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Verfahren und Anordnung zum Trocknen von Faserstoffkörpern Es'gibt
verschiedene Verfahren, um Körper aus irgendwelchen Faserstoffmassen herzustellen.
Allgemein enthalten diese Faserstoffmassen vor ihrer Verarbeitung große Mengen einer
Flüssigkeit, meist Wasser, die bei der Herstellung der Körper ausgetrieben werden
muß. Das Austreiben der Flüssigkeit kann durch Wärmeeinwirkung geschehen. Die dazu
erforderliche Zeit ist allerdings sehr lang, denn es können nur verhältnismäßig
geringe Temperaturen zur Einwirkung gebracht werden, da bei höheren Temperaturen
die äußeren Schichten des zu trocknenden Faserstoffkörpers leicht verhärten oder
gar anbrennen können.
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Es ist bereits bekannt, feuchtigkeitshaltige Körper dadurch zu trocknen,
daß durch die Körper ein elektrischer Gleichstrom oder ein zwei- oder mehrphasiger
Wechselstrom hindurchgeleitet wird. Durch den in dein Körper hierbei sich entwickelnden
Dampf wird ein Teil der Feuchtigkeit als Wasser aus dem Körper 'teerausgedrängt.
Mit zunehmender Temperatur kommt die in dem Körper noch befindliche Feuchtigkeit
fast restlos zum Verdampfen und entweicht als Dampf.
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Die Wirkungsweise dieses Verfahrens erscheint zwar an sich recht gut,
doch hat das Verfahren auch Nachteile: Ist die elektrische Leitfähigkeit der zu
trocknenden Körper, wie es vielfach vorkommt, im trockenen Zustand sehr gering oder
gar praktisch gleich Null, so kann es leicht vorkommen, daß irgendeine Stelle des
Körpers, gewöhnlich die äußere Schicht des Körpers, früher austrocknet als die übrigen
Teile und hier den durch den Körper
hindürchgdführte@n elektrischen
Stromkreis unterbricht. Mit der Unterbrechung des elektrischen Stromkreises hört
aber sofort die Wärmebildung auf, so daß die noch nicht getrockneten Teile des Körpers
unvermeidlich feucht bleiben müssen. Ein weiterer, recht beachtlicher Nachteil besteht
darin, daß schneller trocknende Teile des Körpers anbrennen oder in irgendeiner
anderen Weise durch die Temperatur Schaden nehmen. Diese Nachteile sind eine wesentliche
Ursache dafür, daß das Verfahren in der Praxis wenig angewendet wird.
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Ein anderes bekanntes Verfahren zum Trocknen feuchtigkeitshaltiger
Körper besteht darin, daß man die Körper der Einwirkung eines elektrischen. hochfrequenten
Wechselfeldes aussetzt, und zwar insbesondere eines Ultrakurzwellenfeldes mit einer
Wellenlänge von weniger als iao, m. Dieses Verfahren ist besonders bei Körpern aus
solchen Stoffen anwendbar, die elektrisch nur sehr wenig leitend sind. Beispielsweise
wendet man das Verfahren bei Holz und Tabak an. Die Wärmebildung entsteht hierbei
bei elektrisch nichtleitenden Körpern ausschließlich und bei elektrisch schlechtleitenden
Körpern besonders durch dielektrische Verluste, im wesentlichen Dipolverluste. Auch
bei diesem Verfahren wird die Wärme unmittelbar im Innern des zu trocknendem Körpers
erzeugt. Gegenüber dem erstgenannten, mittels elektrischer Leitungsströme arbeitenden
Verfahren hat dieses Verfahren den erheblichen Vorteil, daß es auch dann noch unverändert
wirksam ist, also Wärme erzeugt, wenn einzelne Teile des Körpers bereits ausgetrocknet
sind, da es an das Vorhandensein einer elektrischen Leitfähigkeit oder gar eines
geschlossenen elektrischen Stromkreises nicht gebunden ist; die Wärmebildung beschränkt
sich dann ausschließlich auf diejenigen Teile, in denen noch Feuchtigkeit vorhanden
ist. Ferner ist es besonders günstig, daß die Wärmebildung um so größer ist, je
größer der Feuchtigkeitsgehalt ist, und daß sie somit mit abnehmendem Feuchtigkeitsgehalt
ebenfalls abnimmt und sich selbstregelnd dem jeweiligen Erhitzungsbedarf anpaßt.
Auch das Verhärten oder Anbrennen bereits ausgetrockneter Teile des Körpers kann
bei diesem Verfahren wesentlich einfacher vermieden werden als bei dem erstgenannten
Verfahren.
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Allen diesen Vorteilen dieses Verfahrens steht nun aber der Nachteil
entgegen, daß die Erzeugung der elektrischen Hochfrequenzenergie mit den bisher
bekannten Mitteln verhältnismäßig teuer ist, zumal infolge der großen auszutreibenden
Flüssigkeitsmengen viel Energie benötigt wird. Auch dieses elektrische Verfahren
wird daher, so vorteilhaft es ist, bisher nur in seltenen Fällen angewendet; man
wendet es hauptsächlich dann an, wenn sich die hohen Energieerzeugungs:kosten im
Vergleich zu den erzielbaren Vorteilen rechtfertigen lassen, beispielsweise zum
Trocknen von Holz oder Kunstmassen für den Bau von Musikinstrumenten, besseren Meß,instrumenten
und anderen physikalischen Geräten. Zum Trocknen von Bauhölzern oder sonstigen Baustoffen,
z. B. gepreßten Faserstöffkörpern, mußte inan bisher auf die Anwendung des Verfahrens
und seine unvergleichlich großen Vorteile in der Regel verzichten, da solche Bauteile
gewöhnlich große Abmessungen haben und daher einen sehr hohen Energie- und Kostenaufwand
bedingen.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Trocknen von Faserstaffkörpern
und anderen feuchtigkeitshaltigen Formkörpern mittels; Elektrizität, das es ermöglicht,
die Vorteile des Hochfrequenztrocknungsverfahrens auch für das Trocknen von Faserstoffkörpern
und anderen großen Körpern nutzbar zu machen, ohne daß der Nachteil zu hoher Betriebskosten
in Kauf genommen zu werden braucht. Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin,
daß der zu trocknende Körper sowohl mittels durch ihn hindurchgeleiteten Gleich-
oder Wechselstromes getrocknet als auch durch die Einwirkung eines elektrischen
Wechselfeldes, insbesondere eines Ultrakurzwellenfeldes mit einer Wellenlänge von
weniger als ioo m, getrocknet wird. Die Wirkungsweise dieses Verfahrens nach der
Erfindung ist folgende: Wie oben dargelegt, machen sich bei dem Verfahren des durch
den Körper hindurchgeleiteten Stromes die Nachteile erst dann bemerkbar, wenn der
Feuchtigkeitsgehalt des Körpers bereits zu einem gewissen Teil ausgetrieben ist.
Bis zu diesem Zeitpunkt kann also dieses Verfahren erfindungsgemäß unbedenklich
angewendet werden. Wird dann erfindungsgemäß anschließend mittels eines Hochfrequenzfeldes
weitergetrocknet, so kann die Trocknung ohne Nachteile bis zu beliebig hohen Trocknungsgraden
weitergeführt werden. Ein weiterer Vorteil ist es, daß die günstigen Eigenschaften
des Hochfrequenzfeldtrocknungsverfahrens gerade bei geringerem Feuchtigkeitsgehalt
in Erscheinung treten, so daß also erfindungsgemäß die Hochfrequenzfeldtrocknung
gerade in demjenigen Zeitabschnitt des gesamten Trocknungsvorganges angewendet wird,
in dem sie ihre charakteristischen Vorteile bietet. Schließlich werden. aber auch
die Kosten der Hochfrequenztrocknung auf ein sehr geringes Maß herabgesetzt. je
größer der anfängliche Feuchtigkeitsgehalt des zu trocknenden Körpers ist, um so
länger kann mit durch den Körper hindurchgeleitetem Gleich- oder Wechselstrom gearbeitet
werden, und erst zum Austreiben einer b;-stimmten Restmenge der Feuchtigkeit wird
das teuere Hochfrequenzfeld angewendet.. Die Anwendungsdäizer des Hoehfrequenzfeldes
beschränkt sich also auf einen verhältnismäßig geringen Teil der gesamten Trocknungszeit
und ist von dem anfänglichen Feuchtigkeitsgehalt des Körpers und der durch diesen
bedingten Gesamttrocknungsdauer im wesentlichen unabhängig.
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Das Verfahren nach der Erfindung kann in der Weise durchgeführt werden,
daß für die beiden verschiedenen Trocknungsarten je eine besondere Einrichtung vorgesehen
wind, und daß der zu trocknende Körper zunächst mit der einen und anschließend mit
der anderen Einrichtung behandelt wird. Im folgenden wird jedoch an einigen Beispielen
gezeigt,
wie der zu trocknende Körper sogar mittels einer einzigen,
in besonderer Weise ausgebildeten Einrichtung sowohl mit der einen als auch mit
der anderen Energieart und somit also nach den beiden verschiedenen Trocknungsarten
nacheinander getrocknet werden kann, wobei lediglich eine einfache Umschaltung der
Energieart an der Einrichtung erforderlich ist.
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Fig. i zeigt eine vorteilhafte Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
nach der Erfindung in wesenhafter Darstellung. Das zu trocknende Gut i befindet
sich zwischen den Ko:ndensatorelektroden 2, die mittels der Federn 3 an das Gut
angepreßt werden. Eine biegsame Leitung 4 überbrückt die Federn 3. Dem Kondensator
2 ist ein v eränder@ licher Kondensator 5 parallel geschaltet; er hat den Zweck,
hei fester Gitterkopplung die Dämpfung des Schwingungskreises auf den Wert günstigsten
Wirkungsgrades des Hochfrequenzgenerators einzustellen. Die Selbstinduktion des
Schwingungskreises besteht aus den beiden Teilen 6, die mittels der Hebelschalter
7 und 8 und des Verbindungsstückes g hintereinandergeschaltet werden können. Die
übrigen, an sich bekannten Teile des Hochfrequenzgenerators sind in der Zeichnung
zur besseren Übersichtlichkeit fortgelassen. Für die Vortrocknung des Gutes werden.
die Schalter 7 und 8 auf die Netzanschlußleitungen io und i i geschaltet, wodurch
die Elektroden :2 mit einer Wechsel- oder Gleichstromquelle 12. verbunden werden.
Die Elektroden 2 dienen also im Betrieb zunächst als S..tromzuführungselektroden
bei der Vortrocknung und darauf als Kondensatorelektroden des Hochfrequenzschwingungskreises.
Die Nebzanschlußleitungen brauchen bei der Umschaltung auf Hochfrequenz nicht vom
Schwingungskreis gelöst zu werden.
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Fig. 2 zeigt eine weitere Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
nach der Erfindung. Die Teile i bis 4 sind die gleichen wie bei Fig. i. Jede der
beiden Kondensatorelektroden 2 ist mit einer Elektrode zweier unveränderlicher Hilfskondensatoren
13 und 14 verbunden. Diese Hilfskondensatoren sind vorteilhaft Luftkondensatoren,
da ihre dielektrischen Verluste möglichst klein sein sollen. Die beiden freien Kondensatorplatten
der Hilfskondensatoren sind über die Induktivität 6 miteinander verbunden. In die
Netzanschlußleitungen io und i i werden zweckmäßig aperiodische Drosseln oder Sperrkreise
15 und 16 gelegt, um ein Abwandern der Hochfrequenz auf diese Leitungen zu vermeiden,
Die bei der Anordnung der Fig. 2 gezeigte kreisbogenförmige Ausbildung der Verbindungsleitungen
zwischen den beiden Feldelektroden 2 und den Hilfskondensatoren 13 und 1,4 ist für
Hochfrequenzbehandlungseinrichtungen besonders vorteilhaft. Es ist jedoch auch möglich,
die Kondensatoren entsprechend Fig. 3 anzuordnen. Die Anordnungen nach den Fig.2
und 3 haben ferner den Vorteil, daß die Netzanschlußleitungen io und ii allein,
auf Grund der geometrischen Anordnung senkrecht zu dem bestehenden Hochfrequenzfeld
an die Spannungsknoten der Schwingungskreiszweige 2-z3 und 2-i4 herangeführt sind,
so daß nur geringe Hochfrequenzenergien auf die Netzanschlußleitungen io und i i
übertragen werden.
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In manchen Fällen ist es zur Vermeidung des Übergangswiderstandes
an den Elektroden 2 erwünscht, daß das zu trocknende Gut, wenigstens an der Elektrodenauflagefiäche,
bis gegen Ende der Trocknung an der Oberfläche feucht erhalten wird. Hierfür können
die Elektroden vorteilhaft als. Drahtnetz ausgebildet werden. Ein Ausführungsbeispiel
isst in Fig. 4 gezeigt. An die Elektrode 2 schließt sich ein trichterförmiges Gehäuse
17 an, und am Trichterm.und ist eine Zerstäubungseinrichtung 18 mit je einer Wasserzuführung
und einer Luftzuführung angebracht. Am Rand des Trichters ist unten eine Wasiserablauföffnung
vorgesehen. Durch die gitterförmige Elektrode 2 wird das Gut während des Trocknungsvorganges
besprüht. Die Wasser-Luft-Zuführung erfolgt vorteilhaft im Schwingungsknoten des
Schwingungskreiszweiges.
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Zur Trocknung von plattenförmigem Gut im Durchlaufverfahren ist die
in Fig. 5 gezeigte Einrichtung besonders vorteilhaft. Die Elektroden :2 bestehen
aus Metallschienen, auf denen mittels Federn i9 Kontaktstücke 2o befestigt sind.
Der Abstand der Elektrodenschienen 2 vom Gut ist so bemessen, daß die Kontaktstücke
2o kräftig an den Rand der Platten angepreßt werden. Es ist zweckmäßig, zwischen
den Kontaktstücken 20 und der Schiene 2; die in Fig. i und 2 gezeigte, in der Fig.
5 nicht eingezeichnete Verbindungsleitung 4 vorzusehen, damit bei der Hochfrequenzbehandlung
ein nennenswerter Spannungsabfall an den Federn ig vermieden wird.
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Ist der Schwund während des Trocknungsvorganges erheblich, so wird
mit zunehmender Trocknung die Kraft, mit der die Kontaktstücke 2o an den Rand der
Platte i gepreßt werden, kleiner- werden. In manchen Fällen wird es daher erforderlich
sein, den Behandlungskondensator so zu bauen, daß auch bei größerem Schwund die
Kontaktstücke i9 mit Im wesentlichen unverändertem Druck an die Plattenränder angepreßt
werden. Dies läßt sich beispielsweise dadurch erreichen, daß Seile, an denen die
Elektroden befestigt sind, über feste Rollen geführt und mit Gewichten versehen
werden, die die Elektroden an das Gut anpressen.
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Soll zur Vortrocknung Drehstrom verwendet werden, so ist es zweckmäßig,
entweder drei Platten gleichzeitig zu trocknen und an je eine der Direhstromphasen
R, S und T anzuschließen oder auf eine einzige Platte zwei weitere
Anschlüsse aufzupressen. Ein Ausführungsbeispiel für den letzteren Fall ist in Fig.
6 gezeigt. An Stelle der beiden Elektroden 2 in den Fig. 1 bis 3 sind hier vier
Elektroden 2:i bis 24 vorgesehen und auf die Flachseite der zu trocknenden Gutplatte
i in gleichen gegenseitigen Abständen aufgesetzt. Die Elektroden sind mit den Mittelkontakten
eines Vierfachumschalters 25 verbunden, durch den die Elektroden in der aus der
Zeichnung ersichtlichen Schaltanordnung wechselweise entweder an die drei Phasen
R, S, T
des Drehstromnetzes angeschlossen oder, zweckmäßig über
die bereits in Fig. 2 und 3 gezeigten Hilfskondensatoren 13 und 1q., über die Leitungen
26 und 27 in rden Hochfrequenzschwingungskreis eingeschaltet werden können.
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Die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist nicht an die
beschriebenen Ausführungsbeispiele gebunden, sondern kann auch in mannigfacher anderer
Weise erfolgen. Die Verwendung der gleichen Elektroden. für die Vor- und Endtrocknung
ist zwar besonders vorteilhaft, doch können an sich auch getrennte Elektroden für
jeden der beidem. Trocknungsvorgänge vorgesehen werden. Ferner können beispielsweise
vorteilhafte Mittel vorgesehen werden, die die Umschaltung der Elektroden von ider
Vortrocknung auf die Endtrocknung .in einem günstigen Zeitpunkt selbsttätig vornehmen,
nämlich dann, sobald bei der Vortrocknung die Stromaufnahme des Gutes auf einen
bestimmten, zweckmäßig einstellbaren Grenzwert abgesunken ist. Die in Fig. 5 ,gezeigte
Anpressung der Elektroden kann auch bei beliebig anderen Anordnungen zur Durchführung
des Verfahrens nach der Erfindung angewendet werden; als zweclemäßig haben sich
bei praktischen Versuchen Pressungsdrücke bis zu etwa 3!oi atü erwiesen. Durch die
Anwendung großer Drücke wird der Übergangswiderstand zwischen den Elektroden und
dem Körper wesentlich verringert, wodurch nicht nur die Funkenbildung, sondern auch
eine Überhitzung der Gutoberfläche vermieden wird. Auch die Form der an das Gut
anzulegenden Elektroden kann mannigfach abgewandelt werden. Einige vorteilhafte
Ausführungsbeispiele hierfür werden im folgenden noch angegeben: In Fig. q. ist
bereits eine Elektrode mit Durchbrechungen gezeigt, durch die der von den Elektroden
berührten Oberfläche des Gutes Feuchtigkeit, insbesondereWasser, zugeführt wird.
Solche durchbrochenen Elektroden können jedoch auch ohne Feuchtigkeitszufuhr vorteilhaft
verwendet werden, damit durch die Löcher während des Trocknungsvorganges die Feuchtigkeit
bzw. der sich bildende Dampf entweichen kann. Mit Rücksicht auf die an den Elektroden
anliegenden Druckkörper der die Elektroden anpressenden Druckmittel können hierbei
zwischen den Elektroden und diesen Druckkörpern Mittel zum Ableiten der durch die
Elektroden entweichenden Feuchtigkeit bzw. Dämpfe vorgesehen werden, beispielsweise
Rillen in der Druckfläche der Druckkörper. Gleichzeitig oder stattdessen können
zwischen den durchbrochenen oder auch nicht durchbrochenen Elektroden und ihren
Druckkörpern feuchtigkeits- bzw. dampfdurchlässige druckfeste Zwischenlagen vorgesehen
werden, beispielsweise ein Drahtgeflecht oder eine mit Rillen versehene Platte aus
Holz oder auch Metall.
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Ein Ausführungsbeispiel derart ausgebildeter Elektroden zur Durchführung
des Verfahrens nach der Erfindung ist in Fig. ; der Zeichnung dargestellt. Die Fig.
8 und 9 zeigen Einzelheiten dieser Anordnung. In Fig. 7 ist ein zu trocknender plattenförmiger
Faserstoffkörper i zwischen zwei plattenförmigen Elektroden 2 angeordnet. Wie die
Aufsicht dieser Elektroden in Fig. 8 zeigt, sind die Elektroden mit einer großen
Anzahl kleiner Löcher, versehen. An jeder der beiden Elektroden liegt .eine Zwischenplatte
28 an, .die beispielsweise aus Metall besteht und mit Rillen versehen ist, die sich
quer über ihre der Elektrode zugewandte Oberfläche hinziehen. Die Teile i, 2 und
28 liegen zwischen den beiden Druckkörpern 29, die aus Isolierstoff bestehen, in
der angedeuteten Pfeilrichtung mittels einer in der Zeichnung nicht dargestellten
Druckvorrichtung mit großem Druck gegen die Zwischenkörper bzw. die Elektroden gedrückt
werden und hierdurch die Elektroden 2 fest gegen den Körper i drücken. An die Elektroden
2 ist, ähnlich wie in Fig. fr, ein Umschalter 25 angeschlossen, der die Elektroden,
wahlweise an die Stromzuführungsleitungen io und ii eines niederfrequenten Wechselstromnetzes
von beispielsweise 5o Hz oder über die Leitungen 26 und 27 an einen geeigneten Hochfrequenzerzeuger
legt.
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Statt zwischen den Elektroden 2 und den Druckkörpern 29 besondere
rillenförmige Zwischenkörper 28 vorzusehen, können die Druckkörper 29 auch selbst
mit Rillen oder beliebig anders geformten Aussparungen. zur Ableitung der Feuchtigkeit
bzw. des Flüssigkeitsdampfes versehen werden, wie es in Fig. 9 in einem Ausführungsbeispiel
gezeigt ist.
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Vorteilhaft ist es; beim Trocknen von Faserstoffkörpern, wenn die
Elektroden im Gegensatz zu der sonst beim Trocknen von Körpern im elektrischen Hochfrequenzfeld
üblichen Weise nicht über den Rand des zu trocknenden Faserstoffkörpers hinausragen.
In Fig. 7 der Zeichnung ist daher die Elektrodenfläche ebenso groß wie die sie berührende
Fläche des Faserst!oftkörpers. Es kann jedoch vorteilhaft sein, die Elektroden auch
etwas kleiner als die Fläche des Faserstoftkörpers zu machen, um eine zu starke
Behandlung der Randzonen des Körpers zu vermeiden. Die beiden Druckkörper 29 werden
vorteilhaft aus einem elektrisch isolierenden Stoff hergestellt, der eine möglichst
kleine Dielektrizitätskonstante und einen geringen dielektrischen Verlustwinkel
und eine geringe Wärmeleitfähigkeit hat. Die in Fig. 9 .der Zeichnung gezeigte kräftige
Ausbildung der Rillen im Druckkörper hat noch den weiteren Vorteil, daß die Wärmeverluste
des beheizten Faserstoffkörpers durch Wärmeleitung möglichst gering gehalten werden.
Schließlich sei noch erwähnt, daß das Verfahren nach der Erfindung und die zu seiner
Durchführung angegebenen Anordnungen außer zum Trocknen von Faserstoffkörpern auch
zurTrocknung vieler anderer feuchtigkeitshaltiger Körper mit Vorteil verwendet werden
können.