfallsichere Testsystem enthält eine Leitungsverbindung 45 für feuchtes Gas, die vom Feuchtgaseinlaß 26 direkt zur Leitung 56 läuft, die zum Sensor 57 führt Strömung durch die Leitung 45 wird durch ein Magnetventil 46 gesteuert, welches normalerweise geschlossen ist, außer wenn der Sensorkreis bezüglich der Betriebsfähigkeit in der zu beschreibenden Weise gelestet werden soll.

Wenn sich der linke Behälter im Trockenzyklus, und der rechte Behälter im Regenerationszyklus befindet, dann läuft der Betrieb des Trockners folgendermaßen ab: Zuströmendes feuchtes Gas mit z. B. 8 kg/cm² (100 psig) und einer Strömungsgeschwindigkeit von 8,6 m³/min (305 s.c.f.m.), welches bei 26,7° C (80° F) gesättigt ist, tritt durch den Einlaß 230 in die Leitung 198 ein, durchläuft das Ventil 201 und tritt in den Boden des ersten Behälters 231 ein und strömt dann durch das Sikkativbett, z. B. aus Silikagel, an dem Feuchtigkeitsmeßfühler 50 vorbei nach oben zum Auslaß und dann durch das Filter 207, die Leitung 241 (wobei das Prüfventil 245 das Einströmer, in die Leitung 244 verhindert), und durch das Prülventil 200 zur Auslaßleitung 233 für das trockene Gas. Das ausströmende Gas wird den mit etwa 8 kg/cm² (100 psig) und 7,5 in Vmin (265 s.c.f.m.), beim Taupunkt, 37,8° C (100° F) abgegeben. Das Prüfventil 204 verhindert das Einströmen des trockenen Gases in die Leitung 242. Der Rest des ausströmenden trockenen Gases, mit 1,1 m³/min (40 s.c.f.m.) in diesem Beispiel, wird durch die Leitung 246 vom Ende der Leitung 241 am Auslaß abgenommen und durch das Ventil 203 und die öffnung 212 geleitet, wo es auf Atmosphärendruck reduziert wird, es fließt dann durch die Leitung 244 zur Spitze des zweiten Behälters 232, der sich im Regenerationszyklus befindet. Der Spülstrom fließt abwärts durch das Sikkativbett 213 und tritt am Boden in die Leitung 216 und fließt dann durch das Spülauslaßventil 225 in die Leitung 226 und die Dämpfer 209, wo sie an die Atmosphäre abgegeben wird.

Da die Zeit, die sich jedes Bett im Trockenzyklus befindet, normalerweise wesentlich größer ist als die zur Regeneration eines verbrauchten Betts erforderliche Zeitdauer, werden die Spülauslaßventile 202, 225 derart zeitlich gesteuert, daß sie nur für diejenige Zeit betätigt werden, die erforderlich ist, um die Regeneration des Sikkativs durchzuführen. Wenn diese Zeit verstrichen ist, werden sie automatisch geschlossen, und das Druckerneuerungsventil 217 wird automatisch geöffnet. Dies wird mittels einer Zeitsteuereinrichtung, wie bei der Vorrichtung gemäß F i g. 1, vorgenommen.
Dieser Zyklus setzt sich fort, bis der Feuchtigkeitssensor 57 über den Meßfühler 50 einen vorgegebenen Feuchtigkeitswert im Gas innerhalb des Behälters 231 festgestellt hat, worauf die Zeitsteuereinrichtung wieder erregt wird und zuerst das Ventil 217 schließt, dann das Ventil 199 öffnet, und dann die Ventile 200,210 und 205 schließt, und dann das Ventil 204 öffnet, so daß das einströmende feuchte Gas durch den Einlaß 230 durch die Leitung 189 in den Behälter 232 strömt, während das abströmende trockene Gas nun von der Spitze des Behälters 232 zur Abgabeleitung 233 für das trockene Gas fließt, wobei ein Einströmen des trockenen Gases in die Leitungen 241 und 244 von der Leitung 242 verhindert ist. Der Spülgasstrom in der Kreuzleitung 244 wird nun umgekehrt, und das Spülmittel (purge) fließt in der Leitung 244 durch das Ventil 245 zur Spitze des Behälters 231, der sich im Regenerationszyklus befindet, von dort fließt es abwärts durch das Bett zur Leitung 198 und dann durch das Ventil 202 und die Leitung 216, die Leitung 226 und die Dämpfer 209, wo es an die Atmosphäre abgegeben wird. Der Zyklus setzt sich fort, bis eine vorgegebene Regenerationszeit abgelaufen ist, und anschließend schließt die Zeitsteuereinrichtung das Spüla'islabventil 202 und öffnet das Druckerneuerungsventil 217, um den Behälter 231 erneut unter Druck zu setzen. Das System setzt den Betrieb, mit dem Behälter 232 im Trockenzyklus, so lange fort, bis der Feuchtigkeitssensor 57 über den Meßfühler 51 im Behälter 232 den vorgegebenen Feuchtigkeitswert im Gas in diesem Bett feststellt, woraufhin die Zeitsteuereinrichtung wieder erregt wird, die Ventile umgelegt werden und der Zyklus erneut beginnt.

Normalerweise wird der Trockenzyklus mit einem Gas ausgeführt, das einen Druck 2,05 kg/cm² bis 25,5 kg/ cm² (15 bis 350 psig) besitzt. Die Ö'fnung 212 in der Kreuzleitung 246 stellt in Verbindung mit den Spülauslaßventilen 202 und 225 sicher, daß der Regenerationszyklus mit einem Druck durchgeführt wird, der gegenüber dem Druck beim Adsorptionszyklus beträchtlich reduziert ist.

Um die Regeneration des verbrauchten Betts oder Füllung während des Regenerationszyklus sicherzustellen.

ist die durch die Zeitsteuereinrichtung bemessene Zeit und das Volumen der Spülströmung gemäß dem Volumen des Sikkativs, des Feuchtigkeitswerts, bei dem der Zyklus beendet wird, und des Drucks, bei dem die Adsorption durchgeführt wird, eingestellt, um sicherzustellen, daß die Regeneration innerhalb der zugeteilten Zykluszeit abgeschlossen ist. Heizungsfreie Trockner arbeiten unter Gleichgewichtsbcdingungcn, und die Gleichgcwichtsbedingungen müssen unter allen Betriebsbedingungen aufrechterhalten werden, denen der Trockner bei seiner Benutzung ausgesetzt sein kann.

Von Zeit zu Zeit, bevorzugt in regelmäßigen Zeitabständen vorgegebener Dimer, wird das Magnetventil 46 geöffnet, und die Magnetventile 54,55 geschlossen. Dadurch wird es möglich, feuchtes Gas vom Feuchtgaseinliiß 26 direkt zum Sensor 57 strömen zu lassen.

Wenn der Sensor und der mit dem Sensor verbundene elektrische Schaltkreis die Luft als feucht meldet, setzt der Trockner den Normalbetricb fort, wobei gemäß der vom Sensor gelieferten Anzeige die Betten oder Füllungen zyklusgcwcchsclt werden. Wenn jedoch der Sensor keine Feuchtmeldung liefert, wird der Trockner automatisch in einem Betrieb mit fester Zeitkonstantc gesetzt, und ein Alarmsignal meldet den Zustand.

Bei dem in F i g. 6 dargestellten Trockner wird keine Wärme oder Hitze verwendet, um die Regeneration des verbrauchten Sikkativs durchzuführen, es wird eine Dampfdüse benutzt, um den Druck während der Regeneration unter den Atmosphärendruck zu verringern.

Der Trockner besteht aus 2 Behältern 331 und 332, die mit geeigneten Leitungsverbindungen zur Verteilung des einströmenden feuchten Gases und des ausströmenden trockenen Gases zu und von den Behältern, und mit Sikkativ-Füll- und Abgabeöffnungen 320 und 321 versehen sind. Das Sikkativ 313 wird auf einem Halteschirm to

308 in jedem Behälter gehalten. Die Steuerung der Feuchtgaseinströmung durch die Einlaßleitung 330 erfolgt durch Ventile 301 und 299, die die Strömung des einströmenden Gases entweder zur Leitung 298 oder zur Leitung 289 und damit zum Boden der Behälter 331 oder 332 lenken.

Das ausströmende trockene Gas verläßt die Behälter über eine der Leitungen 341 und 342, die beide mit dem Trockengasauslaß 333 verbunden sind. In jeder der Leitungen befindet sich ein reinigbares Filter 307 aus einem Edelstahldrahtgitter, und ein Prüfventil 300 und 304.

Eine Kreuzleitung 344 überbrückt die Auslaßleitungen 341 und 342 und ist mit zwei Prüfventilen 305,345 auf jeder Seite einer parallelen Leitung 346 verbunden, die sich zur Auslaßleitung 333 erstreckt. In der Leitung 346 befindet sich eine den Druck reduzierende öffnung 312, jenseits der der Druck unter Atmosphärendruck reduziert ist, wenn die Spülauslaßventile 302 oder 325 offen sind, in der Leitung 346 befindet sich ferner ein Spüleinstellventil 303 zur Messung des Durchflusses durch die Leitung 346. Dieses Einstellventil 303 steuert das Volumen des Spülstroms, der vom ausfließenden Gas abgezweigt ist und zur Regeneration des verbrauchten Behälters dient, wobei das Volumen von der Spülstrom-Anzeigeeinrichtung 311 abgelesen wird.

Die Bypassleitung 315 überbrückt die Spülstromöffnung 312 und das Einstellventil 303 zur Druckerneuerung eines regenerierten Behälters, die durch das Ventil 317 gesteuert ist. Eine weitere Leitung 316 verläuft zwischen den Leitungen 298 und 289 und ist mit Spülauslaßventilen 302 bzw. 325 versehen, die die Abgabe des Spülstroms an die Atmosphäre durch die Dampfdüse 309 in der Leitung 326 steuern.

An Stellen, die ungefähr 15 cm (6 Zoll) vom Einlaß jedes Behälters entfernt sind, ist je ein Feuchtigkeitsmeßfühler 50,51 angeordnet, wie in F i g. 2, wobei Öffnungen 49 für den Eintritt des durch das Sikkativbett in jedem Behälter hindurchströmende Gas vorgesehen sind. Dieses Feuchtigkeit enthaltende Gas wird über die Leitungen 52,53 zum Feuchtigkeitssensor 57 gefördert, genau wie in Fig. 2, und der Sensor spricht darauf an, wenn ein vorgegebener Feuchtigkeitswert erreicht ist, und er steuert die Zeitsteuereinrichtung, die den Betrieb der Ventile 301,299 und auch der Spülauslaßventile 302,325 und des Druckerneuerungsventils 317 steuert.

Das erfindungsgemäßc ausfallsichere Sensortestsystem enthält eine Leitungsverbindung 45 für feuchtes Gas, die vom Feuchtgaseinlaß 26 direkt zur Leitung 56 verläuft, die zum Sensor 57 führt. Eine Strömung durch die Leitung 45 wird durch das Magnetventil 46 gesteuert, welches normalerweise geschlossen ist, außer wenn der Sensorkreis hinsichtlich seiner Betriebsfähigkeit in einer zu beschreibenden Weise geprüft wird.

Wenn sich der linke Behälter im Trockenzyklus, und der rechte Behälter im Regenerationszyklus befindet, läuft der Betrieb des Trockners folgendermaßen ab: Einströmendes festes Gas mit z. B. 2,75 kg/cm² (25 psig) und einer Strömungsrate von 8,6 mVmin (305 s.c.f.m.) tritt durch den Einlaß 330 in die Leitung 298, tritt durch das Ventil 301 und tritt in den Boden des ersten Behälters 33 ein, strömt dann aufwärts durch das Bett 313 des Sikkativs, welches z. B. Silikagel enthält, strömt an dem Feuchtigkcitsmeßfehler50 zum Auslaß und dann durch das Filter 307, die Leitung 341 (das Prüfventil 345 verhindert den Eintritt in die Leitung 344), und das Prüfventil 300 zur Abgabeleitung 333 für das trockene Gas. Das ausströmende Gas wird dort mit 2,75 kg/cm² und 7,6 m³/min (267 s.c.f.m.) abgegeben. Das Prüfventil 304 verhindert den Eintritt des trockenen Gases in die Leitung 342. Der Rest des abströmenden trockenen Gases besitzt in diesem Beispiel eine Strömgeschwindigkeit von 1,1 mVmin (38 s.c.f.m.) und wird durch die Leitung 346 vom Ende der Leitung 341 am Auslaß abgezweigt und durch das Ventil 303 und die öffnung 312 geleitet, wo der Druck aufgrund der Ausströmung aus der Dampfdüse

309 auf einen kleineren Wert als den Atmosphärendruck, auf 0,35 kg/cm² (5 psig) in diesem Beispiel reduziert und dann durch die Leitung 344 zur Spitze des zweiten Behälters 332 geleitet wird, der sich im Regenerationszyklus befindet. Der Spülstrom strömt abwärts durch das Sikkativbett 313 und tritt am Boden in die Leitung 316 ein und fließt dann durch das Spülablaßventil 325 zur Leitung 326 und zur Düse 309, wo er an die Atmosphäre abgestrahlt wird.

Am Ende einer vorgegebenen Zeit wird das Spülventil 325 geschlossen und das Druckerneuerungsventil 317 durch die Zeitsteuereinrichtung geöffnet, wie das bei der Vorrichtung nach F i g. 5 der Fall ist.

Der Zyklus setzt sich fort, bis der Feuchtigkeitssensor 57 über den Meßfühler 50 den vorgegebenen Feuchtigkeitswert im Gas im Behälter 331 festgestellt hat, woraufhin die Zeitsteuereinrichtung wieder erregt wird und zuerst das Druckerneuerungsventil 317 schließt, das Ventil 299 öffnet und dann das Ventil 301 schließt, um Strömung vom Boden des Behälters 331 über die Leitung 289 zum Boden des Behälters 332 umzuschalten, er schließt die Ventile 300 und 305 und öffnet dann das Ventil 304, so daß abströmendes trockenes Gas nun von der Spitze des Behälters 332 zur Abgabeleitung 333 für trockenes Gas fließen kann und ein Einströmen des trockenen Gases in die Leitungen 341 und 344 von der Leitung 342 verhindert wird. Die Strömung des Spülgases in der Kreuzleitung 344 ist nun umgekehrt, und das Spülgas strömt in die Leitung 344 durch das Ventil 345 zur Spitze des Behälters 331, der sich im Regenerationszyklus befindet, und dann abwärts durch das Bett zur Leitung 298 und dann durch die Leitung 316 durch das offene Spülablaßventil 302, die Leitung 326 und die Dampfdüse 309, wo es in die Atmosphäre abgegeben wird. Dieser Zyklus setzt sich genau wie bei der Vorrichtung nach F i g. 5 fort, und anschließend werden die Ventile umgelegt, und der Zyklus erneut begonnen.

Normalerweise wird der Trockenzyklus mit einem Gas ausgeübt, das einen Atmosphärendruck oder einen

größeren Druck, in der Größenordnung von etwa 1 bis 25 kg/cm² (15 bis 350 psia) über Atmosphärendruck aufweist Die öffnung 312 in der Kreuzleitung 346 stellt in Verbindung mit der Dampfdüse 309 und den Abgabeventilen 302 und 325 sicher, daß der Regenerationszyklus mit einem Druck ausgeführt wird, der gegenüber demjenigen Druck beträchtlich reduziert ist. bei welchem der Adsorptionszyklus durchgeführt wird, z. B. bei einem Druck von 0,035 bis 1,05 kg/cm² (0,5 bis 15 psia).

Von Zeit zu Zeit wird in regelmäßigen Zeitabständen mit vorgegebener Dauer das Magnetventil 46 geöffnet die Magnetventile 54 und 55 geschlossen. Dadurch wird es möglich, daß feuchtes Gas vom Feuchtgaseinlaß 26 direkt zum Sensor 57 fließt
Wenn der Sensor und der in Verbindung mit dem Sensor stehende elektrische Schaltkreis die Luft als feucht meldet setzt der Trockner seinen Normalbetrieb fort und schaltet die Behälterzyklen gemäß der vom Sensor gegebenen Anzeige um. Wenn jedoch der Sensor eine Feuchtmeldung abgibt dann wird der Trockner automatisch in einen Betrieb mit fester Zeitkonstan'e gesetzt und es wird ein Alarmsignal abgegeben.

Um die Regeneration eines verbrauchten Betts während des Regenerationszyklus sicherzustellen, wird die durch die Zeitsteuereinrichtung gemessene Zeit zusammen mit dem Volumen des Spülstroms gemäß dem Volumen des Sikkativs. des Feuchtigkeitswerts, bei dem der Zyklus beendet ist und des Drucks, bei dem die Desorptions stattrindet eingestellt um sicherzustellen, daß die Regeneration innerhalb des bemessenen Zeitzyklus abgeschlossen werden kann. Wärmefreie Trockner arbeiten unter Gleichgewichtsbedingüngen. und die Gleichgewiciitsbedingungen müssen bei allen Zuständen aufrechterhalten werden, denen der Trockner bei seiner Benutzung unterzogen werden kann.

Da die Feuchtigkeitsfühlelemente wärmeempfindlich sind, ist es wünschenswert die vom Bett oder der Füllung zum Sensor führende Leitung zu schließen, wenn das Bett zur Regeneration erwärmt wird Es ist ferner immer wünschenswert die zu dem Bett führende Leitung zu schließen, das außerhalb des Strömungspfades liegt. Zu diesem Zweck ist üblicherweise ein Magnetventil, wie in den Figuren dargestellt in die Leitung eingefügt, die von dem Feuchtigkeitsmeßfühler zum Fühlelement führt, und dieses Ventil kann derart ausgebildet sein, daß es automatisch schließt, wenn das Gas, welches das Ventil erreicht bei oder über einer vorgegebenen Temperatur liegt, und daß es automatisch öffnet, wenn die Temperatur unter diese Temperatur gefallen ist.

Die erfindungsgemäßen Trocknervorrichtungen können mit einem beliebigen Sorbens benutzt werden, das Feuchtigkeit aus den Gasen adsorbiert. Aktivierte Kohle, Aluminiumoxid, Silikagel, Magnesia, verschiedene Metalloxide, Tonerden, Bleicherde oder Fullerde, Spodium und Bewegkugeln (mobilbeads) und ähnliche feuchtigkeitsadsorbierende Komponenten können als Sikkativ verwendet werden.

Es lassen sich auch molekulare Siebe verwenden, da diese in vielen Fällen feuchtigkeitsentfernende Eigenschaften besitzen. Diese Materialklasse umfaßt Zeolitmaterialien, sowohl natürliche als auch synthetische, deren Porendurchmesser in der Größenordnung von einigen Ängströmeinheiten bis zu 12 bis 15 Angstrom oder mehr liegen kann. Chabasit und Analcit stellen repräsentative natürliche Zeoliten dar, die sich verwenden lassen.

Synthetische Zeolitmaterialien, die verwendet werden können, umfassen die in den US-PS 24 42 191 und 23 06 610 beschriebenen Zeolitmaterialien. Alle diese Materialien sind als Sikkative bekannt, und eine genaue Beschreibung dieser Materialien findet sich in der Literatur.

Die beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Trockner sind alle für eine Spüflußregeneration ausgelegt, bei der das Spülmittel gegenüber dem feuchten einfließenden Gas in Gegenstromrichtung ließt. Dies stellt bekanntlich den wirksamsten Weg dar, wie sich ein Sikkativbeit verwenden läßt. Wenn ein feuchtes Gas in einer Richtung durch ein Sikkativbctt strömt, nimmt der Feuchtigkeitsgehalt des Sikkativs fortschreitend ab, und der letzte Rest der Feuchtigkeit wird normalerweise am Auslaßendc des Betts adsorbiert. Es ist daher vorteilhaft, das regenerierende Spülgas vom Auslaßende zuzuführen, um zu verhindern, daß Feuchtigkeit vom feuchteren Teil des Betts in den trockeneren Teil des Betts getrieben wird und dadurch die Zykluszeit für die erforderliehe Regeneration verlängert wird. Wenn der Spülstrom am Auslaßende eingeführt wird, wird die dort vorhandene Feuchtigkeit, obwohl sie nur gering zu sein braucht, durch den Spülstrom entfernt und zum feuchteren Ende des Betts transportiert. Das Bett wird auf diese Weise fortschreitend vom Auslaßende her regeneriert, und die gesamte Feuchtigkeit wird über den kleinstmöglichen Abstand durch das Bett transportiert bevor sie am Einlaßende austritt.

Aus irgendwelchen Gründen kann es jedoch wünschenswert sein, den Spülstrom in derselben Richtung wie Il den einströmenden Gasfluß fließen zu lassen. Gemäß dieser Erfindung ist es möglich, den Feuchtigkeitsgehalt

;ί des Sikkativs auf einen sehr hohen Wert zu bringen, der wesentlich größer ist als normalerweise erreichbar und

;>i dies ist möglich aufgrund der Schutzwirkung des Feuchtigkeitsfühlelements, welches es ermöglicht, die Stroll mung zu einem Zeitpunkt zu unterbrechen, an dem die Strömung bezüglich des Feuchtigkeitsgehalts genauer

gemessen ist als dies bisher möglich war. Wenn in vielen Fällen das Bett durchweg fast bis zum Sättigungspunkt gebracht wird, so macht es keinen Unterschied, ob der Spülstrom am Einlaßende oder am Auslaßende eintritt, und die Erfindung umfaßt beide Arten des Betriebs, obwohl die Gegenstrom-Regeneration in den meisten Fällen bevorzugt wird.

Die in den Figuren dargestellten Trockner verwenden alle je einen Feuchtigkeitsmeßfühler pro Behälter. Es ist jedoch auch möglich, zwei, drei oder mehr derartige Meßfühler pro Behälter zu verwenden. Dies ermöglicht den Betrieb der Vorrichtung auch bei Ausfall eines oder mehrerer Fühler in der Gruppe. Die Feuchtigkeitsmeßfühler können an verschiedenen Höhen im Sikkativbett derart angeordnet sein, daß sie dem schrittweisen Durchlauf der Feuchtigkeitsfront durch das Bett folgen. Wie schon erwähnt, bewegt sich die Feuchtigkeitsfront vom Einlaßende schrittweise zum Auslaßende des Betts. Der Durchlauf dieser Front wird daher einen Meßfühler früher auslösen, der weiter vom Auslaßende weg ist als ein näher am Auslaßende liegender Fühler. Zwei Meßfühler, die in einem beträchtlichen Abstand voneinander entfernt angeordnet sind, sprechen zu verschiedenen /eilen an, und diese Tatsache lädt sieh verwenden, um verschiedene .Stufen des /yklus, wie /. 15. die Regeneration und die Druckcrncucriing zu verschiedenen Zeilen zu betätigen.

Es ist auf diese Weise möglich, einen Meßfühler an einem Punkt einzusetzen, der einen beträchtlichen Abstand vom Auslaßende des Betts, z. B. bei der halben Länge des Betts angeordnet ist, um die Front zum Zeitpunkt A des Zyklus festzustellen und zum Beispiel das Ausschalten der Heizelemente in dem zu regenerierenden Bett zu veranlassen, so daß die Heizelemente früh genug abgeschaltet werden, um im Regenerationszyklus das Abkühlen des Betts sicherzustellen, bevor es für einen Trockenzyklus verwendet wird. Ein zweite' mittlerer Fühler kann verwendet werden, um das Schließen der Spülauslaßventile zu betätigen und den Druck im regenerierten Bett zu erneuern. Ein dritter Meßfühler am Ende des Betts kann das Schalten der Zyklusschalter betätigen und den Trockenzyklus beenden. In diesem Fall wird keine Zeitsteuereinheit benötigt, und die Regenerationszykluszeit wird nicht durch eine Zeitsteuereinheit sondern durch den Sensor bestimmt

Der Fühler innerhalb des Sikkativbetts kann irgendeine Tiefe innerhalb des Durchmessers des Betts einnehmen, der Abstand vom Auslaß ist jedoch abhängig von der Gasgeschwindigkeit und -temperatur, die die Fortschreitgeschwindigkeit der Hülle der Feuchtigkeitsfront im Bett beeinflussen. Andere, schon erwähnte Faktoren stellen der Feuchtigkeitsgehalt im einströmenden Gas und der Feuchtigkeitsgehalt oder Wert dar, bei dem der Feuchtigkeitssensor betätigt ist

Das Feuchtigkeitsabfühlelement kann derart ausgebildet sein, daß es jeden gewünschten Feuchtigkeitswert feststellt oder wahrnimmt. Instrumente, die sehr niedere Taupunkte oder relative Feuchtigkeiten feststellen, sind jedoch ziemlich teuer, so daß das Instrument normalerweise so ausgelegt ist, daß es einen Feuchtigkeitsgehalt im Bereich von über etwa — 34,4^CC-Taupunkt (—30° F-Taupunkt) feststellt, da zuverlässige und billige Einrichtungen verfügbar sind, die Feuchtigkeitswerte in diesem Bereich feststellen. Es sind jedoch Einrichtungen verfügbar, die Taupunkte unter —73^CC (—100°F) feststellen, und diese Einrichtungen lassen sich verwenden, sofern dies erwünscht oder gefordert ist. Der Feuchtigkeitswert für das aus dem Sikkativbett abströmende trockene Gas liegt normalerweise nicht unter etwa — 90°C (—130° F) Taupunkt am Auslaßende des Betts.

Die genaue Stelle des Meßfühlers im Bett wird durch einen oder zwei Faktoren bestimmt, der Zeitdauer, die zur Regeneration des Betts erforderlich ist, und der Vermeidung eines Taupunktdurchbruchs des ausströmenden Stoffs. Der Meßfühler muß derart angeordnet und eingestellt sein, daß er einen hohen Taupunkt abfühlt, bevor unter den ungünstigsten Bedingungen der Einströmdurchflußleistung, der Feuchtigkeit und der Temperatur der Taupunkt des abströmenden Gases besonders groß wird. Dies läßt sich gemäß Fig. 1 der US-PS 34 48 561 verwirklichen. Der Meßfühler muß ferner auch derart angeordnet sein, daß die Wassermenge, die zur ausreichenden Sättigung eines Betts erforderlich ist, um das Fühlelement zu betätigen, in dem zur Verfügung stehenden Regenerationszeitzyklus desorbiert werden kann. In einem Trockner, bei dem die Regenerationszeit nichtproportional mit dem zunehmenden Wassergehalt im Bett zunimmt, wie z. B. beim wärmefreien Typ, wird der Meßfühler daher enger an den Einlaß bewegt, und das Bett wird bei einem niedrigeren Gesamtfeuchtigkeitsgehalt als verbraucht angesehen, als dies bei einem Bett in einem erhitzbaren Trockner der Fall ist.

Wie schon erwähnt, kann unter Berücksichtigung der obigen Faktoren die genaue Lage des Meßfühlers zur Feststellung der Feuchtigkeitsfront zum richtigen Zeitpunkt, um den Trockenzyklus unter irgendwelchen gegebenen Adsorptionsbedingungen zu beenden, empirisch bestimmt werden, wobei die Taupunktzeit- oder relative Feuchtigkeitszeit-Daten für die Trockenvorrichtung gemäß F i g. 1 erhältlich sind.

Die folgenden Beispiele stellen nach Ansicht der Erfinder ein bevorzugtes Betriebsverfahren eines Trocknersystems gemäß der Erfindung dar:

Beispiel 1

Ein durch Wärme reaktivierbarer Zweibett-Trockner, der in F i g. 4 dargestellten Art besitzt zwei Sikkativbetten, die etwa 136,2 cm lang sind und einen Durchmesser von etwa 30 cm besitzen und in einer ersten Schicht in der Nähe des Einlaßendes etwa 4,5 kg (10 lbs) aktiviertes Aluminiumoxid, und dann in einer zweiten Schicht 67 kg(148 lbs) Silikagel enthält, wurde verwendet, um Luft mit 90% relativer Feuchtigkeit, 37,8 bis 21,1°C (100°F bis 70"F) und einem Einlaßdruck von etwa 7,3 kg/cm² (90 psig) zu trocknen. Die Oberflächenströmungsgeschwindigkeit der Luft betrug etwa 15,2 m/Minute. Zwei Feuchtigkeitssensoren X und Y, die bei ungefähr 3% relativer Feuchtigkeit auslösbar oder betätigbar sind, wurden im Bett angeordnet, X wurde etwa 30 cm (12 Zoll) und Y etwa 15 cm (6 Zoll) vom Auslaßende des Betts angeordnet, und ein Feuchtigkeitssensor Z wurde am Auslaß des Betts vorgesehen. In der untenstehenden Tabelle sind die Daten für 4 Trockenzyklen angegeben, die bei dieser Vorrichtung unter diesen Bedingungen durchgeführt wurden, wobei in allen Fällen der Trockenzyklus beendet wurde, wenn der Sensor Keinen Alarm meldete:

Tabelle 1

Kurve

Einlaßtcmp. Γ F)

Zeit bis Alarm am Sensor (Stunden)

X Y

Ausström-Taiipimkt (" F)

nach kurzer Zeit Zeit X alarmiert Zeit Va'armiert

I	100(37.80C)	5	6	- 91	- 91(68,3°C)	_ 84(-64,40C)
2	90(32.20C)	7.5	9.1	-100	-100	-100(-73,30C)
3	80(26.70C)	12	14.5	-107	-107	-107(-77.20C)
4	70(21.1°C)	18.9	21.8	-121	-!21	-121 (-850C)

Aus diesen Daten ist ersichtlich, daß die I'cuchtigkeitsscnsorcn X und Vjeweils zu einem Zeitpunkt alarmiert wurden, der die Beendigung des Trockenzyklus' bei einem sicheren Feuchtigkeiiswert im ausströmenden Gas

ermöglicht. Aus den unterschiedlichen Zeiten des Zyklus' ergibt sich ferner klar, daß es der Sensor möglich macht, die Zykluslänge derart einzustellen, daß eine Anspassung an Schwankungen im Feuchtigkeitswert der einströmenden Luft möglich ist, wodurch die Existenz des Sikkativs dadurch erhallbar ist, daß die Anzahl der Regenerationen wesentlich verringert wird. Um die Abgabe des ausströmenden Gases mit dem richtigen Feuchtigkeitswert sicherzustellen, wäre es erforderlich gewesen, das Zyklusintervall auf 5,5 Stunden zu setzen, wenn der Trockner auf der Basis eines Zeit/.yklusintervalls gearbeitet hätte, um den Durchbruch bei 100⁰C zu verhindern, denn wäre der Trockner darüber hinausgelaufen, so könnte der Feuchtigkeitswert des ausströmenden Gases die geforderten Daten überschritten haben. Die Zykluszeit kann auf bis zu 22 Stunden ausgedehnt werden, wenn Luft mit 21,l°C(70^oF) verwendet wird und entsprechend weniger Feuchtigkeit eingeführt wird.

Es ist offensichtlich, daß bei Verringerung des Feuchtigkeitsgehalts der einströmenden Luft die Zykluszeit entsprechend verlängert werden kann. Zeiten bis zu 300 Stunden und mehr sind möglich.

Um eine Störung der Sensoren X und Y zu simulieren, wurden defekte Sensoren installiert. Der Sensorprüfkreis wurde derart gesetzt, daß das Magnetventil 46 in einem fünfstündigen Intervall geöffnet wurde und dann für 90 Sekunden geöffnet blieb, so daß während dieser Zeit feuchte Luft vom Feuchtgaseinlaß zum Sensor geleitet wurde. Eine Zeitsteuereinrichtung wurde derart angeordnet, daß sie das Ventil 46 und damit die Leitung 45 alle 5 Stunden öffnet.

Bei Betätigung mit geöffnetem Ventil 46 zeigten die Sensoren X und Vkeinc feuchte Luft an. Folglich wurde nach 60 Sekunden die Alarmschaltung betätigt, wonach das Magnetventil 46 geschlossen wurde und der Trockner auf einen Betrieb mit fester Zykluszeil umgeschaltet wurde.

Dann wurden die Sensoren X und Y wieder derart eingebaut, daß sie arbeiteten, und die elektrische Schaltung wurde zurückgesetzt. Der Trockner fuhr fort, einströmendes Gas über eine Periode von 5 Stunden zu trocknen, woraufhin der Testkreis wieder betätigt wurde, um die Funklionsfähigkeit der Sensoren X und Vzu überprüfen. Das Magnetventil 46 wurde geöffnet, und es gelangte feuchte Luft durch die Leitung 45 und 56 zum Sensor. Dieses Mal stellten die Sensoren den feuchten Zustand fest und zeigten damit an, daß sie arbeiteten, worauf der Trockner im vom Sensor betätigten Zyklusbetrieb verblieb.

Beispiel 2

Ein durch Wärme reaktivierbarer Zweibett-Trockner des in F i g. 4 gezeigten Typs mit zwei Sikkativbetten, mit einer Länge von etwa 136,1 cm und einem Durchmesser von etwa 30 cm (12 Zoll), der in einer ersten, dem Einlaßende benachbarten Schicht 4, 5,4 kg aktiviertes Aluminiumoxid und in einer zweiten Schicht 67,1 kg Silikagel enthielt, wurde verwendet, um Luft mit 90% relativer Luftfeuchtigkeit und 37,8°C (10O⁰F) und einem Einlaßdruck von 7,3 kg/cm² zu trocknen. Die Durchflußleistung betrug 7,76 mVmin (277 s.c.f.m.), was einer Oberflächenströmungsgeschwindigkeit von etwa 15,2 m/Min, entspricht. 12 Feuchtigkeitssensoren A bis L wurden in Abständen von etwa 7,5 bis 15 cm (3 bis 6 Zoll) im Bett angeordnet, vgl. Tabelle II, um die relative Luftfeuchtigkeit zwischen 5% und 50% abzuführen. Ein Feuchtigkeitssensor M wurde am Auslaß des Betts angeordnet. Die Sensoren wurden verwendet, um das Fortschreiten des Konzentrationsgradienten vom Einlaß zum Auslaß des Betts durch Messung der relativen Luftfeuchtigkeit des Gases an jedem einzelnen Punkt festzustellen. Die Ausström-Feuchtigkeit ist in Tabelle 111 als Funktion der Zeit in ppm angegeben.

Tabelle!!

cm vom EinlaU Sensor

7,62(3ZoIl) A

15,24(6ZoII) ß

22,86 (9 Zoll) C

30,48(12ZoIl) D

38,10(15ZoIl) E

45,72(18ZoIl) F

5334(21ZoII) G

68.59 (27 Zoll) H

83,82(33ZoII) /

99,06 (39 Zoll) /

11430(45ZoIl) K

129,54(51 Zoll) L

137,16 (54 Zoll) (Auslaß) M

27	Tabelle III	46 204
Zeil, Stunden :min
	Auslaß — Gasfcuchlig-
0:00	kciisgchiil((ppm)
0:30	2.1
1 :00	2.1
1 :30	2.1
2:00	2.1
2:40	2.1
3:05	2.1
3:30	2.1
4:00	2.1
4:30	2.1
5:00	2.0
5:05	2.0
5:10	2.0
5:15	2.0
5:20	2.0
5:25	2.0
5:30	2.0
5:35	2.2
5:45	3.0
5:50	8.0
6:00	14.0
6:10	31.0
6:20	65.0
6:30	130
215

Es sei bemerkt, daß der Ausströmzwischenstopp ungefähr 5 Stunden und 30 Minuten nach dem Start des Tests erfolgte. Es ist erkennbar, daß alle 12 Sensoren früh genug betätigt wurden, um den Durchbruch (breakthrough) zu verhindern, und daß die Sensoren jeweils an jeder beliebigen Stelle innerhalb des Betts verwendet werden konnten, um die Ankunft des Konzentrationsgradienten an dieser Stelle festzustellen. Der Zyklus hätte daher an jedem Punkt beendet werden können, was erforderlich sein kann, um die Abgabe von ausströmendem Gas mit dem richtigen Feuchtigkeitswert sicherzustellen.

Um eine Störung der Sensoren X und Y zu simulieren, wurden defekte Sensoren installiert. Der Sensortestkreis wurde derart gesetzt, daß das Magnetventil 46 in vierstündigen Intervallen geöffnet wurde und dann 90 Sekunden lang offen blieb, wobei feuchte Luft vom Feuchtgaseinlaß während dieser Periode zum Sensor gelangte. Es wurde eine Zeitsteuereinrichtung vorgesehen, welche das Ventil 46 und dabei die Leitung 45 alle 4 Stunden öffnet.

Bei Betätigung, wobei das Ventil 46 offen war, nahmen die Sensoren X und Y keine feuchte Luft wahr. Folglich wurde der Alarmkreis nach 60 Sekunden betätigt, und anschließend wurde das Magnetventil 46 geschlossen, und der Trockner wurde auf einen Betrieb mit fester Zykluszeit gesetzt.

Anschließend wurden die Sensoren X und Y wieder derart eingebaut, daß sie betriebsfähig waren und die elektrische Schaltung zurückgesetzt Der Trockner fuhr fort, einströmendes Gas fünf Stunden lang zu trocknen, wonach der Testkreis wieder betätigt wurde, um die Betriebsfähigkeit der Sensoren X und Y zu prüfen. Das Magnetventil 46 wurde geöffnet, und es strömte feuchte Luft durch die Leitungen 45 und 56 zum Sensor. Diesmal stellte der Sensor einen feuchten Zustand fest, wodurch seine Betriebsfähigkeit gezeigt wurde, so daß der Trockner in dem durch den Sensor auslesbaren Zyklusbclricb verblieb.

Obwohl die Erfindung unter hauptsächlicher Betonung eines Sikkativtrockners und eines Verfahrens zur Trocknung von Gasen beschrieben wurde, läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung auch bei geeigneter Wahl eines Sorbens zur Trennung von einer oder mehrerer gasförmiger Komponenten aus einer Gasmischung verwenden. Bei einem derartigen Fall kann die adsorbierte Komponente auch durch Anwendung von Wärme und wahlweise zusätzlich durch eine Druckverringerung während der Regeneration vom Sorbens entfernt werden. Das Verfahren kann z. B. zur Absonderung von Wasserstoff aus Erdöl-Kohlenwasserstoffströmungen und anderer, diese Stoffe enthaltenden Gasmischungen, zur Absonderung von Sauerstoff aus Stickstoff, zur Absonderung von Olefinen aus gesättigten Kohlewasserstoffen oder dergleichen verwendet werden. SorbensmitteL die für diese Zwecke verwendet werden, sind bekannt.

In vielen Fällen können die zur Entfernung von Feuchtigkeit aus Luft verwendbaren Sorbentien auch verwendet werden, um insbesondere eine oder mehrere Gaskomponenten aus einer Mischung zu adsorbieren, so z. B. aktivierte Kohle, Glaswolle, adsorbierende Baumwolle, Metalioxide und Tonerden, wie z. B. Attapulgit und Bentonit. Fullerde, Spodium und natürliche und synthetische Zeoliten. Die Zeoliten sind insbesondere wirksam bei der Entfernung von Stickstoff, Wasserstoff und Olefinen, wie z. B. Äthylen oder Propylen aus einer Mischung mit Propan oder höheren Paraffinkohlenwasserstoffen oder Buten (butene) oder höherer Olefine. Die Selektivitat des Zeolits hängt von der Porengröße des Materials ab. Die erhältliche Literatur zeigt die selektive Adsorptionsfähigkeit der erhältlichen Zeoliten, so daß die Wahl eines Materials für einen speziellen Zweck ziernlich einfach ist und nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist

In einigen Fällen lassen sich Sorbentien oder Sorbtionsmittel verwenden, um eine Vielzahl von Materialien in einem einzigen Durchgang zu separieren. Aktiviertes Aluminiumoxid adsorbiert z. B. Feuchtigkeitsdampf und Kohlendioxid, wohingegen sogenannte Mobilbeads (bewegliche Kugeln) in einer derartigen Mischung nur Wasserdampf adsorbieren.

5 Die für diesen Zweck erforderliche Vorrichtung entspricht der beschriebenen und in den F i g. 1 bis 6 gezeigten Vorrichtung, und das Verfahren lauft ebenfalls in der beschriebenen Weise ab, es wird dabei jedoch gemäß den Anteilen der zu trennenden Komponenten, dem Betriebsdruck und der Temperatur und dem Volumen des vorhandenen Sorbens modifiziert.

Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß das Verfahren bei der Trocknung von Gasen besondere Anwendung to findet, und daß dies eine bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verringerung der Wasserdampfkonzentration in einem wasserdampfhaltigen Gas unter einem maximalen Greazwert, wobei man das Gas von einem zum anderen Ende eines Sorptionsmittelbettes mit bevorzugter Affinität für Wasserdampf leitet, den Wasserdampf am Sorptionsmittel adsorbiert, um ein ausströmendes Gas zu erzeugen, dessen Wasserdampfkonzentration unterhalb des Grenzwertes hegt, wobei sich in dem Bett ein Wasserdampf-Konzentrationsgradient ausbildet, wobei die Konzentrationsfront des Wasserdampfes bei abnehmender Sorptionskapazität stetig im Bett von einem zum anderen Ende fortschreitet, wobei man das Fortschreiten der Front durch Sensoreinrichtungen, die in Gasströmungsverbmdung mit einem Meßfühler stehen, um die Konzentration des Wasserdampfes im Bett bei dem Meßfühler abzuführen und bei einer vorgegebenen Wasserdampfkonzentration ein Signal als Antwort abzugeben, und zwar an einer vorgegebenen, genügend weit vom Ende des Bettes entfernten Stelle, damit der Gasstrom unterbrochen wird, bevor die Front das Bett verlassen kann, falls die Feuchtigkeit des Gases den Grenzwert überschreitet, dadurchgekennzeichnet.daß man von Zeit zu Zeit die Leistungsfähigkeit des Sensorelements (57) bezüglich der Wahrnehmung des im Gas enthaltenden Wasserdampfes dadurch überprüft, daß man feuchtes Gas vom Trocknereinlaß (26) entnimmt und dieses dem Sensor (57) zuführt, und wobei jede Abwesenheit eines Antwortfühlsignals, welches das Gas als feucht anzeigt, dazy führt, daß das Hmdurchleitcn des feuchten Gases durch das Bett unterbrochen wird, bevor die Front das Bett verlassen kann.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem in einem Behälter angeordneten Sorptionsmittelbett mit einem Einlaß für feuchtes Gas und einem Auslaß für getrocknetes Gas, mit Sensoreinrichtungen, die in Gasströmungsverbindung mit einem Meßfühler stehen, um die Konzentration des Wasserdampfes im Bett bei dem Meßfühler abzuführen und bei einer vorgegebenen Wasserdampfkonzentration ein Signal als Antwort abzugeben, ferner mit Einrichtungen, um den einströmenden Gasfluß in Abhängigkeit von dem Signal zu unterbrechen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitung (45) zur Abgabe von einströmenden feuchten Gas an das Sensorelement (57) und Einrichtungen vorgesehen sind, die melden, wenn der Sensor (57) nicht in der Lage ist, ein derartiges einströmendes Gas mit Wasserdampf festzustellen.