HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Trocknen
pulverisierter oder granulärer Materialien, z. B. von
synthetischen Harzen, veredelten Nahrungsmitteln, in der Medizin
verwendeten chemischen Materialien usw., indem sie mittels
elektromagnetischer Wellen, wie Mikrowellen, Kurzwellen
usw., dielektrisch erhitzt werden.
2. Stand der Technik
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Bekanntlich werden derartige pulverisierte oder
granuläre Materialien herkömmlicherweise mittels eines
Heisslufttrockenverfahrens getrocknet. Ein konkretes Beispiel
einer für dieses Verfahren bekannten Bauweise ist in Fig.
2 dargestellt. Außerdem kennt man den mit einem Gebläse,
einem Heizgerät und einem Trichter ausgestatteten
sogenannten Trichtertrockner.
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Das in Fig. 2 dargestellte System besteht aus einem
Vorheizbehälter A, umfassend eine Rührwerksschaufel C, in
dem die durch den Materialeinlass B eingeleiteten
pulverisierten oder granulären Materialien unter Rühren erhitzt
werden, einen Haupttrockenbehälter F, in den die
Materialien aus dem Vorheizbehälter A durch den Materialeinlass G
über einen Kreisverteiler E gelangen, der mit der Seite
des Materialausgangs D des Vorheizbehälters A verbunden
ist, und in dem die Materialien mit der thermischen
Energie eines Heizgerätes H erhitzt werden, einen
Entfeuchtungsapparat J, der sich stromaufwärts des Heizgerätes H
befindet und entfeuchtete Luft zuführt, eine Rohrleitung
T, die die Abluft des Haupttrockenbehälters F durch die
Abluftöffnung K zur Heizöffnung L des Vorheizbehälters A
über einen Leitungsfilter N, ein Gebläse O und ein
Heizgerät
H&sub1; zurückleitet, sowie eine Rohrleitung R, die die
Abluft des Vorheizbehälters A zum Einlass Q der
Regenerationsleitung für den Entfeuchtungsapparat J durch die
Abluftöffnung P zurückführt.
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Die pulverisierten oder granulären Materialien werden
im Vorheizbehälter A vorgeheizt und im
Haupttrockenbehälter F auf einen festgelegten prozentualen
Feuchtigkeitsgehalt getrocknet. Aus dem Materialauslass S des
Haupttrokkenbehälters F werden sie für das anschließende Verfahren
entlassen. Der Vorheizbehälter A dient auch als
Kristallisationsbehälter, wenn die pulverisierten oder granulären
Materialien nicht kristallisiertes Polyethylenterephthalat
usw. sind.
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Bei dem beschriebenen herkömmlichen Verfahren wird
die entfeuchtete Luft aus dem Entfeuchtungsapparat J von
den Heizgeräten H bzw. H&sub1; erhitzt. Die erhitzte Luft wird
vom Gebläse O zum Vorheizbehälter A geleitet, wo sie die
pulverisierten oder granulären Materialien auf die
gewünschte Temperatur erhitzt (und pulverisierte oder
granuläre Materialien wie nicht kristallisiertes
Polyethylenterephthalat usw. kristallisiert). Danach wird die
erhitzte Luft zum Haupttrockenbehälter F geleitet, wo sie
die pulverisierten oder granulären Materialien bis zum
festgelegten prozentualen Feuchtigkeitsgehalt trocknet.
Auf diese Weise durchläuft die erhitzte Luft die Behälter
A und F als Medium.
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Aus diesem Grund verbraucht das herkömmliche Beispiel
eine große Menge an elektrischer Energie für das Erhitzen
der Luft, mit der die Temperatur pulverisierter oder
granulärer Materialien im Vorheizbehälter A erhöht und das
Adsorbens im Entfeuchtungsapparat J regeneriert wird,
sowie für den Antrieb des Gebläses O, das die erhitzte Luft
weiterleitet. Ein niedriger Energiewirkungsgrad aufgrund
von Strahlungsverlust in den Leitungen für die heiße Luft,
beispielsweise in Rohrleitung T, Rohrleitung R usw., führt
zudem zu hohen Betriebskosten.
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Außerdem werden die Systemkosten durch den
Leitungsfilter N in der Mitte der Rohrleitung T vergrößert.
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Das herkömmliche Beispiel eignet sich außerdem nicht
für pulverisierte oder granuläre Materialien wie Nylon,
die beim Erhitzen in Luft aufgrund von Oxidation gelb
werden.
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Man kennt das "hocheffiziente Materialtrockengerät"
der PCT mit der Internationalen Veröffentlichungsnummer WO
82/01062. Das Gerät umfasst: eine erste unter reduziertem
Druck stehende Trockenkammer mit einem Generator für
elektromagnetische Wellen, mit dem das durch einen
Materialeinlass zugeführte Material dielektrisch erhitzt wird;
eine zweite unter reduziertem Druck stehende
Trockenkammer, die durch eine Verbindungsleitung und ein
wärmebewahrendes Heizgerät (auger, s. Seite 10. 1. Absatz) mit dem
Materialauslass der ersten unter reduziertem Druck
stehenden Trockenkammer verbunden ist, sowie eine Vakuumpumpe
(Saugluftquelle), mit der zumindest der Druck in der
ersten unter reduziertem Druck stehenden Trockenkammer
abgebaut wird.
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Es ist jedoch kein Merkmal des in der Bezugsstelle
offenbarten Gerätes, dass die Materialien in der zweiten
unter reduziertem Druck stehenden Trockenkammer unter
einem höheren Vakuum als in der ersten unter reduziertem
Druck stehenden Trockenkammer getrocknet werden. Daher
lassen sich in dem Gerät Glimmentladungen in der ersten
unter reduziertem Druck stehenden Trockenkammer schwer
verhindern, wenn die Materialien mit elektromagnetischen
Wellen getrocknet werden, die von einem Generator für
elektromagnetische Wellen erzeugt werden.
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Bei dem in der Bezugsstelle offenbarten Gerät
vermindert außerdem eine einzige Saugluftquelle den Druck in der
ersten und der zweiten unter reduziertem Druck stehenden
Trockenkammer. Daher kann man den Druck in der ersten und
der zweiten unter reduziertem Druck stehenden
Trockenkammer nicht unabhängig voneinander regulieren und die
Trokkengeschwindigkeit nicht für jede Trockenkammer separat
ändern.
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Das Gerät zum Trocknen von Materialien aus dem
Französischen Patent Nr. 1398016 ist bekannt. Es umfasst: Eine
erste unter reduziertem Druck stehende Trockenkammer mit
einem Generator für elektromagnetische Wellen und einer
Pumpe; mehrere obere Kammern, jeweils mit Pumpen, an der
Oberseite der ersten unter reduziertem Druck stehenden
Trockenkammer; mehrere untere Kammern, jeweils mit Pumpen,
an der Unterseite der ersten unter reduziertem Druck
stehenden Trockenkammer sowie ein Förderband an den
Unterseiten der ersten unter reduziertem Druck stehenden
Trockenkammer, der oberen und der unteren Kammern, mit dem die zu
trocknenden Materialien, wie Tabakblätter, horizontal
befördert werden. Das Gerät hat spezielle
Versiegelungsvorrichtungen, mit denen die Kammern luftdicht gemacht
werden.
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Das Gerät des französischen Patentes Nr. 1398016
erfordert eine mechanische Transportvorrichtung,
beispielsweise ein Förderband, sowie spezielle
Versiegelungsvorrichtungen zur reibungslosen Versiegelung der Kammern. Es
ist jedoch schwierig, die Kammern ausreichend
gegeneinander abzudichten.
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Die Erfindung löst alle genannten Probleme, indem sie
die pulverisierten oder granulären Materialien mittels
elektromagnetischer Wellen, wie Mikrowellen usw., unter
reduziertem Druck auf die festgelegte Temperatur erhitzt
(und kristallisiert, falls die pulverisierten oder
granulären Materialien nicht kristallisiertes
Polyethylenterephthalat usw. sind). Danach werden sie mittels eines
Druckreduktionsverfahrens auf die festgelegte prozentuale
Feuchtigkeit getrocknet.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung
eines Gerätes zum Trocknen pulverisierter oder granulärer
Materialien, ausgerüstet mit einem unter reduziertem Druck
stehenden Trockenbehälter mit einem Generator für
elektromagnetische Wellen, der die durch einen Materialeinlass
zugeführten pulverisierten oder granulären Materialien
dielektrisch erhitzt, einem Haupttrockenbehälter, der mit
dem Materialauslass des unter reduziertem Druck stehenden
Trockenbehälters über ein Verbindungsrohr verbunden ist
und auch ein Heizgerät besitzt, sowie Saugluftquellen, die
jeweils mit dem unter vermindertem Druck stehenden
Trockenbehälter und dem Haupttrockenbehälter verbunden
sind. Da bei der Erfindung der unter vermindertem Druck
stehende Trockenbehälter und der Haupttrockenbehälter mit
separaten Saugluftquellen ausgerüstet sind, lassen sich
die auf die beiden Behälter ausgeübten Drücke, falls
erforderlich, separat ändern. Verglichen mit dem
Heißlufttrockensystem ist der Strahlungsverlust klein, da
das Gerät nicht wie das herkömmliche System umlaufende,
durch Rohrleitungen geblasene Luft als Medium verwendet
und somit einen hohen Energiewirkungsgrad bereitstellt.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die
Bereitstellung eines Gerätes, das verglichen mit dem
vorstehenden Gerät einen höheren Energiewirkungsgrad und
geringeren Strahlungsverlust bereitstellt, da die
pulverisierten oder granulären Materialien zusätzlich zum
Heizverfahren auch beim Druckreduktionsverfahren unter
vermindertem Druck und nicht nur im unter vermindertem Druck
stehenden Trockenbehälter, sondern auch im
Haupttrockenbehälter getrocknet werden, wobei das Gerät nicht wie das
herkömmliche Gerät umlaufende, durch Rohrleitungen
geblasene Luft als Medium verwendet.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung
eines Gerätes, das verglichen mit dem herkömmlichen Gerät
die Gelbfärbung der pulverisierten oder granulären
Materialien verringert, indem diese mittels Druckreduktion
erhitzt und getrocknet werden, falls sie, wie Nylon, beim
Erhitzen in Luft durch Oxidation gelb werden.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung
eines Gerätes, das die Trockenzeit weiter verkürzt, indem
die vorstehend erwähnten pulverisierten oder granulären
Materialien, wie Nylon, unter vermindertem Druck
getrocknet werden und die Heiz- und Konservierungstemperatur
verglichen mit dem herkömmlichen Beispiel höher eingestellt
wird.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist eine leichtere Wartung
sowie die Verkleinerung des Gerätes, das weniger
Komponenten enthält, da man aufgrund der vorstehend beschriebenen
Bauweise nicht wie bei dem in Fig. 2 gezeigten
herkömmlichen Beispiel den Leitungsfilter und die
Entfeuchtungsvorrichtung regenerieren muss.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, das Trocknen
zu beschleunigen oder die endgültige prozentuale
Feuchtigkeit zu verringern, indem für den unter vermindertem Druck
stehenden Trockenbehälter und den Haupttrockenbehälter
separate Saugluftquellen bereitgestellt und, wie vorstehend
erwähnt, in diesen Behältern unterschiedliche verminderte
Drücke erzeugt werden.
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Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden
mittels der folgenden Erklärung verdeutlicht:
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Zur Lösung der vorstehenden Aufgaben verwendet die
Erfindung ein Gerät nach Anspruch 1.
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Stromaufwärts des unter reduziertem Druck stehenden
Trockenbehälters ist ein unter reduziertem Druck stehender
Vorbereitungsbehälter bereitgestellt, in dem so ebenfalls
mit der Saugluftquelle der Druck vermindert werden kann.
Für den unter reduziertem Druck stehenden
Vorbereitungsbehälter wird gewöhnlich mindestens die Saugluftquelle des
unter reduziertem Druck stehenden Trockenbehälters
verwendet.
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Der unter reduziertem Druck stehende
Vorbereitungsbehälter, der unter reduziertem Druck stehende
Trockenbehälter und der Haupttrockenbehälter sind nacheinander
angeordnet. Die zu trocknenden pulverisierten oder granulären
Materialien werden durch den unter reduziertem Druck
stehenden Vorbereitungsbehälter eingeleitet. Der
Materialauslass des unter reduziertem Druck stehenden
Vorbereitungsbehälters und der Materialeinlass des unter reduziertem
Druck stehenden Trockenbehälters sind durch eine
Materialleitung verbunden.
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Die zu trocknenden pulverisierten oder granulären
Materialien werden im unter reduziertem Druck stehenden
Trockenbehälter mittels elektromagnetischer Wellen, wie
Mikrowellen usw., unter vermindertem Druck auf die
vorgegebene Temperatur erhitzt.
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Danach werden die erhitzten pulverisierten oder
granulären Materialien unter Wärmeisolation im
Haupttrockenbehälter
bis zu der vorgegebenen prozentualen Feuchtigkeit
getrocknet.
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Wenn die pulverisierten oder granulären Materialien
nicht nur im unter vermindertem Druck stehenden
Trockenbehälter, sondern auch in Haupttrockenbehälter unter
vermindertem Druck erhitzt werden, lässt sich das Vergilben der
Materialien durch Oxidation verhindern. Außerdem wird ihre
Färbung durch externe Luft verhindert, da keine
hindurchgeblasene heiße Luft als Medium verwendet wird, wie bei
dem herkömmlichen Heißlufttrockensystem.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es zeigt:
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Fig. 1 ein Durchlaufdiagramm einer Ausführungsform,
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Fig. 2 ein Durchlaufdiagramm des herkömmlichen
Beispiels.
EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Nachstehend ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform
gemäß Fig. 1 beschrieben.
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Es ist 1 ein unter vermindertem Druck stehender
Trokkenbehälter in geschlossener Bauweise mit einem
Wellenleiter 3 usw. eines Generators für elektromagnetische Wellen
2, der Mikrowellen, ferne Infrarotstrahlen und andere
elektromagnetische Wellen erzeugt und mit der Deckenplatte
verbunden ist, sowie einem an anderer Stelle der
Deckenplatte bereitgestellten Materialeinlass 4. Die durch den
Materialeinlass 4 in den unter vermindertem Druck
stehenden Trockenbehälter 1 eingeleiteten pulverisierten
oder granulären Materialien, wie synthetisches Harz usw.,
werden durch Bestrahlung mit elektromagnetischen Wellen
aus dem Generator für elektromagnetische Wellen 2
dielektrisch auf die gewünschte Temperatur erhitzt und
gleichzeitig mittels der Rotation einer Rührvorrichtung 5
gerührt, die im unter reduziertem Druck stehenden
Trockenbehälter bereitgestellt ist. Dabei ist der Druck
vermindert, wie nachfolgend erläutert, und die heißen
pulverisierten oder granulären Materialien werden durch
ein Verbindungsrohr 7, das mit dem Materialauslass 6 des
unter vermindertem Druck stehenden Trockenbehälters 1
verbunden ist, in den Haupttrockenbehälter 30 eingespeist.
Es ist 8&sub3; ein Materialventil.
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Der Materialeinlass 4 des unter vermindertem Druck
stehenden Trockenbehälters 1 ist mit einer Materialleitung
10 verbunden, die stromaufwärts, in dieser Reihenfolge,
mit einem Materialventil 8&sub2;, einem unter vermindertem
Druck stehenden Vorbereitungsbehälter 9, einem
Materialventil 8&sub1; und einer Materialzufuhrquelle 11 ausgerüstet
ist.
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Der unter vermindertem Druck stehende
Vorbereitungsbehälter 9, der unter vermindertem Druck stehende
Trockenbehälter 1 und der Haupttrockenbehälter 30 sind
hintereinander angeordnet. Die zu trocknenden pulverisierten oder
granulären Materialien werden durch den unter vermindertem
Druck stehenden Vorbereitungsbehälter 9 eingeleitet. Der
Materialauslass 9b des unter vermindertem Druck stehenden
Vorbereitungsbehälters 9 und der Materialeinlass 4 des
unter vermindertem Druck stehenden Trockenbehälters 1 sind
durch die Materialleitung 10 miteinander verbunden.
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Ein Auslassrohr 21 zweigt von der Materialleitung 10
zwischen dem Materialeinlass 4 und dem Materialventil 8&sub2;
ab. Mit diesem Auslassrohr 21 ist eine Saugluftquelle 20,
z. B. eine Membranpumpe, verbunden, so dass damit der
Druck im Inneren des unter vermindertem Druck stehenden
Trockenbehälters 1 unter Atmosphärendruck (100-200 Torr
bei dieser Ausführungsform, jedoch nicht auf diesen Wert
beschränkt) vermindert werden kann. Außerdem zweigt in der
Mitte des Auslassrohrs 21 ein Zweigauslassrohr 22 ab,
dessen anderes Ende mit dem unter reduziertem Druck
stehenden Vorbereitungsbehälter 9 verbunden ist. So kann
durch Öffnen des Auslassventils 23 auch der Druck im unter
reduziertem Druck stehenden Vorbereitungsbehälter 9
vermindert werden.
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Das untere Ende des Verbindungsrohrs 7 ist mit dem
Materialeinlass 31 des Haupttrockenbehälters 30 verbunden.
Dieser besitzt ein Heizgerät 33 auf der ihn umgebenden
Wand. Mit der Deckenplatte des Haupttrockenbehälters 30
ist außerdem ein Auslassrohr 24 verbunden, das wiederum
Verbindung zu einer weiteren Saugluftquelle 20 hat, die
von der Saugluftquelle 20 verschieden ist. Mit der
Saugluftquelle 20' lässt sich der Druck im
Haupttrockenbehälter 30 so reduzieren, dass dieser unter
einem anderen Druck als der unter vermindertem Druck
stehende Trockenbehälter 1 und der unter vermindertem
Druck stehende Vorbereitungsbehälter 9 arbeitet.
Mikrowellen verursachen bei vermindertem Druck von 100
Torr oder darunter eine elektromagnetische Entladung am
Strahlungsausgang. Daher lässt sich gemäß dieser Bauweise
in dem unter vermindertem Druck stehenden Trockenbehälter
1 kein sehr niedriger Druck einstellen. Vorzugsweise
verwendet man also diese Konstruktion, wenn beispielsweise
der Druck im Haupttrockenbehälter 30 auf 1-10&supmin;³ reduziert
wird und wenn bei dem Druck, der auf den unter
vermindertem Druck stehenden Trockenbehälter 1 und den
Haupttrockenbehälter 30 in Fig. 1 ausgeübt wird
(beispielsweise 100-200 Torr), die Trockengeschwindigkeit
nicht ausreicht oder der Prozentsatz der Restfeuchtigkeit
zu hoch ist. Die im Haupttrockenbehälter 30 auf die
vorgegebene prozentuale Feuchtigkeit getrockneten
pulverisierten oder granulären Materialien werden über einen
Materialauslass 32 durch einen luftdichten Kreisverteiler für
das anschließende Verfahren entlassen. In der Zeichnung
gibt die Bezugszahl 12 ein Füllstandsmessgrät, 13 eine
Antriebsquelle, beispielsweise einen Motor, der eine auf
einer Drehachse 14 befestigte Rührvorrichtung 5 dreht, und
15 einen Temperatursensor wieder.
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Nachstehend ist der Betrieb dieser Ausführungsform
beschrieben.
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Bei geschlossenem Materialventil 8&sub2; öffnet sich das
Materialventil 8&sub1; und leitet die pulverisierten oder
granulären Materialien von der Materialzufuhrquelle 11 in den
unter vermindertem Druck stehenden Vorbereitungsbehälter 9
bis zur Obergrenze des Füllstandsmessers 12 ein. Das
Ventil schließt sich, wenn der Behälter mit dem vorgegebenen
Volumen pulverisierter oder granulärer Materialien gefüllt
ist.
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Dann öffnet sich das zuvor geschlossene Auslassventil
23 und reduziert den Druck im unter vermindertem Druck
stehenden Vorbereitungsbehälter 9 (beispielsweise auf 100-
200 Torr, jedoch nicht auf diesen Wert beschränkt).
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Ferner wird der Druck im unter vermindertem Druck
stehenden Trockenbehälter 1 und im Haupttrockenbehälter 30
mittels separater Saugluftquellen 20 und 20' bereits auf
den vorgegebenen Wert (beispielsweise auf 100-200 Torr,
jedoch nicht auf diesen Wert beschränkt) abgebaut.
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In diesem Zustand öffnet sich das Materialventil 8&sub2;
und liefert die pulverisierten oder granulären Materialien
von dem unter vermindertem Druck stehenden
Vorbereitungsbehälter
9 in den unter vermindertem Druck stehenden
Trokkenbehälter und schließt sich dann. Unter vermindertem
Druck entsendet der Generator für elektromagnetische
Wellen 2 elektromagnetische Wellen, beispielsweise
Mikrowellen, auf die pulverisierten oder granulären Materialien in
dem unter vermindertem Druck stehenden Trockenbehälter 1.
Diese werden gleichzeitig mittels der Antriebsquelle 13
gerührt. Die pulverisierten oder granulären Materialien
werden so lange mit elektromagnetischen Wellen erhitzt,
bis sie die vorgegebene Temperatur erreichen. Die
Materialtemperatur wird mit dem Temperatursensor 16 auf dem
unter vermindertem Druck stehenden Trockenbehälter 1
gemessen. Das beim Erhitzen aus den Materialien verdampfte
Wasser wird von der Saugluftquelle 20 durch den
Materialeinlass 4 und das Auslassrohr 21 entlassen.
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Haben die Materialien die vorgegebene Temperatur
erreicht, stellt der Generator für elektromagnetische Wellen
seine Arbeit ein. Das Materialventil 8&sub3; öffnet sich,
leitet die pulverisierten oder granulären Materialien aus dem
unter vermindertem Druck stehenden Trockenbehälter 1 in
den Haupttrockenbehälter 30 und schließt sich. Das
vorstehende Verfahren wird in Verbindung mit dem
Füllstandsmesser 35 des Haupttrockenbehälters 30 wiederholt
durchgeführt.
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Im Inneren des Haupttrockenbehälters 30 wird mit dem
Heizgerät 33 und dem Temperatursensor 15 die vorgegebene
Temepratur aufrechterhalten. Daher werden die in den
Haupttrockenbehälter 30 eingeleiteten Materialien unter
vermindertem Druck getrocknet, und gleichzeitig wird die
im unter reduziertem Druck stehenden Trockenbehälter 1
durch Erhitzen erzeugte Temperatur beibehalten. Das im
Haupttrockenbehälter 30 von den Materialien verdampfte
Wasser wird mittels der Saugkraft der Saugluftquelle 20
durch das Auslassrohr 24 entlassen.
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Die Materialien, die auf den vorgegebenen
prozentualen Feuchtigkeitsgehalt getrocknet worden sind, werden des
nachfolgenden Verfahrens aus einem Kreisverteiler 34 in
das nachfolgende Verfahren je nach den Anforderungen
entlassen.
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Die pulverisierten oder granulären Materialien werden
unter vermindertem Druck mittels elektromagnetischer
Wellen, wie Mikrowellen usw., aus einem Generator für
elektromagnetische Wellen in dem unter vermindertem Druck
stehenden Trockenbehälter 1 dielektrisch erhitzt, wodurch
sich ihre Temperatur erhöht. Im Falle von pulverisierten
oder granulären Kunststoffmaterialien, wie nicht
kristallisiertes Polyethylenterephthalat usw., werden diese bei
dem Heizverfahren außerdem kristallisiert.