DE3716733A1 - Verfahren und vorrichtung zum trocknen eines gutes mit einem trocknungsgas - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor­ richtung zum Trocknen eines Gutes mit einem Trock­ nungsgas.

Es ist bekannt, feuchte Güter wie beispielsweise entwickeltes Fotopapier mit Warmluft zu trocknen. Dabei wird üblicherweise erwärmte Frischluft zuge­ führt, die Feuchtigkeit vom Gut aufnimmt und dann entsprechend feuchtigkeitsgesättigt abgeführt wird. Hierbei darf das Gut nicht überwärmt werden, weil sonst Qualitätsverluste eintreten. Auch ist man be­ strebt, den elektrischen Anschlußwert der Trocken­ vorrichtung aus Kostengründen so niedrig wie mög­ lich zu halten. Die Ableitung der feuchtigkeitsge­ sättigten Luft führt außerdem dadurch zu Problemen, daß das Raumklima außerhalb der Trockenvorrichtung mit feuchtwarmer Abluft angereichert wird, was nicht nur unangenehme Arbeitsbedingungen für das Bedienungspersonal erzeugt, sondern auch zu Konden­ sations- und Korrosionsproblemen führen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen eines Gutes mit einem Trocknungsgas anzugeben, welche einen ge­ ringeren, genau einstellbaren Energieverbrauch ge­ währleisten und die Abgabe feuchtwarmer Abluft in die Umgebung minimieren.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist das Verfahren erfin­ dungsgemäß die Merkmale des Patentanspruchs 1 auf, während die Vorrichtung zur Lösung der Aufgabe er­ findungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 ausgestattet ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteran­ sprüchen definiert.

Mit besonderem Vorteil werden das erfindungsge­ mäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung für die Trocknung von Papier, insbesondere von Foto­ papier mit Warmluft verwendet, wie Anspruch 7 an­ gibt.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ergibt sich aus der Führung des Trocknungsgases in einem ge­ schlossenen Kreislauf. Das bei der Trocknung des Gutes mit Feuchtigkeit beladene Trocknungsgas, üb­ licherweise Warmluft, wird an einem Kühl-Wärme­ tauscher abgekühlt, so daß sich die Feuchtigkeit ab­ scheidet und das Gas getrocknet wird. Nachfolgend wird das Gas über einen Heiz-Wärmetauscher geführt und dabei wieder auf die Temperatur gebracht, bei der es mit dem zu trocknenden Gut kontaktiert wer­ den soll. Die relativen und absoluten Feuchten des Gases werden bei der Kontaktierung und der Konden­ sation so eingestellt, daß der Feuchtetransport im Verhältnis zum Gasstrom optimiert ist. Die Tempera­ turen des zu trocknenden Gutes und der Kondensa­ tionsflächen werden entsprechend eingestellt. Da nur ein geringer Leckluftanteil entweicht, wird eine Abgabe feuchtwarmer Abluft an die Umgebung ver­ mieden.

In diesem Kreisprozeß wird bei der Trocknung des Gutes die Verdunstungswärme der Feuchte aufge­ bracht, die bei der Kondensation wieder zurückge­ wonnen wird. Durch die Verbindung von Kondensations­ bereich und Heiz- bzw. Trocknungsbereich mittels einer Wärmepumpe ist es möglich, die Kondensations­ wärme in erheblichem Umfang zurückzugewinnen und nutzbar zu machen. Die Antriebsleistung der Wärme­ pumpe wird an der Kondensationsseite abgeführt und kann außerhalb der Trockenvorrichtung genutzt werden, bei der Fotopapiertrocknung beispielsweise zur Temperierung der Entwickler- und Wässerungs­ bäder.

Als Wärmepumpe kann eine mechanische (Kompressor), chemische (Absorber) oder elektrische Wärmepumpe verwendet werden. Mit besonderem Vorteil wird eine Peltier-Zelle als Wärmepumpe verwendet, da diese Halbleiter-Wärmepumpe ohne mechanische Bauteile arbeitet und daher kaum einer Abnutzung unterliegt. Außerdem kann eine solche Wärmepumpe mit besonders kleinen Abmessungen ausgeführt werden. Die Wirkungs­ grade sind bei den üblicherweise erforderlichen Tem­ peraturen gut.

Die Verwendung einer Wärmepumpe ermöglicht es, den Trocknungsgas-Kreislauf konvektiv durch die Wärme­ pumpe anzutreiben. Wenn nötig, kann der Trocknungs­ gas-Kreislauf durch einen zusätzlichen Lüfter ver­ stärkt werden.

Für die kontinuierliche Trocknung kann mit beson­ derem Vorteil vorgesehen werden, daß das zu trocknende Gut durch die Trockenvorrichtung geführt und dort im Gegenstrom mit dem Trocknungsgas kontak­ tiert wird. Das Trocknungsgas läuft dabei innerhalb der Trockenvorrichtung im Kreislauf. Bei dieser Aus­ führung wird man vorzugsweise vorsehen, daß das trockene Gas zwischen dem Heiz-Wärmetauscher und dem zu trocknenden Gut hindurchströmt und nachfol­ gend zum Kühl-Wärmetauscher (und ggf. zusätzlichen Kühler) gelangt, wo es seinen Feuchtigkeitsgehalt wieder abgibt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beige­ fügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Vorrich­ tung zum Trocknen eines Gutes mit einem Trocknungsgas und

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Vorrich­ tzung zur Trocknung von Fotopapier.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Trockenvorrichtung 10 mit einem Gehäuse 12. Im Gehäuse 12 ist ein Kühl- Wärmetauscher 16 und ein Heiz-Wärmetauscher 18 ange­ ordnet, die thermisch durch eine Peltier-Zelle 14 als Wärmepumpe verbunden sind. Die elektrischen Ver­ bindungsleitungen für die Wärmepumpe 14 sind nicht gezeigt.

Die Trockenvorrichtung 10 ist durch Leitungen 24, 26 mit einer Arbeitsstrecke 30 verbunden, in welcher ein zu trocknendes Gut mit dem im Kreislauf durch die Trockenvorrichtung 10 und die Arbeits­ strecke 30 fließenden Trocknungsgas, beispielsweise Warmluft, kontaktiert wird.

Das in der Arbeitsstrecke 30 feuchtigkeitsbeladene Trocknungsgas strömt durch die Leitung 26 in die Trockenvorrichtung 10. Eine Pumpe (Lüfter) 28 treibt diesen Kreislauf an.

In der Trockenvorrichtung 10 gelangt das feuchte Gas an den Kühl-Wärmetauscher 16, wo die Feuchtig­ keit im wesentlichen auskondensiert. Die Kühlung des Wärmetauschers 16 erfolgt durch die Wärmepumpe 14, die dabei die freiwerdende Kondensationswärme abführt und zum Heiz-Wärmetauscher 18 pumpt. Über diesen streicht das vom Kühl-Wärmetauscher 16 kommende, getrocknete Gas und erwärmt sich wieder auf seine Trocknungstemperatur. Nachfolgend fließt es über die Leitung 24 zurück zur Arbeitsstrecke 30, um dort erneut Feuchtigkeit vom zu trocknenden Gut aufzunehmen.

Trennbleche 20, 22 verhindern, daß der Trocknungs­ gas-Kreislauf die Wärmetauscher 16, 18 umgeht.

Fig. 2 zeigt ebenfalls schematisch eine Trockenvor­ richtung für Fotopapier, beispielsweise Schwarz- Weiß-Papier, nach der Bildentwicklung. Die Trocken­ vorrichtung 40 weist ein Gehäuse 42 auf, in dem der gesamte Trocknungsprozeß einschließlich des Trock­ nungsgas-Kreislaufes abläuft. Wie bei der ersten Ausführungsform ist eine Peltier-Zelle 44 als Wärme­ pumpe zwischen einen Heiz-Wärmetauscher 46 und einen Kühl-Wärmetauscher 48 so eingeschaltet, daß sie die am Kühl-Wärmetauscher 48 freiwerdende Kon­ densationswärme zum Heiz-Wärmetauscher 46 pumpt.

Eine Bahn 60 von ursprünglich feuchtem, von der Entwicklung kommendem Fotopapier wird kontinuier­ lich in Richtung des Pfeiles A durch die Trockenvor­ richtung 40 geführt. Geeignete Öffnungen in den Seiten des Gehäuses 42 gestatten diesen Transport, ohne daß nennenswerte Mengen von Trocknungsgas aus dem Gehäuse 42 entweichen können. Als Trocknungsgas dient Warmluft.

Die Papierbahn 60 läuft dicht unter dem Heiz-Wärme­ tauscher 46 durch. Zwischen dem Heiz-Wärmetauscher 46 und der Papierbahn 60 wird die Luft mittels eines Lüfters 52 so hindurchgeführt, daß sie im Gegenstrom zur Papierbahn 60 fließt. Der Heiz-Wärme­ tauscher 46 führt der Luft eine Wärmemenge zu, die in etwa der Verdampfungswärme der Feuchtigkeit ent­ spricht, die die Luft von der Papierbahn 60 abtrans­ portiert. Dadurch kühlt sich die Luft trotz der Ver­ dampfung der Feuchtigkeit nicht nennenswert ab.

Der Luftkreislauf B führt nachfolgend zum Kühl- Wärmetauscher 48, dem ein Kühler 50 gegenüberliegt. Der Kühler 50 ist in einen externen Kühlmittelkreis­ lauf eingeschaltet, der in Fig. 2 nicht gezeigt ist. Am Kühl-Wärmetauscher 48 und Kühler 50 wird die feuchtigkeitsbeladene Luft durch Auskonden­ sieren der Feuchte getrocknet. Dabei wird die Kon­ densationswärme zurückgewonnen und durch die Wärme­ pumpe 44 auf die Heizseite gepumpt. Die der Wärme­ pumpe zugeführte Energie wird im wesentlichen vom Kühler 50 abgeführt und dient außerhalb der Trocken­ vorrichtung 40 zum Temperieren der Entwickler- und Wässerungsbäder. Die Leistungsaufnahme der Trocken­ vorrichtung 40 wird so insgesamt praktisch auf den Kehrwert des Wärmepumpenwirkungsgrades reduziert, was eine erhebliche Energieeinsparung ergibt.

Die Kondensationsflächen des Kühl-Wärmetauschers 48 sind so geneigt, daß das Kondensat ablaufen kann.

Nachfolgend wird die getrocknete Luft vom Lüfter 52 wieder zum Heiz-Wärmetauscher 46 und zur Papier­ bahn 60 geführt.

Die Trockenvorrichtung 10, 40 gestattet so eine kon­ tinuierliche Trocknung von feuchtem Gut unter erheb­ licher Energieeinsparung; die auf das Gut einwirken­ den Bedingungen lassen sich durch Regelung der Trocknungsgas-Umlaufgeschwindigkeit, der Tempera­ turen der Wärmetauscher und Kühler sowie durch ggf. zusätzlich vorgesehene Heiz- oder Kühlvorrichtung exakt an die jeweiligen Anforderungen anpassen.

Claims (14)

1. Verfahren zum Trocknen eines Gutes mit einem Trocknungsgas, dadurch gekennzeichnet, daß in einem geschlossenen Kreislauf das trockene Gas über das feuchte Gut ge­ führt, dann unter Kondensation und Abscheidung der aufgenommenen Feuchte abgekühlt und nachfolgend er­ wärmt wird, wobei die Kondensationswärme der Feuchte mittels einer Wärmepumpe zur Erwärmung des getrockneten Gases genutzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme unter Aus­ nutzung des Peltier-Effektes gepumpt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsenergie der Wärmepumpe auf der Kondensationsseite für anderwei­ tige Nutzung abgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszirkulation im Kreislauf von der Wärmepumpe durch Konvektion ange­ trieben wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zu trocknende Gut am oder in Umlaufrichtung kurz hinter dem Erwär­ mungsort des Gases mit diesem kontaktiert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gut kontinuierlich im Gegenstrom mit Trocknungsgas kontaktiert wird.

7. Verwendung des Verfahrens nach einem der An­ sprüche 1 bis 6 zur Trocknung von Papier, insbe­ sondere von Fotopapier, mit Warmluft.

8. Vorrichtung zum Trocknen eines Gutes mit einem Trocknungsgas, dadurch gekennzeichnet, daß die Trockenvorrichtung (10, 40) in Strömungsrichtung eines geschlossenen Kreislaufs des Trocknungsgases aufeinanderfolgend einen Kühl-Wärmetauscher (16, 48) zur Kondensation der Trocknungsgas enthaltenen Feuchte und einen Heiz-Wärmetauscher (18, 46) zur Erwärmung des ge­ trockneten Gases aufweist, und daß eine Wärmepump­ vorrichtung (14, 44) vorgesehen ist, die thermisch so mit beiden Wärmetauschern (16, 48; 18, 46) verbunden ist, daß sie im Betrieb Wärme vom Kühl- Wärmetauscher (16, 48) zum Heiz-Wärmetauscher (18, 46) pumpt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmepumpvorrich­ tung (14, 44) eine Peltier-Zelle ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trockenvorrichtung (40) den Trocknungsgas-Kreislauf und das zu trocknende Gut (60) aufnimmt, wobei vorzugsweise das Gut dem Trocknungsgas im Bereich des Heiz-Wärme­ tauschers (46) ausgesetzt ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich im Bereich des Kühl-Wärmetauschers (48) ein extern mit einem Kühlfluid beaufschlagter Kühler (50) vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Trocknungsgas-Kreis­ lauf eine Pumpe bzw. ein Lüfter (52) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das zu trocknende Gut (60) kontinuierlich durch die Trockenvorrichtung (40) geführt wird.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gut eine Papierbahn (60), insbesondere von Fotopapier, ist.