DE3623511A1

DE3623511A1 - Verfahren und vorrichtung zum trocknen von keramischen hohlkoerpern

Info

Publication number: DE3623511A1
Application number: DE19863623511
Authority: DE
Inventors: Max Wagner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-07-11
Filing date: 1986-07-11
Publication date: 1988-01-21
Also published as: WO1988000678A1; DE3766707D1; EP0314691B1; JPH01503136A; EP0314691A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von keramischen Hohlkörpern und eine Trockenvorrichtung hierfür mit den Merkmalen in den Oberbegriffen des Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruchs.

Aus der DE-OS 31 19 979 ist es bekannt, massive keramische Formlinge unter Beaufschlagung mit Mikrowellen-Heizenergie und einer Luftströmung zu trocknen. Dabei wird angestrebt, durch die Mikrowellen die keramischen Formlinge von innen her aufzuheizen und von innen nach außen zu trocknen. Die auszutreibende Feuchtigkeit wandert dabei vom Formlingskern nach außen und wird an die außenseitig vorbeistreichende Luft abgegeben. Der Trockenvorgang findet in einer geschlossenen Trockenkammer statt, in der durch Einlässe und Auslässe in der Kammerwand eine indifferente Luftströmung erzeugt wird, die die keramischen Formlinge unregelmäßig überstreicht.

Das bekannte Trocknungsverfahren ist für die Trocknung von keramischen Hohlkörpern, insbesondere Wabenkörpern oder keramischen Katalysatoren mit einer Vielzahl von feinen Durchgangsbohrungen nicht geeignet. Die Feuchtigkeitsabgabe an der Außenseite der Hohlkörper führt zu einer unerwünschten und unkontrollierbaren Temperaturerhöhung im Inneren der Hohlkörper sowie zu Spannungsrissen. Vor allem für keramische Katalysatoren ist dies von großem Nachteil, da diese je nach Werkstoff nur relativ niedrige Trocknungstemperaturen von beispielsweise 65° gefahrlos ertragen. Andererseits muß aber eine vollkommene Trocknung auch im Innenbereich dieser Hohlkörper gewährleistet sein. Vor allem bei keramischen Katalysatoren besteht bei Überschreitung der kritischen Temperatur und bei einer zu langsamen Trocknung die Gefahr von elektrischen Entladungen und der Zerstörung des Hohlkörpers.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zur schnellen, sicheren und kontrollierbaren Trocknung von keramischen Hohlkörpern aufzuzeigen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Kennzeichen des Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruchs.

Die gezielt durch das Innere des Hohlkörpers gerichtete Luftströmung bewirkt einen raschen Abtransport der durch die Mikrowellen-Heizung ausgetriebenen Feuchtigkeit und zugleich eine Kühlung des keramischen Hohlkörpers. Besonders vorteilhaft ist dies für keramische Katalysatoren, die eine Vielzahl feiner, parallel angeordneter Durchgangsbohrungen aufweisen, die axial von der Luftströmung durchflossen werden. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird die Luftströmung hierbei nicht indifferent auf die keramischen Hohlkörper gerichtet, sondern gezielt durch deren Innenraum geführt.

Von besonderem Vorteil für eine spannungsfreie Trocknung ist die Führung der Luftströmung ausschließlich durch den Innenraum des Hohlkörpers. Dabei wird die Feuchtigkeit nur im Innenraum abtransportiert und der keramische Hohlkörper trocknet von außen nach innen. Hierbei ergibt sich eine spannungsfreie Trocknung unter gleichmäßigem und kontrollierbarem Schwund des zu trocknenden Materials.

Hierbei Läßt sich insbesondere auch ein geschlossener Kreislauf der Luft erzielen, der eine Kontrolle der Lufttemperatur und damit der Innentemperatur des keramischen Formlings ermöglicht. Im weiteren kann die Luft für eine optimale Steuerung des Trocknungsvorganges nach Feuchtigkeit und Temperatur konditioniert werden. Dies geschieht durch Beheizung des Luftstromes und/oder Regelung seiner Stärke.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Trocknungsvorrichtung können stationär oder instationär betrieben werden. Bei instationärem Betrieb werden vorzugsweise die Hohlkörper durch mehrere stationäre Mikrowellen-Heizgeräte transportiert und dabei in mehreren Stufen getrocknet. Zwischen den Mikrowellen-Heizgeräten kann in Ruhezonen ein Ausgleich unterschiedlicher Temperaturen und Feuchtigkeitsgrade in den Hohlkörpern stattfinden. Die Luftströmung bleibt dabei auch während der Ruhezeiten durch gegebenenfalls mitbewegte Belüftungsgeräte aufrecht erhalten. Sie kann aber auch zwischenzeitlich abgeschaltet werden.

Bei axialer Durchströmung langer keramischer Hohlkörper ändert sich durch Flüssigkeitsaufnahme der Feuchtegehalt der Luftströmung über dem Weg ganz erheblich. Zur Vermeidung von unerwünschtem Kondensatanfall am Ende der Strömungsstrecke empfiehlt es sich daher, die Heizleistung nach und nach zu erhöhen. Dies geschieht zum einen durch Anordnung mehrerer unabhängig voneinander in der Leistung steuerbarer Mikrowellen-Erzeuger. Diese können in einer oder mehreren Reihen angeordnet sein. Alternativ kann zum anderen aber auch mindestens ein in Längsrichtung durchgehender Mikrowellenerzeuger vorgesehen sein, der in Strömungsrichtung zum Hohlkörper geneigt ist. Durch die Neigung verringert sich zunehmend der Abstand zum Hohlkörper, womit die wirksame Heizleistung steigt.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Trocknungsvorrichtung sind für beliebig geformte keramische Hohlkörper geeignet. Außer rohrförmigen Hohlkörpern können auch Hohlkörper mit seitlichen Ausbuchtungen oder Abzweigungen getrocknet werden. Durch geeignete Zahl und Anordnung der Luftdüsen kann auch hier eine durchgängige Luftströmung erzeugt werden, die sich im Hohlkörper verzweigt, und in einem geschlossenen Kreislauf geführt werden kann. Desgleichen können auch mehrere Hohlkörper gemeinsam, vorzugsweise in Parallelschaltung, mit der Luftströmung beaufschlagt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Vorrichtung können mit Erfolg außer im Keramikbereich auch zur Trocknung von Hohlkörpern aus anderen Materialien, beispielsweise Holz oder dergleichen eingesetzt werden. Sie eignen sich im weiteren auch nicht nur für Hohlkörper mit einer oder mehreren axialen Durchgangsbohrungen, sondern auch für poröse Materialien. Es kommt lediglich darauf an, daß im Innern der Hohlkörper eine durchgängige Luftströmung erzielbar ist.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Frontansicht eines Trocknungsgerätes,

Fig. 2 eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Seitenansicht eines Trocknungsgerätes für Durchlaufbetrieb und

Fig. 3 eine Stirnansicht des Trocknungsgerätes von Fig. 2.

In den Zeichnungen ist eine Trocknungsvorrichtung (20) zur Trocknung keramischer Hohlkörper (1) dargestellt, die im wesentlichen aus einem oder mehreren Mikrowellen-Heizgeräten (21) und einem oder mehreren Belüftungsgeräten (16) besteht.

Die Ausführungsform von Fig. 1 zeigt eine Trocknungsvorrichtung (20) für stationären Betrieb, während die Trocknungsvorrichtung in Fig. 2 und 3 für Durchlaufbetrieb ausgelegt ist.

Der keramische Hohlkörper (1) ist in den Ausführungsbeispielen als langer keramischer Katalysator ausgebildet, der eine Vielzahl axialer feiner Durchgangsbohrungen aufweist. Der Hohlkörper (1) ist an beiden Stirnseiten, an denen die Durchgangsbohrungen enden, mit dem Belüftungsgerät (16) verbunden, das eine axial durch den Hohlkörper (1) gerichtete Luftstromung (19) erzeugt. Hierbei wird eine Umströmung der Außenseiten des Hohlkörpers (1) mit Luft vermieden. Die zur Trocknung notwendige Heizenergie wird dem keramischen Hohlkörper (1) in einem Mikrowellen-Heizgerät (21) über mehrere darin angeordnete Mikrowellen-Erzeuger (9) zugeführt.

Das Belüftungsgerät (16) besteht aus einer Umluftleitung (3), in der die Luftströmung (19) in einem geschlossenen Kreislauf geführt werden kann. Die Umluftleitung (3) weist einen Abluftstutzen (4) und einen Zuluftstutzen (5) auf, die über regelbare Klappen geöffnet und geschlossen werden können. In der Umluftleitung (3) sind auch eine Heizvorrichtung (6) und ein stufenlos regelbarer Ventilator (7) angeordnet. In Strömungsrichtung hinter dem Hohlkörper (1) sitzt in der Umluftleitung (3) weiterhin auch ein Meßfühler (8), der Temperatur und Feuchte der Luftströmung (19) feststellt. Die weiteren Teile der Regelung sind nicht dargestellt.

Die flexible Umluftleitung (3) ragt ins Innere des Mikrowellen-Heizgerätes (21) und ist mit dem Hohlkörper (1) durch zwei stirnseitig aufsteckbare Luftdüsen (2) verbunden. Die Luftdüsen (2) sind in ihrer Größe an die Abmessungen der Stirnseiten des Hohlkörpers (1) angepaßt, was für einen luftdichten Sitz der Luftdüsen (2) auf dem Hohlkörper (1) sorgt. Hierdurch wird im Kreis durch die Leitung (3) geführte Luftströmung (19) nur durch das Innere des Hohlkörpers (1), aber nicht entlang seiner Außenseiten gerichtet.

Für den gleichzeitigen Anschluß mehrerer Hohlkörper (1), der vorzugsweise parallel erfolgt, sind mehrere Umluftleitungen (3) oder eine einzelne Umluftleitung mit einem Verteilerstück (nicht dargestellt) zum Anschluß mehrerer Luftdüsen (2) vorgesehen. Zur luftdichten Anpassung an unterschiedliche Hohlkörperabmessungen können die Luftdüsen (2) verstellbar ausgebildet oder austauschbar befestigt sein.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 besteht das Mikrowellen-Heizgerät (21) aus einem seitlich offenen Gehäuse (10), dessen Seitenöffnung den Zugang für die Umluftleitung (3) freigibt und ansonsten durch eine seitliche Abschirmung (12) gegen unerwünschten Austritt von Mikrowellen gesichert ist. Die stirnseitige Öffnung ist ebenfalls abgeschrimt, beispielsweise durch einen Kettenvorhang (13).

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 werden die Luftdüsen (2) außerhalb des Mikrowellen-Heizgerätes (21) auf den Hohlkörper (1) gesteckt, der dann damit ins Innere des Mikrowellen-Heizgerätes (21) gebracht wird.

Im Dach des Gehäuses (10) sind in Richtung der Luftströmung (19) hintereinander mehrere Mikrowellen-Erzeuger (9) angeordnet, die in der Leistung voneinander unabhängig regelbar sind. Der Hohlkörper (1) ruht auf einem die Mikrowellen reflektierenden Boden (11) oder dem reflektierenden Förderband (11).

Entsprechend dem in Strömungsrichtung zunehmenden Feuchtigkeitsgehalt der Luft wird die Leistung der Mikrowellen-Erzeuger (9) erhöht, um auch noch am Ende des Hohlkörpers (1) eine Feuchtigkeitsaufnahme zu gewährleisten.

Die Mikrowellenerzeuger (9) können in der Breite mehrere Hohlkörper (1) übergreifen oder schachbrettmusterartig in mehreren Reihen nebeneinander angeordnet sein.

In Variation zum dargestellten Ausführungsbeispiel können auch ein oder mehrere sich längs der Hohlkörper erstreckende, lange Mikrowellenerzeuger vorgesehen sein. Die angestrebten Erhöhung der Heizleistung wird dann durch zunehmende Verringerung des Abstandes zu den Hohlkörpern erreicht. Die Mikrowellenerzeuger sind dementsprechend höhenverstellbar und neigbar gelagert.

In Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispieles der Fig. 1 können auch am Boden und an den Seiten des Hohlkörpers (1) Mikrowellen-Erzeuger für eine mehrseitige Beaufschlagung des Hohlkörpers vorgesehen sein. Desgleichen kann auch die Zuordnung des Belüftungsgerätes (16) dementsprechend verändert sein.

Bei der Trocknung von Hohlkörpern (1) mit unterschiedlichen Abmessungen ergeben sich Unterschiede durch variierende Abstände zwischen den Mikrowellen-Erzeugern (9) und den Hohlkörpern (1). Diese Unterschiede können durch Veränderung der Leistung der Mikrowellen-Erzeuger (9) oder durch Veränderung ihres Abstandes von den Hohlkörpern (1) ausgeglichen werden. Für eine Abstandsveränderung sind die Mikrowellenerzeuger (9) im Gehäuse (10) beweglich gelagert oder die Gehäuseteile sind ihrerseits beweglich gegenüber ihrem Gestell angeordnet.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist eine Trocknungsvorrichtung (20) dargestellt, die für Durchlaufbetrieb konzipiert ist. Es sind mehrere Belüftungsgeräte (16) und Mikrowellenheizgeräte (21) vorgesehen, die im wesentlichen denjenigen der Fig. 1 entsprechen. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 werden mehrere Chargen von Hohlkörpern (1) gleichzeitig bearbeitet. Jede Charge besteht hierbei aus mehreren parallel nebeneinander angeordneten Hohlkörpern (1), die chargenweise an ein Belüftungsgerät (16) angeschlossen sind. Die Hohlkörper (1) werden an einer Einrüststelle (17) auf eine Fördervorrichtung (11), hier in Form eines über einen Antrieb (14) bewegten endlosen Förderbandes gebracht und mit einem Belüftungsgerät (16) verbunden. Auf ihrem Transportweg bewegen sie unter Aufrechterhaltung des Anschlußes und der Luftströmung das Belüftungsgerät (16) mit. Dieses ist hierzu über ein Fahrgestell (22) auf Schienen (50) beweglich gelagert. An die Einrüststelle (17) schließt sich ein stationäres Mikrowellenheizgerät (21) an, auf das eine Ruhezone (18) und wiederum mit Abstand ein weiteres Mikrowellenheizgerät (21) anschließt. Am Ende dieser Gerätestrecke befindet sich eine Abrüststation, an der die fertig getrockneten Hohlkörper (1) vom Belüftungsgerät (16) getrennt und vom Förderband abgenommen werden. Das leere Belüftungsgerät (16) kann dann wieder zurück zur Einrüststelle (17) fahren und dort an eine neue Charge von Hohlkörpern (1) angeschlossen werden. Zur Verkürzung der Wechsel- und Rüstzeiten sind zwei oder mehr Belüftungsgeräte (16) vorgesehen, die einander überfahren können und dabei jeweils auf eigenen Schienen (15) laufen. Im Ausführungsbeispiel der Figur (3) ist nur ein einzelnes Belüftungsgerät (16) dargestellt.

Stückliste (1) Hohlkörper
(2) Luftdüse
(3) Umluftleitung
(4) Abluftstutzen
(5) Zuluftstutzen
(6) Heizvorrichtung
(7) Ventilator
(8) Meßfühler
(9) Mikrowellenerzeuger
(10) Gehäuse
(11) Boden, Fördervorrichtung
(12) seitl. Abschirmung
(13) Kettenvorhang
(14) Antrieb
(15) Schiene
(16) Belüftungsgerät
(17) Einrüststelle
(18) Ruhezone
(19) Luftströmung
(20) Trocknungsvorrichtung
(21) Mikrowellenheizgerät
(22) Fahrgestell

Claims

1. Verfahren zum Trocknen von keramischen Hohlkörpern, wobei die Trocknungsenergie durch Mikrowellen aufgebracht wird und eine Luftströmung erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Trocknen die Luftströmung (19) gezielt durch das Innere des Hohlkörpers (1) gerichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch (1) dadurch gekennzeichnet, daß unter außenseitigem Abschluß die Luftströmung (19) nur durch den Innenraum des Hohlkörpers (1) geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch (1) oder (2) dadurch gekennzeichnet, daß die Luftströmung (19) nach Stärke und Temperatur geregelt wird und daß die Mikrowellenheizleistung in Richtung der Luftströmung (19) erhöht wird.

4. Verfahren nach Anspruch (1, 2) oder (3) dadurch gekennzeichet , daß der Hohlkörper (1) in mehreren Stufen durch Mikrowellenenergie getrocknet wird, wobei die Luftdurchströmung (19) auch während der Ruhezeiten zwischen den Trocknungsstufen aufrechterhalten wird.

5. Trocknungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch (1) oder (2) mit mindestens einem Mikrowellenheizgerät, dadurch gekennzeichnet, daß ein Belüftungsgerät (16) mit mindestens einer Luftdüse (2) zur Richtung eines Luftstromes (19) durch das Innere des Hohlkörpers (1) vorgesehen ist.

6. Trocknungsvorrichtung nach Anspruch (5), dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdüsen (2) in das Mikrowellenheizgerät (21) ragen und unter randseitigem luftdichten Abschluß an den offenen Seitenflächen des Hohlkörpers (1) lösbar befestigt sind.

7. Trocknungsvorrichtung nach Anspruch (6), dadurch gekennzeichnet, daß das Belüftungsgerät (16) mindestens eine Umluftleitung (3) und je Hohlkörper (1) mindestens zwei Luftdüsen (2) zur Erzeugung eines geschlossenen Kreislaufes für die Luftströmung (19) durch den Hohlkörper (1) aufweist.

8. Trocknungsvorrichtung nach Anspruch (7), dadurch gekennzeichnet, daß an einem Belüftungsgerät (16) mehrere Hohlkörper (1) parallel angeschlossen sind.

9. Trocknungsvorrichtung nach Anspruch (3) und (5), dadurch gekennzeichnet, daß die Umluftleitung (3) einen Zuluft- und einen Abluftstutzen (5, 4) sowie einen Ventilator (7) und eine Heizvorrichtung (6) aufweist, die allesamt in Abhängigkeit von einem Temperatur und/oder Feuchte der Luftströmung (19) messenden Meßfühler (8) regelbar sind.

10. Trocknungsvorrichtung nach Anspruch (5) oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Mikrowellenheizgerät (21) mehrere voneinander unabhängig in der Leistung steuerbare Mikrowellenerzeuger (9) aufweist.

11. Trocknungsvorrichtung nach Anspruch (5) oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Mikrowellenheizgerät (21) einen oder mehrere längs der Hohlkörper (1) verlaufende und in Richtung der Luftströmung (19) gegenüber den Hohlkörpern geneigte Mikrowellenerzeuger (9) aufweist.

12. Trocknungsvorrichtung nach Anspruch (4) oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß für den Durchlaufbetrieb eine oder mehrere seitlich offene Mikrowellenheizgeräte (21) vorgesehen sind, durch die die Hohlkörper (1) auf einer Fördervorrichtung (11) transportiert werden, wobei ein oder mehrere bewegliche und mit den Hohlkörpern mitgeführte Belüftungsgeräte (16) vorgesehen sind.

13. Trocknungsvorrichtung nach Anspruch (4) und (12), dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrowellenheizgeräte (21) unter Bildung von Ruhezonen (18) mit Abstand voneinander angeordnet sind.