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Einrichtung zur Überwachung des Trocknungsvorganges bei Stoffen, insbesondere
bei Holz Bei der Trocknung von Stoffen hatte man bisher keine sicheren Mittel in
der Hand, um den Verlauf der Trocknung zu verfolgen, insbesondere um das Ende des
Trockenvorgangs rechtzeitig festzustellen. Es war nur möglich, durch Probeversuche
mit demselben Stoff die ungefähre Zeitdauer der für die Trocknung erforderlichen
Wärmeeinwirkung festzustellen oder während des Trocknungsvorganges durch Probenahmen
den Verlauf der Trocknung zu bestimmen. Diese Maßnahmen sind ungenau, umständlich
und zeitraubend. Sie sind auch nicht dazu geeignet, eine zu weitgehende Trocknung,
die in vielen Fällen sehr nachteilig sein kann, mit Sicherheit zu verhindern.
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Es ist bekannt, zur Kontrolle der Feuchtigkeitsabgabe elektrische
Hygrometer zu verwenden, die aus einem Isolierstoffkörper bestehen, auf denen Drähte
angeordnet sind, zwischen denen, und zwar zwischen den auf dem gleichen Körper befestigten
Drahtwindungen, bei Gegenwart von Flüssigkeit ein elektrischer Strom fließt. Einrichtungen
dieser Art weisen den Nachteil auf, der sich insbesondere im abziehenden Flüssigkeitsdampf
einer Trockenanlage sehr ungünstig bemerkbar macht, daß sich auf den hierfür allein
in Frage kommenden Teilen, nämlich den Drähten, Flüssigkeit nur sehr schlecht kondensiert,
da diese so ziemlich alle Voraussetzungen erfüllen, die ein beschleunigtes Verdampfen
einer gegebenenfalls auf ihnen sich ausbildenden Flüssigkeitsschicht verursachen
können. Damit kann aber die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, nämlich die
Überwachung des Trocknungsvorganges nicht mit der notwendigen Sicherheit durchgeführt
werden.
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Es ist auch schon versucht worden, zur , Feststellung der Feuchtigkeit
von Bahnen in Spann- und Trockenmaschinen in dem für die
Abführung
der Feuchtigkeit vorgesehenen Abzugsrohr eine thermoelektrische Fernmeßeinrichtung
oder ein sog. Haarhygrometer einzubauen und je nach den Veränderungen der wirksamen
Teile dieser Einrichtungen die Geschwindigkeit des Durchlaufes des zu trocknenden
Gutes zu regeln.
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Zum Überwachen von Eindampfern oder Trocknern mit Mischkondensation
hat man auch schon in von den abziehenden Dämpfen durchströmten Leitungen Meßvorrichtungen
mit Schaugläsern für das Kondensat eingebaut. Diese behälterförmig ausgebildeten
Einrichtungen ermöglichen das Ablesen des je nach l@Iaßgalie der Kondensation der
abziehenden Flüssigkeitsdämpfe volumenmäßig verschieden sich bildenden Kondensats.
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Einrichtungen der vorgenannten Art sind jedoch in ihrer Anordnung
und Inbetriebhaltung sehr verwickelt oder in ihrer Gestaltung und in bezug auf den
für ihre Her stelhing in Frage kommenden Werkstoff für einen rauhen Betrieb ungeeignet.
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Zur Feststellung des Taupunktes einer Flüssigkeit beim Abkühlen von
Gasen wird bekanntlich eine Einrichtung, ein sog. Taupunktsspiegel, benutzt, der
aus kammartig ineinandergreifenden Blechstreifen besteht, deren Abstand sehr klein
gehalten ist, so daß sich zwischen ihnen Flüssigkeit abscheiden kann. Durch die
Flüssigkeitsschicht werden die an sich miteinander nicht in leitender Verbindung
stehenden Teile so weit miteinander in Berührung gebracht, daß ein angeschlossener
Strom fließen kann. Damit werden Anzeigevorrichtungen in Betrieb gesetzt, durch
die der Taupunkt unmittelbar oder mittelbar bestimmt werden kann. Bei dieser bekannten
Einrichtung wird durch ein Thermonieter beim jeweils tiefsten Stand der Taupunkt
und durch ein zweites Thermometer die Kammertemperatur aufgezeichnet, und aus diesen
Angaben kann dann erst der jeweilige Feuchtigkeitsgehalt in dem Gas errechnet werden.
Eine Regelung oder Überwachung des Trockenvorganges von Stoffen mit der in vielen
Fällen erforderlichen Schnelligkeit ist mit der vorgenannten Einrichtung nicht oder
nur unter Anwendung weiterer, sehr verwickelter Zusatzeinrichtungen möglich.
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Die Erfindung verwendet eine im Prinzip dem bekannten Taupunktsspiegel
ähnliche Einrichtung und benutzt den auch bei der Taupunktsbestimmung auftretenden
Effekt einer Flüssigkeitskondensation, weist aber den besonderen Vorteil auf, daß
mit der neuen Einrichtung eine genaue und selbsttätige Messung der volumenmäßigen
Abnahme einer vorhandenen Flüssigkeitsschicht und damit eine sichere und andauernde
Überwachung des Trocknungsvorganges sowie die augeni blickliche Feststellung des
Standes der Trocknung möglich ist. Ausschlaggebend für die besonders günstige Wirkungsweise
des Erfindungsgegenstandes ist außerdem seine besondere und neuartige Ausbildung,
und zwar insofern, als die entsprechenden flächenhaft ausgebildeten Teile der neuen
Einrichtung derart angeordnet sind, daß sich zwischen ihnen durch ummittelbare Kondensation
und durch Zulauf später kondensierter Flüssigkeit eine kohärierende Flüssigkeitsschicht
ausbildet. Damit wird erst in ausreichendem Maße eine genaue und jederzeit mögliche
Temperaturbestimmung erreicht, da sich eine Flüssigkeitsschicht von hinreichendem
Ausmaße bilden und erhalten kann, deren volumenmäßige Abnahme beim Trockenvorgang
sich auch so vollzieht, daß in Abhängigkeit davon die Trocknung überwacht und geregelt
werden kann. Die Erfindung betrifft also eine Einrichtung zur Überwachung des Trockenvorganges
bei Stoffen aller Art, insbesondere bei Holz, Vulkanfiberplatten usw. und besteht
in einem Verfahren, das unter Ausnutzung der bei der T aupunktsbestiminung bekannten
Flüssigkeitskondensation sich dadurch auszeichnet, daß der Trocknungsvorgang in
Abhängigkeit von der volumenmäßigen Abnahme einer zwischen den Kondensationsflächen
irn abziehenden Flüssigkeitsdampf entstandenen Flüssigkeitsschicht geregelt wird.
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Es ist ohne weiteres möglich, die Erfindung bei der Trocknung von
Stoffen im Hochfre- ! quenzfeld, beispielsweise irn Kurzwellen- oder Ultrakurzwellenfeld
mit Wellenlängen bis etwa ioo m, durchzuführen, oder sie zur Cberwachung des Trockenvorgangs
von Stoffen durch unmittelbar oder mittelbare Heizung zur Anwendung zu bringen.
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Die Durchführung des der Erfindung zugrunde liegenden Verfahrens kann
mittels einer in verschiedener Weise ausgebildeten Einrichtung geschehen. In der
Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele von hierfür geeigneten Vorrichtungen
dargestellt.
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Die Fig: i zeigt im Aufriß und die Fig. z im Grundrißr die Feuchtigkeitsabführung
der Trockeneinrichtung. Der Abzugskanal, durch den die aus dem Trocknungsraurn ent-,veichenden
Flüssigkeitsdämpfe in der Pfeilrichtung abziehen, ist mit i bezeichnet. An geeigneter
Stelle sind in diesem Abzugskanal flächenhaft ausgebildete Mittel 2 und.2' vorgesehen,
deren gegenüberliegende Flächen einander so weit g * liert sind, daß ein
in den dadurch -gebileliä deten Spalt gelangter Teil der auf den Flächen der Mittel
kondensierten Flüssigkeit zwischen den Mitteln an geeigneter Stelle eine Flüssigkeitsverbindung
F herstellt. Die Form der :Mittel ist zweckmä ßigerweise so ausgebildet,
daß
ein möglichst großer Teil der sich im wesentlichen auf ihren Oberflächen kondensierenden
Flüssigkeit in Richtung des zwischen den gegenüberliegenden Flächen dieser Körper
bestehenden schmalen Raumes abfließt. Die beiden Körper 2 und a', die, sofern der
Abzugskanal i aus einem Metall besteht, isoliert von diesem im Inneren dieses Kanals
angeordnet sind, oder sofern sie aus einem nichtleitenden Stoff bestehen, an den
entsprechenden Stellen elektrisch leitende Einsätze aufweisen, besitzen je einen
Stromanschluß 3 und 4., der sie mit einer Stromquelle 5 in Verbindung bringt. Sammelt
sich während des Trocknungsvorganges zwischen den beiden gegenüberliegenden Flächen
der Teile z und 2' Flüssigkeit, so wird zwischen den aus elektrisch leitendem Stoff
bestehenden Körpern auf Grund der vorhandenen schwach leitenden Flüssigkeitsverbindung
ein Strom übergehen. Die Größe dieses Stromes kann durch geeignete Instrumente 6
gemessen und sichtbar gemacht werden. Wird nun im Verlaufe des Trocknungsvorgangs
auf den Flächen der Körper :2 und 2' durch Beendigung der Flüssigkeitsabgabe aus
dem zu trocknenden Gut, d. h. bei dessen eingetretenerTrocknung, keine Flüssigkeit
mehr kondensiert, so wird auch in verhältnismäßig sehr kurzer Zeit die Flüssigkeitsverbindung
zwichen den beiden gegenüberliegenden Flächen zur Verdunstung gebracht werden. Beim
Verschwinden dieser Flüssigkeitsschicht aber wird der in bekannter Weise als sog.
Ruhestrom verwendete elektrische Strom unterbrochen, und das Anzeigeinstrument 6
wird sich auf seine Nullstellung einstellen. Dadurch wird nun über geeignete Einrichtungen,
z. B. über ein Relais oder ein Schütz, eine optische oder akustische Vorrichtung
in Tätigkeit gesetzt, die die Beendigung der Trocknung anzeigt. Selbstverständlich
ist es auch möglich, einen Hauptstromschalter zu betätigen, durch den der Stromkreis,
z. B. zur Erzeugung des Hochfrequenzfeldes oder für die elektrische Heizung, unterbrochen
wird.
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Die Fig.3 zeigt eine andere Ausbildungsform des Erfindungsgegenstandes.
In diesem Falle ist in der Wand des Kanals i an geeigneter Stelle ein lichtdurchlässiger
Einsatz 7, z. B. eine Glasscheibe, dicht eingesetzt. Der Teil 2' ist der Glasfläche
wieder so weit genähert, daß in dem noch verbleibenden Zwischenraum kondensierte
Flüssigkeit sich ansammeln kann. Dadurch wird die Feuchtigkeitsabgabe, d. h. der
Verlauf oder die Beendigung der Trocknung sichtbar gemacht, da auf die vorbeschriebene
Weise die Ansammlung von Flüssigkeit oder deren Verschwinden in dem schmalen Raum
zwischen den Teilen 7 und 2' unmittelbar mit dem Auge festgestellt werden kann.
Selbstverständlich ist es möglich, auch bei der Verwendung der in Fig. i dargestellten
Form, sowohl das eine flächenhaft ausgebildete Mittel? bz«-. 2 als auch das andere
2 wenigstens zum Teil aus durchsichtigem Stoff herzustellen, oder es kann durch
die Einfügung einer weiteren Klarscheibe im Teil 2' und durch eine Öffnung in der
Grundfläche des Teiles 2' eine vollkommene Durchsicht erreicht werden, die gegebenenfalls
durch eine besondere Beleuchtung noch verbessert werden kann.
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In Fig. 4 ist eine Ausbildungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt,
bei der die Flüssigkeitsschicht F ebenfalls sichtbar gemacht ist und bei der Vorkehrungen
getroffen sind, daß mit Hilfe einer Lichtquelle und einer sog. Photozelle unter
Z'erwendung optischer Hilfsmittel der Trocknungsvorgang überwacht wird. In dem den
Dampf abführenden Kanal i ist gegenüber dem Teil 2 und in ausreichend geringem Abstand
von diesem eine durchsichtige Platte 7 angeordnet. Die auf den Flächen .dieser Mittel
sich kondensierende Flüssigkeit bildet in der bereits beschriebenen Weise eine Flüssigkeitsverbindung
F zwischen den beiden Teilen 2' und 7. Durch besondere Ausbildung der entsprechenden
Flächen des einen oder der beiden sich gegenüberliegenden Teile ist die Bildung
dieser Flüssigkeitsverbindung an einer ganz bestimmten Stelle und in dem gewünschten
und erforderlichen Umfange leicht zu bewerkstelligen. Die als flächenhafte Mittel
ausgebildeten Kondensationsflächen können z. B. kugelausschnitt-, kegel-, pyramidenstumpf-
oder zylinderförmig oder in einer diesen Formen ähnlichen Weise ausgebildet sein.
Dadurch kann die Flüssigkeitsverbindung sich immer an der gleichen Stelle und mit
ungefähr gleichen Abmessungen ausbilden. Außerhalb des Kanals i ist eine Lichtquelle
S vorhanden, von der aus ein Lichtstrahl auf die Fläche der Flüssigkeitsverbindung
F gerichtet ist. Da der Teil ? aus einem lichtdurchlässigen Stoff, z. B. Glas, besteht,
durchdringt der Lichtstrahl diesen Teil und trifft auf die während des Trocknungsvorgangs
zwischen den Teilen 2' und 7 vorhandene Flüssigkeitsschicht. Der Lichtstrahl wird
zwar an der Grenzfläche Glas-Wasser von seiner ursprünglichen Richtung abgelenkt,
trifft aber auf die Fläche des Teiles 2', die am besten durch Färbung so: ausgebildet
ist, daß der Lichtstrahl von ihr absorbiert wird. Die dazu erforderliche Dunkelfärbung
dieser Fläche kann am einfachsten durch einen dunklen, am besten durch einen schwarzen
nicht glänzenden Farbanstrich hergestellt werden. Besteht der Teil 2 aus einem geeigneten
Metall, z. B. Kupfer, so kann die Oberfläche auch durch
Oxydation
dunkel oder schwarz gefärbt werden. Während des normalen Trocknungsvorganges, bei
dem zwischen den genannten Teilen die Flüssigkeitsverbindung F dauernd besteht,
wird also der Lichtstrahl aus der Lichtquelle 8 ohne weitere Wirkung die ihn absorbierende
Oberfläche des Teiles 2' treffen. Verschwindet jedoch die Flüssigkeitsverbindung
F infolge Beendigung der Trocknung, so wird der Lichtstrahl durch den Teil 7 zwar
hindurchgehen, jedoch die lichtabsorbierende Fläche des Teiles 2' nicht mehr treffen,
da in dem Zwischenraum, in dem vorher die Flüssigkeitsschicht F war, nunmehr Luft
vorhanden ist. Der Lichtstrahl gelangt also, wenn der Teil 7 aus Glas besteht, von
einem optisch dichteren Medium, nämlich dem Glas, in ein optisch dünneres Medium,
nämlich die Luft. Er erleidet dadurch eine andere Brechung tvie vorher und wird
bei einem leicht zu bestimmenden Einfallswinkel an der Grenzfläche gegebenenfalls
total reflektiert. In der Richtung des reflektierten Strahles ist eine lichtempfindliche
Zelle angeordnet, die beim Auftreffen des Lichtstrahles erregt wird und über die
in bekannter Weise die zur Regelung oder zur Unterbrechung des Trocknungsvorganges
erforderlichen Einrichtungen in Tätigkeit gesetzt werden.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die in der Zeichnung dargestellten
Ausbildungsformen, sondern kann noch in mannigfacher Weise abgeändert werden. So
kann, wie auch aus der Fig. d. hervorgeht, zur Führung des Lichtstrahles aus der
Lichtquelle 8 eine Linse 9 oder ein Linsensystem, das an geeigneter Stelle angebracht
ist, verwendet werden. Ferner können zur wirksamen Konservierung des Flüssigkeitsdampfes,
d. h. zur sicheren Ausbildung der Flüssigkeitsverbindung F während des Trocknungsvorganges
die kondensierenden Flächen der Teile und 2' bzw. 7 durch entsprechende Einrichtungen
z. B. mit Wasser oder mit Luft gekühlt werden.