DK148195B - Gasaffugtningsapparat - Google Patents

Description

148195

Opfindelsen angår et gasaffugtningsapparat med et regenererbart, af gas gennemstrømmeligt væskeadsorptionsmedium, der er anbragt i et flertal af kamre eller kanaler, opvarmningsorganer indrettet til under regenerering af adsorptionsmediet at opvarme regenereringsgas, der 5 bringes til at strømme gennem mindst ét af kamrene eller kanalerne, som ved modstående ender er forbundet med henholdsvis et fælles tilløb og et fælles afløb for en strøm af gas, som skal affugtes eller tørres, og organer indrettet til med forudbestemte tidsmellemrum at omskifte det kammer, gennem hvilket regenereringsgassen ledes.

10 Sådanne apparater til affugtning af atmosfærisk luft eller andre gas- formige medier kan eksempelvis anvendes til affugtning af luften i trykluftsanlæg og i lokaler samt til affugtning af gas eller luft, der anvendes ved fabrikationsprocesser, etc., se fx USA patent nr.

3.487.608.

15 Der kendes sådanne gasfugtningsapparater, hvor adsorptionsmediet har form af et i et langstrakt hus løst anbragt kornet eller partikelformet materiale, gennem hvilket den gas, som skal affugtes, bringes til at strømme. I et sådant lag af partikelformet materiale er gasstrømningsmodstanden forholdsvis stor, og gasstrømmen fordeler sig ikke 20 jævnt over lagets tværsnitsareal, men følger fortrinsvis tilfældige baner, hvor modstanden er mindst, hvilket hindrer en effektiv udnyttelse af apparatets potentielle kapacitet. Det kendte apparat indeholder et antal i huset anbragte og i gassens hovedstrømningsretning rettede stangformede varmelegemer. Når det partikelformede adsorp-25 tionsmedium skal regenereres, erstattes strømmen af den gas, som skal tørres, med en modsat rettet, væsentlig mindre strøm af affugtet gas, og varmelegemerne bringes til samtidig at opvarme den forbi-strømmende gas og det omkringliggende adsorptionsmedium.

Bl.a. fra USA patent nr. 3.490.201 kendes et affugtningsapparat, 30 hvor adsorptionsmediet har form af et oprullet bånd. Det oprullede bånd danner en rotor, og selve båndet er udformet på samme måde som enkeltlaget bølgepap, hvorved der i rotoren dannes aksialt rettede gennemstrømningskanaler for den luft, der skal affugtes eller tørres. Når det kendte affugtningsapparat er i funktion, roterer 2 148195 rotoren, som er anbragt i et passende hus, med en forholdsvis lille rotationshastighed, og foruden den luft, der skal tørres, føres der gennem en stationær cirkelsektor af rotoren en modsat rettet strøm af regenereringsluft, der er blevet opvarmet af opvarmningsorganer, som 5 er placeret umiddelbart før rotoren. Med dette kendte apparat sker således en kontinuerlig regenerering af adsorptionsmediet. For kontinuerligt at opnå en fuldstændig regenerering af adsorptionsmediet skal den af opvarmningsorganerne opvarmede gasstrøm i den nævnte rotorsektor afgive en varmemængde, der svarer til fordampningsvar-10 men for den i denne sektor adsorberede væskemængde. For at undgå alt for store temperaturer for den opvarmede regenereringsgas må denne udgøre en forholdsvis stor brøkdel af den allerede affugtede luft, hvilket giver anledning til en kapacitetsforringelse og en forøgelse af apparatets energiforbrug. For at undgå, at den gas, der 15 skal affugtes, blander sig med den opvarmede regenereringsgas, er det ved det omhandlede kendte apparat nødvendigt, at adsorptionsmedierotoren er således udformet, at der i denne dannes indbyrdes adskilte, aksialt rettede gasstrømningspassager, hvilket væsentligt begrænser friheden i valg af adsorptionsmedium.

20 Fra britisk patent nr. 1,225,821 kendes endvidere et affugtnings-apparat, hvor der i et som plader udformet adsorptionsmedium er inkorporeret elektriske varmelegener. Dette kendte apparat har en diskontinuerlig arbejdsmåde, idet affugtningsprocessen fra tid til anden må afbrydes for at regenerere adsorptionsmediet. Regenere-25 ringen af adsorptionsmediet sker ved, at omgivende atmosfærisk luft bringes til at strømme gennem adsorptionsmediet samtidig med, at de elektriske varmelegemer aktiveres, hvorved adsorptionsmediet afgiver den optagne fugtighed til den forbistrømmende luft, som så igen kan ledes tilbage til atmosfæren.

30 Ved opfindelsen søges tilvejebragt et kontinuerligt arbejdende gasaf-fugtningsapparat, der ikke har de ovennævnte, med de kendte apparater forbundne ulemper.

Dette opnås ved apparatet ifølge opfindelsen, der er ejendommeligt ved, at omskiftningsorganerne omfatter ventilorganer, fortrinsvis en 3 148195 drejeventil, der er indrettet til at afskære forbindelsen mellem det fælles gastilløb og den tilgrænsende ende af det kammer, i hvilket adsorptionsmediet skal regenereres, og forbinde denne ende af kammeret med atmosfæren, og at kamrene er anbragt i et ringformet 5 arrangement, idet drejeventilen er anbragt centralt ved kamrenes ene ende.

Når apparatet ifølge opfindelsen er i funktion, strømmer den gas, der skal affugtes, fra den fælles gastilgang, igennem de fleste af kamrene og det deri værende adsorptionsmiddel til den fælles gasafgang. Kun i 10 et enkelt eller et mindretal af kamrene strømmer affugtet gas i modsat retning fra den fælles gasafgang, gennem kammeret og fx ud i atmosfæren. Da opvarmningsorganerne samtidig er aktiveret i det pågældende kammer, vil der foregå en effektiv regenerering af det deri værende adsorptionsmiddel. Ved apparatet ifølge opfindelsen foregår 15 der således til stadighed regenerering af en brøkdel af apparatets adsorptionsmedium på en sådan måde, at en kontinuerlig drift muliggøres. Apparatet ifølge opfindelsen kan bl.a. som følge af det ringformede arrangement af kamrene gøres forholdsvis simpelt og kompakt. Endvidere kan adsorptionsmediet, der kan være af en hvilken 20 som helst art, fx partikelformet eller lagdelt materiale, anbringes stationært i ét og samme hus uden risiko for, at der under strømningen gennem adsorptionsmediet sker en sammenblanding mellem den gas, der er ved at blive affugtet, og den, der anvendes til regenerering. For at sikre en afkøling af det regenererede adsorptionsmid-25 del, inden dette igen gennemstrømmes af gas, som skal affugtes, ophører opvarmningsorganernes funktion, fortrinsvis et stykke tid før strømmen af affugtet regenereringsgas gennem det pågældende kammer standses.

Organerne til styring af gasstrømmen og opvarmningsorganerne kan 30 være mekaniske, elektroniske eller af en hvilken som helst anden egnet type. Omskiftningsorganerne til vending af gasstrømmen i ét eller flere af kamrene omfatter som nævnt fortrinsvis en drejeventil, der er indrettet til at afskære forbindelsen mellem gastilgangen og den tilgrænsende ende af det pågældende kammer og forbinde denne 35 ende af kammeret med atmosfæren. En brøkdel af den gas, der efter at have strømmet gennem og er blevet affugtet af adsorptionsmidlet i 4 148195 de andre kamre når frem til gasafgangen, vil da strømme tilbage gennem adsorptionsmidlet i det med atmosfæren forbundne kammer, hvor den vil optage fugtighed og derefter strømme bort ud i atmosfæren .

5 Når væskeadsorptionsmediet omfatter til hinanden grænsende lag af ark- eller pladeformet materiale, som langs grænsefladerne danner strømningspassager, kan opvarmningsorganerne fordelagtigt indbefatte elektriske modstandstråde, som er udspændt mellem stangformede organer, der tjener som mellem væskeadsorptionsmediumlagene belig-10 gende afstandselementer. Ved på denne måde at anvende opvarmningsorganerne som afstandselementer, der sikrer en passende afstand mellem de til hinanden grænsende adsorptionsmediumlag, opnår man en særlig simpel konstruktion. Under regenereringsfasen vil den til regenereringen nødvendige varmemængde blive tilvejebragt af de 15 elektriske modstandstråde og nærmest direkte blive overført til den i adsorptionsmediet værende væske, der skal fordampes, og da opvarmningsorganerne er nogenlunde jævnt fordelt langs adsorptionsmediets grænseflader, opnås en effektiv udnyttelse af adsorptionsmediet. Den direkte opvarmning af adsorptionsmediet uden anvendelse af regenere-20 ringsgassen som varmebærer bevirker, at man kun behøver at anvende netop den mængde regenereringsgas, der er absolut nødvendig for at transportere den fra adsorptionsmediet afgivne fugtighedsmængde ud af apparatet. Dette betyder, at apparatet ifølge opfindelsen kan gives en forholdsvis stor kapacitet og arbejde med en forholdsvis god . 25 varmeøkonomi.

Det ark- eller pladeformede adsorptionsmedium, der kan anvendes i apparatet ifølge opfindelsen, kan eksempelvis være i form af et asbestbånd, et asbestark, en asbestbane eller en asbestplade, der er imprægneret med et hygroskopisk materiale såsom lithiumchlorid.

30 (Udtrykket "ark- eller pladeformet" skal her naturligvis omfatte alle de varianter, i hvilke sådanne materialer kan foreligge eller tildannes, fx som baner, ruller, bånd, rør, etc., som alle giver en stor eksponeret overflade og mulighed for opnåelsen af hensigtsmæssige luftpas-sageveje). Det foretrækkes imidlertid, at det ark- eller pladeformede 35 materiale i sig selv (dvs. uden imprægnering med et hygroskopisk imprægneringsmiddel) i sin struktur består af eller indeholder en 5 148195 væsentlig mængde af strukturelementer, dvs. partikler eller fibre, med iboende gode fugtadsorptionsegenskaber, og man kan fordelagtigt til gasaffugtning anvende sådanne ark- eller pladeformede materialer, som består af eller indeholder strukturelementer, dvs. partikler 5 og/eller fibre, der udøver den væskeadsorberende virkning eller den væsentligste del deraf. Det har vist sig, at velegnede ark- eller pladeformede regenererbare væskeadsorptionsmedier, specielt vandadsorptionsmedier, er sådanne, som består af eller indeholder væsentlige mængder af syntetiske mineralske fibre. Eksempler på syntetiske 10 mineralske fibre er stenuldsfibre og keramiske fibre såsom kaolinuldsfibre, og generelt vil sådanne syntetiske fibermaterialer være velegnede, som ved en passende fin fiberstruktur indeholder væsentlige mængder af aluminiumoxid og/eller silicat i disses forskellige former og mineralske forbindelser. Disse ark- eller pladeformede mineralske 15 fibermaterialer bør foreligge med deres bedst mulige regenererbare væskeadsorptionsevne, dvs. de bør ikke foreligge i en form, i hvilken fibrene er overtrukne med imprægneringsmidler, der nedsætter den regenererbare væskeadsorptionsevne. Således bør fx stenuldsark eller -plader anvendes i uimprægneret form.

20 Et til brug i apparatet ifølge opfindelsen særlig hensigtsmæssigt materiale har vist sig at være et keramisk fibermateriale fremstillet af kaolinuldfibre, der igen er fremstillet ved at blæse luft gennem et bad af smeltet kaolin af stor renhedsgrad. En kommerciel version af et sådant materiale er "Triton Kaowool", der markedsføres som varme- og 25 lydisolationsmateriale. Materialet har et smeltepunkt på over 1760°C, en gennemsnitlig fiberdiameter på 2,8 μ, en fiberlængde på 12-250 mm, en fibertrækstyrke på 1,4 x 104 kg/cm2 og en massefylde på 2,56. Den kemiske analyse er følgende

Al203 43-47% 30 Si02 50-54%

Fe203 0,6-1,8%

Ti02 1,2-3,5%

MgO spor

CaO 0,1-1,0% 6 148195

Alkalier som Νβ2θ 0,2-2,0% Βί03 0,06-0,1%

Spormængder af uorganiske materialer 0,2-0,3%.

5 Dette ark- eller plademateriale af kaolinuldsfibre kan hensigtsmæssigt anvendes i form af baner med en tykkelse af størrelsesordenen 1 mm, hensigtsmæssigt fx 0,5 mm. Det har ved forsøg vist sig, at dette materiale har fremragende egenskaber som adsorptionsmedium til anvendelse i gasaffugtningsapparater, idet det har stor vandoptag-10 else, modstår frit vand, har stor temperaturbestandighed, giver ringe modstand for luftens gennemstrømning og er let regenererbart. Det foretrækkes i apparatet ifølge opfindelsen at anvende dette materiale og generelt kaolinuldfiberark og -baner og ark- og banematerialer af andre syntetiske mineralske fibre med lignende egenskaber og sam-15 mensætning som væskeadsorptionsmedium.

Opfindelsen vil i det følgende blive nærmere forklaret under henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 viser en udførelsesform for gasaffugtningsapparatet ifølge opfindelsen set fra siden og delvis i længdesnit, 20 fig. 2 det i fig. 1 viste apparat set fra enden og med visse vægdele skåret bort, fig. 3 i større målestok og set fra enden en del af det foldede pladeeller arkformede adsorptionsmateriale med mellem lagene beliggende varmelegemer, og 25 fig. 4 det i fig. 1 og 2 viste apparat set i perspektiv og med visse dele fjernet.

Det på tegningen viste gasaffugtningsapparat har et stationært cylindrisk hus 10, der ved hjælp af et antal radiale skillevægge 11 er opdelt i et antal sektorformede, ved begge ender åbne passager eller 30 kamre 12. Huset 10 har ved sin ene ende en tilgangsstuds 13 for fugtig gas eller luft og ved sin anden ende en afgangsstuds 14 for affugtet gas eller luft.

7 148195

Hvert af de sektorformede kamre 12 er i hovedsagen helt udfyldt af et sammenbukket eller plisseret plade- eller arkformet adsorptionsmedium 15, der eksempelvis kan være et fibrøst materiale, som i sig selv er væskeadsorberende, eller som er imprægneret med et passende 5 hygroskopisk stof. Mellem til hinanden grænsende lag af det plade-eller arkformede adsorptionsmedium er der anbragt elektriske varmelegemer 16, se især fig. 3. Disse varmelegemer 16 kan som vist i fig.

3 hver især bestå af i huset 10's længderetning forløbende stangformede organer 17, der dels tjener som en ramme eller et stel for 10 elektriske modstandstråde 18, der strækker sig mellem de stangformede organer og er beliggende med en forholdsvis lille afstand over hele den aksiale længde af kamrene 12, og dels som afstandsorganer, der holder de til hinanden grænsende lag af det ark- eller pladeformede materiale i afstand fra hinanden, hvorved der mellem lagene dannes 15 strømningspassager for den gennem apparatet strømmende gas.

Kamrene 12 har ved sin ene ende en fælles endevæg 19, i hvilken der er afgrænset en central gasindstrømningsåbning, som står i forbindelse med alle kamrene 12. Mellem denne gasindstrømningsåbning og tilgangsstudsen 13 er der monteret en drejeventil 20. Denne dreje-20 ventil har et rørformet ventillegeme 21, som er opdelt i et antal sektorformede kanaler 22, der svarer til antallet af kamre 12, og af hvilke den ene ved sin yderste ende er lukket ved hjælp af en afblændingsplade 23. Ventillegemet 21 omsluttes af en stationær udstrømningsmanifold 24, der har et med atmosfæren forbundet ud-25 strømningsrør 25, og hvis indre til stadighed er i forbindelse med det indre af den med pladen 23 afblændede kanal i ventillegemet 21 gennem en i ventillegemets væg udformet åbning 26. Ventillegemet 21 kan ved hjælp af en elektromotor 27 og et remtræk 28 bringes til at rotere trinvis. Til hvert af kamrene 12 hører en elektrisk kontakt eller 30 afbryder 29, ved hjælp af hvilken samtlige varmelegemer i det pågældende kammer kan aktiveres af en på ydersiden af det drejelige ventillegeme 21 anbragt aktiveringsknast 30. Afbryderne 29, af hvilke kun den ene er vist, er således anbragt, at varmelegemerne 16 i et vilkårligt af kamrene 12 aktiveres i hovedsagen samtidig med, at den 35 afblændede kanal i ventillegemet 21 bringes til en stilling, i hvilken den ligger ud for det pågældende kammer.

148195 δ

Atmosfærisk luft eller en anden gas, der skal affugtes, føres, fx ved hjælp af en ikke-vist blæser, ind i affugtningsapparatet gennem tilgangsstudsen 13. Drejeventilen 20 tillader gassen at strømme fra tilgangsstudsen 13 til afgangsstudsen 14 gennem samtlige kamre 12 5 bortset, fra det, ud for hvilket den afblændede kanal i ventillegemet 21 er beliggende. I de af kamrene 12, der gennemstrømmes af den fugtige gas, er de elektriske varmelegemer 16 ikke i funktion, og den fugtige gas, der under sin strømning gennem de strømningspassager, der dannes mellem til hinanden grænsende lag af adsorptionsmediet 10 15, kommer i intim berøring med det kolde adsorptionsmedium, hvor ved gassen befries for en væsentlig del af sit fugtindhold.

I fig. 1 er det det øverste af kamrene 12, der står i forbindelse med ventillegemet 21's afblændede kanal og følgelig også via udstrømningsmanifolden 24 og udstrømnings røret 25 i forbindelse med atmosfæren.

15 Da gastrykket i den ved afgangsstudsen 14 beliggende ende af huset 10 ligger over atmosfæretryk, vil en del af den gas, der er blevet affugtet ved at strømme gennem de øvrige af kamrene 12, som antydet med pile i fig. 1, have tilbøjelighed til at strømme tilbage gennem det med den afblændede kanal i ventillegemet 21 forbundne kammer og 20 gennem åbningen 26, manifolden 24 og røret 25 ud i atmosfæren. Den til det nævnte kammer hørende afbryder 29 blev af knasten 30 aktiveret samtidig med, at den afblændede kanal blev drejet i sin stilling ud for kammeret, hvorfor de elektriske varmelegemer i dette kammer er i funktion og foretager en i hovedsagen ensartet opvarmning af adsorp-25 tionsmediet 15's overflade og dermed tilfører varme til den adsorbere-de væske, som således bringes i dampform.

Modstanden mod gasstrømningen gennem det kammer 12, i hvilket adsorptionsmediet regenereres, og ud i atmosfæren gennem udstrømningsrøret 25 afpasses således under hensyntagen til de forekommende 30 trykforskelle, at i hovedsagen kun netop den gasmængde, der er nødvendig for at kunne. borttransportere den fra det i kammeret værende adsorptionsmedium 15 afgivne fugtighed, anvendes til regenereringsformålet. Efter et passende tidsinterval drejes ventillegemet 21 et trin frem af motoren 27, hvorved et andet af kamrene 12 brin-35 ges i forbindelse med den afblændede kanal i ventillegemet 21. Sam-

Claims (7)

148195 tidig påvirker knasten 30 den tilsvarende afbryder 29, så at der føres strøm til varmelegemerne 16 i det kammer, hvis adsorptionsmedium nu skal regenereres. Afbryderne 29 er fortrinsvis indrettet således, at strømmen til varmelegemerne afbrydes efter et forudbe-5 stemt tidsrum, der er lidt kortere end regenereringsperioden for det pågældende kammer, så at adsorptionsmediet i dette kan nå at blive afkølet, inden det igen bringes i berøring med en strøm af fugtig gas. Det er klart, at regenereringen af adsorptionsmediet i de enkelte 10 kamre 12 kan ske i en hvilket som helst ønsket rækkefølge, når det blot sikres, at regenereringen i de enkelte kamre sker med passende tidsmellemrum. Der kan også tænkes en udførelsesform, hvor dreje-ventillegemet roterer kontinuerligt med en lille rotationshastighed.

1. Gasaffugtningsapparat med et regenererbart, af gas gennemstrøm meligt væskeadsorptionsmedium (15), der er anbragt i et flertal af kamre eller kanaler (12), opvarmningsorganer (16) indrettet til under regenerering af adsorptionsmediet at opvarme regenereringsgas, der bringes til at strømme gennem mindst ét af kamrene eller kanalerne 20 (12), som ved modstående ender er forbundet med henholdsvis et fælles tilløb (13) og fælles afløb (14) for en strøm af gas, som skal affugtes eller tørres, og organer (20) indrettet til med forudbestemte tidsmellemrum at omskifte det kammer, gennem hvilket regenereringsgassen ledes, 25 kendetegnet ved, at omskiftningsorganerne omfatter ventilorganer, fortrinsvis en drejeventil (20), der er indrettet til at afskære forbindelsen mellem det fælles gastilløb (13) og den tilgrænsende ende af det kammer, i hvilket adsorptionsmediet skal regenereres, og forbinde denne ende af kammeret med atmosfæren, og at kamrene (12) 30 er anbragt i et ringformet arrangement, idet drejeventilen (20) er anbragt centralt ved kamrenes ene ende. 148195

2. Apparat ifølge krav 1, kendeteg n et ved, at adsorptionsmediet i de enkelte kamre eller kanaler (12) er anbragt i lag, at opvarmningsorganerne (16), der er elektrisk aktiverbare, er anbragt mellem og i varmeledende 5 kontakt med adsorptionsmediumlagene i de enkelte kamre eller kanaler (12), og at der findes organer (29 , 30) indrettet til at aktivere opvarmningsorganerne (16) i det kammer, i hvilket adsorptionsmediet regeneres, medens dette kammer står i forbindelse med atmosfæren.

3. Apparat ifølge krav 1 eller 2, 10 kendetegnet ved, at kamrene har ensartede sektorformede tværsnit.

4. Apparat ifølge krav 2 eller 3, hvor væskeadsorptionsmediet (15) omfatter til hinanden grænsende lag af ark- eller pladeformet materiale, som langs grænsefladerne danner strømningspassager, 15 kendetegnet ved, at opvarmningsorganerne indbefatter elektriske modstandstråde (18), som er udspændt mellem stangformede organer (17), der tjener som mellem væskeadsorptionsmediumlagene beliggende afstandselementer.

5. Apparat ifølge krav 2 eller 3, 20 kendetegnet ved, at adsorptionsmediet (41) i hvert af kamrene (12) er opdelt i på tværs af gasstrømmen forløbende lag, der understøttes af hver sit af et antal gasgennemtrængelige understøtningslegemer (42), der er af et varmeledende materiale og står i varmeledende forbindelse med hinanden.

6. Apparat ifølge krav 5, kendetegnet ved, at opvarmningsorganerne (43) er fælles for flere af og fortrinsvis alle understøtningslegemerne i kammeret og står i varmeledende forbindelse med hvert af disse.

7. Apparat ifølge krav 5 eller 6, 30 kendetegnet ved, at understøtningslegemerne har form af oven på hinanden anbragte bakkeformede legemer (42), fortrinsvis af trådvæv.