DE4215385A1 - Vakuum-Trockenschrank - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen beheizbaren Vakuum-Trocken­ schrank, bestehend aus einem Gehäuse mit einer Tür und Strö­ mungskanälen für ein Wärmeträgerfluid.

Es werden viele Stoffe und Gegenstände in Öfen getrocknet, wobei es meistens nicht so genau auf eine bestimmte einzuhal­ tende Temperatur ankommt. Die Situation wird jedoch kritisch, wenn lösungsmittelhaltige Stoffe und Gegenstände getrocknet werden sollen, bei denen das verwendete Lösungsmittel während des Trocknungsvorgangs verdampft und ein explosives Gasge­ misch entstehen läßt. Dies ist, um nur einige Beispiele zu nennen, in Laboratorien und bei Produktionsprozessen der Fall, in deren Verlauf mit lösungsmittelhaltigen Stoffen be­ schichtete Erzeugnisse, Granulat, Pulver u. dgl. in kurzer Zeit und bei niedrigen Temperaturen schonend getrocknet wer­ den sollen.

Um einerseits die Konzentration der Lösungsmitteldämpfe mög­ lichst niedrig zu halten und andererseits die Verdampfungs­ temperatur zu senken, wird üblicherweise der Innenraum des Trockenschranks an eine Saug- bzw. Vakuumpumpe angeschlossen. Diese Maßnahme allein genügt jedoch nicht, um die Explosions­ gefahr mit der notwendigen Sicherheit auszuschließen, denn man ist aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und gelegentlich auch wegen anderer, parallel ablaufender Prozesse bestrebt, mit einer zwar dem Einzelfall angepaßten, aber jeweils mög­ lichst hohen Trocknungstemperatur zu arbeiten. Das Heranta­ sten an die obere Grenze des jeweils zulässigen Temperatur­ wertes bringt es mit sich, daß der Temperaturregelung eine große Bedeutung zukommt. In diesem Zusammenhang wurde festge­ stellt, daß es mit den bisher verfügbaren Mitteln sehr schwierig ist, unmittelbar den Innenraum des Trockenschranks erwärmende elektrische Heizelemente sehr genau und sehr gleichmäßig zu regeln. Es wird deshalb unter dem Firmennamen Heraeus eine Trocknungsanlage angeboten, bei welcher außer­ halb des Raumes, in dem der Vakuum-Trockenschrank steht, in einem Behälter ein Wärmeträgerfluid mittels einer elektri­ schen Widerstandsheizung erwärmt wird, wobei die Temperatur im Behälter durch einen Ölbad-Thermostat geregelt wird. Eine an dem Behälter angeordnete Zirkulationspumpe fördert das Wärmeträgerfluid über eine Vorlaufleitung zum Trockenschrank und von dort über eine Rücklaufleitung wieder zurück zum be­ heizbaren Behälter. In demselben Raum wie dieser sind auch Abscheider und eine Vakuumpumpe installiert, die über eine Saugleitung ebenfalls an den Trockenschrank angeschlossen sind.

Durch die indirekte Beheizung des bekannten Vakuum-Trocken­ schranks über ein Wärmeträgerfluid, dessen Temperatur thermo­ statisch geregelt wird, lassen sich die beim Regeln elektri­ scher Widerstandsheizelemente unvermeidlichen, verhältnismä­ ßig hohen Temperaturschwankungen weitgehend ausgleichen. Noch nicht berücksichtigt ist dabei allerdings, daß die Gleichmä­ ßigkeit der Temperatur des Wärmeträgerfluids nicht gleichbe­ deutend ist mit einer Gleichmäßigkeit der Trocknungstempera­ tur im Trockenschrank. Bei der bekannten Ausführung wird das Wärmeträgerfluid in Strömungskanäle gepumpt, die in Fachböden des Trockenschranks angelegt sind, auf welchen die zu trock­ nenden Gegenstände stehen. Trotz Wärmeisolierung der Außen­ wände des Trockenschranks wird bei einer solchen Konstruktion die Unterseite der Gegenstände stärker erwärmt als die ande­ ren Seiten. Da sich die einzuregelnde Höchsttemperatur nach der heißesten Stelle im Trockenschrank zu richten hat, leidet die bekannte Anlage unter dem Mangel, daß wegen der ungleich­ mäßigen Temperaturverteilung im Trockenschrank an vielen Stellen die Temperatur niedriger ist, als sie theoretisch sein könnte, ohne den oberen Grenzwert des Sicherheitsbe­ reichs zu überschreiten. Dies hat zur Folge, daß die Trock­ nungsvorgänge länger als nötig dauern.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Va­ kuum-Trockenschrank der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem sich unter Einhaltung einer explosionssicheren Vor­ lauftemperatur des Wärmeträgerfluids kürzere Trocknungszeiten als bisher erreichen lassen.

Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Strömungskanäle für das Wärmeträgerfluid in der Decke, den Seitenwänden und im Boden des Gehäuses des Trocken­ schranks angeordnet sind.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß der Innenraum des Trockenschranks geschlossen ringförmig von beheizten Begren­ zungsflächen umgeben ist. Auf diese Weise wird eine sehr gleichmäßige Temperaturverteilung im Trockenraum erzielt. Die Temperatur kann also überall nahe an der für die Gewährlei­ stung der Explosionssicherheit höchstzulässigen Temperatur liegen, und damit erhält man auch eine optimal gleichmäßige Trocknung der Gegenstände in kürzester Zeit.

Es besteht durchaus die Möglichkeit, durch Anlage von Strö­ mungskanälen auch in der Rückwand und Tür die übrigen Begren­ zungswände des Trockenraums zu beheizen, notwendig ist dies jedoch nicht, wie sich herausgestellt hat. Wesentlich für die angestrebte gleichmäßige Temperaturverteilung ist offenbar die ringförmige Umschließung des Trockenraums mit beheizten Flächen, so daß die zusätzliche Beheizung der gegenüberlie­ genden Endflächen, d. h. der Flächen der Rückwand und der Tür, keine entscheidende Verbesserung mehr bringen.

Dagegen ist es durchaus empfehlenswert, bei Verwendung von Fachböden auch diese mittels des Wärmeträgerfluids zu behei­ zen. Es wird durch diese Maßnahme dafür gesorgt, daß sich auf jeder Etage unter und über den zu trocknenden Gegenständen in deren unmittelbarer Nähe beheizte Flächen befinden, deren Strahlungswärme die zu trocknenden Flächen der Gegenstände beaufschlagt. In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Aus­ führung mit Fachböden wird vorgeschlagen, daß diese leicht lösbar im Gehäuse gelagert und ihre Strömungskanäle über Steckkupplungen mit Strömungskanälen im Gehäuse verbunden sind. Ein solcher Trockenschrank ist besonders variabel. Wenn darin bei Gelegenheit mal größere Gegenstände getrocknet wer­ den sollen, braucht man nur ein oder mehrere Fachböden her­ auszunehmen, was bei den bisher bekannten Trockenschränken nicht möglich war, weil dort die Trocknungswärme allein über die Fachböden in den Innenraum des Trockenschranks und auf die zu trocknenden Gegenstände übertragen wurde. Bei dem neu­ en Trockenschrank ändert sich durch den Ausbau eines oder mehrerer Fachböden dagegen nichts an der ringförmigen Behei­ zung der Gehäusewände.

Um eine besonders gleichmäßige Temperaturverteilung an den beheizten Flächen zu erhalten, ist in bevorzugter Ausführung der Erfindung vorgesehen, daß die Decke, die Seitenwände und der Boden jeweils als Doppelmantel mit äußerer Wärmeisolie­ rung ausgebildet sind, dessen Mantelwände die Strömungskanäle begrenzen, wobei zweckmäßigerweise im Doppelmantel Leitbleche oder Rippen derart angeordnet sind, daß sich die Strömungska­ näle mäanderförmig über die Flächen der Decke und/oder der Seitenwände und/oder des Bodens erstrecken. Damit strömt Wär­ meträgerfluid praktisch an den gesamten beheizten Flächen des Gehäuses entlang und sorgt für deren gleichmäßige Erwärmung.

Entsprechend sind vorzugsweise auch die Fachböden doppelwan­ dig mit einem geschlossenen inneren Hohlraum ausgebildet, in welchem Leitbleche oder Rippen derart angeordnet sind, daß sich Strömungskanäle mäanderförmig über die Fläche des Fach­ bodens erstrecken.

Um die Kühlphase nach dem Trocknungsprozeß abzukürzen, kann in weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgese­ hen sein, daß im oder am Gehäuse in wärmeleitender Verbindung mit einem Strömungskanal eine Kühleinrichtung installiert ist. Mit ihrer Hilfe kann das Wärmeträgerfluid nach dem Trocknen der Gegenstände bei abgeschalteter Heizeinrichtung gekühlt werden und seinerseits den Innenraum des Trocken­ schranks sowie die darin aufgenommenen Gegenstände abkühlen.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Anordnung von Strömungs­ kanälen in der Gehäusewandung rings um den Trockenraum, ins­ besondere in der Ausgestaltung der Gehäusewände mit einem Doppelmantel, führt dazu, daß sich ein verhältnismäßig großes Volumen an Wärmeträgerfluid in den Strömungskanälen befindet. Aus dieser Erkenntnis resultiert zur Fortbildung der Erfin­ dung der Vorschlag, den bisher benötigten Sammelbehälter bzw. Tank außerhalb des Trockenschranks wegzulassen und die elek­ trische Widerstandsheizung für das Wärmeträgerfluid unmittel­ bar in oder an einem Strömungskanal einer Gehäusewand anzu­ bringen. Wenn dann vorzugsweise auch noch der Bad-Thermostat sowie die Zirkulationspumpe und ggf. ein Ausgleichsgefäß im oder am Gehäuse des Trockenschranks installiert werden, bil­ den alle diese Teile zusammen eine Einheit mit einem in sich geschlossenen Kreislauf des Wärmeträgerfluids, so daß die In­ stallationsarbeiten bei der Aufstellung des Trockenschranks wesentlich vereinfacht und verkürzt werden können. Es sollte allerdings darauf geachtet werden, daß die elektrische In­ stallation im oder am Gehäuse des Trockenschranks den gülti­ gen Normen für durch Gase und Dämpfe explosionsgefährdete Be­ reiche (Zone 2 nach DIN 57 165/VDE 0165/6.80) genügt.

Als Wärmeträger kommen je nach Art der zu trocknenden Gegen­ stände und des darin enthaltenen Lösungsmittels unterschied­ liche Wärmeträgerfluide in Frage. Bis zu einer maximalen Tem­ peratur von etwa 95°C kann Wasser verwendet werden, ab einer Temperatur von etwa 100°C Wasserdampf, und bis zu maximal 400°C wird Wärmeträgeröl benutzt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen vereinfachten senkrechten Quer­ schnitt durch einen Trockenschrank ohne Fachböden;

Fig. 2 einen horizontalen Querschnitt durch den Trockenschrank nach Fig. 1;

Fig. 3 einen senkrechten Schnitt entsprechend Fig. 1 durch einen Trockenschrank mit zwei Fachböden;

Fig. 4 einen horizontalen Querschnitt durch den Schrank nach Fig. 3.

Der in Fig. 1 in einem senkrechten, parallel zur Frontfläche liegenden Schnitt dargestellte Vakuum-Trockenschrank hat ein Gehäuse 10 mit einer Decke 12, Seitenwänden 14 und 16 und ei­ nem Boden 18. Diese Gehäusewände bestehen jeweils innen aus einem Doppelmantel 20 und einer diese auf der Außenseite ab­ deckenden Wärmeisolierung 22. Während des Trocknens sorgt ei­ ne durch einen Elektromotor 24 angetriebene Zirkulationspumpe 26 für Umlauf der Wärmeträgerflüssigkeit in den durch die Doppelmantel-Bauweise gebildeten Strömungskanälen 20 des Ge­ häuses. Im gezeichneten Beispielsfall ist die Anordnung so getroffen, daß die Zirkulationspumpe 26 das Wärmeträgerfluid in den Doppelmantel im Boden 18 des Trockenschranks fördert.

Im Inneren dieses Doppelmantels ist eine elektrische Wider­ standsheizung 28 installiert, mittels welcher während des Trocknungsvorgangs das von der Zirkulationspumpe kommende Wärmeträgerfluid auf eine bestimmte Temperatur erwärmt wird. Nachdem das Wärmeträgerfluid durch die Strömungskanäle im Bo­ den 18, anschließend durch die Strömungskanäle in der mit Be­ zug auf Fig. 1 rechten Seitenwand 16, dann durch die Strö­ mungskanäle in der Decke 20 und schließlich auch noch durch die Strömungskanäle in der mit Bezug auf Fig. 1 linken Sei­ tenwand 14 geströmt ist, wird es von der Zirkulationspumpe 26 wieder angesaugt und erneut in den Kreislauf gepumpt. Die Temperatur des Wärmeträgerfluids wird dabei mittels eines Thermostaten 30 auf einem bestimmten Höchstwert konstant ge­ halten. Der Thermostat 30 befindet sich ebenso wie die Zirku­ lationspumpe 26 in der mit Bezug auf Fig. 1 linken Seitenwand des Gehäuses des Trockenschranks, wobei dort ein über eine abnehmbare Wandplatte, eine Klappe o. dgl. leicht zugängli­ cher Hohlraum 32 zur Aufnahme der Pumpe, Instrumente usw. vorgesehen ist. Aus Platzgründen kann die Pumpe auch an der Decke oder Rückwand oder am Boden placiert werden. Der Ther­ mostat 30 reicht mit seinem Temperaturfühler verhältnismäßig nahe vor der Rücklaufleitung der Zirkulationspumpe 26 in den an dieser Stelle in Richtung zur Zirkulationspumpe 26 hin durchströmten Doppelmantel der linken Seitenwand 14.

In der horizontalen Schnittansicht gemäß Fig. 2 sind die wär­ meisolierten Seitenwände 14 und 16, die ebenfalls wärmeiso­ lierte Rückwand 34 sowie die mit 36 bezeichnete Tür des Troc­ kenschranks dargestellt. Der Schnitt ist durch den Doppelman­ tel am Boden 18 oder in der Decke 12 gelegt. Man erkennt, daß der Innenraum des Doppelmantels 20 durch Leitbleche oder Rip­ pen 35 derart unterteilt ist, daß ein mäanderförmiger Strö­ mungskanal 40 erhalten wird, der sich über die gesamte zu be­ heizende Fläche erstreckt. Ebensolche mäanderförmigen Strö­ mungskanäle sind in den Seitenwänden 14 und 16 angelegt, wo­ bei die Anordnung der Leitbleche oder Rippen 38 derart ge­ troffen sein kann, daß mit Bezug auf Fig. 2 das auf der lin­ ken Seite an der vorderen Ecke in den Boden des Gehäuses ein­ geleitete Wärmeträgerfluid zunächst mäanderförmig über die gesamte Bodenfläche strömt, dann an deren hinterer linker Ecke in den Doppelmantel der linken Seitenwand überströmt, mäanderförmig auf und ab oder vor und zurück über die gesamte linke Seitenfläche strömt, an der hinteren oberen Ecke in die Decke übertritt, dort mäanderförmig über die gesamte Fläche strömt und anschließend ebenso über die gesamte Fläche der rechten Seitenwand, um schließlich von dort im Bereich der hinteren unteren Ecke über einen Strömungskanal zur Zirkula­ tionspumpe 26 zurückzufließen. Es versteht sich, daß auch ein anderer Strömungsweg gewählt werden kann, der entlang der ge­ samten zu beheizenden Fläche führt. Beispielsweise könnte das Wärmeträgerfluid, wie in Fig. 1 angedeutet, von einer Einlei­ tungsstelle an der vorderen, linken, unteren Ecke ringförmig um den mit 42 bezeichneten Innenraum des Trockenschranks her­ umgeleitet werden, dann in einen zweiten, hinter dem ersten angeordneten Strömungskanal im Boden übergeleitet werden, wiederum ringförmig um den Innenraum 42 herum strömen, usw. um am Ende in der hinteren, linken, unteren Ecke zur Zirkula­ tionspumpe 26 zurückgeleitet zu werden.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und 4 unterscheidet sich nur durch das Vorhandensein beheizbarer Fachböden von der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2. Auf eine Beschreibung übereinstimmender Teile, die mit denselben Bezugszeichen ver­ sehen sind wie bei dem zuerst beschriebenen Ausführungsbei­ spiel, kann deshalb verzichtet werden.

Gemäß Fig. 3 sind zwei Fachböden 44 und 46 vorhanden. Beide sind doppelwandig mit einem geschlossenen Innenraum ausgebil­ det, der jeweils durch Leitbleche oder Rippen 48 gemäß Fig. 4 derart unterteilt ist, daß ein mäanderförmiger Strömungsweg 50 erhalten wird. Dieser kann durch separate Vor- und Rück­ laufleitungen parallel zu den Strömungskanälen in den Gehäu­ sewänden mit der Zirkulationspumpe 26 verbunden sein. Im Bei­ spielsfall ist eine serielle Verbindung gewählt, bei der man mit einer einzigen Vorlaufleitung und einer einzigen Rück­ laufleitung von bzw. zu der Zirkulationspumpe 26 auskommt.

Eine Besonderheit des Trockenschranks nach Fig. 3 und 4 be­ steht darin, daß die Fachböden 44 und 46 über leicht lösbare Steckkupplungen 52 mit Rückschlagventilen mit den Strömungs­ kanälen in den Gehäusewänden und der Pumpe 26 verbunden sind. Die Fachböden 44, 46 können daher in einfacher Weise aus dem Innenraum 42 herausgenommen werden, um darin auch große Ge­ genstände, die sonst nicht hineinpassen würden, erwärmen und trocknen zu können.

Der Anschluß einer Vakuumpumpe mit angeschlossenen Abschei­ dern an den Innenraum 42 des Trockenschranks kann in herkömm­ licher Weise vorgenommen werden, so daß eine bildliche Dar­ stellung nicht erforderlich ist.

Claims (11)

1. Beheizbarer Vakuum-Trockenschrank, bestehend aus einem Gehäuse mit einer Tür und Strömungskanälen für ein Wärme­ trägerfluid, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungs­ kanäle (20, 40) in der Decke (12), den Seitenwänden (14, 16) und im Boden (18) des Gehäuses (10) angeordnet sind.

2. Trockenschrank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Decke (12), die Seitenwände (14, 16) und der Bo­ den (18) jeweils als Doppelmantel (20) mit äußerer Wär­ meisolierung (22) ausgebildet sind, dessen Mantelwände die Strömungskanäle (40) begrenzen.

3. Trockenschrank nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Doppelmantel (20) Leitbleche oder Rippen (38) der­ art angeordnet sind, daß sich die Strömungskanäle (40) mäanderförmig über die Flächen der Decke (12) und/oder der Seitenwände (14, 16) und/oder des Bodens (18) er­ strecken.

4. Trockenschrank nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er einen oder mehrere Fachböden (44, 46) mit Strömungskanälen (50) aufweist, die seriell oder parallel mit den Strömungskanälen (20, 40) des Gehäuses (10) verbunden sind.

5. Trockenschrank nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Fachboden (34, 46) doppelwandig mit einem ge­ schlossenen inneren Hohlraum ausgebildet ist, in welchem Leitbleche oder Rippen (48) derart angeordnet sind, daß sich Strömungskanäle (50) mäanderförmig über die Fläche des Fachbodens (44, 46) erstrecken.

6. Trockenschrank nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens ein Fachboden (44, 46) leicht lösbar im Gehäuse (10) gelagert ist und seine Strö­ mungskanäle (50) über Steckkupplungen (52) mit Strö­ mungskanälen im Gehäuse (10) verbunden sind.

7. Trockenschrank nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanäle (20, 40, 50) mit einer im oder am Gehäuse (10) gelagerten Zirkula­ tionspumpe (26) einen geschlossenen Kreislauf bilden.

8. Trockenschrank nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeträgerfluid durch eine mittels eines Bad- Thermostats (30) regelbare elektrische Widerstandsheizung (28) beheizbar ist, welche in einem Strömungskanal (20, 40) im Gehäuse (10) angeordnet ist.

9. Trockenschrank nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im oder am Gehäuse (10) in wärmeleitender Verbindung mit einem Strömungskanal (20) eine Kühleinrichtung installiert ist.

10. Trockenschrank nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Installation der elek­ trisch betriebenen Aggregate (24, 26, 30) im oder am Ge­ häuse (10) explosionssicher ausgeführt ist.

11. Trockenschrank nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeträgerfluid Wasser, Wasserdampf oder ein Wärmeträgeröl ist.