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Verfahren und Vorrichtung zum Regeln der Menge Flüssigkeitsdämpfe
eines Trockenmittels in Trockenapparaten bei Anwendung einer den Siedepunkt der
Flüssigkeit übersteigenden Temperatur Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen
bei Trockenvorgängen, die sich in Luft, Gasen oder Dämpfen, abspielen, wobei Hilfsmittel
zur Anwendung kommen, die dazu dienen, das Verhältnis zwischen der Luft und dem
darin befindlichen Dampf bei hohen Temperaturen zu bestimmen und das Verhältnis
dieser Medien selbsttätig zu regeln.
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In Trocknern, die bei einer Temperatur von weniger als ioo° C arbeiten,
besteht das Trockenmittel aus Luft, welche Feuchtigkeit in der Form von Dampf mit
sich führt. Die Fähigkeit der Luft, diese Dämpfe mitzuführen, ändert sich im Verhältnis
zur Temperatur, solange die Temperatur nicht über den Siedepunkt des Wassers steigt.
Solange die Temperatur unter ioo° C bleibt, ist es verhältnismäßig leicht, den Feuchtigkeitsgrad
'zu messen, wie es allgemein mit Hilfe von Naß-und Trockenkugelthermometern geschieht.
Diese Instrumente bestehen aus zwei Thermometern, von denen das eine ein gewöhnliches
sogenanntes Trockenkugelthermometer ist, während das andere einen Docht aufweist,
der die Kugel umgibt und bis in einen Wassernapf reicht, so däß die Kugel feucht
gehalten wird.' Dieses letztgenannte Thermometer wird Naßkugelthermometer genannt.
Das Wasser in dem Docht, welcher die Kugel umgibt, verdampft, wenn die Luft nicht
bereits gesättigt ist. Die Verdampfung geht schnell vor sich, wenn die Luft trocken
ist, und die Verdampfungsgeschwindigkeit verringert sich entsprechend der Zunahme
des Feuchtigkeitsgehaltes der Luft. Diese Verdampfung kühlt die Kugel des Naßkugelthermometers
mehr oder weniger ab, entsprechend der Geschwindigkeit, mit der die Verdampfung
vor sich geht. Demzufolge liegt der Temperaturwert hierbei tiefer als beim Trockenthermometer..
Der Unterschied der Temperaturgrade beider Thermometer ist ein Maß für den Feuchtigkeitsgehalt
der Luft bei gegebener Temperatur der Trockenkugel. Ist die relative Feuchtigkeit
der Luft in dem Trockenapparat bekannt, so können Regulierungsvorrichtungen von
Hand oder automatisch in Tätigkeit gesetzt werden, um das verwendete Trockenmedium
mehr oder weniger abzulassen und andererseits die entsprechende Menge Frischluft
einzulassen, damit der Feuchtigkeitsgrad des Trockenmediums auf einen Wert gebracht
wird, wie ihn der Trockenbetrieb erfordert. Es ist aber wichtig, nicht mehr abzulassen,
als an Trokkenmittel notwendig ist, da der Wärmeinhalt des austretenden Mediums
naturgemäß verlorengeht.
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Das oben Gesagte trifft nur auf Trockner zu, die unter ioo° C arbeiten.
Vielfach ist es aber wünschenswert, mit höheren Temperaturen zu arbeiten, bei welchen
die oben angegebene
Methode zum Bestimmen des Feuchtigkeitsgehaltes
nicht mehr anwendbar ist, da die @Taßkugelthermometer über ioo° C nicht mehr wirksam
sind. Die Feuchtigkeit in dem Docht gerät ins Sieden und bildet Dampf, und die Geschwindigkeit
des Kochens ist nur von der Temperatur abhängig, wird aber nicht beeinflußt von
der Feuchtigkeitsmenge in dem Medium.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und Hilfsmittel
ausfindig zu machen, um den Feuchtigkeitsgehalt in Trokkenmedien bei Temperaturen
über ioo° C zu messen. Nach der Erfindung kann auch Vorkehrung getroffen werden,
die bekannten N aß-und Trockenkugelthermometer zu verwerten, wie sie an Trockenmedien
bei Temperaturen unter ioo° C benutzt worden sind. Des wei, teren wird nach der
Erfindung bezweckt, den Feuchtigkeitsgehalt in Trockenapparaten, die bei einer Temperatur
über ioo° C arbeiten, selbsttätig zu regeln.
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Abb. T ist die schaubildliche Darstellung eines Furniertrockners,
bei dein die Erfindung angewendet ist. Die Abb. 2 und 3 zeigen Schnitte der Ein-
und Austrittsenden der Trockenkammer nach den Linien 2-2 und 3-3 der Abb. i. Abb.
d. ist die schaubildliche Darstellung des Reglergehäuses, und Abb. 5 zeigt schematisch
die Regeleinrichtung mit den einzelnen Meßinstrumenten in vergrößertem Maßstäbe.
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Bei der in Abb. i dargestellten Ausführungsform ist eine Kammer io
vorhanden, in welcher Holzfurniere, Sperrholz o. dgl. behandelt werden soll. An
dein Eintrittsende der Kammer ist eine Gruppe von Rollen i i angeordnet, mit deren
Hilfe das zu trocknende Gut in das Innere in verschiedenen Höhenlagen eingeführt
wird. An dem Austrittsende gelangt das Gut in eine mehretagige Hürde oder ein Gestell
12, welches gleichfalls aus Rollen in verschiedenen Lagen besteht. An dem Eintrittsende
ist ein Gebläsepaar 13 auf gemeinsamer Welle angeordnet, das von einem Motor 15
aus durch einen Riemen 14 oder sonstwie angetrieben wird. An ihrem Saugende sind
diese Gebläse mit Mehrfachrohren 16, d. h. mit Rohren, die seitlich mehrere Auslaßstutzen
oder Öffnungen aufweisen, ausgerüstet, durch die sie mit dem Innern des Trockners
in Verbindung stehen. Auf diese Weise wird von den beiden Seiten des Gehäuses mit
Hilfe der Gebläse 13 das Trokkenmittel nach einem zweischenkligen, V-förmigen Kasten
17 gesaugt, welcher in einen gemeinsamen Kanal 18 übergeht, der auf der Decke der
Kammer io entlang geführt ist. Das andere Ende dieses Kanals steht mit einem Lufterhitzer
i9 in Verbindung, in welchen die Luft oder das Luft-Dampf-Gemisch durch geeignete
Hilfsmittel angewärmt wird. Der L ufterliitzer i9 ist mit einem zweiarmigen Rohr
2o verbunden, welches an den beiden Seiten des Gehäuses heruntergeführt ist und
in einem Paar Mehrfachrohre -21 ausläuft, die mit dem Innern der Kammer io an dem
Trockenende in Verbindung stehen.
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Die Gebläse 13 erzeugen somit einen Kreislauf des Trockenmittels
auf dem Wege durch den Kasten 17, das Rohr 18, den Heizkörper i9, das zweiarmige
Rohr 2o und die Mehrfachrohre 21 zum Trockenende des Gehäuses, zurück durch die
Trockenkammer nach dessen Naßende und durch die Mehrfachrohre 16 in die Saugseiten
des Gebläses. Die besondere Form und Anordnung der Teile, soweit sie beschrieben
sind, berühren nicht das Wesen der Erfindung und können auch anders eingerichtet
sein.
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Da die Bretter dem Trockner an den Enden zugeführt werden und heraustreten,
ist kein `''ersuch gemacht, bei der dargestellten Ausführungsform luftdichte Verschlüsse
an den Enden des Trockenapparates aufrecht zu halten. Man kann vielmehr mehr oder
weniger an diesen Stellen Luft durchlassen. Im Innern des Trockners herrscht ein
geringer Unterdruck, während in dem Kanal 18 ein geringer Überdruck vorhanden ist.
An dem Kasten 17 ist ein Steigrohr :22 von verhältnismäßig geringem Querschnitt
angebracht, durch welches ein Teil des Trockenmediums von den Gebläsen 13 in die
Atmosphäre abgeleitet wird. Hierbei -wird der Druck im Innern der Kammer io vermindert,
und durch die Öffnungen an den Enden des Gehäuses tritt frische Luft ein, um den
abgelassenen Teil des Luft-Dampf-Gemisches zu ersetzen.
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Wie aus Abb. 2 hervorgeht, sind vier Etagen von Rollenpaaren vorgesehen.
Diese Rollen oder Walzen im Innern der Kammer können sämtlich oder auch nur teilweise
in geeigneter Weise angetrieben werden, um die Bretter zwischen den Rollenpaaren
vorwärts zu bewegen. Die Kammer ist durch Dampfschlangen 24 erwärmt, -welche sich
zwischen den Seitenwänden des Gehäuses erstrecken, und zwar zweckmäßig unter den
unteren Rollen a3 eines jeden Paares.
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Jedes Mehrfachrohr 21 (Abb. 3) steht mit fünf Verteilungsrohren 25
in Verbindung, wobei für jede der übereinanderliegenden Bahnen der Bretter ein Rohr
25 oberhalb und unten vorhanden ist. Diese Rohre 25 sind auf der inneren Seite mit
Öffnungen 26 versehen, durch die das erwärmte Trockenmittel in das Innere des Gehäuses
gelangen kann.
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Nalie der Kammer io, zweckmäßig unmittelbar auf dein Gehäuse, befindet
sich ein Instrumentenbehälter 27, welcher aus Metall gefertigt und an mehreren Seiten
der Ein-
Wirkung der Luft ausgesetzt ist, um. leicht Wärme' abzugeben.
Durch ein Rohr 28 ist der Instrumentenbehälter mit einem der Mehrfachrohre 16 verbunden,
und an der gegenüberliegenden Seite des Behälters ist dieser durch ein Rohr 29-
mit dem Innern der Kammer ro verbunden. Auf diese Weise wird ein verhältnismäßig
kleiner Strom des Trockenmittels aus dem Gehäuse durch den Behälter 27 unter Einwirkung
eines Gebläses 13 getrieben. Bei der in Abb. 4 gezeigten Ausführungsform ist ein
besonderes kleines Gebläse 3r vorgesehen, welches durch das Rohr 3o an Stelle des
Rohres 28 mit dein Behälter 27 verbunden ist, so daß ein Teil oder eine Probe des
Trockenmittels aus der Kammer ro durch den Behälter 27 in die Atmosphäre übergeleitet
wird und somit verlorengeht.
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In dem Rohr 29 ist eine Drosselklappe 32 angeordnet, durch die der
Durchfluß des Trockenmittels verringert oder ganz abgeschlossen werden kann. Die
Einstellung der Drosselklappe wird durch eine Kurbel 33 bewerkstelligt" die an dem
äußeren Ende durch eine Stange 34 einstellbar mit einem von einer Membran betätigten
Hebel 35 verbunden ist. Membrandosen dieser Art sind an sich bekannt und bestehen
aus einer Kammer, welche durch einen Flüssigkeitsdruck ausdehnbar ist. Durch diese
Ausdehnung wird ein Zug auf eine Stange 38 ausgeübt, entgegen der Spannung der Feder
37, um den Hebel 35 auf seinem Zapfen 3;8 zu drehen, wodurch die Drosselklappe 32
nach der Verschlußstellung 32 hin bewegt wird.
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Auch in dem Rohr 2z befindet sich eine Drosselklappe 39, deren äußere
Kurbel 4o durch eine Stange 41 einstellbar mit einem Hebel 42 verbunden ist, welcher
gleichfalls mit einer Membrandose 8 in Verbindung steht, und zwar durch eine von
einer Feder 37 umgebenden Stange 36 zur Erzielung einer ähnlichen Wirkung wie mit
der Membrandose 7.
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In dem Behälter 27 befinden sich ein Trockenkugelthermometer 44 und
ein Naßkugelthermometer 45, welche in Abb. 5 schematisch angedeutet sind. Es ist
hier angenommen, daß diese Thermometer durch spiralförmig gewundene, mit Gas gefüllte
Metalldosen gebildet werden. Bei steigender Temperatur dehnen sie sich aus, und
bei fallender Temperatur ziehen sie sich zusammen. Dieses Ausdehnen und Zusammenziehen
wird verwertet, um die Regulierungsvorrichtung in Tätigkeit zu setzen. In den Ventilgehäusen
46 und 46' befindet sich ein Schraubstöpsel 47 mit -dem Ventilsitz 48 und einer
Bohrung 49, die durch einen radialen Kanal 50 mit einer Ringnut
5, verbunden ist. Letztere steht in Verbindung mit einem Druckluftrohr 52,
welches nach einem Kompressor führt.
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Ein Doppelventilkegel 53 vermag einerseits den -Sitz 48 abzuschließen
oder, wenn von diesem abgehoben, den Kanal 9 in dem Ventilgehäuse 46 bzw. 46' zu
schließen. Der Ventilkegel 53 besitzt eine Durchbohrung, die zu dem kurzen Rohr
54 paßt, welches den Ventilkegel trägt. Dieses Rohr ist an einer Seite eines Blasebalgs
55 befestigt und kann hin und zurück bewegt werden, je nachdem der Blasebalg sich
zusammenzieht oder sich ausdehnt. An die andere Seite des Blasebalgs schließt sich
ein Rohr 56 bzw. 56' an, welches fest von einem Arm 57 an dem Gehäuse 46 bzw. 46'
getragen wird. Dehnt sich der Blasebalg 55 aus, so setzt sich der Ventilkegel 53
auf seinen Sitz 48 auf. Zieht sich der Blasebalg 55 zusammen, so wird der Ventilkegel
von dem Sitz 48 abgehoben und schließt die Öffnung 9.
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Das Ende des Rohres 56 kann durch eitlen Streifen oder eine Platte
58 geschlossen werden, welche aus schmiegsamem Material besteht und an einer Welle
59 befestigt ist, die drehbar in den Seitenwänden des Behälters gelagert ist. Die
Platte 58 ist mit dem freien Ende des Thermometers 45 durch einen Stab 6o verbunden,
welcher mit einer geeigneten Vorrichtung, beispielsweise mit einem Spannschloß 61,
zum Einstellen seiner Länge ausgestattet ist. Auf der Welle 59 befindet sich ein
Zahnrad 62, welches mit einem kleinen Zahnrad 63 im Eingriff steht, das in fester
Verbindung finit einem Zeiger 64 einer Skala 64' steht für das Naßkugelthermometer.
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.Das Ende des Rohres 56' kann durch einen Streifen oder eine Platte
65 verschlossen werden, die auf einer Welle 66 sitzt, deren Zahnrad 67 in ähnlicher
Weise, wie vorher beschrieben, mit einem kleinen Zahnrad 68 im Eingriff steht. Letzteres
ist mit einem Zeiger 69 der Anzeigevorrichtung 69' verbunden für das Trockenkugelthermometer.
Die Platte 65 ist mit dem freien Ende des Thermometers 44 durch eine Stange
70 verbunden, in der ein Einstellspannschloß.7z sich befindet.
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In jedem Ventilgehäuse 46 sowie 46' ist eine ringförmige Kammer 72
vorhanden, die den Ventilkegel 53 umgibt und entweder mit der Bohrung 49 oder mit
der Öffnung 9 in Verbindung steht, je nach der Lage des Ventilkegels. Ein Druckrohr
73 verbindet die Kammer 72 des Ventilgehäuses 46 finit der Membran B. Die Kammer
72 des Ventilgehäuses 46' ist durch das Rohr 74 mit der Membran 7 verbunden.
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Soll ein Trockner der beschriebenen Art in Tätigkeit gesetzt werden,
so enthält er zunächst Luft und kein anderes Medium. Die durch das Gehäuse geführten
Bretter geben
ihre Feuchtigkeit infolge der im Innern der Kammer
herrschenden Wärme ab, und da die Temperatur in der Kammer ioo° C übersteigt, so
wird diese Feuchtigkeit in Dampf übergeführt, und der Dampf nimmt die Temperatur
in der Kammer an. Die Luft in der Kammer wird allmählich durch ein Luft-Dampf-Gemisch
verdrängt. Naturgemäß ist eine beträchtliche Energie erforderlich, um die hohe Temperatur
in der Kammer aufrechtzuerhalten, wodurch sich das Erfordernis ergibt, einen Kreislauf
des Trockenmittels herbeizuführen, anstatt nach einem Arbeitsvorgang die ganze Menge
des Trockenmittels durch Frischluft zu ersetzen. Auf der andern Seite darf das Trockenmittel,
um wirksam zu sein, keinen zu großen Feuchtigkeitsgehalt besitzen. Es gibt einen
Punkt, bei welchem. diese beiden sich entgegenstehenden Faktoren sich treffen, um
die größte Wirksamkeit im Trockner zu erzielen. Dieser Punkt ändert sich mehr oder
weniger bei verschiedenen Materialien sowie auch mit der in dem Trockenraum vorhandenen
Temperatur. Es ist aber äußerst wichtig, den richtigen Feuchtigkeitsgehalt aufrechtzuerhalten,
wenn dieser bei einem gegebenen Material und gegebener Trockentemperatur festgesetzt
ist.
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Befindet sich der Trockner in Tätigkeit, so erzeugen die Gebläse
13 einen geringen Überdruck in dem Rohr 18 und einen geringen Unterdruck
in der Kammer io, so daß ein Kreislauf durch die Kammer und zurück durch das Rohr
18 aufrecht gehalten wird. Der Kreislauf des Trockenmittels kann fortgesetzt werden
ohne neue Zufuhr frischer Luft, d. h. bis der Feuchtigkeitsgehalt entsprechend der
Verdampfung des Wassers aus dem zu trocknenden Material auf einen Punkt kommt, auf
dem der Reguliermechanismus eingestellt worden ist. Während dieser Zeit ist die
Drosselklappe geschlossen, und kein Trockenmittel verläßt das System. Eine Probe
des Trockenmittels zieht jedoch durch den Instrumentenbehälter 27. Der Regulierungsmechanismus
für das Trockenkugelthermometer wird eingestellt, um eine bestimmte Temperatur unter
ioo° C in dem Behälter 27 aufrecht zu halten, beispielsweise sei diese Temperatur
8i,5° C. Solange die Temperatur in dem Behälter unter dieser Höhe bleibt, legt sich
die schmiegsame Platte dicht gegen das Ende des Rohres 56'. Druckluft dringt in
das wie das Gehäuse .46 gebaute Gehäuse 46' durch das Rohr 52 ein, fließt durch
die Bohrung 49 und durch die Durchbohrung in dem Ventilkegel 53 in das kurze
Rohr 5q., demzufolge der Blasebalg 55 sich ausdehnt. Da die linke Seite des Blasebalgs
durch den Arm 57 verhindert ist, sich zu bewegen, bewegt sich die rechte Seite,
so daß der Ventilkegel gegen den Sitz 4.8 gedrückt wird. Der Kanal 9 in dem Gehäuse
46' ist dann geöffnet, das Rohr 74 mit der Atmosphäre in Verbindung gebracht und
gegenüber der axialen Bohrung 4.9 abgeschlossen. Die in der Membrandose vorhanden
gewesene Druckluft entweicht, und die Feder 37 dieser Dose kommt zur Geltung, derart,
daß der Hebel 55 nach rechts ausschwingt und die Drosselklappe 32 öffnet.
Demzufolge wirkt die Saugkraft in dem Rohr 28 bzw. 3o, das eine Probe des Mediums
aus der Kammer io durch die Öffnung 29 und durch den Behälter 27 zieht. Der Behälter
27, welcher aus Metall oder anderem gutem Wärmeleiter besteht und nicht isoliert
ist, wird durch die Utngebungsluft abgekühlt. Die Temperatur des durchziehenden
Mediums fällt demzufolge. Steigt jedoch die Temperatur, so dehnt sich das Thermometer
aus, und die Spannung in der Platte 65 gibt allmählich nach, und, wenn die Temperatur
8i,5° oder einen anderen festgelegten Grad erreicht, bewegt sich die Platte 65 von
dem Ende des Rohres 56' ab. Der Druck in dem entsprechenden Blasebalg 55 verringert
sich hierbei, und der Blasebalg fällt zusammen, worauf der Ventilkegel
53 sich nach links bewegt, die Öffnung A des Gehäuses 46' schließt und die
ringförmige Karnlner 72 mit der Bohrung 49 in Verbindung setzt. Druckluft tritt
dann in das Rohr 74. ein, und die Membrandose 7 zieht den Hebel 35 nach links entgegen
der Spannung der Feder 37. Die Drosselklappe 32 schließt sich mehr und der Durchfluß
des Trockenmittels durch den Behälter 27 verringert sich. Demzufolge fällt auch
die Temperatur in dem Behälter 27. In dem Behälter wird demzufolge die Temperatur
jederzeit innerhalb gegebener enger Grenzen gehalten. Irgendwelche geeignete Hilfsmittel
können in Anwendung gebracht werden, um das Trockenkugelthermometer bezüglich seiner
Einstellung zu ändern. Das Spannschloß 71 ist nur ein geeignetes Mittel für
eine derartige Einstellbarkeit.
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Bei der Inbetriebsetzung des Trockners ist in dem Trockenmittel nur
wenig Feuchtigkeit enthalten, so daß keine Veranlassung vorliegt, einen Teil des
Trockenmittels durch das Rohr 22 austreten zu lassen. Das \ aßkugelthermometer 45,
welches in einem Medium von gegebener Temperatur arbeitet, zeigt eine Temperatur
erheblich unterhalb der vorgeschriebenen bei Beginn der Tätigkeit des Apparates
an, solange der Feuchtigkeitsgehalt noch niedrig ist, und zu dieser Zeit geht die
Verdampfung des Wassers an der Kugel verhältnismäßig schnell vor sich, so daß die
Abkühlung an der Kugel erheblich ist. Das Rohr 56 bleibt daher durch die schmiegsame
Platte
58 geschlossen; und in dem Blasebalg 55 herrscht ein entsprechender Druck, wodurch
das Rohr 73 durch die Öffnung g mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Die Meinbrandose
zieht sich daher zusammen, und die Feder 37 vermag den Hebel 4.2 nach rechts zu
bewegen, so daß die Drosselklappe 39. geschlossen wird. Ein Entweichen des Trockenmittels
findet daher nicht statt, und der Anteil des Dampfes kann allmählich steigen infolge
der fortgesetzten Zufuhr von nassem Gut in die Trockenkammer. Steigt der Feuchtigkeitsgehalt
bis zu dem Punkt, auf welchem das Naßkugelthermometer eingestellt ist, so verläßt
die Platte 58 das Ende des Rohres 56, der entsprechende Blasebalg 55 fällt zusammen,
und der Ventilkegel 53 bewegt sich nach links, die Öffnung g wird geschlossen, und
das Rohr 73 läßt Druckluft ein, die die Membrandose 8 sich ausdehnen läßt, so daß
der Hebel 42 nach links gezogen wird und die Drosselklappe 49 sich öffnet. Ein Teil
des Trockenmittels wird durch das Rohr 22 in die Atmosphäre abgeleitet, und eine
entsprechende Menge frischer Luft gelangt in die Kammer ro durch die Öffnungen an
seinen Enden. Allmählich steigert sich das Verhältnis über das gewollte Maß hinaus,
und dann öffnet die Platte 58 wieder das Rohr 56. Das Ergebnis ist ein Wiederschließen
der Drosselklappe 39, wodurch das Entweichen des Luft-Dampf-Gemisches sich
verringert.
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Die Zeiger 64 und 69 zeigen die Temperaturen der beiden Kugeln
45 und 44 an, so daß der Wärter die Stellung der beiden Thermometer erkennen und
die gewünschte Einstellung auf das genaueste vornehmen kann.