DE2821259A1

DE2821259A1 - Vakuumtrockenofen

Info

Publication number: DE2821259A1
Application number: DE19782821259
Authority: DE
Inventors: Vincenzo Pagnozzi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-05-17
Filing date: 1978-05-16
Publication date: 1978-11-23
Also published as: IT1083106B; JPS5735387B2; DE2821259C2; CA1110445A; JPS53141973A; FR2391438A1; FR2391438B1; US4194296A

Description

Die Erfindung betrifft einen Vakuumtrockenofen, insbesondere zum Trocknen von Holz, umfassend mindestens eine Trockenkammer, eine mit der Trockenkammer verbundene Vakuumpumpe zur Erzeugung eines Unterdruckes in der Trockenkammer, um die in dem Holz enthaltene Feuchtigkeit verdampfen zu lassen, und eine Heizeinrichtung zum Beheizen des Innenraumes der Trockenkammer und damit zum Erhöhen der Temperatur des in der Trockenkammer gelagerten Holzes.

Es ist bekannt, daß die zum Trocknen von Holz erforderliche Wärme, welches Trockensystem auch immer man verwendet, aus einer ersten Wärmemenge zum Verdampfen des freien Wassers des Holzes (bekannt als Verdampfungswärme) und einer zweiten Wärmemenge besteht, die zum Freisetzen des in den Zellmembranen enthaltenen Wassers erforderlich ist (bekannt als hygroskopische Wärme).

Die relativen Mengen der Verdampfungswärme und der hygroskopischen Wärme sind sehr wesentlich beim Trocknen von Holz. Genauer ausgedrückt ist die Menge der Verdampfungswärme Q (im allgemeinen,wenn auch nicht immer, unter Bezug auf ein Kilogramm verdampften Wassers ausgedrückt) mit der Trockentemperatur durch folgende Formel verknüpft:

Q = 606,5 - 0,695 T Cal/kg verdampften Wassers.

Wenn beispielsweise die Betriebstemperatur 60⁰C beträgt, entspricht die Menge an Verdampfungswärme 555 Kalorien pro verdampften Liter Wassers für jede Art von ungetrocknetem Holz.

809847/0939

Die Menge an hygroskopischer Wärme kann aus der bekannten KOLLMANN-Formel errechnet werden, welche diese Wärmemenge in Ausdrücken des Sättigungspunktes der Zellmembranen des Holzes und dem Feuchtigkeitsendgehalt des Holzes ausdrückt.

Diese Wärmemenge wird im allgemeinen, wenn auch nicht immer, unter Bezug auf ein Kilogramm anhydrierten Holzes ausgedrückt. Für vorgetrocknetes Holz irgendeiner Art kann die Menge an hygroskopischer Wärme in Relation zu der Menge an Verdampfungswärme größenordnungsmäßig mehr als 5% betragen, während sie für feuchtes ungetrocknetes Holz geringer ist.

Eine andere Wärmemenge, die beim Trocknen von Holz zu betrachten ist, ist die Wärmemenge, die mit der aus dem Trockenofen ausströmenden Luft verloren geht und die daher häufig als Abwärme oder Verlustwärme bezeichnet wird. Dieser Verlust der abgegebenen Wärme ist schwierig zu berechnen, ist aber nichts destoweniger recht beträchtlich. So weiß man beispielsweise aus der praktischen Erfahrung,daß er 10 bis 20 % der Menge der Verdampfungswärme betragen kann.

Schließlich gibt es noch eine andere Quelle für Wärmeverluste bei Vakuumtrockenöfen, die als Depressionswärme bezeichnet werden. Dieser Wärmeverlust beruht auf thermodynamisehen Effekten. Während beispielsweise die Verdampfungswärme bei normalem Atmosphärendruck (760 Torr) 539,9 Kalorien pro Liter verdampften Wassers beträgt,so beträgt bei einem niedrigen Druck von 40 Torr die Verdampfungswärme 577,5 Kalorien pro Liter. Man

- 10 -

809847/0939

sieht, daß bei niedrigem Druck eine zusätzliche Erwärmung von 37,6 Kalorien pro Liter erforderlich ist, was etwa 7 % entspricht. In Vakuumtrockenöfen ist ferner noch eine andere Quelle von Wärmeverlusten vorhanden, die dem thermischen Äquivalent der von der Vakuumpumpe geleisteten Arbeit entsprechen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wärmebilanz von Trockenofen der vorstehend beschriebenen Art zu verbessern.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Vakuumtrockenofen, umfassend eine Trockenkammer, eine mit der Trokkenkammer verbindbare Vakuumpumpe zur Erzeugung eines Unterdruckes in der Trockenkammer, um in dem Holz enthaltenes Wasser zu verdampfen, und eine Heizeinrichtung zur Übertragung von Wärme auf den Innenraum der Trockenkammer, erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Heizeinrichtung als Wärmepumpe ausgebildet ist, die dem Wasserdampf, der dem zu trocknenden Holz bei Betriebstemperatur entzogen wurde, eine aus der Trockenkammer abgeführte Wärmemenge sowie eine dem thermischen A'qui valent der von der Vakuumpumpe an dem Wasserdampf geleisteten Arbeit entsprechende Wärmemenge entzieht, die Temperatur des diese Wärmemenge transportierenden Mediums über die Betriebstemperatur anhebt und die Wärmemenge wieder dem Innenraum der Trockenkammer über die Heizeinrichtung zuführt.

Bei dem erfindungsgemäßen, insbesondere zum Trocknen von Holz geeigneten Trockenofen, werden die Verdampfungswärme, die hygroskopische Wärme und die

- 11 -

809847/0939

Depressionswärme, die beim Betrieb des Ofens alle auf den dem Holz entzogenen Wasserdampf übertragen werden, mindestens teilweise zurückgewonnen werden. Ferner kann bei dem erfindungsgemäßen Vakuumtrockenofen mindestens ein Teil der dem thermischen Äquivalent der von der Vakuumpumpe geleisteten Arbeit entsprechenden Wärmemenge wiedergewonnen und beim Trockenprozeß eingesetzt werden. Ferner ist es bei dem erfindungsgemäßen Trockenofen möglich, mindestens einen Teil der Abwärme wiederzugewinnen und dem Trockenprozeß wieder zuzuführen. Schließlich ist es bei dem erfindungsgemäßen Trockenofen möglich, die zum Befeuchten der Luft benötigte Wärmemenge gering zu halten, wenn ein solches Befeuchten zum vorschriftsmäßigen Trocknen des Holzes erforderlich ist.

Nachfolgend sind Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Einkammer-Vakuumtrockenofens, und

Fig. 2 eine Reihe von schematischen Darstellungen eines erfindungsgemäßen Zweikammer-Vakuumtrockenofens, welche verschiedene aufeinan™ derfolgende Arbeitsschritte des Ofens wiedergeben.

In Fig. 1 ist ein Vakuumtrockenofen dargestellt,mit einer aus Stahlblech bestehenden Zylinderkammer 1,

- 12 -

809847/0939

die durch nicht dargestellte Deckel an ihren Enden hermetisch abschließbar ist und nicht dargestellte Trägereinrichtungen zur Abstützung des in dem Ofen zu trocknenden Holzes aufweist. Um die zylindrische Kammer 1 ist ein Mantelrohr 3 angeordnet, das einen Abstand von der Kammer 1 aufweist und mit dieser einen Zwischenraum 4 bildet. In diesem Zwischenraum zirkuliert heißes Wasser, wie dies in der italienischen Patentanmeldung 68 164 A/76 der Anmelderin, eingereicht am 12. Mai 1976, beschrieben ist.

Innerhalb der Trockenkammer 1 sind eine Reihe von Ventilatoren 5 angeordnet, von denen nur einer in Fig. 1 zu sehen ist. Der Zwischenraum 4 ist mit einem Boiler 7 und einer Umwälzpumpe 8 über eine Leitung 8 über eine Leitung 6 verbunden. Die gesamte Wand 1 der Trockenkammer stellt so ein Heizelement dar, das zur übertragung von Hitze von dem in der Leitung 6 zirkulierenden Wasser auf die Trockenkammer und folglich das in dieser enthaltene Holz 2 dient.

Der Innenraum der Trockenkammer steht über eine Leitung 24, in der ein verschließbares Ventil 11 ange** ordnet ist, mit einer Vakuumpumpe in Form einer Flüssigkeitsringpumpe in Verbindung. Wie bekannt ist, arbeitet eine derartige Pumpe mit einer Zweitflüssigkeit 12, die durch den Pumpenrotor und ciie Wirkung der Zentrifugalkraft nach außen gedrückt wird und einen Dichtungsring bildet. Die Zweitflüssigkeit 12 ist im allgemeinen Wasser. Da aber für ein wirksames Arbeiten der Pumpe die Temperatur der zweiten Flüssig-

- 13 -

809847/0939

keit 12 unter ihrer Siedetemperatur bei dem in der Pumpe herrschenden niedrigen Druck liegen muß, werden manchmal andere Flüssigkeiten verwendet.

Die Zweitflüssigkeit 12 für die Pumpe 9 wird in einem
Vorratsbehälter 13 aufbewahrt, welcher die Pumpe 9

über eine mit einer Pumpeneingangsöffnung 21 verbundenen Leitung 14 speist. Die Ausgangsöffnung 15 der Pumpe 9 ist mit einem Primärkreis 19 eines Wärmetauschers 17 verbunden, der das ihn durchströmende Medium über eine Leitung 16 an den Vorratsbehälter 13 abgibt. Die Zweitflüssigkeit 12 muß eine Flüssigkeit sein, deren Siedepunkt höher ist als jener von Wasser und deren spezifische Wärme geringer ist als Eins, vorzugsweise geringer als 0,5. Ferner sollte die Zweitflüssigkeit nicht mit Wasser mischbar oder emulgierbar sein und die Dichte dieser
Zweitflüssigkeit sollte sich merklich von jener des
Wassers unterscheiden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht die Zweitflüssigkeit vorzugsweise aus einem diathermischen öl mit
den folgenden Merkmalen:

- spezifisches Gewicht zwischen 0,750 und 0,9 bei 15°C

- Entzündungstemperatur oberhalb von 200⁰C

- Viskositätsindex: 95

- Viskosität:

2,8 Engler bei 5O⁰C

1,45 Engler bei 100⁰C
1,34 Engler bei 114°C

- Fließpunkt: -14°C

- spezifische Wärme: 0,4 cal/°C g

- 14 -

809847/0939

Der Sekundärkreislauf des Wärmetauschers 17 ist in die Leitung 6 in Reihe mit der Umwälzpumpe 8 und dem Boiler 7 geschaltet.

Die Ausflußleitung 16, welche die Zweitflüssigkeit aus dem Wärmetauscher 17 an den Vorratsbehälter 13 abgibt, weist ein in ihrem Weg angeordnetes Steuerventil 20 auf, das zur Regelung des Druckes in dem Primärkreislauf des Wärmetauschers 17 einstellbar ist.

Durch den Primärkreislauf 19 des Wärmetauschers 17 wird Wasserdampf transportiert, der dem Holz mittels der Vakuumpumpe 9 und der durch diese strömenden Zweitflüssigkeit 12 entzogen wurde.

Der in Fig. 1 dargestellte Holζtrockenofen arbeitet auf folgende Weise. Die erste Betriebsstufe besteht in dem Vorheizen, um das Holz 2 auf die gewünschte Betriebstemperatur zu bringen. Dies wird durch Heizen des Boilers 7 auf eine Temperatur erreicht, die in der Praxis selten 90⁰C überschreitet, sowie durch das Einschalten der Umwälzpumpe 8 und den Betrieb der Ventilatoren 5. In diesem Betriebszustand ist die Vakuumpumpe 9 ausgeschaltet und das Steuerventil 11 geschlossen.

Wenn das Holz die erwünschte Temperatur erreicht hat, wird die Vakuumpumpe 9 eingeschaltet und das Steuerventil 11 geöffnet. Zur gleichen Zeit wird der Boiler 7 ausgeschaltet, wobei jedoch die Umwälzpumpe 8 weiter in Betrieb bleibt. Der Druck in der Trockenkammer 1 fällt und es findet eine Verdampfung des Wassers aus dem Holz statt. Der Wasserdampf wird aus der Trocken-

- 15 -

809847/0939

kammer 1 durch das Steuerventil 11 abgezogen und von der Vakuumpumpe 9 zusammen mit.der Zweitflüssigkeit 12 der .Vakuumpumpe 9 in den Wärmetauscher 17 gepumpt. Beim Durchlauf durch die Vakuumpumpe 9 nehmen der Wasserdampf und die Zweitflüssigkeit zusätzlich Wärme auf, die dem thermischen Äquivalent der von der Pumpe 9 geleisteten Arbeit entspricht. Dieser Wärmezuwachs verursacht eine beträchtliche Steigerung der Temperatur des Wasserdampfes und der Zweitflüssigkeit, wobei die Temperatur an der Austrittsseite 15 der Vakuumpumpe Werte von 140⁰C und mehr erreicht, während die Temperatur des Wasserdampfes am Eingang der Vakuumpumpe 9 üblicherweise bei nur etwa 60 bis 7O⁰C liegt.

In dem Wärmetauscher 17 wird die aus Wasserdampf und Zweitflüssigkeit bestehende Mischung durch Wasser gekühlt, das durch den Sekundärkreislauf 18 hindurchströmt und eine wesentlich geringere Temperatur besitzt als die Wasserdampf-Zweitflüssigkeitsmischung, welche den Primärkreislauf durchströmt. Die Temperaturdifferenz zwischen der Mischung in dem Primärkreislauf und dem Wasser in dem Sekundärkreislauf hat im allgemeinen einen Wert von 40⁰C bis 6O⁰C.

In dem folgenden Teil der Beschreibung sowie den Unteransprüchen wird das Wasser, das durch die Leitung 6, den Sekundärkreislauf 18 des Wärmetauschers 17 und den Zwischenraum 4 strömt, als tertiäres Fluid bezeichnet.

Die Temperatur- und Druckverhältnisses in dem Primärkreislauf 19 des Wärmetauschers 17 sind so gewählt, daß im wesentlichen der gesamte dem Holz entzogene

- 16 -

809847/0939

Wasserdampf in dem Wärmetauscher kondensiert und die Kondensationswärme an das tertiäre Fluid zusammen mit der Wärmemenge abgibt, die dem thermischen Äquivalent der von der Pumpe 9 geleisteten Arbeit entspricht. Die Temperatur des tertiären Fluids in dem Zwischenraum 4, der Leitung 6 und dem Boiler 7 steigt somit, da es die zurückgewonnene Wärme sammelt.

An diesem Punkt sollte das Verhalten der Sekundärflüssigkeit betrachtet werden. Da die spezifische Wärme dieser Sekundärflüssigkeit niedrig ist, steigt oder fällt ihre Temperatur beträchtlich, wenn sie Wärme aufnimmt bzw. verliert. Wenn daher das tertiäre Fluid durch die Vakuumpumpe 9 strömt und das thermische Äquivalent der von der Vakuumpumpe 9 geleisteten Arbeit absorbiert, erfährt es eine beträchtliche Temperaturerhöhung. Diese Tatsache ist sehr wichtig, da bekanntermaßen nach dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik die Temperatur des Wärmeträgermediums (tertiäres Fluid) über die Betriebstemperatur der Wand der Trockenkammer angehoben werden muß, wenn man die Kondensationswärme des dem Holz entzogenen Wasserdampfes wieder auf die Wand der Trockenkammer übertragen will. Dies wird aufgrund der Eigenschaften der Sekundärflüssigkeit und der von der Vakuumpumpe 9 geleisteten Arbeit erreicht.

Wenn die Sekundärflüssigkeit den Wärmetauscher 17 durchströmt, erfährt sie eine rasche Abkühlung von dieser hohen Temperatur infolge der übertragung der Wärme auf das tertiäre Fluid. Dies begünstigt die Kondensation des Wasserdampfes außerordentlich. Die

- 17 -

809847/0939

Kondensationswärme wird dann von dem Sekundärfluid absorbiert und auf das tertiäre Fluid übertragen. Der Primärkreislauf 19 des Wärmetauschers 17 wirkt so als ein Mischkondensator zwischen Wasserdampf und Sekundärflüssigkeit.

Das von der Umwälzpumpe 8 umgepumpte tertiäre Fluid wird in den Zwischenraum 4 eingeführt, wo es in Berührung mit der heizenden Wand 1 tritt und durch die Abgabe von Wärme in die Trockenkammer sich abkühlt. Danach kehrt das tertiäre Fluid zu dem Wärmetauscher 17 zurück, indem es Wärme aufnimmt und von neuem erhitzt wird. Dieser Vorgang wiederholt sich zyklisch.

Alternativ hierzu können der Wasserdampf und die Zweitflüssigkeit, die bei ihrem Durchlauf durch die Vakuumpumpe 9 erhitzt werden, direkt in den Zwischenraum 4 eingeführt werden, wo sie die heizende Wand 1 berühren. Dabei wird also ein einfacher Kreis zwischen dem Zwi" schenraum 4 und der Vakuumpumpe 9 verwendet. In diesem Falle wird das tertiäre Fluid durch die Mischung aus Zweitflüssigkeit und Wasserdampf ersetzt, wobei die Kondensation in dem Zwischenraum 4 erfolgt und Wärme auf die heizende Wand 1 übertragen wird.

In jedem Falle muß die Temperatur des tertiären Fluides oder der Mischung aus Wasser und Zweitflüssigkeit beim Austritt aus dem Zwischenraum 4 geringer sein (oder höchstens gleich) als die Kondensationstemperatur des Wasserdampfes bei dem gerade herrschenden Druck. In der Ausführungsform gemäß Fig. 1 kann die Kondensations-

- 18 -

809847/0939

temperatur durch Variieren des in dem Primärkreislauf
19 des Wärmetauschers 17 herrschenden Druckes gesteuert werden, indem man das Ventil 20" entsprechend einstellt.

Aus der vorstehenden Beschreibung erkennt man, wie die Verdampfungswarme, die hygroskopische Wärme und das

thermische Äquivalent der von der Vakuumpumpe 9 geleisteten Arbeit zurückgewonnen werden. Weniger offensichtlich ist die Art, in welcher die Depressionswärme zurückgewonnen wird. Um dies zu verstehen, braucht man sich nur überlegen, daß der Wasserdampf bei seinem Durchgang

durch die Vakuumpumpe 9 eine Zustandsänderung aufgrund des Druckanstieges und der folgenden Erwärmung erfährt.Die dabei hinzugewonnene Wärme des Wasserdampfes ist exakt gleich dem Überschuß an Verdampfungswärme, d.h. der
Depression swarme.

Indem so die verschiedenen Elemente des Trockenofens
(d.h. die feststehenden Teile, die bewegten Teile, und die Fluide) miteinander kombiniert werden, ob nun ein
Wärmetauscher verwendet wird oder nicht (entsprechend

den beiden dargestellten Ausführungsformen sowie der

nicht dargestellten beschriebenen alternativen Ausführungsform) erhält man eine Wärmepumpe, die dazu dient, abgesehen von den unvermeidbaren Verlusten alle in dem dem Holz entzogenen Wasserdampf enthaltene Wärme sowie das thermische Äquivalent der von der Vakuumpumpe geleisteten Arbeit zurückzugewinnen und auf eine genügend hohe Temperatur zu bringen, so daß sie zum Heizen des Holzes in der Trockenkammer verwendet werden kann, wodurch mehr Dampf erzeugt wird, um den Prozeß zyk-

lisch fortzusetzen.

- 19 -

809847/0939

Durch eine entsprechende Isolierung der Trockenkammer kann die Dissipation von Wärme.an die Umgebung auf einen Wert herabgesetzt werden, der gleich der von der Vakuumpumpe geleisteten Arbeit ist, so daß abgesehen von dem anfänglichen Vorheizstadium der Betrieb des Boilers als Wärmequelle nicht erforderlich ist, da die Vakuumpumpe genügend Wärme liefert, um das Verfahren zu unterhalten.

In Fig. 2 sind fünf aufeinanderfolgende, mit A, B, C, D, E bezeichnete Betriebszustände eines Zweikammer *- Trockenofens dargestellt, der eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die in Fig. dargestellten Teile, die mit den entsprechenden Teilen in Fig. 1 identisch sind oder dieselbe Funktion ausüben, sind mit denselben Bezugszeichen versehen, auch wenn aus Gründen der Vereinfachung nur diese Teile während der jeweiligen Betriebsphase dargestellt sind, deren Wirkungsweise illustriert werden soll. Dabei wurden die zum Betrieb notwendigen Verbindungs- und Absperreinrichtungen sowie die inoperativen Komponenten weggelassen.

Fig. 2A zeigt eine erste und eine zweite Trockenkammer 22 bzw. 23, die identisch mit der anhand der Fig. 1 dargestellten Trockenkammer sind. Der in Fig. 2A dargestellte Betriebszustand entspricht dem Vorheizzustand. In dieser Phase wird der Boiler 7 beheizt. Durch die Leitungen 6 wird mittels der in Fig. 2A nicht dargestellten Umwälzpumpe 8 Wasser umgepumpt. Die Ventilatoren 5 sind eingeschaltet, während die Innenräume der

- 20 -

809847/0939

ersten und der zweiten Trockenkammer 22 bzw. 23 auf Atmosphärendruck gehalten werden und die Vakuumpumpe abgeschaltet ist.

Das Holz in den Trockenkammern 22 und 23 wird somit aufgeheizt, bis es die gewünschte Temperatur erreicht, wobei die gesamte hierzu erforderlich Wärme von dem Boiler 7 erzeugt wird.

In Fig. 2B ist die Vakuumpumpe 9 eingeschaltet und der Boiler 7 abgeschaltet. Die Vakuumpumpe 9 ist mit dem Innenraum der zweiten Trockenkammer 23 verbunden, um diese zu evakuieren, während gleichzeitig der Wärmetauscher 17 dem mittels der Vakuumpumpe 9 aus der zweiten Trockenkammer 23 abgezogenen Wasserdampf Wärme entzieht und an die erste Trockenkammer 22 abgibt.

In der ersten Trockenkammer 22 sind die Ventilatoren eingeschaltet, während jene in der zweiten Trockenkammer 23 ausgeschaltet sind. Die dem aus der zweiten Trockenkammer 23 abgeführten Wasserdampf mittels des Wärmetauschers 17 entzogene Wärme umfaßt die Kondensationswärme des aus der zweiten Trockenkammer 23 abgeführten Wasserdampfes und das thermische Äquivalent der von der Vakuumpumpe 9 geleisteten Arbeit. Diese Wärme steigert bei ihrer übertragung auf die erste Trockenkammer 22 die Temperatur des in dieser gelagerten Holzes über die während der ersten, in Fig. 2A dargestellten Betriebsphase erreichte Temperatur.

In der nächsten, in Fig. 2C dargestellten Betriebs^ phase wird die Vakuumpumpe 9 von den zwei Trocken-

- 21 -

809847/0939

kammern 22 und 23 getrennt und abgeschaltet, während die beiden Trockenkammern 2-2 und 23 direkt untereinander verbunden werden, bis die Drücke in den beiden Trockenkammern sich ausgeglichen haben. Während dieser Phase sind die Ventilatoren 5 ausgeschaltet. Wenn ein Druckgleichgewicht erreicht worden ist, umfaßt die Atmosphäre in der zweiten Trockenkammer 23 Wasserdampf, welcher der ersten Trockenkammer 22 bei einem unterhalb des Atmosphärendruckes liegenden Druck entzogen wurde. Die zweite Trockenkammer 23 wird dann mit der Atmosphäre verbunden, so daß etwas Luft von außen eintreten kann, die durch den schon in der Kammer enthaltenen Wasserdampf befeuchtet wird. Die nächste in Fig. 2D dargestellte Betriebsphase entspricht der bereits in Fig. 2 dargestellten Betriebsphase, wobei die erste und die zweite Trockenkammer 22 bzw. 23 vertauscht sind. Mit anderen Worten heißt dies, daß die erste Trockenkammer 22 der Wirkung der Vakuumpumpe 9 ausgesetzt ist, während die zweite Trockenkammer 23 durch das tertiäre Fluid aus dem Wärmetauscher 17 beheizt wird. Hierauf werden die beiden Trockenkammern 22 und 23 wiederum miteinander verbunden, wie dies in Fig. 2E dargestellt ist, wobei die Verbindungen exakt dieselben sind wie in Fig. 2C mit dem einzigen ünterschied, daß nun Wasserdampf aus der zweiten Trockenkammer 23 in Richtung zur ersten Trockenkammer 22 fließt, bis ein Druckausgleich in den beiden Trockenkammern erfolgt ist. Wiederum erfolgt ein Druckausgleich in den beiden Trockenkammern auf einen Wert unterhalb des Atmosphärendruckes.

Nach der in Fig. 2B dargestellten Betriebsphse beginnt

- 22 -

809847/0939

der Zyklus mit der in Fig. 2B dargestellten Phase. Die Betriebsphasen wiederholen sich zyklisch, bis das Holz auf den erwünschten Feuchtigkeitsgehalt heruntergetrocknet wurde. Es ist zu bemerken, daß die in den Fig. 2C und 2E dargestellten Betriebsphasen, die von der Wirkung her identisch sind, jeweils zwischen den Phasen B und D oder D und B erfolgen.

Bei praktischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Anzahl an Trockenkammern nach Wunsch vergrößert werden, während nur eine Vakuumpumpe und ein Wärmetauscher benötigt werden.

Wenn für das betrachtete Verfahren die Heizzeit ein Vielfaches der Pumpzeit der Vakuumpumpe beträgt, so braucht man nur eine geeignete Anzahl von Trockenkammern und Steuerventilen vorzusehen. Wenn beispielsweise die Heizzeit zweimal so lang ist wie die Vakuumpumpzeit, benötigt man drei Trockenkammern.

Wenn aber viele Kammern vorhanden sind, wird stets die Befeuchtung der Luft in einer Trockenkammer durch Wasserdampf erreicht, der den anderen oder einer der anderen Trockenkammern entzogen wurde. Die Abwärme wird teilweise zurückgewonnen, da sie während des Druckausgleiches zwischen den Trockenkammern von einer Trockenkammer auf die andere übertragen wird.

Die von der Vakuumpumpe zu leistende Arbeit wird in dem Fall mehrerer Trockenkammern erleichtert, da die Vakuumpumpe erst dann an eine Kammer angeschlossen

- 23 -

809847/0939

wird, wenn deren Druck schon durch eine Verbindung mit mindestens einer anderen Trockenkammer herabgesetzt wurde, die bereits evakuiert worden ist.

809847/0939

Claims

PATENTANWÄLTE DR.KADOR &DR. KLUNKER

1) Vincenzo PAGNOZZI
Via Ponte Romano
Rocchetta di Cairo (Savona) Italien

2) Ernesto Guglielmo PAGNOZZI Via Camponuovo,

Loppa, Cairo Montenotte (Savona) Italien

Vakuumtrockeno fen

Patentansprüche

1. Vakuumtrockenofen insbesondere zum Trocknen von Holz, umfassend eine Trockenkammer, eine mit der Trockenkammer verbindbare Vakuumpumpe zur Erzeugung eines Unterdruckes in der Trockenkammer, um in dem Holz enthaltenes Wasser zu verdampfen, und eine Heizeinrichtung zur Übertragung von Wärme auf den Innenraum der Trockenkammer, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung als Wärmepumpe ausgebildet ist, die dem Wasserdampf, der dem zu trocknenden Holz (2) bei Betriebstemperatur entzogen wurde, eine aus der Trockenkammer (1) abgeführte Wärmemenge sowie eine dem thermischen Äquivalent der von der

809847/0939

Vakuumpumpe (9) an dem Wasserdampf geleisteten Arbeit entsprechende Wärmemenge entzieht, die Temperatur des diese Wärmemenge transportierenden Mediums über die Betriebstemperatur anhebt und die Wärmemenge wieder dem Innenraum der Trockenkammer (1) über die Heizeinrichtung (4, 6) zuführt.

2. Vakuumtrockenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Wärmepumpe einen Kondensator (9, 17) aufweist, welcher mittels eines sekundären Pluides annähernd die gesamte dem Holz ent" zogene Dampfmenge kondensiert.

3. Vakuumtrockenofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Kondensator (9, 17) als Mischkondensator ausgebildet ist,welcher den dem Holz (2) entzogenen Wasserdampf mit dem Sekundärfluid mischt.

4. Vakuumtrockenofen nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Sekundärfluid eine mit Wasser nicht mischbare und nicht emulgierbare Flüssigkeit ist, deren spezifische Wärme kleiner als Eins ist.

5. Vakuumtrockenofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Sekundärfluid eine spezifische Wärme von 0,5 cal°K g besitzt.

6. Vakuumtrockenofen nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß Mittel zur Rückführung der aus Wasserdampf und Sekundärfluid be-

O _

809847/0939

stehenden Mischung aus dem Kondensator zu der Heizeinrichtung (4) der Trockenkammer. (1) vorgesehen sind.

7. Vakuumtrockenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Wärmepumpe einen Wärmetauscher (17) aufweist mit einem Primärkreis (19), durch welchen im Betrieb eine Mischung aus einem Sekundärfluid und Wasser strömt, und einem Sekundärkreis (18), der von dem Primärkreis mit Ausnahme einer thermischen Kopplung isoliert ist, und durch den ein tertiäres Fluid strömt, das von dem Wärmetauscher (17) , in dem es unter Abkühlung der Mischung aus Sekundärfluid und Wasserdampf in dem Primärkreislauf Wärme aufnimmt, zu der Heizeinrichtung (4) strömt, in der es Wärme an den Innenraum der Trockenkammer (1) abgibt.

8. Vakuumtrockenofen nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Kondensator mit Mitteln (9, 20) zur Erzeugung eines Druckes in ihm versehen ist, dessen Wert über dem Druckwert liegt, bei welchem Wasserdampf aus der Trockenkammer (1) entzogen wird, wodurch die Kondensationstemperatur in dem Kondensator erhöht wird.

9. Vakuumtrockenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei mindestens zwei Trockenkammern vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet , daß er Mittel zur wahlweisen Verbindung des Innenraumes jeder Trockenkammer mit der Vakuumpumpe (9) und Ventileinrichtungen aufweist, um diese Verbindungen gegebenenfalls abzusperren, so daß die Vakuumpumpe (9) wahlweise ange-

809847/0939

schlossen werden kann, um jeweils in einer Trockenkammer (22, 23) einen Unterdruck für einen bestimmten Zeitraum zu erzeugen, währenddessen Wasser aus dem in der Trockenkammer gelagerten Holz verdampft, daß Mittel vorgesehen sind, um im Inneren der anderen Druckkammer während dieser Zeit einen höheren Druck in einer wasserdampfhaltigen Atmosphäre aufrecht zu erhalten und daß Mittel vorgesehen sind, um ein Fluid zwischen der Heizeinrichtung der anderen Trockenkammer zwecks Erwärmung des in dieser enthaltenen Holzes und dem Sekundärkreislauf eines Wärmetauschers umzuwälzen, so daß das Fluid von diesem Wärme aufnimmt.

10 · Vakuumtrockenofen nach Anspruch 9, dadurch g e k e η η zeichnet, daß Mittel zur Verbindung der beiden Trockenkammern untereinander vorgesehen sind, welche durch zugeordnete Ventile derart steuerbar sind, daß die Drücke In den beiden Trockenkammern (22, 23) durch eine Verbindung der beiden Trockenkammern (22, 23) untereinander ausgeglichen werden können.

11. Vakuumtrockenofen nach Anspruch 4 oder 5 oder Anspruch 4 oder 5 und einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Temperatur des Siedepunktes des Sekunärfluides größer ist als jene des Wassers.

12. Vakuumtrockenofen nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekenn zeichnet , daß das Sekundärfluid ein diathermisches öl ist.

13. Vakuumtrockenofen nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß das Sekundär-

- 5 809847/0939

fluid ein diathermisches öl mit den folgenden Merkmalen ist:

- spezifisches Gewicht: 0,750 - 0,9 bei 15°C

- Entzündungstemperatur: größer als 200⁰C - Viskositätsindex: 95

- Viskosität:

2,8 Engler bei 50⁰C
1,45 Engler bei 100⁰C
1,34 Engler bei 114°C
spezifische Wärme: 0,4 cal°K~¹g~¹

14. Verfahren zum Trocknen von Holz unter Verwendung eines Vakuumtrockenofens mit einer ersten und einer zweiten Trockenkammer, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Erhitzen des Innenraumes mindestens der zweiten Trockenkammer zur Erhöhung der Temperatur des in ihr gelagerten Holzes (2) ,

b) Evakuieren der zweiten Trockenkammer mittels einer Vakuumpumpe (9) und Entziehen mindestens eines Teiles der in der Luft und im Wasserdampf aus der ersten Trockenkammer (22) enthaltenen Wärmemenge' mittels eines Wärmetauschers (17),

c) Verbinden der beiden Trockenkammern (22, 23) miteinander, so daß sie gegenüber der Außenatmosphäre isoliert sind und ihre Drücke sich auf einem unter dem Atmosphärendruck liegenden Wert ausgleichen,

d) Evakuieren der ersten Trockenkammer (22) mittels der Vakuumpumpe (9) und Entziehen mindestens eines Tei-

809847/0939

les der in der Luft und dem Wasserdampf aus der zweiten Trockenkammer (23) enthaltenen Wärmemenge mittels des Wärmetauschers (17), und

e) zyklische Wiederholung der Schritte b), c) und d) in dieser Reihenfolge, bis der Feuchtigkeitsgehalt des Holzes in den beiden Trockenkammern auf den gewünschten Wert gefallen ist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Vakuumpumpe (9) eine Pumpe verwendet wird, welche ein Sekundärfluid zur Erreichung einer Pumpwirkung verwendet, wobei der Ausstoß aus der Vakuumpumpe (9) eine Mischung aus dem Sekundärfluid und Luft und Wasserdampf aus einer der beiden Trockenkammern (22, 23) ist, mit der die Vakuumpumpe (9) in Verbindung steht, und wobei das Sekundärfluid so gewählt ist, daß es die Kondensation des Wasserdampfes in dem Primärkreis (19) des Wärmetauschers (17) begünstigt, durch welchen es strömt.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die dem Wasserdampf und der Luft aus den beiden Trockenkammern entzogene Wärme in dem Wärmetauscher (17) auf ein tertiäres Fluid übertragen wird, das den Sekundärkreislauf (18) des Wärmetauschers (17) und eine Heizeinrichtung (4) durchströmt, die in thermischem Kontakt mit dem Innenraum der einen oder der anderen der beiden Trockenkammern (22, 23) steht.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß die Tempera-

809847/0939

tür des tertiären Fluides am Ausgang der mit dem Innenraum der beiden Trockenkammern. (22, 23) in thermischem Kontakt stehenden Heizeinrichtung (4) nicht größer ist als die Kondensationstemperatur des Wasserdampfes bei dem Druck, der in dem Primärkreis (19) des Wärmetauschers (17) herrscht.

809847/0939