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Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen von keramischem Gut Es ist
an sich bekannt, keramische Rohwaren der sogenannten Feuchtlufttrocknung zu unterwerfen.
Diese besteht darin, daß das Gut zunächst praktisch ohne Wasserabgabe möglichst
bis in den Kern hinein auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wird. Erst wenn dieser
Vorgang abgeschlossen ist, wird Luft mit stetig geringer werdendem Feuchtigkeitsgehalt
zugeführt und so die Ware endgültig auf einen, Trockenheitsgrad gebracht, der das
Brennen zuläßt.
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Diese Methode der Feuchtlufttrocknung ist sowohl stationär als auch
kontinuierlich durchgeführt worden.
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Die stationären Systeme für diese Art der Trocknung erfordern jedoch
einen erheblichen Aufwand an Aggregaten für die Befeuchtung der Luft und ihre Umwälzung,
beispielsweise durchVentilatoren. Das Verfahren wird deshalb kostspielig und für
eine Massenerzeugung unwirtschaftlich.
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Die kontinuierliche Feuchtlufttrocknung findet in sogenannten Kanaltrocknern
statt, Wobei das zu trocknende Gut der Warmluft entgegengeführt wird. Diese Methode
hat den Nachteil, daß Temperatur und Feuchtigkeitsgehalt der horizontal strömenden
Luft selbst schwanken, wobei sich in Bodennähe gänzlich andere Verhältnisse ergeben
als in Gewölbenähe. Selbst die Anwendung kostspieliger Apparaturen vermag die erforderliche
Gleichförmigkeit der Temperatur und Feuchtigkeitsverhältnisse über den Kanalquerschnitt
nicht in einem hinreichenden Maße sicherzustellen.
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In dem einen wie im anderen Falle ist also die Durchführung :des Feuchtlufttrocknungsverfahrens
mit mehr oder weniger großen Schwierigkeiten in
den verschiedensten
Richtungen verbunden. Die Erfindung vermeidet alle diese Nachteile. Sie ermöglicht
es, die Feuchtlufttrocknung durchzuführen, ohne daß Kraft benötigende und verteuernde
Einrichtungen, wie Luftumwälzer, Meßgeräte, Schalter u. dgl. mehr, vorgesehen werden
müssen und ohne daß es notwendig ist, ständig Klappen, Ventile od. dgl. zu bedienen,
um eine Regulierung der Verhältnisse herbeizuführen. Bei dem neuen Verfahren ist
die Gleichmäßigkeit der Verhältnisse über den gesamten Querschnitt des Raumes, in
dem die Trocknung stattfindet, in allen Stadien des Trockenvorganges gewährleistet,
wobei der einfache Aufbau :der Anlage Bedienungsfehler ausschließt.
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Bei dem neuen Verfahren erfolgt in. an sich bekannter Weise die Trocknung
in Trockenkammern in einem unter natürlichem Auftrieb, senkrecht aufsteigenden und
durch Öffnungen in der Kammerdecke entweichenden Warmluftstrom, wobei jedoch gemäß
der Erfindung die optimalen Voraussetzungen für den Verlauf des Trocknungsvorganges
in jeder Phase dadurch geschaffen werden, d.aß die Kammerdecke mit einer großen
Anzahl von gleichmäßig über ihre gesamte Fläche verteilten Durchtrittsöffnungen
von annähernd gleichem Querschnitt und Strömungswiderstand ausgestattet ist, so
daß deren Querschnittsfläche und damit die Durchlässigkeit oder die Porosität der
Decke während des Trocknungsvorganges in Abhängigkeit von den Eigenschaften bzw.
dem Verhalten des zu trocknenden Gutes und dem Fortschritt des Trocknungsvorganges
verändert wird.
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Vorzugsweise wird das Verfahren so durchgeführt, .daß zu Beginn. der
Trocknung eine Feuchtlufterhitzung bei undurchlässiger Kammerdecke erfolgt und die
Durchlässigkeit der Kammerdecke- mit fortschreitender Trocknung stufenweise vergrößert
wird.
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Das Verfahren ist sowohl in ortsfesten Trockenkammern wie auch im
kontinuierlichen Betrieb durchführbar. Im letzteren Falle wird das Gut aufeinanderfolgend
in aneinandergereihten, gegeneinander abschließbaren Kammern behandelt, die mit
durchlässigen Decken mit unterschiedlicher, vorzugsweise stufenweise größer werdender
Durchlässigkeit ausgerüstet sind.
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In. jedem dieser Fälle erfolgt die erste Erwärmung des Gutes in der
mit durchlässiger Kammerdecke durchgeführten Anfangsphase in lediglich unter natürlichem
Auftrieb senkrecht aufsteigender Luft, wobei durch die Feuchtigkeit des Gutes in
kürzester-Zeiteine völlige Sättigung der Warmluft mit Feuchtigkeit eintritt und
damit schnellstens die Hauptvoraussetzung für die günstigste Durchführung des Prinzips
der Feuchtlufttrocknung erreicht wird.
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Das Gut verbleibt unter der Einwirkung der selbsttätig feuchtigkeitsgesättigten
Warmluft, bis eine Erwärmung auch des Kernes stattgefunden hat. Da die Strömungsgeschwindigkeit
der in der geschlossenen Kammer ausschließlich unter der Einwirkung des Eigenauftriebes
stehenden Warmluft praktisch -zu vernachlässigen ist;- ergibt sieh eine Erwärmung
in ruhender Luft und bei vollkommen gleichmäßigen: Temperaturen sowie vollkommen
gleichmäßigem Feuchtigkeitsgehalt über den gesamten Querschnitt der Kammer. Es wird
mithin verhindert, daß schon eine Trocknung an Einzelstellen der Gutoberfläche stattfindet,
ohne ein gleiches Maß der Trocknung im Kern, was erfahrungsgemäß ein Aufplatzen
oder Reißen beim nachfolgenden endgültigen Trocknen zur Folge hat.
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Sobald die Erwärmung bis in den Kern hinein erfolgt ist, wird die
endgültige Austrocknung bei nun durchlässig gemachter Kammerdecke durchgeführt.
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Die Porosität der Decke. ermöglicht in diesem Intervall des Verfahrens
ein Abziehen der mit Feuchtigkeit gesättigten Warmluft und Nachschub erwärmter Luft
von unten her unter völliger Wahrung :des Prinzips, daß die Bewegung der Luft ausschließlich
unter- Einwirkung ihres Eigenauftriebes erfolgt. Die Porosität der Decke wird dem
jeweiligen Stadium der Trocknung angepaßt, d. h. je nach dem gewünschten Grad der
Austrocknung des Gutes wird der Gradder Durchlässigkeit verändert.
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Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß bei der Durchführung des Verfahrens
gemäß .der Erfindung praktisch keine Meßapparaturen zu beobachten, Ventile od. dgl.
zu bedienen sind, sondern es werden die Verhältnisse für eine bestimmte Warensorte
einmal eingestellt, und die Aufrechterhaltung dieser Verhältnisse ergibt sich praktisch
selbsttätig. Es ist lediglich erforderlich, nach gewissen Zeitabschnitten die Porosität
der Decke zu ändern, was .durch einfaches Abheben bzw. Auflegen entsprechender Klappen
erfolgt. Da ferner die Luftbewegung ausschließlich unter Eigenauftrieb erfolgt,
sofern sie in den einzelnen Stadien überhaupt erforderlich ist, entfällt die Anwendung
von energieverzehrenden Luftumwälzern, wie Ventilatoren u. dgl.
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Beim kontinuierlichen Verfahren mit intermittierendem Vorschub sind
in einem Trockenkanal aneinandergereihte, gegeneinander abgeteilte Kammern unterschiedlicher
Deckenporosität vorgesehen. In der ersten Kammer wird eine undurchlässige Decke
verwendet und die Feuchtlufttrocknung in der gleichen Weise durchgeführt, wie in
Verbindung mit dem stationären Verfahren beschrieben. Sobald das Gut bis in den
Kern hinein erwärmt ist, werden sämtliche Schieber geöffnet und der gesamte Trocknereinsatz
um eine Kammerlänge. weitergeschoben. Hierauf werden die Schieber wieder geschlossen.
In diesen Kammern sind jeweils Decken mit verschieden großer Porosität vorgesehen.
Es ist ersichtlich, daß auch das kontinuierlich..- Verfahren ohne zusätzliche Aggregate
und Meßapparate erfolgen kann, wobei es lediglich erforderlich ist, nach bestimmten,
vorher auf Grund von Stichversuchen festgelegten Zeiten, das Gut in die nächst.;
Kammer vorzuschieben.
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Nachstehend werden die Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens
an Hand der Zeichnungen näher erläutert, die zwei Ausführungsbeispiele darstellen,
ohne daß jedoch die Anwendendes
Verfahrens auf di.e Benutzung diieser
Mittel zu l@.eschrä nl:en wäre.
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Alb. i steilt schematisch eine Trockenkammer für stationär° Durchführung
des Verfahrens gemäß der Erfindung dar.
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In Bodennah: der Kammer befindet sich eine Dampf- oder Wasserheizung
i. Zweckmäßigorweise liegt diese Dampfheizung in einer Art Kanal 2, die sich unter
der ganzen Kammer 3 hindurch erstreckt. Di.e;er Kanal steht mit der Außenluft in
Verbindung, so daß ihm stets wieder Frischluft zugeführt wird. Das zu trocknende
Gut q. ist in der Kammer aufgestellt, deren Boden aus einem Rost od. dgl. 1i.; steht.
Die von der Heizung erwärmte Luft kann mithin, wie durch Pfeile 5 angedeutet, ungehindert,
ihrem eignen Auftrieb folgend, nach oben steigen. Die Decke 6 der ansonsten ringsum
geschlossenen Kammer 3 ist aus hochporösem Werkstoff hergestellt. Hi--rzu können
poröse keramische Platten oder auch Platten, die aus Holzwolle mit einem I@indemittel,
z. B. Zement od. dgl., bestehen, verwendet werden. Diese Decke läßt mithin die Luft
in in-ehr oder minder starkem Maße aus der Kammür austreten. Diese Art der Ausbildung
stellt sicher, daß ausschließlich im aufsteigenden Luftstrom getrocknet wird und
jede axiale Luftbewegung in der Kammer vermieden wird. Um die Porosität von vollkommener
Undurchlässigkeit bis zur höchsten Durchlässigkeit abstimmen zu können, sind Klappen
erforderlich. Derartige Klappen sind in Abb. = schematisch dargestellt. Die Platte
7 ist vollkommen undurchlässig und wird zusammen mit den ntsl@r.echend;n Platten
der übrigen Kammerabschnitte während des ersten Stadiums der Feuchtlufttrocknung
aufgelegt. Hierauf wird Platte 7 abgehoben, so daß nur die hochporöse Decke 6 wirksam
ist. Alsdann wird nach ,einiger Zeit die poröse Platte 8 aufgelegt, wodurch die
Durchlässigkeit der Decke herabgemindert wird. Die Regulierung kann natürlich auch
dadurch erfolgen, daß mehrere poröse Platten gleichzeitig aufgelegt «erden, was
praktisch auch schon dadurch geschieht, daß die Decke an sich porös ist und ihre
Porosität durch die Auflage der anderen Platte variiert wird.
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Für das kontinuierliche Verfahren, das mit intermitti2rendem Vorschub
arbeitet, wird ein Kanaltrockner vorgesehen. Der Kanaltrockner ist in Abb. 3 in
axialem Längsschnitt und in Abb. d. in einem senkrechten Ouerschnitt schematisch
dargestellt. Unter dein Trockenkanal io ist ein Kanal ii für die Frischluftzufuhr
vorgesehen. In diesem Kanal befindet sich die Dampf- oder Wasserheizung 12. Die
Luft tritt, wie aus den Pfeilen 13 ersichtlich, unter Einwirkung ihres Eigenauftriebes
senkrecht in die einzelnen Abschnitte des Trockenkanals io ein und durchströmt diesen
lediglich in senkrechter Richtung, um durch die Decke zu entweichen. Nach dem y,
«-ählten, schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kanal durch Schieber
i-. in drei Kammern unterteilt. Außerdem ist am Ein- und Ausfahrtende je ein Abschlußschieber
15 vorgeseheii. Die erste Kammer 16 des Kanals ist mit c Auer Decke versehen, die
vollkommen undurchlässig ist. Die aufsteigende Warmluft sättigt sich unmittelbar
mit Feuchtigkeit, so daß in dieser ILainm.er die Feuchtlufttrocknung durchgeführt
werden kann. Wenn das Gut bis in den Kern hinein erwärmt ist, «-erden die Schieber
14 und 15 geöffnet, der gesamte Einsatz um eine Kammerlänge zum Ausfahrtende hin
vorgeschoben und entsprechendes neues Gut gleichzeitig eingebracht.
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In der zweiten Kammer 17 und der dritten Kammer i8 sind durchlässige
Decken vorgesehen, deren Porosität in Anpassung an den Trockenvorgang des jeweiligen
Gutes gewählt wird. In diesen beiden Kammern findet die endgültige Austrocknung
statt. Es ist selbstverständlich möglich, an Stelle zweier Kammern mit poröser Decke
auch mehrere solcher Kammern vorzusehen. Die Anzahl der zu verwendenden Kammern
richtet sich nach den Erfordernissen, die für das zu behandelnde Gut gegeben sind.
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Auch beim kontinuierlichen Verfahren mit intermittierendem Vorschub
sind für die Durchführung des Verfahrens keinerlei Meßapparaturen zu überwachen
und keine besondere Regulierung erforderlich. Es muß, lediglich jeweils nach genau
vorherbestimmten Zeitabschnitten nach Öffnen der Schieber der `-orschub erfolgen.
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Sowohl beim stationärenVerfahren als auch beim kontinuierlichen Verfahren
erfolgt die Trocknung vollkommen gleichmäßig über den gesamten Querschnitt der Anlage.
Sowohl in bezug auf die Wirkung auf das Gut selbst als auch in wärmewirtschaftlicher
Hinsicht wird auf diese Weise der bestmögliche Trockeneffekt erzielt, denn die Trocknung
erfolgt zwangsläufig in der senkrecht aufsteigenden Luftbewegung, wobei .ein vollkommen
gleichmäßiges Druck- und Temperaturgefälle zwischen dem Heizungskanal und dem Außenraum
über der Decke besteht. Auf diese Weise ist es daher möglich, die Trocknung in einer
Zeit durchzuführen, dis der theoretischen kürzestmöglichen Trocknungszeit nahekommt.