DE3017850A1

DE3017850A1 - Vorrichtung zum trocknen bzw. entfeuchten von gasen

Info

Publication number: DE3017850A1
Application number: DE19803017850
Authority: DE
Inventors: Erling Lauritz Anderberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-05-16
Filing date: 1980-05-09
Publication date: 1980-11-20
Also published as: SE8003594L; CH649474A5; BE883338A; SE449182B; NO154823B; DK205880A; FR2456542B1; FR2456542A1; DE3017850C2; NO801406L; GB2051604A; NO154823C; DK152020C; JPH0133207B2; DK152020B; NL8002856A; JPS5626528A; GB2051604B

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entfeuchten von Gas und umfaßt ein regenerierbares Dampf- oder Feuchtigkeit adsorbierendes Medium oder ein Adsorbens. Derartige Vorrichtungen zum Entfeuchten bzw. Trocknen von Luft oder anderen gasförmigen Medien werden beispielsweise zum Entfeuchten von Luft in unter Druck stehenden Luftsystemen und in Räumen und zum Entfeuchten von Gas oder Luft, welches bei Herstellungsprozessen usw. verwendet wird, angewendet.

Es ist eine Vorrichtung bekannt, bei der das adsorbierende Medium oder Adsorbens in eine Mehrzahl von Schichten unterteilt ist, damit eine mehr gleichförmige Verteilung des Gasflusses über den Querschnittsbereich des verwendeten Adsorbens erreicht wird (derartige Vorrichtungen sind beispielsweise in den US-Patentschriften 34 90 201 und 35 94 990 beschrieben). Wenn das adsorbierende Medium oder Adsorbens über eine bestimmte Zeitdauer verwendet worden ist und eine bestimmte Feuchtigkeitsmenge aufgenommen hat, muß es regeneriert werden. Das kann dadurch erreicht werden, daß erwärmte Luft durch das Adsorbens hindurchgeführt wird (US-Patent 34 90 201), oder daß das Adsorbens direkt beheizt und gleichzeitig Luft von der umgebenden Atmosphäre hindurchgeleitet wird (US-Patent 35 94 990). Das zuerst genannte Regenerationsverfahren hat einen verhältnismäßig hohen Verlust an Wärmeenergie zur Folge, während das zweitere Verfahren von dem energietechnischen Gesichtspunkt her vorteilhafter ist. Es ist jedoch bei der bekannten Vorrichtung das Adsorptionsmedium in eine Mehrzahl von Schichten unterteilt, und jede der Schichten wird mittels einer elektrischen Heizeinrichtung während des Regenerations Schrittes ejrwärmt (US-Patent 35 94 990). Die Schichten des Adsorptionsmediums sind be-

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schränkt auf kleine Mengen von Trocknungsmittel wie Lithiumchlorid, welches auf Heizdrähten durch Imprägnation von die Drähte bedeckenden Asbestfäden aufgelegt wird. Die Kosten der in dem bekannten Aufbau enthaltenen elektrischen Heizvorrichtung sind verhältnismäßig hoch im Vergleich zur Adsorptionskapazität des Adsorptionsmittels bzw. Trocknungsmittels, welches durch die Heizvorrichtung getragen wird.

Während einige der bekannten Vorrichtungen intermittierend arbeiten, weil das Adsorbieren und der Regenerationsprozeß alternierend für die gesamte Menge des Adsorptionsmittels in der Vorrichtung erfolgt, können andere Vorrichtungen (wie beispielsweise in den US-Patentschriften 34 87 608 und 34 90 201 beschrieben sind) kontinuierlich arbeiten.

In der deutschen Patentanmeldung P 28 00 722.9 des Anmelders ist eine Vorrichtung zum Trocknen und Entfeuchten von Gasen beschrieben. Diese umfaßt ein Gehäuse, welches eine Mehrzahl von separaten Kammern oder Durchgängen definiert, die jeweils ein regenerierbares Feuchtigkeitsadsorptionsmedium enthalten und selektiv mittels einer elektrischen Heizeinrichtung zum selektiven Erwärmen des Adsorptionsmediums beim Regenerieren desselben erwärmbar sind. In einer Ausführungsform der in der genannten Patentanmeldung vorgeschlagenen Vorrichtung enthält jede der Kammern ein gefaltetes bahnenartiges Adsorptionsmedium eines faserigen Materials, und elektrische Heizelemente sind zwischen den benachbarten Schichten des Adsorptionsmediums angeordnet. Auf diese Weise kann das zu befeuchtende Gas durch die Räume zwischen den benachbarten Schichten des Adsorptionsmediums von dem Eingang zu dem Ausgang der Vorrichtung und umgekehrt fließen. Das fließende Gas kommt dann aber kaum in Kontakt mit den inneren Teilen der Schichten des Adsorptionsmedium sondern im wesentlichen

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nur mit dessen äußerer Oberfläche. In einer anderen in der Patentanmeldung vorgeschlagenen Ausführungsform wird ein teilchenförmiges Adsorptionsmedium in Schichten angeordnet, die sich quer zu dem Gasfluß durch die Kammer erstrecken, in der die Schichten angeordnet sind, und die Heizeinrichtung umfaßt übereinander angeordnete schalenartige Elemente aus einem wärmeleitenden Material, die die Schichten aus dem teilchenförmigen Material aufnehmen. Eine solche Anordnung stellt aber einen vollständig gleichförmig verteilten Gasfluß durch den Querschnittsbereich jeder Kammer nicht sicher, und weil die schalenförmigen Elemente sich im wesentlichen horizontal erstrecken müssen, muß der Gasfluß immer im wesentlichen vertikal gerichtet werden, so daß die Vorrichtung nicht in jeder gewünschten Orientierung positioniert werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer ökonomisch arbeitenden Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art, die in jeder gewünschten Orientierung verwendbar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Trocknen . bzw. Entfeuchten von Gasen, mit einem Gehäuse mit wenigstens einem Durchgang oder einer Kammer darin, die einen Gaseinlaß und einen Gasauslaß aufweist und ein regenerierbares und gasdurchlässiges Feuchtigkeit adsorbierendes Medium enthält, und mit einer selektiv einschaltbaren elektrischen. Heizeinrichtung zum selektiven Erwärmen des Adsorptionsmediums zum Regenerieren desselben gelöst, die gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß das Adsorptionsbzw. Trockenmittel in mit dem Gaseinlaß und dem GasausLaß in Verbindung stehenden Schichten angeordnet ist, daß die Heizelemente ein bahnenförmiges Material umfassen, welches die benachbarten Schichten des Adsorptionsmediums trennt

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und mit diesen in Kontakt ist, so daß ein Gasflußdurchgang durch jede der Schichten des Adsorptionsmediums gebildet ist. Der erfindungsgemäße Aufbau sichert einen gleichförmig verteilten Gasfluß über den gesamten Querschnittsbereich der Kammer, so daß der Gasstrom in engen Kontakt mit allen Teilchen des Absorptionsmittel kommt. Darüberhinaus ist die Anordnung der elektrischen Heizeinrichtung zwischen und in engem Kontakt mit den benachbarten Schichten des Adsorptionsmediums oder Trocknungsmittels, so daß jede einzelne Schicht, die eine geeignete Dicke haben kann, direkt auf beiden Seiten durch die Heizeinrichtung während des Regenerationsprozesses erwärmt wird. Diese wirksame direkte Heizung des Trocknungsmittels hat zur Folge, daß nur eine relativ kleine Menge getrocknetes Gas für den Regenerationsprozeß erforderlich ist und daß deshalb eine sehr vorteilhafte Wärme- bzw. Energieausnutzung bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielt wird. Darüberhinaus erleichtert die Anordnung der elektrischen Heizeinrichtung oder Heizelemente zwischen benachbarten Schichten des Trocknungsmittels den Zusammenbau der Vorrichtung und das spätere Ersetzen von möglicherweise defekten Heizelementen wesentlich.

Der Adsorptionswirkungsgrad des Adsorptionsmediums nimmt normalerweise ab, wenn die Temperatur des-selben anwächst. Deshalb ist es wichtig, daß das Trocknungsmittel nach dem Regeneratxonsprozeß abgekühlt wird, ehe das Trocknungsmittel in einem anderen Adsorptionsprozeß wieder verwendet wird. Das wird beispielsweise erreicht durch Hindurchblasen von kalter Luft oder einem kalten Gas durch das Trocknungsmittel während einer bestimmten Zeitperiode nach dem Abschalten der Heizeinrichtung.

Die Adsorption von Feuchtigkeit oder Dampf durch ein Trocknungsmittel hat normalerweise die Erzeugung von Wärme zur Folge, wodurch die Temperaturen des Trocknungsmittels und

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des hindurchfließenden Gases erhöht wird. Eine höhere Temperatur des zu trocknenden Gases senkt die relative Feuchtigkeit des Gases. Da die Feuchtigkeitsadsorptionsfähigkeit des Trocknungsmittels in starkem Maße von der relativen Feuchtigkeit des Gases abhängt, bewirkt das Erzeugen der Adsorptionswärme/ daß die Wirksamkeit des Adsorptionsmediums ziemlich klein wird in einer Zone am stromabwärts liegenden Ende der jeweiligen Kammer. In einigen Fällen, beispielsweise in Hochleistungsapparaturen mit einer verhältnismäßig hohen Adsorptionskapazität, kann es vorteilhaft sein, der Temperaturzunähme infolge der Erzeugung der Adsorptionswärme entgegenzuwirken. Gemäß der Erfindung wird das Feuchtigkeitsadsorptionsmedium in jeder der Kammern oder Durchgänge dann in axial einen Abstand zueinander aufweisende Abschnitte aufgeteilt, und Kühlmittel eines geeigneten Typs zwischen die Abschnitte zum Kühlen des durch die Kammern fließenden Gases angeordnet werden.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt der Regenerationsprozeß schnell und wirksam. Deshalb hat eine Vorrichtung, die eine verhältnismäßig kleine Menge eines Adsorptionsmittels oder Trockenmittels enthält, eine verhältnismäßig hohe Kapazität. Eine Verminderung der Menge des notwendigen Trockenmittels bringt eine wesentliche Reduktion des Durchflußwiderstandes in der Vorrichtung mit sich. Folglich kann selbst eine Vorrichtung mit hoher Kapazität einen solchen kleinen Durchflußwiderstand haben, so daß die Vorrichtung nicht nur zum Entfeuchten von unter Druck stehender Luft sondern auch zum Entfeuchten von Luft bei atmosphärischen Druck verwendet werden kann, wobei die Luft beispielsweise mittels eines Gebläses hindurchbewegt wird.

Das Trockenmittel oder Adsorptionsmittel kann jedes geeignete Adsorptionsmaterial umfassen wie molekulare Siebe, Silikagel, aktiviertes Aluminiumoxid bzw. aktivierte Tonerde, synthetische Mineralfasern und Keramikfasern. Das Adsorptionsmittel ist vorzugsweise ein teilförmiges Material,

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kann aber alternativ auch ein blech- oder bahnenförmiges Material sein. Solches blech- bzw. bahnenförmiges Material kann beispielsweise die Form eines Asbestbandes, eines Asbestblattes, einer Asbestbahn oder einer Asbesttafel imprägniert mit einem hygroskopischen Material wie Lithiumchlorid sein.

Im weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung zum Entfeuchten, teilweise im Schnitt;.

Fig. 2 einen Schnitt in einem vergrößerten Maßstab des einen Endes der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung zum Entfeuchten;

Fig. 3 verschiedene mögliche Anordnungen der blattförmigen und 4 Heizelemente in den Kammern des Trockners;

Fig. 5 eine Draufsicht eines Blattmaterials, welches als Heizelemente in der Vorrichtung verwendbar ist;

Fig. 6 ein elektrisches Steuersystem zum Steuern der Funktion der in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Vorrichtung;

Fig. 7 perspektivische Darstellungen in vergrößertem Maß- und 8 stab einer Drehschaltereinrichtung von gegenüberliegenden Enden;

Fig. 9 eine schematische Seitenansicht und teilweise geschnittene Ansicht einer vierten Ausführungsform der Vorrichtung; und

Fig. 10 eine Bodenansicht der in Figur 9 gezeigten Vorrichtung teilweise im Schnitt.

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Die in den Figuren 1 bis 4 gezeigte Luftentfeuchtungsanlage umfaßt ein stillstehendes zylindrisches Gehäuse 10, welches mittels einer Anzahl von sich radial erstreckenden Teilerwänden 11 in eine Mehrzahl von sektorförmigen Durchgängen oder Kammern 12, die an gegenüberliegenden Enden offen sind, unterteilt ist. An einem Ende weist das Gehäuse 10 ein Einlaßrohr 13 für feuchtes Gas oder feuchte Luft auf, und an seinem anderen Ende besitzt das Gehäuse ein Auslaßrohr 14 für getrocknetes bzw. entfeuchtetes Gas bzw. getrocknete oder entfeuchtete Luft.

Die sektorförmigen Durchgänge oder Kammern 12 sind in einer ringförmigen Anordnung im Gehäuse 10 vorgesehen, so daß sie einen Mittenraum 31 umgeben und definieren. Jede der Kammern 12 ist im wesentlichen mit einem Adsorptionsmedium oder Trockenmittel 15 gefüllt, und elektrische Heizelemente 43 sind zwischen benachbarten Schichten des Adsorptionsmediums in der im weiteren noch im Detail beschriebenen Weise angeordnet. Die Enden der Durchgänge oder Kammern 12 neben dem Einlaßrohr 13 stehen mit dem Rohr über Verbindungsdurchgänge 34 und über ein Drehventil 20, welches an einem Ende einer sich axial durch die Vorrichtung erstreckenden Mittenwelle 45 fest montiert ist, in Verbindung. Das Gehäuse 10 umfaßt ein ringförmiges Verteilerrohr bzw. ringförmiges Ausströmrohr 24, welches das Drehventil 20 umgibt und mit der Atmo-sphäre über ein Ausströmrohr 25 in Verbindung steht. Die innere Wand des Ausströmrohres 24 definiert einen ringförmigen Schlitz 38 darin, welcher entlang des Hauptteiles seiner peripheren Länge mittels einer zylindrischen äußeren Wand 36 des Ventiles 20 geschlossen ist. Das Ventil 20 weist ferner eine Wand 39 auf, die sich transversal zum Einlaßrohr 13 erstreckt, und die zylindrische Wand 36 ist entlang der inneren peripheren Kante der Querwand 39 weggeschnitten, so daß das Ventil 20 eine Minderheit von beispielsweise zwei der Kammern 12 mit dem Ausströmrohr 24 über einen nichtbedeckten Teil des Schlitzes 38 verbinden,kann, während die übrigen Kammern 12 mit dem

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Einlaßrohr 13 in Verbindung bleiben.

Eine schalterbetätigende Scheibe 46 mit schalterbetätigenden Vorsprüngen oder Nocken 30 an der Peripherie derselben ist an dem Ende der Welle 45 gegenüber dem Ventil 20 montiert. Die Scheibe 46 umfaßt einen Zahnkranz 47 mit einem Antriebszahnrad 48 eines Antriebsmotors 27. Der Antriebsmotor 27 ist an einer Endabdeckung 49 montiert, die das Auslaßrohr 14 umfaßt und an der benachbarten Endwand des Gehäuses 10 befestigt ist. Die Mittenwelle 45 erstreckt sich durch ein rohrförmiges inneres Gehäuse 50, welches den Mittenraum 31 festlegt. Das innere Gehäuse 50 enthält eine elektrische Drehschaltervorrichtung 51, welche einen Statorteil 52, der mit der Innenoberfläche des rohrförmigen Gehäuses 50 in Eingriff steht, und einen Rotor 53, der auf der Welle 45 montiert ist, so daß er damit drehbar ist. Die Drehschalteinrichtung 51 wird im einzelnen unter Bezugnahme auf die Figuren 7 und 8 im weiteren noch beschrieben.

Figur 5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der elektrischen Heizelemente 43 und zeigt ein Band mit einem Wärmewiderstands-Bahnmaterial und mittels üblicher Schaltungsdrucktechnik darauf aufgedruckten elektrischen Schaltungen. Das in Figur 5 gezeigte Bahnmaterial kann durch Schneiden der Bahn in Querrichtung in eine Anzahl von Heizelementen unterteilt werden, beispielsweise durch Schneiden entlang der strichpunktierten Linie in Figur 5. Jedes der Heizelemente 43 umfaßt drei oder ein Vielfaches von drei Moduln 54, die jedes eine gedruckte Schaltung mit einer Anzahl von in Reihe geschalteten Widerstandselementen 55 umfassen. Die gedruckten Schaltungen des Bandes bzw. der Bahn umfassen auch sich längs erstreckende Sammel- bzw. Steuerleitungen 56, die die Heizelemente 55 benachbarter Moduln in Parallelschaltung miteinander verbinden und die Verbindungspunkte 57 in jedem Modul aufweisen.

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Das Plastikbahnenmaterial, welches für die in Figur 5 gezeigten Heizelemente verwendet werden kann, kann beispielsweise das von der 3M Company unter dem Warenzeichen "KAPTON" auf den Markt gebrachte Material sein. Dieses Material hält Temperaturen in der Höhe von 260 - 270⁰C stand. Das Heizelement 43 kann durch Ätzen eines mit dem Kunststoff-Film beschichteten rostfreien Stahl erfolgen, um so die gewünschte gedruckte Schaltung zu erhalten.

Ein Band- oder Bahnenmaterial mit gedruckten Schaltungen wie in Figur 5 gezeigt, kann in der Form von Bändern oder Bahnen jeder gewünschten Länge produziert werden, und es können dann Heizelemente mit jeder gewünschten Anzahl von Moduln 54 davon abgeschnitten werden.

Ein Heizelement 43 der in Figur 5 gezeigten Art ist in jeder der Durchgänge oder Kammern 12 der Vorrichtung angeordnet. Das Heizelement ist vorzugsweise gefaltet oder plisseeartig angeordnet, beispielsweise in der in den Figuren 3 und 4 gezeigten Weise, und benachbarte Schichten der Heizelemente können durch Abstandshalter 58, die zwischen den Schichten angeordnet sind, in einem Abstand gehalten werden. Diese Abstandshalter sind vorzugsweise in der Form eines Wellbahnmaterials wie etwa einem gewebten wärmeresistenten Material, beispielsweise einem Polyester, gebildet. Die Abstandshalter 58 können mit einem hygroskopischen Material wie einem Lithiumchlorid mit Zellstruktur imprägniert sein. Die Räume, die durch die Wände der Kammern 12, die in einem Abstand angeordneten Schichten der Heizelemente 43 und die gewellten Abstandshalter 58 definiert sind, sind mit einem passenden faserartigen oder teilchenförmigen Feuchtigkeit adsorbierenden Medium bzw. Trockenmittel 15 wie molekularen Sieben, Silikagel, aktivierter Tonerde oder irgendeinem anderen geeigneten regenerierbaren Trockenmittel oder einer

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entsprechenden hygroskopischen Substanz gefüllt. Der Abstand zwischen den einen Abstand zueinander aufweisenden Schichten der gefalteten oder plisseeartig angeordneten Heizelemente 43 sollte ausreichend klein sein, um eine schnelle und wirksame Heizung der Schicht des dazwischen angeordneten Trockenmittels sicherzustellen. Dieser Abstand kann beispielsweise in der Größenordnung von 10 mm liegen.

Figur 6 zeigt ein elektrisches Steuersystem zur Steuerung der Funktion der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Vorrichtung. Die Trocken- und Luftentfeuchtungsvorrichtung kann von einem Drei-Phasen-Strom angetrieben werden und weist Spannungszuführungsklemmen R, S, T und O auf. Diese Klemmen werden mit entsprechenden Spannungszuführungsleitungen 1,1 1 und I_n verbunden. Die Spannungszuführung über

S'

diese Leitungen kann über einen Hauptschalter 59 gesteuert werden. Die Spannungszuführung über die Leitungen 1 , l_o und 1 wird zum Beaufschlagen eines Gebläses 6 0 und ausgewählter Heizelemente 43 in den Kammern 12 verwendet. Die Spannungszufuhr zu dem Kompressor bzw. Gebläse 60 und den Heizelementen 43 wird über Kontaktgeber 61 und 62 oder andere geeignete Schaltmittel gesteuert.

zu Das Gebläse 60 wird zum Einblasen von trocknenderLuft bzw. zu trocknendem Gas in die Vorrichtung durch das Einlaßrohr 13 hindurch verwendet. Der Betrieb des die Welle 45 antreibenden Motors 27, des die Scheibe 46 betätigenden Schalters, der Schalteinrichtung 51 und des darauf montierten Drehventils 2 0 werden durch eine zeitgesteuerte Kontaktgeber- oder Schaltvorrichtung 63, ein Hygrostat 64 oder eine andere feuchtigkeitsempfindliche Vorrichtung, die vorzugsweise stromabwärts von der Luftentfeuchtungsvorrichtung und neben dem Auslaßrohr 14 derselben angeordnet ist, und durch Vorsprünge oder Nocken 30 auf der schalterbetätigenden Scheibe 46 gesteuert.

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Der Hygrostat 64 steuert einen Schalter S_Q, während der zeitgesteuerte Kontaktgeber 63 die Schalter S₁ und S. steuert, und die Schalteinrichtung 29 umfaßt die Schalter S₀ und So·

Die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Vorrichtung arbeitet im wesentlichen wie die in der oben genannten Patentanmeldung des Anmelders beschriebene Vorrichtung, d.h. zu trocknende Luft oder zu trocknendes Gas wird durch die Mehrzahl der Kammern 12 und das Trocknungs - mittel 15 darin hindurchgeführt, während ein kleiner Anteil des zu trocknenden Gases zurückgeführt wird und durch die verbleibende Minderheit der Kammern 12 in umgekehrter Richtung läuft, um so das Trocknungsmittel bzw. Adsorptionsmedium in diesen Kammern zu erhitzen und zu regenerieren. In bestimmten Zeitintervallen werden die Kammer bzw. Kammern, in denen das Trocknungsmittel regeneriert wird, gewechselt, und dieser Regenerationszyklus wird durch das in Figur 6 gezeigte elektrische Steuersystem gesteuert.

Wenn der Hauptschalter 59 geschlossen wird, dann wird der Kontaktgeber 61 automatisch den Kompressor bzw. das Gebläse 60 mit den Spanriüngszuführungsleitungen 1_, l_c, l_m ver-

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binden, so daß das Gebläse beginnt, zu trocknende Luft bzw. zu trocknendes Gas in das Einlaßrohr 13 zu blasen. Angenommen, die Schalter S₀ bis S₄ sind in den in Figur 6 gezeigten Positionen, dann ist der Motor 27 abgeschaltet. Folglich ist das Ventil 20 äationär und erlaubt, daß Luft oder Gas von dem Einlaßrohr 13 durch eine Mehrzahl von Durchgängen oder Kammern 12 zu dem Auslaßrohr 15 in der durch Pfeile in Figur 1 angedeuteten Weise fließt. Die Querwand 39 des Ventils 20 schließt aber den Durchgang von dem Einlaßrohr 13 in eine Minderheit, vorzugsweise zwei der Kammern 12, und gleichzeitig verbindet das Ventil diese Minderheit von Kammern mit einem Ausströmrohr 24 über den Schlitz 38 in der oben beschriebenen Weise. Folglich kann

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getrocknetes Gas aus dem Auslaßrohr 14 in diese Minderheit der Kammern durch eine oder mehrere strombegrenzende Öffnungen 65 und von den Kammern über das Verteilerrohr und das Ausströmrohr 25 in die Atmosphäre fließen. Nach einer vorbestimmten Zeit schließt der zeitgesteuerte Kontaktgeber bzw. Zeitschalter 63 den Schalter S₁. Wenn der Hygrostat 64 nicht ermittelt, daß der Feuchtigkeitsgehalt des das Auslaßrohr 14 verlassenden Gases unter einem vorbestimmten Wert ist, dann ist der Schalter S_Q auch durch den Hygrostat 64 geschlossen, wodurch der Motor 27 mit Spannung durch die geschlossenen Schalter S₀, S₁, S-, beaufschlagt wird. Der Motor 27 dreht jetzt den Rotor 53 der Schalteinrichtung 51 und das Ventil 2 0 einen Schritt vorwärts entsprechend einer Winkelrotation von 360°/n, wobei η die Anzahl der sektorförmigen Kammern oder Durchgänge 12 in der Vorrichtung ist. Die neue Winkelstellung des Ventiles wird bestimmt durch die Vorsprünge oder Nocken 30 auf der Betätigungsscheibe 46, die den Schalter S-, öffnet und gleichzeitig den Schalter S- schließt. Wenn das Ventil 20 in seine neue Position gedreht ist, schließt der Kontaktgeber 63 den Schalter S₄, wodurch der Kontaktgeber 62 die Heizelemente 43 mit Spannung beaufschlagt. Wie in Figur 6 gezeigt, werden aber nur die Heizelemente 43, die durch den Rotor 53 kurzgeschlossen sind, eingeschaltet. In einer bevorzugten Ausführungsform hat die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Vorrichtung 6 Durchgänge oder Kammern 12, und das Ventil 20 ist so ausgebildet, daß zu trocknendes Gas durch vier der Kammern fließen kann, während ein kleiner Teil des getrockneten Gases durch die verbleibenden zwei der Kammern, in denen das Adsorptionsmedium zu regenerieren ist, zurückgeführt wird. Der Motor 27 wird so gesteuert, daß er das Ventil 20 und den Rotor 53 der Drehschalteinrichtung 51 stufenweise in Winkelschritten von 60° dreht. Folglich beträgt die Regenerationsperiode für das Trockenmittel in jeder Kammer das zweifache

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der Zeitintervalle, in denen der zeitgesteuerte Kontaktgeber 63 die Schalter S₁ und S. betätigt. In jedem Durchgang bzw. jeder Kammer 12 werden die Heizelemente 43 nur in dem ersten dieser beiden Intervalle angeschaltet, und in dem folgenden Zeitintervall fließt kaltes trockenes Gas durch die Kammer, wodurch das regenerierte Trockenmittel gekühlt wird.

Jedesmal, wenn ein durch den zeitgesteuerten Kontaktgeber oder Zeitschalter 63 bestimmtes Zeitintervall abgelaufen ist, werden die Schalter S₁ und S. betätigt, wodurch die Heizelemente durch den Kontaktgeber 62 abgeschaltet werden, und danach wird der Motor 27 um einen Winkelschritt vorwärts gedreht durch die Betätigungsscheibe 46, die die Stellungen" der Schalter S₂ und S^ ändert, wodurch der Kontaktgeber 62 die Heizelemente 43 wieder mit der Spannungszufuhr verbindet. Der Rotor 53 ist jedoch um einen Winkelschritt vorwärts bewegt, so daß er das Heizelement in der nächsten Kammer 12, in der das Trocknungsmittel zu regenerieren ist, einschaltet. Stellt der Hygrostat 64 jedoch fest, daß der Feuchtigkeitsgehalt des zu trocknenden Gases, welches von der Vorrichtung durch das Auslaßrohr 14 fließt, unter einem voreingestellten Wert ist, dann wird der Schalter Sq geöffnet. Ist der Schalter S_Q noch offen, wenn der zeitaktivierte Taktgeber 63 den Schalter S₄ öffnet zum Abschalten der Heizelemente und Ändern der Position des Schalters S^, dann wird der Motor 27 nicht eingeschaltet, ehe der Hygrostat 64 den Schalter S_n schließt, was eine Verlängerung der Lufttrocknungsperiode in der Mehrzahl der Kammern 12 sowie der Kühlperiode des zu regenerierenden Trocknungsmittels in den zwei der Kammern 12 bedeutet.

Die Drehschalteinrichtung 51, die in den Figuren 7 und 8 gezeigt ist, wird im folgenden mehr im einzelnen beschrieben. Der Statorteil· 52 umfaßt ein spulenförmiges Element aus einem Isolationsmaterial·. An einem Ende ist das spuienförmige Eiement mit drei radial· an einen Abstand zueinander

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aufweisenden und gegeneinander isolierten Metallkontaktringen 66, 67 und 68, die die elektrischen Phasen R, S
und T repräsentieren, versehen. Diese Ringe weisen in
Umfangsrichtung einen Abstand zueinander besitzende Schrauben 69 oder Verbindungselemente zum elektrischen Verbinden der Heizelemente 43 der jeweiligen Kammer 12 damit
auf. Jedes der Heizelemente 43 umfaßt drei Moduln 54,
wie sie in Figur 5 gezeigt sind,und ein Klemmenende jedes Moduls ist mit einem entsprechenden der Kontaktringe 66, 67 und 68 verbunden. Die Klemmenenden der drei Moduln 54 in jedem Heizelement 43 sind mit mit drei in Umfangsrichtung einen Abstand voneinander aufweisenden und gegeneinander isolierten Klemmenverbindungselementen 70, die
konzentrisch zu den Ringen 66, 67, 68 angeordnet sind,
verbunden. Sich axial erstreckende elektrische Leiter 71 verbinden jedes der Verbindungselemente 70 mit einem
Kontaktelement 72, welches an der anderen Endoberfläche
der Schalteinrichtung 51 positioniert ist, und die Kontaktelemente 7 2 sind in der in Figur 7 gezeigten Weise in Dreieckgruppen angeordnet, so daß die drei Kontakte jeder
Gruppe demselben Heizelement 43 zugeordnet sind. Der Rotor 53 weist einen Arm mit einem federvorgespannten Kurzschaltelement oder einer Kontaktplatte 73, die an dessen freiem Ende montiert ist, auf. Wenn die Welle 45 durch den Motor 27 schrittweise gedreht wird, dann wird der Rotor zwischen den Stellungen gedreht, in denen die Kontaktplatte 73 in festem Eingriff mit allen drei Kontakten 72 einer
Gruppe ist, so daß die Klemmen der drei Moduln 54 des zugehörigen Heizelementes 43 kurzgeschlossen werden und dasselbe eingeschaltet wird. Die in den Figuren 7 und 8 gezeigte elektrische Schaltvorrichtung umfaßt acht Gruppen von Kontakten 7 2 und ist folglich so eingerichtet, daß
sie in Verbindung mit einer Vorrichtung mit acht Kammern 12 verwendet werden kann. Wenn jedoch die Luftentfeuchtungsanlage wie oben ausgeführt nur sechs Kammern besitzt, dann sollte die Schalteinrichtung natürlich nur sechs Gruppen von Kontakten 72 aufweisen.

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Die Figuren 9 und TO zeigen schematisch eine Ausführungsform des anhand der Figuren 1 bis 4 beschriebenen Typs. In den Figuren 9 und 10 sind die Durchgänge oder Kammern 12 aber in axiale Abschnitte unterteilt, so daß das zu trocknende Gas bzw. die zu trocknende Luft alternativ Kühl- oder Heizabschnitte und Adsorptionsabschnitte durchläuft. Enthält beispielsweise das zu trocknende Gas eine große Feuchtigkeitsmenge, dann kann der erste Abschnitt ein Kondensations- bzw. Kühlabschnitt sein, in dem von dem Einlaßrohr 13 einfließendes feuchtes Gas durch geeignete Mittel abgekühlt wird, so daß ein Teil der Feuchtigkeit des Gases kondensiert. Diese Kühlmittel können beispielsweise ein Verdampfer eines herkömmlichen Kühlsystems oder eine sogenannte Wärmepumpe mit einem Kompressor 75 und einem Reduktionsventil 76 sein. Der Kondensator des Kühlsystems kann dann zum Wiedererwärmen des getrockneten Gases oder der getrockneten Luft in einem Heizabschnitt

77 verwendet werden, ehe das Gas durch einen Filterabschnitt

78 zu dem Ausgangsrohr 14 fließt. Es kann wünschenswert sein, das Kühlen und Erwärmen des Regenerationsgases in dem Kondensatorabschnitt und dem Heizabschnitt jeweils zu vermeiden. Deshalb können die Leitungen des Kühlsystems oder der Wärmepumpe mit Magnetventilen 81 versehen werden, durch die der Fluß des Kühlmediums oder wärmetransportierenden Fluids in den Leitungen des Systems gesteuert werden kann, so daß der Fluidfluß in den Kammern oder Durchgängen 12, in denen das Trockenmittel zu regenerieren ist, gestoppt wird.

Die in den Figuren 9 und 10 gezeigte Vorrichtung umfaßt drei Adsorptionsabschnitte 79 mit einem Adsorptions- bzw. Trockenmittel und Heizelementen und dazwischenliegenden Kühlabschnitten 8 0 zur Beseitigung der Adsorptionswärme, die in dem vorhergehenden Adsorptionsabschnitt erzeugt worden ist. Die dazwischenliegenden Kühlabschnitte 80 können Kühlmittel jedes geeigneten Typs wie etwa eine

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Wasserkühleinrichtung, einen Verdampfer eines Kühlsystems oder eine Wärmepumpe oder ähnliches umfassen. Die Kühlmittel in den dazwischenliegenden Kühlabschnitten 8 0 sollten so angepaßt sein, daß sie nur die Kammern 12 kühlen, durch die zu trocknendes Gas durchfließt, und nicht die Kammern, in denen eine Regeneration erfolgt. So kann jeder dazwischenliegende Kühlabschnitt einen Kondensationsteil und einen Verdampferteil eines herkömmlichen Kühlsystems umfassen, wobei eine steuerbare Ventileinrichtung vorgesehen ist, die den Fluidfluß in dem System so steuert, daß der Kondensorteil des Systems zu jedem Zeitpunkt in der Kammer oder den Kammern, in denen eine Regeneration des Trockenmittels erfolgt, gefunden wird, während der Verdampferteil in den anderen Kammern präsent ist. Die in Figur 9 gezeigte Vorrichtung ist vorzugsweise so angeordnet, daß ihre Longitudinalachse sich in aufrechter Stellung befindet, wobei das Einlaßrohr 13 nach unten zeigt. Feuchtigkeit, die kondensiert und in dem Kondensationsabschnitt 74 abgeschieden ist, kann dann durch das Auslaßrohr 25 zusammen mit dem für die Regeneration des Trockenmittels herausfließen. Der Adsorptionsabschnitt 74 kann verschiedene Typen von Trockenmitteln enthalten, und jede gewünschte Kombination von Kondensations-, Kühlungs-, Heiz- und Adsorptionsabschnitten kann verwendet werden.

Die oben beschriebene Luftentfeuchtungsanlage arbeitet sehr ökonomisch. Das rührt insbesondere daher, daß eine verhältnismäßig kleine Regenerationsgasmenge erforderlich ist (beispielsweise 4% der Gesamtmenge des zu trocknenden Gases) , und von der direkten und effektiven Heizung des Trockenmittels während dessen Regeneration sowie von der gleichmäßigen Verteilung des Gasstromes über den Querschnitt der Kammern und des darin enthaltenen Trockenmittels.

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Claims

3Q1785Q PATENTANWALT DIPL.-PHYS. LUTZ H. PRÜFER · D-8OOO MÜNCHEN 9O PK 13-1565 P/ro Erling Lauritz Anderberg, 4200 Slagelse, Dänemark Vorrichtung zum Trocknen bzw. Entfeuchten von Gasen PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum Trocknen bzw. Entfeuchten von Gasen, mit einem Gehäuse mit wenigstens einem Durchgang oder einer Kammer darin, die einen Gaseinlaß und einen Gasauslaß aufweist und ein regenerierbares und gasdurchlässiges Feuchtigkeit adsorbierendes Medium enthält, und mit einer selektiv einschaltbaren elektrischen Heizeinrichtung zum selektiven Erwärmen des Adsorptionsmediums zum Regenerieren desselben, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorptions- bzw. Trockenmittel (15) in mit dem Gaseinlaß (13) und dem Gasauslaß (14) in Verbindung stehenden Schichten angeordnet ist, daß die Heizelemente (43) ein bahnenförmiges Material umfassen, welches die benachbarten Schichten des Adsorptionsmediums (15) trennt und mit diesen in Kontakt ist, so daß ein Gasflußdurchgang durch jede der Schichten des Adsorptionsmediums gebildet ist.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das Bahnenmaterial (43) gedruckte Widerstandsschaltungen (55 - 57) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten Schichten des Bahnenmaterials (43) Mittel vorgesehen sind, vorzugsweise in der Form von gewelltem Bahnenmaterial (58).

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Kühlmittel am eingangsseitigen Ende (74) der Kammer zum Kühlen des zu entfeuchtenden Gases vorgesehen sind, so daß die Feuchtigkeit darin kondensiert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am ausgangsseitigen Ende (77) der Kammer wieder Erwärmungsmittel· zum Wiedererwärmen des entfeuchteten Gases vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühimittei und die Erwärmungsmittel einen Verdampfer und eine Kondensoreinrichtung von einem Wärmepumpensystem (75, 76) aufweisen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Feuchtigkeit adsorbierende Medium in der Kammer in in axialer Richtung einen Abstand aufweisende Abschnitte (79) unterteilt ist und daß Kühlmittel (80) zwischen den einen Abstand zueinander aufweisenden Abschnitten vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizmittel (43) in den Kammern (12) sterngeschaitete Heizelemente (54) umfassen und daß die Heizelemente ferner eine Schalteinrichtung (51) mit einem

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Kontaktelement (73) zum selektiven Kurzschalten der Heizelemente an deren Nullpunkten (72) zum Einschalten der Heizelemente in der Kammer bzw. dem Durchgang aufweisen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8 mit einer Mehrzahl von Durchgängen oder Kammern und einem Drehventil zum Richten des zu befeuchtenden Gases durch eine erste Anzahl von Kammern und Umlenken des Stromes des entfeuchteten Gases von dem auslaßseitigen Ende der Kammern durch eine zweite Anzahl von Kammern zum Regenerieren des Adsorptionsmediums darin, dadurch gekennzeichnet, daß die Nullpunktseiten (72) der Stern-verbundenen Heizelemente (54) in der Mehrzahl von Kammern (12) in einer kreisförmigen Anordnung gruppiert sind, daß die Kurzschaltungs-Kontaktelemente (73) um eine Achse der kreisförmigen Anordnung drehbar und mit dem Drehventil (20) gekoppelt sind, so daß die Drehbewegungen der Kontaktelemente und des Ventiles konform sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel (53) so ausgebildet sind, daß sie das Einschalten der Heizmittel (43) in jeder der zweiten Anzahl von Kammern oder Durchgängen (12) vor dem Beenden des Flusses des entfeuchteten Gases durch die entsprechende Kammer oder den entsprechenden Durchgang beenden, wodurch das Adsorptionsmedium darin durch den Gasfluß gekühlt wird.

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