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Beschreibung
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Unterdruckanlage zum Trocknen von keramischen Formlingen Die Erfindung
betrifft eine Anlage zum Trocknen von keramischen Formlingen mittels Ventilatoren,
wobei die Trocknungsluft durch die Trockenanlage gesaugt wird und dabei am Trocknungsgut
entlangstreicht.
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Vor dem Brennen müssen die meisten keramischen Formlinge.getrocknet
werden. Hieru sind verschiedene Trockenanlagen bekannt. Die am weitest verbreiteten
Trockner in der keramischen Industrie arbeiten mit Luft als Wärme- und Feuchtigkeitsträger.
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In den Anlagen herrscht nahezu atmosphärischer Druck. -Vakuum-bzw.
Überdrucktrockner kommen bis jetzt in der keramischen Industrie noch nicht zur Anwendung,
wie aus der Literaturstelle von E. Krause "Technologie der Grobkeramik", VEB-Verlag
für Bauwesen, Berlin 1965, auf Seite 9 hervorgeht. Ferner unterscheiden sich die
einzelnen Trocknungsarten durch die Art und Weise, wie Wärme und Luft auf das keramische
Trocknungsgut einwirkt und wie das keramische Gut im Trockner bewegt wird.
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Beim künstlichen Trocknen in Kammern oder auch in Trocknungskanälen
verwendet man Ventilatoren, die die Trocknungsluft an das Trocknungsgut heranführen.
So ist in der DE-GM 72 04 275 eine Anlage offenbart, bei der die keramischen Formlinge
mittels
eines Lüfterwagen, auf dem Umwälzventilatoren angebracht sind, rhytmisch getrocknet
werden. Nachteilig ist hierbei, daß die keramischen Formlinge unterschiedlich mit
warmer Luft beaufschlagt werden. Aber auch andere Ursachen können zu Fehlern führen,
wie zum Beispiel die Empfindlichkeit der keramischen Masse auf Veränderungen der
Höhe der Trocknungstemperatur und der Luftfeuchtigkeit.
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Die Verteuerung der Energiepreise führt auch dazu, nach Möglichkeiten
und Grenzen eines effektiven Wärmeverbundes zwischen Trockner und Öfen zu suchen.
Als problematisch erweisen sich dabei die Verwendung von heißen Rauchgasen aus den
keramischen Öfen. Bei Abkühlung unter einer bestimmten Temperatur treten sogenannte
Kondensate auf, die äußerst aggressiv sind, insbesondere gegen die metallischen
Werkstoffe.
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Aber auch die keramischenFormlinge können durch die Kondensate wieder
Feuchtigkeit aufnehmen, so daß der Trocknungsprozeß wiederholt werden muß bzw. Trockenrisse
im Brand entstehen.
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Deshalb wird nach anderen Wegen gesucht, wie man saubere Abwärme aus
den keramischen Öfen entnehmen kann.
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Neben den Trockenrissen ist ein anderer hauptsächlicher Fehler bei
der Trocknung das Verziehen bzw. Krummwerden der keramischen Formlinge, insbesondere
wenn die Trocknungsluft nicht gleichmäßig auf dem keramischen Formling auftritt.
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Allein der Wert dieses Produktionsausfalles, der zu diesem Trocknungsbruch
führt, erfordert ein stetiges Bemühen für eine Verbesserung der Anlagen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin eine Anlage zum Trocknen
von keramischen Formlingen zu schaffen, bei welcher die Trocknungsluft unter Verwendung
sauberer Abwärme aus keramischen Öfen optimal genutzt wird, ein gleichmäßiger Trocknungsvorgang
erreicht wird und wobei die Restfeuchte im keramischen Scherben nach dem Trocknen
kleiner als 1 % sein soll. Außerdem soll gleichzeitig die Wirtschaftlichkeit der
Trockenanlage verbessert werden, wie zum Beispiel die Trocknungszeit zu verkürzen
und Energie einzusparen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil
des Hauptanspruches beschriebenen Merkm ls gelöst. Weitere Merkmale der Erfindung
sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 5.
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In einer solchen Trocknungsanlage wird der keramischen Masse das Wasser
in Dampfform entzogen. Die relative Luftfeuchtigkeit und die hier er-forderliche
Zeit sind neben der Temperatur und der Menge der Trocknungsluft Einflußgrößen, die
nur in bestimmten Bereichen variiert werden können, wenn man nicht vermehrte Trocknungsfehler
erhalten will. Keramische Formlinge müssen meistens vor dem Einbringen in den Ofenraum
auf eine Restfeuchte von weniger als 3 ffi herabgetrocknet werden, ansonsten würde
der austretende Wasserdampf im Ofen sich mit den Rauchgasen verbinden und zu einer
fortwährenden Zcrstörung des Ofenmauerwerkes als auch der keramischen Formlinge
führen.
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Beim Wasserentzug aus keramischen Massen treten beim Trocknen Differenzdrücke
auf, da das Wasser nur an der Oberfläche des Formlings verdunstet. Um diesen Vorgang
zu unterstützen, fährt
man die erfindungsgemäße Trocknungsanlage
mit einem Unterdruck von mindestens 130 mm Ws. Man bezeichnet deshalb eine solche
Trocknung als Konventionstrocknung. Dabei dient die Luft gleichzeitig als Transportmittel
für die Wärme als auch durch die Trocknung entstehenden Wasserdampf. Die Trocknungsluft
umspült dabei mittels Belüftungssystemen das Trocknungsgut0 Sie muß so heiß sein,
daß sie durch die Verdampfung entstehenden Wasserdampf aufnehmen kann und keine
Gefahr besteht, daß sich der Wasserdampf als Kondensat absetzt, wobei sich für die
erfindungsgemäße Trocknungsanlage Temperaturen zwischen 50 und 180 OG ergeben. Auch
muß das Temperaturprofil während des Trocknens beachtet werden. Die entsprechenden
Maßnahmen sind aber dem Fachmann bekannt.
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Ebenfalls ist dafür zu sorgen, daß der Wassertransport von innen nach
außen nicht abreißt. Die Trocknungsluft muß deshalb eine relative Feuchtigkeit besitzen.
Diese soll in der erfindungsgemäßen-Unterdrucktrockenanlage zwischen 20 bis 30 %
liegen. Außerdem muß die Trocknungsluft gut zirkulieren können, um eine gleichmäßige
Trocknung zu erhalten und den entstehenden Wasserdampf gut abzutransportieren. Die
mit dem Wasserdampf angereicherte Luft muß laufend ersetzt werden, wenn die Trocknung
richtig und zügig vor sich gehen soll, deshalb muß in der erfindungsgemäßen Trocknungsanlage
mindestens die 300-fache Trocknungsluftmenge gegenüber dem Trockenraumvolumen in
der Stunde durchgesetzt werden. Für diesen Zweck sind Absaugventilatoren angebracht,
die gleichzeitig auch den Unterdruck erzeugen, indem der Durchmesser des Absaugrohres
den 2- bis 4-fachen Durchmesser des Ansaugrohres aufweist.
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In den keramischen Betrieben werden entweder ICammer- oder Kanaltrockner
verwendet. Bei letzterem wird die Trocknungsluft und das Trocknungsgut im Gegenstromprinzip
bewegt, wobei sich insbesondere wärme- und trockentechnische Vorteile ergeben. Außerdem
erlaubt der Kanaltrockner eine kontinuierliche Betriebsweise, indem man zum Beispiel
entsprechende Wägen durch Öffnen der Schleuse in den Kanaltrockner einbringt und
am anderen Ende einen Wagen aus dem Trockner entnimmt. Das Besetzen und Entleeren
der Wagen erfolgt außerhalb der Trocknungsanlage, so daß Wärmeverluste vermieden
werden. Um den Unterdruck der Trockenanlage beim Einschub und beim Ausfahren der
Wägen aufrechtzuerhalten, können an beiden Enden des Kanaltrockners Ein- und Ausfahrschleußen
vorhanden sein. Diese Vorrichtung ist aber nicht unbedingt notwendig, da beim Öffnen
der Türen die Saugwirkung wegfällt, so daß keine Warmluft mehr transportiert wird
und auch somit kein Energieverlust stattfindet. Als alternative Trockenanlage können
auch Paralleltrocknungs- und Kreuzstromtrocknungsanlagen eingesetzt werden. Für
die Auswahl sind allein die Art und Form der keramischen Formlinge oder wirtschaftliche
Aspekte maßgelblich, Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere
darin, daß durch eine einfache Maßnahme in der geschlossenen Trockenanlage der Unterdruck
erzeugt wird, nämlich durch unterschiedliche Rohrdurchmesser bei der An- und Absaugseite
und durch einen Absaugventilator am Absaugrohr. Durch diese Maßnahme wird in den
beiden konventionellen Möglichkeiten, nämlich Wärme- und Luftbewegung, eine dritte
Komponente bei Trocknungsaggregaten für keramische Formlinge eingeführt.
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Damit wird ferner auch eine höhere Trocknungseffizienz erreicht.
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Dieser Unterdruck bewirkt auch eine Partialdruckerhöhung, der die
Restfeuchtigkeit relativ schnell aus dem keramischen Scherben he raus treibt. So
können keramische Formlinge zu einem Fünftel der herkömmlichen Zeit in den lederharten
Zustand versetzt werden. Auch liegt bei der erfindungsgemäßen Anlage die Restfeuchtigkeit
unter einem Prozent; somit werden auch keine ofenbedingten Aufheizrisse mehr festgestellt
und ein interessanter Prozentsatz an Heizenergie wird eingespart. Zumal es eine
bekannte physikalische Tatsache ist, daß besonders die Restmengen an Feuchtigkeit
besonders schwer auszutreiben sind.
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Diese starke Reduzierung des Gesamtglühbruches führt natürlich auch
zu Produktionserhöhungen, die sich auf etwa 3 % der Gesamtproduktion belaufen. Auch
hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, daß die Glühwägen mit dem getrockneten
Brenngut bereits auf 60 bis 70 OC in der Trockenanlage aufgeheizt sind und somit
eine Energieeinsl)nrltng im Glühofen erfolgt. Durch die ideale Aufheizung der keramischen
Formlinge wird auch die Schubzeit um.ein Sechstel verkürzt. Dies ermöglicht wiederum
eine Erhöhung des Produktionsvolumens bei gleicher Anlage. Auch das Problem der
sauberen Abwärme ist gelöst, indem die Trocknungs-0 luft bis zu 180 C aus dem Glühofen
entnommen werden kann.
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Ferner soll relativ trockene Luft eingesetzt werden, was indirekt
aus der niedrigen Luftfeuchtigkeitsangabe hervorgeht.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Fig. 1, die einen
schematischen Querschnitt des erfindungsgemäßen Trocknungskanals zeigt.
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Aus der Fig. 1 geht das Prinzip einer sogenannten Unterdruckanlage
für keramische Formlinge hervor. Eine solche Trocknungsanlage 1 besteht zum Beispiel
aus einem isolierten Tunnel mit einer Länge von 8,4 m, einer Breite von 0,9 m und
einer Höhe von 1,7 m. Die Trockenanlage 1 kann aus verzinktem Winkeleisenrahmen
erstellt werden, in die Wärmedämmungsplatten eingelegt sind.
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Die Trockenanlage 1 hat für die Ein- und Ausfahrt auf Rollen gelagerte
Schiebetüren 2 und 3, die relativ dicht abschließen.
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Die Trocknungsluft 10 wird über das Ansaugrohr 4 mit einem Durchmesser
von 250 mm in die Trocknungsanlage 1 durch einen Absaugventilator mit 10 kW in das
Absaugrohr 5 mit einem Durchmesser von 380 mm angesaugt. Dabei entsteht bei geschlossenen
Schiebetüren 2 und 3 in der Trockenanlage 1 ein Unterdruck von 130 bis 160 mm Ws.
Durch besonders fachmännische Maßnahmen kann auch ein Unterdruck von ca. 200 mm
Ws erreicht werden. Die angesaugte warme, saubere Trocknungsluft 10 kann zum Beispiel.
aus dem Glühofen über die Blechhaube 6 entnommen werden und wird dann über die konisch
beiderseits angebrachten Einlaßschlitze 8 über dem Trocirnungskanalquerschnitt verteilt.
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Die durchgesetzte Luftmenge bei der beschriebenen Trocknungsanlage
1 beträgt ca. 5000 m3 pro Stunde. An der Innenseite der Einlaßschlitze 8 sind noch
Siebe mit einer Maschenweite von 2 4900 pro cm angebracht, um jegliche eventuelle
Verunreinigungen des Trocknungsgutes zu vermeiden. Im Ansaugrohr 4 hat die Trocknung
luft 10 eine Temperatur von 100 bis 110 OC, die aber auf 170 bis 180 OC gesteigert
werden kann. In der Trockenanlage 1 fällt dann die Temperatur durch den Unterdruck
im ersten Fall auf 60 bis 70 oC ab, während sie im anderen Fall bei 90 bis 110 OC
liegt. Im vorliegenden Fall reicht diese Temperatur aber aus, die keramischen Formlinge
mit einer Feuchte von 8 % oder darüber innerhalb von 2,5 Stunden praktisch auf Gewichtskonstanz
zu trocknen.
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Die Trocknungsluft 10 streicht dabei gegen die Laufrichtung der Glühofenwagen
11 an den keramischen Formlingen 9 entlang und besitzt eine relative Feuchtigkeit
von 20 bis 30 .
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Bei der Blechhaube 7 wird die aufgebrauchte Trocknungsluft 10 über
das Absaugrohr 5 ins Freie geblasen.
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Ferner ist an der Eingangstür 2 eine Entlüftungsklappe 13 angebracht,
welche vor dem Öffnen der Schiebetür 2 geöffnet werden muß, da bei geschlossenen
Türen der atmosphärische Druck mit ca. 200 kg auf die Tür lastet und diese somit
nicht aufgeschoben werden kann. Durch das Öffnen der Entlüftungsklappe 13 fällt
der Druck im Trockner auf 40 mm Ws ab. Erst dann kann die Eingangsschiebetür 2 geöffnet
werden und anschließend die Ausgangsschiebetür 3. Nachem ein Glühofenwagen 11 mit
den getrockneten Formlingen 9 die Trocknungsanlage 1 verlassen hat, wird ein neuer
Glühofenwagen 11 mit ungetrockneten Formlingen auf der Einfahrtseite eingebracht.
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Jetzt wird zuerst die Ausgangsschiebetür 3, dann die Eingangsschiebetür
2 verschlossen und daraufhin die Entlüftungsklappe 13.
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Da der Saugventilator ständig läuft, ist der Unterdruck wieder in
kürzester Zeit hergestellt. Das Be- und Entstücken der Trocknungsraumanlage mit
je einem Glühofenwagen 11 erfolgt alle halbe Stunden, wobei der Vorgang an sich
nur 2 bis 3 Minuten in Anspruch nimmt. Während dieser Zeit ist keine Saugwirkung
vorhanden, womit keine Luftbewegung stattfindet, und es somit auch keine Energieverluste
gibt.
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Tr ockenanlage 1 Eingangs schiebetür 2 Ausgangs schiebetür 3 Ansaugrohr
4 Absaugrohr 5 Blechhauben 6,7 Einlaßschlitz 8 Keramisches Trocknungsgut 9 Trocknungsluft
10 Glühofenwagen 11 Abluft 12 Entlüftungsklappe 13