DE669013C - Verfahren zum Trocknen keramischer Koerper mit Hilfe von elektrischen Wechselfeldern hoher Frequenz - Google Patents

Description

• Verfahren zum Trocknen keramischer Körper mit Hilfe von elektrischen Wechselfeldern hoher Frequenz Es ist schon vorgeschlagen worden, die Trocknung keramischer Körper dadurch zu fördern und zu verbessern, daß die keramischen Körper, beispielsweise Körper aus Porzellannasse, der Einwirkung elektrischer Wechselfelder sehr hoher Frequenz, und zwar einer Frequenz über 3. X 1o' Hertz., entsprechend einer Wellenlänge unter ioo m, ausgesetzt werden. Der keramische Körper wird zu dem Zweck beispielsweise zwischen zwei plattenförmigen Elektroden aufgestellt, die an einen Hochfrequenzgenerator (Röhrengenerator) angeschlossen sind. Der Vorteil der Erhitzung mit Hilfe hochfrequenter Wechselfelder liegt vor allen Dingen darin, daß im Gegensatz zu den bisher üblichen Trocknungsverfahren die keramische Masse auch bei verhältnismäßig großen Ouerschnitten bis in die inneren Teile hinein gleichmäßig erwärmt wird, daß also Temperaturunterschiede zwischen den Außenteilen des Querschnittes und den Innenteilen, wie sie bisher unvermeidbar waren, mehr oder weniger fortfallen. Ein weiterer wesentlicher Vorzug der Hochfrequenztrocknung liegt darin, daß auch der Feuchtigkeitsgehalt des keramischen Körpers während des Trockenvorgangs über seinen ganzen Querschnitt praktisch gleich groß ist. Auch hierin unterscheidet sich das neue Verfahren wesentlicl-.:

  von den bisher üblichen Trocknungsverfahre"

  Untersuchungen, die bei der Trocknung `"

  Hilfe hochfreauenter elektrischer Wechs l=,'

  felder angestellt wurden, haben die vorstehend erwähnten vorteilhaften Eigenschaften der Hochfrequenztrocknung bestätigt; sie haben aber auch gezeigt, daß die Ergebnisse des Trockenvorgangs noch günstiger gestaltet werden können, wenn außer der Hochfrequenzbehandlung des keramischen Körpers noch zusätzliche Mittel angewendet werden, die während der Hochfrequenzbehandlung oder nach dieser Behandlung verhindern, daß durch Wärme- oder Feuchtigkeitsaustausch zwischen der Oberfläche des keramischen Körpers und seiner unmittelbaren Umgebung Unterschiede in der Temperatur oder im Feuchtigkeitsgehalt entstehen, d. h. daß der Feuchtigkeitsgrad und die Temperatur der äußeren Querschnittsteile anders sind als im Innern des Körpers. Die dieser Erkenntnis zugrunde liegenden Beobachtungen sind insbesondere an solchen keramischen Körpern gemacht worden, die scharfe Kanten oder vorspringende Ecken besitzen, die also an ihrem äußeren Umfang Querschnittsteile haben, welche, bezogen auf einen bestimmten Raumteil der Masse, verhältnismäßig große Berührungsflächen mit der den Körper umgebenden Luft besitzen. An diesen Stellen tritt ein mehr oder weniger lebhafter Wärmeaustausch zwischen der keramischen Masse und der umgebenden Luft ein, und es entsteht im Innern des keramischen Körpers ein Temperaturgefälle, dessen Richtung entgegengesetzt dem Gefälle ist, welches bei den bisher üblichen Trocknungsverfahren zu beobachten war. Während bisher infolge der lediglich von außen her wirksamen Trocknungswärme die äußeren Teile des Querschnittes eine höhere Temperatur besitzen als die Teile im Innern des Körpers, wird bei der Hochfrequenzbehandlung das Umgekehrte beobachtet. Das Hochfrequenzfeld erwärmt den ganzen Querschnitt des Körpers praktisch gleichmäßig. Infolge des Wärmeaustausches zwischen den äußeren Querschnittsteilen und der umgebenden Luft -#vird jedoch durch Konvexion eine bestimmte Wärmemenge aus den äußeren Querschnittsteilen an die umgebende Luft abgeführt, und zwar um so mehr, je höher der Temperaturunterschied zwischen dieser Luft und dem keramischen Körper ist.
• Ähnliches gilt auch für die Verteilung des Feuchtigkeitsgehaltes über den Querschnitt des zu trocknenden keramischen Körpers. Während die Einwirkung des hochfrequenten Wechselfeldes über den ganzen Querschnitt praktisch gleichmäßige Feuchtigkeitsverteilung erzwingt, geben die äußeren Teile unter Umständen mehr oder weniger stark Feuch-4igkeit nach außen hin ab, und es können da-

  urch Unterschiede im Feuchtigkeitsgehalt

  stehen. die die vorteilhaften Eigenschaften

  7er Hochfrequenzbehandlung zum Teil wieder aufheben.
• Auf diesen Erkenntnissen aufbauend wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, außer der elektrischen Hochfrequenzbehandlung bei der Trocknung noch zusätzliche Mittel anzuwenden, um den Wärme- und Feuchtigkeitsaustausch zwischen den äußeren O_uerschnittsteilen des keramischen Körpers und seiner unmittelbaren Umgebung derart zu beeinflussen, daß ungleichmäßige Temperaturverteilungen und ungleichmäßige Verteilungen im Feuchtigkeitsgehalt möglichst vermieden werden. Von besonderem Vorteil ist es, die den keramischen Körper umgebende Luft durch künstliche Mittel auf eine Temperatur zu bringen, die praktisch ebenso hoch ist wie die Temperatur, welche durch Einwirkung des Hochfrequenzfeldes in dem Körper erzeugt wird. Der keramische Körper kann während der Hochfrequenzbehandlung in einem Raum aufgestellt werden, der künstlich geheizt wird, oder man läßt geheizte Luft während der Hochfrequenzbehandlung an dem keramischen Körper vorbeistreichen. Besonders günstige Erfolge lassen sich erreichen, wenn die Temperatur der Außenluft in der gleichen Weise allmählich erhöht wird, wie durch Einwirken des Hochfrequenzfeldes die Temperatur der keramischen Masse allmählich gesteigert wird. Die Temperaturverteilung wird aber auch schon dann sehr günstig beeinfluß t, wenn während des ganzen Vorgangs der Außenraum auf eine Temperatur gebracht wird, die etwas niedriger ist als die während der Trocknung zulässige Höchsttemperatur der keramischen Masse, die etwa bei go bis 95° C liegt.
• Die Heizung der den keramischen Körper umgebenden Luft hat neben der vorstehend beschriebenen günstigen Einwirkung auf die Temperaturverteilung im Innern des Körpers noch den Vorteil, daß die Abfuhr der Feuchtigkeit aus dem Innern des Körpers gefördert wird. Es liegt dies daran, daß die den Körper umgebende Luft um so mehr Feuchtigkeit aufnehmen kann, je geringer ihr Feuchtigkeitsgehalt gegenüber dem Feuchtigkeitsgehalt des zu trocknenden Körpers ist. Der Trocknungsvorgang wird also, auch das ist durch Versuche bestätigt worden, durch Anwendung der Heizung der umgebenden Luft noch wesentlich abgekürzt.
• Der keramische Körper gibt während der Behandlung Wärme nicht nur an die ihn umgebende Luft ab, sondern auch an den Körper, der ihm als Untersatz dient. Um auch hier ungünstige Einflüsse auf die Temperaturverteilung zu verhindern, wird als Untersatz erfindungsgemäß ein Stoff verwendet, welcher die Wärme schlecht leitet. Es wird dann verhindert, daß durch Wärmeaustausch zwischen den unteren Teilen des keramischen Körpers und dem Untersatz die Temperatur in diesen Teilen niedriger wird als im Innern des Körpers. Vorteilhaft dienen poröse Körper, beispielsweise Schamotte oder Gips, als Untersatz. Diese Körper haben auch noch die Eigenschaft, daß sie während des Trocknungsvorganges Feuchtigkeit aus dem keramischen Körper aufnehmen und daß .sie infolge ihres dadurch bedingten Feuchtigkeitsgehaltes durch das elektrische Wechselfeld ebenfalls erhitzt werden. Dadurch entsteht der gleiche Erfolg, der durch Heizung der den keramischen Körper umgebenden Luft erreicht wird. Es kommt also auch hier darauf an, zu verhindern, daß der Wärmeaustausch so groß wird und daß die äußeren Querschnittsteile niedrigere Temperaturen annehmen als die Querschnittsteile im Innern.
• Zwischen dem Untersatz und dem keramischen Körper kann aber nicht nur ein Wärmeaustausch, sondern ein Feuchtigkeitsaustausch stattfinden, der den Trocknungsvorgang ungünstig beeinflußt. Wenn nämlich Körper als Untersatz verwendet werden, die die Abführung der Feuchtigkeit an den Auflagestellen mehr oder weniger verhindern, so bleiben die unteren Querschnittsteile des keramischen Körpers stets feuchter als diejenigen (uerschnittsteile, die an freier Luft liegen. Erfindungsgemäß wird dieser Erscheinung dadurch begegnet, daß der Untersatz rostartig oder siebartig ausgebildet wird. Der Untersatz wird also so ausgebildet, daß auch bei den auf der Unterlage aufliegenden Teilen des keramischen Körpers möglichst große Berührungsflächen zwischen diesem Körper und der umgebenden Luft entstehen.
• Im vorstehenden wurde nun der Wärme-und Feuchtigkeitsaustausch während der Einwirkung des Hochfrequenzfeldes behandelt. Ähnliche Verhältnisse und dadurch bedingte nachteilige Einwirkungen auf den Zustand des keramischen Körpers können aber auch unmittelbar nach der Hochfrequenzbehandlung eintreten. Verwendet man die Hochfrequenzbehandlung beispielsweise für die in der keramischen Industrie besonders wichtige Trocknung von Drehhubeln auf die sog. Abdrehreife, so kann, wie durch Versuche bestätigt wurde, der keramische Körper, beispielsweise ein Porzellanisolator, durch das Hochfrequenzfeld auf einen Trocknungsgrad gebracht werden, der über den ganzen Querschnitt des Körpers gleichmäßig ist und der genau dem Grad entspricht, der für das Abdrehen erforderlich ist. Nach diesem Trocknungsvorgang hat nun aber der keramische Körper eine verhältnismäßig hohe Temperatur, die bei etwa

  ...bis 95° liegt. Diese Temperatur ist im all-

  gemeinen wesentlich höher als die 'hempet:atur der den Körper umgebenden Luft. Schaltet man das Hochfrequenzfeld ab, sobald der gewünschte Trocknungsgrad erreicht ist, und läßt den Körper in einem Raum normaler Temperatur und normalen Feuchtigkeitsgehaltes abkühlen, so gibt der Körper nicht nur seine Wärme ab, sondern es entsteht auch eine Veränderung des Feuchtigkeitsgehaltes der äußeren Querschnittsteile. Wegen des Unterschiedes zwischen dem Feuchtigkeitsgehalt des vorgetrockneten Drehhubels, der etwa bei 2o°/, liegt, und dem Feuchtigkeitsgehalt der den Körper unmittelbar umgebenden Luft nimmt diese Luft aus den äußeren Querschnittsteilen mehr oder weniger stark Feuchtigkeit auf, und es wird dadurch der Feuchtigkeitsgehalt der äußeren Querschnittsteile des Drehhubels in unerwünschter Weise vermindert. Dieser Nachteil wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß der keramische Körper nach der Hochfrequenzbehandlung in einen Raum gestellt wird, dessen Feuchtigkeitsgehalt eine Austrocknung des Körpers während der Abkühlung verhindert. Der keramische Körper kann dann an die ihn umgebende Luft zwar Wärme abgeben und dadurch abkühlen, sein Feuchtigkeitsgehalt kann sich jedoch nicht ändern, da die umgebende Luft wegen ihres dem keramischen Körper angepaßten Feuchtigkeitsgehaltes aus dem Körper keine Feuchtigkeit mehr aufnehmen kann.
• Nach beendeter Hochfrequenzbehandlung können auch unerwünschte Temperaturgefälle im Innern des keramischen Körpers dadurch entstehen, daß der Körper nach der Behandlung, d. h. während der Abkühlung, seine Wärme zu schnell an die ihn umgebende Luft abgibt, daß also wiederum durch unerwünschten Wärmeaustausch zwischen dem Körper und der umgebenden Luft in den äußeren Querschnittsteilen unerwünschte Temperatursenkungen eintreten. Diesem -Nachteil wird erfindungsgemäß dadurch begegnet, daß auch nach der Hochfrequenzbehandlung die den Körper umgebende Luft geheizt wird, und zwar auf eine Temperatur, die etwas unter der Temperatur des keramischen Körpers liegt. Die Lufttemperatur wird nun nach Abschaltung des Hochfrequenzfeldes allmählich gesenkt, und man hat es dadurch in der Hand, während des Abkühlvorgangs die Temperaturverteilung stets praktisch über den ganzen Querschnitt des Körpers gleichmäßig aufrechtzuerhalten. Bei keramischen Körpern, bei denen es wesentlich auf einen ganz bestimmten Feuchtigkeitsgehalt ankommt, also beispielsweise bei der Trocknung von Dreh,;,;, hubeln auf Abdrehreife, kann dieses gesteuerte

  Abkühlverfahren mitsWem oben erläute@; .

  Verfahren der Abkühlun-- verbunden werd*,

  bei dem die Luftfeuchtigkeit dem Körper an! gepaßt wird. Es werden dann sowohl der Feuchtigkeitsgehalt als auch die Temperatur der umgebenden Luft auf einem solchen Wert gehalten, daß keine unerwünschten Änderungen sowohl der Temperaturverteilung als auch der Feuchtigkeitsverteilung im Innern des keramischen Körpers entstehen können.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Trocknen keramischer Körper mit Hilfe von elektrischen Wechselfeldern sehr hoher Frequenz, insbesondere für die Porzellanherstellung, dadurch gekennzeichnet, 'daß Mittel vorgesehen sind, um während oder nach der Hochfrequenzbehandlung einen Wärme- und bzw. oder Feuchtigkeitsaustausch zwischen der Oberfläche der keramischen Körper und der Umgebung so weit zu verhindern, daß Temperatur- und Feuchtigkeitsdifferenz zwischen dem Innern des Körpers und den äußeren Querschnittsteilen vermieden sind.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die den keramischen Körper umgebende Luft auf eine Temperatur erhitzt wird, die der durch die Hochfrequenzbehandlung erzielten Temperatur des Körpers annähernd gleich ist.
3. 3. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Untersatz für den keramischen Körper während der Hochfrequenzbehandlung ein die Wärme schlecht leitender Körper, vorzugsweise ein poröser Körper (z. B. Schamotte oder Gips) verwendet ist. q. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Untersatz ein sieb- oder rostartiger Körper dient. 5. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der keramische Körper nach der Einwirkung des Hochfrequenzfeldes in einen Raum gelagert wird, dessen Feuchtigkeitsgehalt dem Feuchtigkeitsgehalt des Körpers angepaßt ist. 6. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den keramischen Körper umgebende Luft nach der Hochfrequenzbehandlung von einem Wert, der der Temperatur des Körpers etwa gleich ist, allmählich auf die Raumtemperatur gesenkt wird.