DE2836183C2 - Verfahren zur Trocknung einer Charge schüttfähiger Massenteile sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trocknung einer Charge schüttfähiger Massenteile aus Metallen oder Kunststoffen in einer zur chemischen oder galvanischen Oberflächenbehandlung der Massenteile geeigneten perforierten Trommel, bei dem die in der rotierenden Trommel befindliche Charge kontinuierlich von erwärmter Luft beaufschlagt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die zu Galvanisierzwecken bestimmten Trommeln weisen zum Füllen und Entleeren der Trommel mit w Massenteilen eine Öffnung auf, die durch einen abnehmbaren Deckel verschließbar ist. Eine beispielsweise mit elektrolytisch zu verzinkenden metallischen Schrauben beladene Trommel wird in einer Folge von Lösungen behandelt, nämlich zum chemischen Entfetten, Rei/en, elektrolytischen Verzinken und ggf. Passivieren. Zwischen den einzelnen Lösungen wird jeweils mit Wasser gespült. Jeder Behandlungsschntt stellt eine Behandlungsstation dar. Dabei sind die einzelnen Lösungen in Wannen enthalten. Die verzinkten Massenteile sind nach dem Verlassen der letzten Behandlungsstation mit Wasser benetzt und müssen getrocknet werden. Zu diesem Zweck verwendet man bisher Zentrifugen, in welche die nassen Massenteile zum Zwecke der Trocknung umgeladen werden.

Es ist eine Trommel bekanntgeworden, Weiche mit einem zentrisch angeordneten Rohr zum Einbringen von Flüssigkeiten (vornehmlich zum Zwecke der Spülung) sowie Luft in das Innere der Trommel ausgerüstet ist. Das zentrale Rohr wird mit Düsen versehen, durch welche Luft auf die unter dem Rohr liegende Charge aus Massenteilen geblasen werden soll. Sowohl die Menge der eingeblasenen Luft als auch die räumliche Verteilung des Luftstromes in der Trommel sind nicht hinreichend, um die beabsichtigte Trocknung in einer angemessenen Zeit zu ermöglichen. Die Anordnung des Zentralrohres ist aufwendig und behindert in erheblichem MaSe die Leitung des Galvanisierstromes mittels Kabel oder anderer Bauelemente in das Innere der Trommel durch die zentrale Lagerung. Die Leitung des Galvanisierstromes in die Trommel ist aber eine unabdingbare Voraussetzung für die Durchführung des Galvanisierprozesses.

üs wurde ferner vorgeschlagen, eine Trommel mit einem Mantel zu versehen, dessen Perforationen trichterförmige (konische) Erweiterungen nach außen aufweisen. Die vorgeschlagene Ausführungsform soll dem auf den Trommelmantel von außen gerichteten und darauf auftreffenden Luftstrom möglichst wenig Widerstand beim Durchströmen des Trommeimanteis entgegensetzen. Es ist aber aus der Strömungslehre bekannt, daß die Zirkulation von gasförmigen Körpern in Leitern mit sich verengenden Querschnitt zwingend zu lokalen Turbulenzen (lokalen Wirbeln) führt, welche die Strömung über die geometrische Rajmform des Querschnittes hinaus einengen. Die vorgeschlagene Perforationsform erzeugt somit eine turbulente Strömung, indem der Hauptbewegung örtliche untergeordnete Mischbewegungen überlagert werden und somit zu einer wesentlichen Erhöhung des Strömungswiderslandes, also zu einer Minderung des Strömungsvolumens führen. Die vorgeschlagenen trichterförmigen Perforationen verursachen demnach einen Effekt, welcher sich nachteilig auswirkt.

Die Charge in der Trommel bildet ein Konglomerat an Massenteilen. Zur einwandfreien Trocknung ist die Gesamtoberfläche der Charge zu trocknen, welche sich aus der Summe aller Oberflächen aller Einzelteile der Charge zusammensetzt. Dringt der Luftstrom aber nicht in die Charge hinein, d. h, durchströmt der Luftstrom nicht die Charge, so streicht dieser nur über die Hüllfläche der Charge hinweg und bewirkt somit einen Trocknungseffekt nur für einen äußerst geringen Bruchteil der zu trocknenden Gesamtoberfläche der Massenteile.

Sowohl die erste als auch die zweite der genannten vorbekannten Trommeln vermögen folglich keine technischen Lösungen vorzuschlagen, um einen gerichteten Luftstrom quer durch das Konglomerat der Massenteile hindurch in der Trommel zu ermöglichen. Es ist daher offensichtlich, daß die beiden Trommelarten nur einen äußerst geringen und demnach ungenügenden Wirkungsgrad für einen Trocknungsprozeß in der Trommel selbst aufweisen.

Ks ist ferner vorgeschlagen worden, den Luftstrom durch die Perforationen des Trommeimanteis zwangsweise durchzudrücken. Zu diesen Zweck wird die Trommel in eine prismatische Kammer eingelassen, welche als Trockenstation bezeichnet wird. In einer unteren seitlichen Ecke befindet sich ein mit der Kammer fest verbundener Kasten, dessen Gehäuseförrh an den polygonalen Trommelmantel angepaßt ist und durch welchen Luft auf den perforierten Mantel der Trommel geblasen wird, Die Trommel wird daher mit einem Teil ihres Mantels auf den beschriebenen Kasten der Lüftzuführung aufgesetzt. Es ist in diesem

Zusammenhang wichtig festzuhalten, daß der auf dem Kasten aufsitzende Bereich des Trommelmantels näherungsweise einem Viertel der Oberfläche des Trommelmantels entspricht

An der oberen und unteren Kante des Luftzuführungskastens werden zwei Blenden aus einem flexiblen Material befestigt, welche schleifend am Trommelmantel während seiner Rotationsbewegung anliegen. Wird nun Luft durch den Zuführungskasten auf das anliegende Viertel des Trommelmantels geblasen, so kann diese nicnt ausweichen und wird somit zwangsweise in das Innere der Trommel hineingedrückt. Die Folgen sind strömungsmechanisch bedingte Stauungen des Luftstromes beim Eintritt in die Perforationen des Trommelmantels und eine entsprechende Minderung des Luftvolumens, d. h. des TrocknungseffeKtes. Erfolgt die Rotation so, daß sich die Charge vom Luftzuführungskasten weg bewegt, so streicht die in die Trommel hineingcdrückte Luft nur über die Böschung der Charge entlang, welche sich durch die Rotationsbewegung der Trommel bildet und über welche die sich stetig vermischenden Massenteile herunterkollern. Die zur Trocknung bestimmte Luft streift folglich nur einen äußerst geringen Bereich der zu trocknenden Gesamtoberfläche der Charge. Der Wirkungsgrad des Trocknungsvorganges ist als unzureichend zu bezeichnen.

Rotiert aber die bekannte Trommel im entgegengesetzten Uhrzeigersinn zu dem vorhin genannten, so verbleibt die Charge in jenem Viertelbereich des Trommelmantels, welcher am Luftzuführungskasten unmittelbar anliegt. Die in die Trommel hineingedrückte Luft ist in diesem Falle gezwungen, sowohl durch den Trommelmantel als auch durch die Charge hindurchzu strömen. Die Luftströmung durch die Perforationen bläst jene im Bereich der Trommelwand befindlichen Massenteile zumindestens partiell in Strömungsrichtung weg. wobei diese gegebenenfalls mechanisch beschädigt werden. Außerdem werden bei dieser Vorrichtung dann, wenn sich die Charge während der Trommelrotation unmittelbar am Luftzuführungskasten befindet, die nach unten fallenden Wassertropfen durch den in die Trommel hineingedrückten Luftstrom in die Charge zurückgeschleudert, und es kommt ein Effekt zustande, welcher dem beabsichtigten Trocknungsei'fekt entgegengesetzt ist.

Aus der US-PS 37 68 173 ist eine oszillierende Galvanisiertrommel bekanntgewc-den. in die zum Trocknen des Füllguts in jeder Extremlage der oszillierenden Bewegung ein erwärmtes Luftgemisch durch einen Schlitz eingeführt wird Der Luttstrom durchquert einen Teil Her Charge und tritt aus einem dem Schlitz gegenüberliegenden Austrittskanal aus. Hierbei wird jeweils nur ein Segment der Charge berührt, so daß die Trocknungszeit sehr lang und der Wirkungsgrad unbefriedigend ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde den Wirkungsgrad derartiger Trocknungsvorrichtungen ohne baulichen Mehraufwand erheblich zu verbessern und die Trocknungs/eit zu verkün.en.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Verfahren der eingangs genannten An dadurch gelöst, daß die Luft, ausgehend von der freien Oberfläche der Charge, ihre sämtlichen Massenteile umströmend, die Charge über deren gesamten Querschnitt durch Saugwirkung durchdringt, wobei die mit Trocknungsluft beaufschlagte Oberseite der Charge annähernd dem Querschnitt der Saugseite entspricht.

Der Saugluftstrahl wird dabei zwangsweise aus dem von der Charge nur zu etwa zwei Dritteln ausgefüllten Teil des Innenraums der Trommel quer durch die Charge und quer durch den perforierten Trommelmantel gesaugt Es entsteht somit ein Saugluftstrahl quer durch das Konglomerat der Massenteile und den Trommelmante! hindurch, wobei die Gesamtheit der Oberflächen aller Massenteile vom Trocknungsstrahl erfaßt und somit ein Maximum an Wirkung erreicht wird. Die strömende Luft prallt im Gegensatz zu der

ίο vorbekannten Vorrichtung, bei welcher die Luft durch den Trommelmantel hindurchgedrückt wird, beim Saugluflstrahl nicht auf die Perforationen des Trommelmantels auf, sondern strömt laminar durch die Perforationen hindurch.

Entstehende lokale Turbulenzen innerhalb der Charge sind dagegen natürlich, da sich dabei die trockene heiße Luft verteilt und sich mit der Feuchtigkeit der benetzten Massenteile anreichert

Der von der freien Oberseite der in der Trommel befindlichen Charge ausgehende Saugiuftstrahl ist zwangsweise nach unten, d.h. in Fallrichtung der Flüssigkeitstropfen, gerichtet. Da .« mit die Wirkungsrichtungen des Saugluftstrahls und der abtropfenden Flüssigkeit übereinstimmen, wird ein beschleunigter Abtransport der Flüssigkeitstropfen aus der Charge heraus bewirkt, was zu einer erheblichen Steigerung des Wirkt.-.gsgrades des Trocknungsvorgangs führt. Der Saugluftstrom preßt die Massenteile in Richtung ihrer Schwerkraft an den Trommelmantel an, im Gegensatz

so zu dem vorbekannten Verfahren bei welchem die Massenteile vom perforierten Mantel weggeschleudert werden. Der kurze Weg des Luftstroms von der freien Oberseite der Charge durch den perforierten Trommelmantel ermöglicht ein großes Luftvolumen und somit eine hohe potentielle Feuchtigkeitsaufnahme. Die Feuchtigkei! wird von den Oberflächen der benetzten Massenteile mitgerissen, wodurch ein intensiver und schneller Trocknungsvorgang erfolgt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl bei einer stetig gleichsinnig rotierenden Trommel a!s auch bei einer solchen, die nach vorgegebenen Zeittakten kurzzeitig stillsteht, angewendet werden.

im letztgenannten Fall ist es zweckmäßig, die Trommel in die Trocknungskammer einzuführen und in einem ersten Zeittakt der Verweildauer stillstehen zu lassen. Hierdurch wird das Abfließen de^r Flüssigkeit von der Oberfläche günstig beeinflußt. Während des Trommel-Stillstands durchströmt der Saugluftstrahl die Charge der Massenteile mit voller Intensität, wobei die natürliche Fließrichtung der Tropfen durch Schwerkraft sowie die Richtung des Saugluftstrahls einen beschleunigten Abfluß der Flüssigkeitstropfen bewirken. Nach Beendigung eines ersten Zeittaktes wird die Trommel in Rotation versetzt und der Trocknungspro/eß im anschließenden Arbeitstakt abgeschlossen. Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß die Kombination solcher »intermittierender« Takte, d. h. abwechselndem Stillstand und Rotation der Trommel, zur Verkürzung der Trocknungszeit erheblich beiträgt.

Die Trocknunesvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält eine Trommel, einen Ventilator, gegebenenfalls ein Heizregister, einen Saügluftkasten, sowie einen Tropfenabscheider. Der Ventilator sorgt für eine ständige Umwälzung der Luft im offenen Kreislauf innerhalb der Trocknungskammer. Wichtig ist der Tropfenabscheider, der zur Entfeuchtung der im Kreislauf zirkulierenden Luftmenge dient.
Zur Führung des Saugstroms durch den Trommel-

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mantel sind bevorzugt ortsfest angeordnete Konstruktionselemente vorgesehen, die sich am Trommelmaritel anschmiegen Und somit einen Unterdruckraum definieren. Dabei schmiegt sich der Saugluftkasten mittels der Konsffüktiöfiselefnente an denjenigen Teil des Trommelmäntels luftabdichtend an, der im wesentlichen von der in der Trommel befindlichen Charge bedeckt ist.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß sich das erfindürigsgemäße Verfahren auch besonders bei der Behandlung von hohlen Kleiriteilen sehr vorteilhaft von demjenigen Verfahren unterscheidet, bei derri der Luftstrom in die Trommel hineingedrückt wird. Während nämlich bei jenem Verfahren die Flüssigkeit in die Hohlräume hineingedrückt wird und dort verharrt, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch das Ansaugen die Flüssigkeit hinausbefördert.

Durch die rasche Trocknung ist es möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung auch in ein Transportsystem einzubauen, bei welchem die einzelnen Trommeln entsprechend vorgegebener Zeit-Weg-Diagramme automatisch befördert werden.

Auch hat sich das beschriebene Verfahren vorteilhaft für Trommeln erwiesen, die Perforationen kleineren Querschnitts aufweisen und zur Galvanisicrung von feinen Kleinteilen, wie Nadeln, Schrauben oder Nägeln, Transistoren usw.. verwendet werden. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren praktisch keine Turbulenzen an der Perforation auftreten, ist eine schnelle Trocknung möglich.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch eine prinzipiell wiedergegebene Trocknungskammer,

F i g. 2 einen Längsschnitt der Trocknungskammer nach Fig. 1.

Die Trocknungskammer wird insgesamt mit der Ziffer 1. die Trommel mit der Ziffer 2 bezeichnet. Die Kammer t bildet die entsprechende Station einer vorzugsweise mit einem automatischen Transportsystem ausgerüsteten Galvanisieranlage.

Die Trommel 2 ist mit der Charge 21 an schüttfähigen Massenteilen gefüllt und rotiert im Sinne des eingetragenen Pfeiles mit η Umdrehungen in der Minute.

Die Trommel 2 besteht im wesentlichen aus dem perforierten Mantel 22, dem abnehmbaren Deckel 23 sowie den beiden Stirnseiten 24. Eine der beiden Stirnseiten 24 ist mit einem Zahnradkranz versehen; sie übernimmt die Rotationsbewegung vom Ritzel 25 und einem nicht eingezeichneten Antriebsmotor.

Die Trommel 2 wi.d mittels der beiden Tragarme 26 gehalten. Der Trommelmantel 22 soll aus einem, thermisch hoch widerstandsfähigen Werkstoff bestehen, beispielsweise aus einem mit Glasfasern verstärkten Polypropylen. Die Perforation soll dicht angeordnet und im Querschnitt nach Möglichkeit groß sein, um dem Luftdurchtritt wenig Widerstand entgegenzusetzen.

Die Trommel 2 wird in die Trocknungskammer eingesetzt, nachdem die Charge 21 gemeinsam mit der Trömmef 2 zuvor vorzugsweise mit heißem Wasser (von etwa 9O⁰C) gespült wurde. Die Charge 21 und die Trommel 2 haben daher bereits vor ihrem Eintritt in die Kammer 1 eine hohe Eigentertiperatuf, die sich günstig auf die Verdunsturigsgeschwindigkeit der sie benetzen-

ί den Flüssigkeif auswirkt.

Der Saugkasten 11 ist so angeordnet, daß sich die Charge 21 Während der Rotation der Trommel 2 direkt gegenüber seiner Saugöffnung befindet. Die beiden flexiblen Blenden J2 liegen schleifend am Mantel 22 der rotierenden Trommel 2 an. Entsteht mittels des Radialventilators 13 ein Unterdruck im abgedichteten Saugkasten U. so bildet sich zwangsweise der Saugluftstrahl 31 (versinnbildlicht durch die Folge schwarzer Pfeile). Der Saugluftstrahl 31 strömt zwangsweise quer durch die Charge 21 sowie quer durch den Bereich des perforierten Trommelmantels 22 hindurch, welcher von der Charge 21 berührt wird.

Die schwarzen Pfeile symbolisieren die starke ppiinhiicrltpncaiifnahmp rlc: Sniiuliiftttrahls 31. welcher sich in vertikaler Richtung nach unten fortbewegt, um den Entfeuchter (Tropfenabscheider) 14 zu erreichen und zu passieren. Die schraffierten Pfeile 32 versinnbildlichen die Feuchtigkeitsabgabe des aus der Trommel 2 herkommenden Luftstromes 3.

Die Leistung des Entfeuchters 14 ist durch Abscheidegrad und den kleinsten noch abscheidbaren Tropfen, den sogenannten Grenztropfen gekennzeichnet. Strömt der mit F'>sigkeit (Feuchtigkeit) beladene Saugluftstrahl 31 durch das gekrümmte Strömungsgitter des Abscheiders 14, so werden Trägheitskräfte wirksam. Die Größe dieser zur Abscheidung führenden Kräfte wird durch die Anströmgeschwindigkeit des Saugluftstrahles 31 sowie dessen Feuchtigkeitsgrad und der geometrischen Verhältnisse im Abscheidegitter bestimmt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht besonders hohe Anströmgeschwindigkeiten bei hohen Feuchtigkeitsgehalten; sie ermöglicht daher ein besonders intensives und schnelles Trocknen der Massenteile 21 durch raschen Abtransport der ihre Oberflächen benetzenden Feuchtigkeit.

Nach Verlassen des Abscheiders 14 erreicht der entfeuchtete Luftstrom 33 (dargestellt durch die Folge weißer Pfeile) das Heizregister 15. Die erhitzte Trocknungsluft 33 wird vom Radialventilator 13 anschließend erfaßt und in den oberen Bereich der Trocknungskammer 1 gedrückt. Der Kreislauf des Luftstromes 3 setzt sich, wie in den beiden Figuren versinnbildlicht, fort.

Bevor der Strom 3 heißer und entfeuchteter Luft in

so das Innere der Trommel 2 einströmt geht ein Teil davon an die Umluft des Betriebsraumes verloren; ^Or verlorene Teil wird jedoch gleichzeitig durch Frischluft ersetzt, die aus dem Betriebsraum angezogen wird. Dieser Vorgang wird symbolisch in der F i g. ί wiedergegeben.

Die beschriebenen Mischverhältnisse des sich stetig im Kreislauf Umwälzenden Lüffstromes 3 machen es im allgemeinen möglich, auf den Einsatz des Tröpfehabscheiders 14 in der Trocknungskammer 1 zu verzichten

bo Und lediglich mit derii Heizregister 15 auszukommen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen-

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Trocknung einer Charge schüttfähiger Massen teile aus Metallen oder Kunststoffen in einer zur chemischen oder galvanischen Oberflächenbehandlung der Massenteile geeigneten perforierten Trommel, bei dem die in der rotierenden Trommel befindliche Charge kontinuierlich von erwärmter Luft beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft,ausgehend von der freien Oberseite der Charge, ihre sämtlichen Massenteile umströmend, die Charge über deren gesamten Querschnitt durch Saugwirkung durchdringt, wobei die mit Trocknungsluft beaufschlagte Oberseite der Charge annähernd dem Querschnitt der Saugseite entspricht

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierende Trommel nach vorgegebenen Zeittakten kurzzeitig stillsteht.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine Trocknungsvorrichtung, in welcher eine Trommel (2), ein Ventilator (13), gegebenenfalls ein Heizregister (15), ein Saugluftkasten (11) sowie ein Tropfenabscheider (14) untergebracht sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung des Sa^gstroms durch den Trommelmante! (22) ortsfest angeordnete Konstruktionselemente (12) angeordnet sind, die sich am Trommelmantel anschmiegen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Saugluftkasten (11) mittels der Konstruktiorr.eleme '.e (12) an den Teil des Trommelmantels (22) li-ftabdichtend anschmiegt, der im wesentlichen von der in '.er Trommel (2) J5 befindlichen Charge bedeckt ist.