DE4234696C2 - Vorrichtung zum Trocknen von Kunststoffschüttgut - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen von Kunststoffschüttgut nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der deutschen Patentschrift DE 31 31 471 C2 ist eine solche Vorrichtung mit einem oder mehreren Silos bekannt, welche eine obenliegende Einlaß­ öffnung für das Schüttgut und eine untenliegende, ver­ schließbare Auslaßöffnung für das Schüttgut aufweisen. Im unteren Bereich der Silos mündet eine Zuleitung für die Warmluft, die mit Hilfe eines Gebläses und einer Heizung das Schüttgut durchströmen soll und die anschließend durch eine Rückführleitung am oberen Ende des Silos aufgenommen wird und über einen Trockner geleitet wird, wo sie schließ­ lich in die Zuleitung unter Bildung eines geschlossenen Kreislaufs mündet. In der Rückführungsleitung ist ein Temperaturfühler angeordnet, der über einen Regler tempera­ turabhängig eine größere oder kleinere Luftmenge durch das Schüttgut strömen läßt.

Diese Vorrichtung weist eine schlechte Energieausnutzung auf, ebenso wie sie einen aufwendigen und somit auch an­ fälligen Regler verwendet, der abhängig von der Abluft­ temperatur etwas mehr oder weniger Luftmenge in das oder die Silos einströmen läßt. Die Temperatur in der Rückführleitung ist nicht repräsentativ für die Temperatur des Schüttguts, und schon gar nicht für dessen Temperatur im unteren Bereich des Silos, sondern täuscht eine zu niedrige Temperatur vor. Das Schüttgut wird deshalb unnötig stark erwärmt und im unteren Bereich vielleicht sogar überhitzt, so daß es verklebt.

Aus der DE-Z.: "Kunststoffberater", 6/1988, S. 27/28, ist ein Trockner für Kunststoffgranulate bekannt, bei dem das Granulat ebenfalls durch im Kreislauf geführte Warmluft von unten nach oben durchströmt wird. Ein Temperaturfühler mißt die Temperatur im Granulat. Hat das Material die Trocknungstemperatur erreicht oder wird kein Granulat mehr entnommen, schaltet die Heizung automatisch herunter oder ganz aus. Temperaturgesteuerte Zusatzheizungen ermöglichen zu gleicher Zeit unterschiedliche Trocknungstemperaturen in den verschiedenen Behältern. Ob die Fühler oben oder unten in den Behältern angeordnet sind, ist nicht offenbart. Ist der Fühler jeweils oben angeordnet, dann besteht die Gefahr der Überhitzung im unteren Bereich, zumal die Wärmeleitung des Materials schlecht ist, ist er hingegen unten angeord­ net und schaltet er die Zusatzheizung aus, erwärmt sich das Material dennoch durch die Wirkung der gemeinsamen Heizvor­ richtung unkontrolliert weiter. In beiden Fällen ist nach­ teilig, daß die auch nach einem Drosseln oder Abschalten der Heizung weiter zirkulierende Luft Wärme aus dem Material abführt in den Trockner, dessen Absorber (meist ein Zeolith) dem Luftstrom die Feuchtigkeit um so schwerer entziehen kann, je wärmer er ist, so daß die Luft zum Trocknen erst wieder gekühlt werden muß, was aufwendig ist.

Aus der DE-PS 37 33 793 ist es bekannt, amorphes Kunststoff­ granulat von Warmluft, welche im Kreislauf geführt wird, durchströmen zu lassen, um das Granulat zumindest oberfläch­ lich zu kristallisieren, wozu seine Kristallisationstemperatur überschritten werden muß. Um das zu kontrollieren, wird die Granulattemperatur gemessen und geregelt, um es nicht zu über­ hitzen. Eine Trocknung findet nicht statt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Trocknen von Kunststoffschüttgut zu schaffen, welche einfach aufge­ baut und entsprechend wenig anfällig ist und welche energie­ sparend und kostensparend arbeitet.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den im An­ spruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiter­ bildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß wird die Temperatur des Kunststoffschütt­ gutes nicht nur durch einen, sondern durch zwei Temperatur­ fühler pro Silo überwacht, von denen einer unten und einer oben im Silo angeordnet ist. Der untere Temperaturfühler I kontrolliert die optimale Trocknungstemperatur des als nächstes zu entnehmenden Schüttgutes und bewahrt es vor einer Überhitzung, die zu einer Verklebung führen könnte. Er ist mit einem Regler verknüpft, der die Zusatzheizung abschaltet, wenn eine obere Grenztemperatur überschritten wird. Wird nur wenig oder gar kein Schüttgut aus dem Silo abgezogen, steigt durch die weiterhin arbeitende Luftum­ wälzung und die den Silos gemeinsame Heizvorrichtung, wel­ che u. a. die Wärmeverluste ersetzt, die Temperatur im oberen Bereich des Silos weiter an, bis der dort angeordnete Temperaturfühler eine vorgegebene Grenztemperatur meldet, das dem Silo zugeordnete Absperrorgan schließt und dadurch die Luftzirkulation durch den Silo unterbricht. Das hat den Vorteil, daß die Wärme der Heizvorrichtung verstärkt den anderen Silos zugeführt wird, daß keine Wärme mehr aus dem Silo in den Trockner abgeführt wird, wo sie sonst her­ untergekühlt werden müßte, und daß sich die Temperatur im Silo ausgleichen kann, die kälteren Bereiche also kostenlos aufgewärmt werden. Außerdem begrenzt der obere Temperaturfühler in erwünschter Weise die Eintrittstempera­ tur der Luft am Trockner. Die obere Grenztemperatur des oberen Temperaturfühlers liegt deshalb mit Vorteil tiefer, z. B. um 10-20°C tiefer als die obere Grenztemperatur des unteren Temperaturfühlers. Dadurch gelingt es, die Warm­ luft exakt den Bedürfnissen des Kunststoffschüttguts an­ zupassen. Das Absperrorgan wird am besten nur im voll­ ständig geöffneten und im geschlossenen Zustand verwendet. Durch diese einfache Funktionsweise mit zwei Stellungen kann man einen einfachen Zeitpunktregler verwenden, der gegen Störungen unanfällig ist.

Durch das vollständige Abtrennen des mit Kunststoffschütt­ gut gefüllten Silos vom Warmluftkreislauf gelingt es auf besonders energiesparende Weise, den Feuchtigkeitsgehalt des gesamten Schüttguts zu reduzieren, indem sich die Temperatur über das ganze Silo hinweg ohne zusätzliche Warmluftzufuhr ausgleichen kann.

Bei der Verwendung von mehreren Silos erweist es sich als besonders vorteilhaft, daß die Warmluftzufuhr zu einem Silo beim Erreichen der oberen Grenztemperatur total abgesperrt wird, da nun bei konstanter Gebläse- und Heizleistung die Warmluft für das abgesperrte Silo zusätzlich den übrigen Silos zugeführt wird, soweit diese selbst noch nicht die obere Grenztemperatur erreicht ha­ ben. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Silos, die im Trocknungsgrad hinterherhinken, in ihrer Trocknungsge­ schwindigkeit schneller werden, so daß sie auf besonders einfache Weise ein weitgehend gleichmäßiges Trocknungs­ ergebnis erreichen. Wenn aus einem von mehreren Silos nichts entnommen wird, wird meist einem anderen um so mehr entnommen. Dieser erhält dann automatisch mehr Warm­ luft und wird entsprechend dem Bedarf schneller getrock­ net. Es zeigt sich also, daß keine aufwendige Regelung für die Gebläseleistung und Heizleistung für die Warm­ luftbereitung notwendig ist. Ebenso können die Heizvor­ richtungen und das Gebläse kleiner dimensioniert werden, wenn regelmäßig einzelne Silos abgesperrt werden und nicht versorgt werden müssen. Dies führt zu einer weiteren Energieersparnis, da die Heizvorrichtung und das Ge­ bläse stets in einem optimalen Lastbereich betrieben werden können. Das Gebläse und die gemeinsame Heizvor­ richtung werden nur abgeschaltet, wenn alle Silos ge­ sperrt sind.

Vorteilhafterweise werden mindestens zwei Adsorptions­ trockner vorgesehen, die zeitlich abwechselnd in den Warm­ luftkreislauf eingefügt werden, so daß der oder die in den Kreislauf eingefügten Trockner die Warmluft mit Hilfe eines Adsorptionsmittels (z. B. Zeolith) trocknen können, während der oder die nicht im Warmluftkreislauf liegenden Trockner einen Regenerationszyklus durchlaufen, in wel­ chem die Feuchtigkeit aus dem Adsorptionsmittel ausge­ trieben wird. Ist die Feuchtigkeitsaufnahme eines im Kreis­ lauf eingefügten Trockners nicht mehr ausreichend, so wird dieser durch einen regenerierten Trockner ersetzt, so daß der ersetzte Trockner den Regenerationszyklus durchlaufen kann.

Die Grenztemperatur des unteren Temperaturfühlers wird zweckmäßig entsprechend den Materialeigenschaften des Kunststoffschüttguts so gewählt, daß ein optimales Trocknen bei möglichst hoher Temperatur erreicht wird, d. h. die Temperatur wird so hoch gewählt, daß noch keine Beschädigung des Kunststoffschüttguts zu befürchten ist. Durch diese Maßnahme gelingt es, die Trockenzeit wesent­ lich zu reduzieren, da die Temperatur der Warmluft nun mit einer geringen Schwankungsbreite hochgehalten werden kann. Sollte die Temperatur des Kunststoffschüttguts den­ noch einmal zu hoch steigen wird, dies sofort durch den Temperaturmeßfühler II gemessen, durch den Regler erkannt und sofort die Zusatzheizung abgeschaltet, so daß es nicht zur Überhitzung kommt. Der Temperaturfühler II ist im unteren Bereich des Silos angebracht, da dort die zu­ geführte Warmluft zum ersten Mal in Kontakt mit dem Kunst­ stoffgranulat tritt und dieses dort am heißesten wird.

Der Temperaturmeßfühler I zur Messung der Temperatur des Kunststoffschüttguts ist im oberen Bereich des Silos an­ geordnet, wo sich das noch am wenigsten trockene Kunst­ stoffschüttgut befindet, welches noch die meiste Energie zum Trocknen benötigt. Solange der obere Temperaturfühler die Luftzirkulation nicht unterbricht, wird das Schüttgut auch bei abgeschalteter Zusatzheizung weiterhin durch­ wärmt, wenn auch langsamer als zuvor, und die Trocknung fortgesetzt. Nach dem Unterbrechen der Luftzirkulation findet noch immer ein Wärmeausgleich im Silo statt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung erweist sich als weit­ gehend unabhängig von einer ganzen Reihe von ungünstigen Einflußfaktoren, die die Temperatur der Warmluft im oberen Bereich des Silos reduzieren, wie z. B. das Herunterkühlen der Luft durch den nicht isolierten Deckel des Silos, oder durch die Einlaßöffnung des Schüttguts oder durch eine Öffnung als Schaufenster oder Reinigungsöffnung, da nicht die Temperatur der Warmluft im oberen Bereich des Silos oder der Abluft als Meßgröße gewählt wurde, sondern die Größe der Temperatur des Kunststoffschüttguts selber. Dies ermöglicht eine sehr einfache und sichere Regelung.

Vorzugsweise wird ein sehr einfaches, kostengünstiges und robustes Absperrorgan verwendet, das nur die Zustände "voll geöffnet" oder "völlig geschlossen" aufweist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in den Zeich­ nungen dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Aufbau für die Vorrichtung zum Trocknen von Kunststoffschüttgut,

Fig. 2 eine Regelkurve für das Absperrorgan, und

Fig. 3 eine Regelkurve für die Zusatzheizung.

Die Vorrichtung zum Trocknen von Kunststoffschüttgut 1 zeigt zwei Silos 2, 2a mit je einer obenliegenden Ein­ laßöffnung 3, 3a für das Schüttgut 1 und einer untenliegen­ den, verschließbaren Auslaßöffnung 4, 4a für das Schüttgut 1. Im unteren Bereich jedes Silos 2, 2a mündet eine Zu­ leitung 5, 5a für die Warmluft, welche nach dem Durch­ strömen des Schüttguts 1 das Silo 2, 2a oben durch die Rückführleitung 6, 6a verläßt, welche über einen Filter 26 mit anschließendem Gebläse 9 und über einen Trockner 7 und eine Heizvorrichtung 8 mit der Zuleitung 5 und 5a einen geschlossenen Kreislauf bildet. Die Temperatur des Luftstroms stromab der Heizvorrichtung 8 wird durch einen in die Zuleitung 5 eingebauten Temperaturfühler 18 ge­ messen und durch einen die Heizleistung beeinflussenden Regler 19 konstant gehalten. Es sind zwei Trockner 7, 7a vorgesehen, die zeitlich abwechselnd durch Ventile 15 in den geschlossenen Kreislauf der Warmluft eingefügt werden. Während der eine Trockner 7 im Kreislauf eingefügt ist, wird der andere Trockner 7a einem Regenerationszyklus unterzogen, bei dem mittels eines Gebläses 20 erwärmte trockene Luft durch ihn hindurch geblasen wird, so daß ihm die Feuchtigkeit entzogen wird. Diese Luft strömt zuvor durch eine Heizvorrichtung 21. Im oberen Bereich der Silos 2 ist je ein Temperaturmeßfühler I 13, 13a ange­ ordnet, der die Temperatur des Kunststoffschüttguts 1 mißt und an einen Regler 14, 14a meldet, der beim Über­ schreiten eines oberen Grenzwertes (o.G.) der Temperatur das zugehörige Absperrorgan 10 bzw. 10a in der Zuleitung 5 bzw. 5a des betreffenden Silos 2 bzw. 2a auf einmal schließt, siehe Fig. 2. Das Absperrorgan 10, 10a, wird mit Hilfe des Betätigungsorgans 12, 12a geöffnet oder ge­ schlossen. Unterschreitet die Temperatur des Kunststoff­ schüttguts 1 einen unteren Grenzwert (u.G.) der Temperatur, so wird über den Regler 14, 14a und das Betätigungsorgan 12, 12a das Absperrorgan 10, 10a geöffnet. Die Warmluft, die im unteren Bereich des Silos 2, 2a aus der Zuleitung 5, 5a austritt, erwärmt das Schüttgut 1 maximal auf die Tempe­ ratur der zugeleiteten Warmluft und nimmt dabei die Feuch­ tigkeit des Kunststoffschüttguts auf, wobei sie das Kunststoffschüttgut nach oben durchströmt, während sie sich abkühlt.

Im unteren Bereich des Silos 2, 2a ist jeweils ein weiterer Temperaturmeßfühler II 23, 23a angeordnet, der die Tempe­ ratur in diesem Bereich mißt und sie an einen Regler 24 bzw. 24a weitergibt, der eine Zusatzheizung 25 bzw. 25a in der Zuleitung 5 bzw. 5a des Silos 2 bzw. 2a ausschaltet, wenn ein oberer Grenzwert (o.G.) überschritten wird, und einschaltet, wenn ein unterer Grenzwert (u. G.) der Tempe­ ratur unterschritten wird, siehe Fig. 3.

Fig. 3 zeigt den Regelverlauf für die Zusatzheizung. Er­ reicht die durch den Temperaturfühler II gemessene Tempe­ ratur den oberen Grenzwert (o.G.), so wird die Zusatzheizung 25 bzw. 25a durch den Regler 24 bzw. 24a ausgeschaltet. Dies führt allmählich zu einer Abkühlung im unteren Bereich des Silos 2 bzw. 2a, bis die Temperatur die untere Grenztempe­ ratur (u. G.) erreicht, was zu einem Zuschalten der Zusatz­ heizung 25, 25a durch den Regler 24 bzw. 24a führt. Durch diese Regelung für die Zusatzheizung für jedes einzelne Silo 2, 2a gelingt es, die Temperatur im unteren Bereich des Silos sehr exakt und sehr nahe an den kritischen Tempera­ turen zu halten, wodurch die Trockendauer wesentlich ver­ kürzt werden kann.

Fig. 2 zeigt den Regelverlauf für das Absperrorgan 10 bzw. 10a in Abhängigkeit von der Temperatur des Kunststoffschütt­ guts. Erreicht die Temperatur des Kunststoffschüttguts 1 einen oberen Grenzwert (o.G.), welcher tiefer liegt als beim Temperaturfühler II, so wird schlagartig das Absperrorgan 10 bzw. 10a für die Zuleitung 5 bzw. 5a geschlossen, so daß keine zusätzliche Wärme in das Silo 2 bzw. 2a eingeführt wird, worauf die Temperatur des Kunststoffschüttguts im Silo sich auszugleichen beginnt und wieder fällt, bis sie einen unteren Grenzwert (u. G.) erreicht hat, was den Regler 14 bzw. 14a zum schlagartigen Öffnen des Absperrorgans 10 bzw. 10a bringt. Dies bewirkt die erneute Zuleitung von Warmluft in das Silo 2 bzw. 2a solange bis die Temperatur des Kunststoffschüttguts 1 wiederum den oberen Grenzwert (o.G.) der Temperatur er­ reicht hat.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Trocknen von Kunststoffschüttgut in einem oder mehreren Silos, mit einer obenliegenden Einlaßöffnung und einer untenliegenden Auslaßöffnung für das Schüttgut, mit einer in den unteren Bereich des jeweiligen Silos mündenden Zuleitung für Warmluft, mit einer den Silo oben verlassenden Rückführleitung, welche über einen Trockner, ein Gebläse und eine gemeinsame Heizvorrichtung zur Bildung eines geschlossenen Kreislaufs zur Zuleitung zurückgeführt ist, und mit einem Absperrorgan in jeder Zuleitung, mit einem Betätigungsorgan für jedes Absperrorgan, mit einem Temperaturfühler I für jedes Silo und mit einem Regler, der das jeweilige Absperrorgan über das Betätigungsorgan bei Überschreiten eines oberen Grenzwertes T1 der vom Temperaturfühler I gemessenen Temperatur schließt und bei Unterschreiten eines unteren Grenzwertes der Temperatur öffnet, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler I (13) im oberen Bereich eines jeden Silos (2) im Schüttgut (1) angeordnet ist, daß eine individuelle Zusatzheizung (25) in der individuellen Zuleitung (5) eines oder mehrerer Silos (2) in Kombination mit einem im Schüttgut (1) angeordneten Temperaturfühler II im unteren Bereich des Silos (2) und einem weiteren Regler (24) vorgesehen ist, der bei Überschreiten eines oberen Grenzwertes T2 der vom zweiten Temperaturfühler II (23) gemessenen Temperatur die Zusatzheizung (25) ausschaltet und bei Unterschreiten eines unteren Grenzwertes der Temperatur die Zusatzheizung einschaltet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Absperrorgan (10) nur die Zustände "vollständig geöffnet" oder "geschlossen" aufweist.

3. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der Wärmeabgabe der allgemeinen Heizvorrichtung (8) stromab von dieser ein weiterer Temperaturfühler (18) in der die Heizvorrichtung (8) verlassenden Zuleitung (5) liegt.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Trockner (7, 7a) vorgesehen sind, von welchem abwechselnd einer im Luftkreislauf (5, 6) liegt und einer zur Regeneration gesondert mit einer Heißluftquelle (20, 21) verbunden ist.