EP0314691B1

EP0314691B1 - Verfahren und vorrichtung zum trocknen von keramischen hohlkörpern

Info

Publication number: EP0314691B1
Application number: EP19870904526
Authority: EP
Inventors: Max Wagner
Original assignee: NOVOKERAM MAX WAGNER GmbH
Current assignee: NOVOKERAM MAX WAGNER GMBH
Priority date: 1986-07-11
Filing date: 1987-07-08
Publication date: 1990-12-12
Anticipated expiration: 2007-07-08
Also published as: WO1988000678A1; DE3766707D1; JPH01503136A; DE3623511A1; EP0314691A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von keramischen Hohlkörpern und eine Trockenvorrichtung hierfür mit den Merkmalen in den Oberbegriffen des Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruchs.
Eine derartige Trocknungsvorrichtung ist aus der nächstliegenden US-A-4 439 929 bekannt. Dort wird eine Strahlungsheizeinheit mit einer Heißluftheizeinheit in einer Station kombiniert. Die Heißluftgebläsetrocknung arbeitet hierbei mit hohen Temperaturen zwischen 80 und 150 Grad Celsius und Windgeschwindigkeiten zwischen 0,3 und 2,0 m/sec. Die Strahlungsheizeinheit ist als Hochfrequenztrockner ausgebildet, mit dem verhindert werden soll, daß Nässefelder im Formling zurückbleiben, die beim anschließenden Brennen Probleme bereiten. Um dies zu vermeiden, stehen die Formlinge auf perforierten Metallplatten. Durch die Perforationen wird die heiße Trocknungsluft in den Formling geblasen. Daneben wird die Heißluft auch von außen in die Trocknungskammer geblasen und streicht dabei außenseitig über die Formlinge.
Die vorbekannte Technik bietet für die Trocknung von keramischen Hohlkörpern, insbesondere Wabenkörpern oder keramischen Katalysatoren mit einer Vielzahl von feinen Durchgangsbohrungen einige Nachteile. Bestimmte Arten von keramischen Katalysatoren vertragen je nach Werkstoff nur keramischen Katalysatoren vertragen je nach Werkstoff nur relativ niedrige Trocknungstemperaturen. Außerdem ist eine starke Feuchtigkeitsabgabe an der Außenseite der Hohlkörper ungünstig, da dies zu einer unerwünschten und unkontrollierbaren Temperaturerhöhung im Innern der Hohlkörper sowie zu Spannungsrissen führen kann. Problematisch ist auch das Trocknungsverhalten im Inneren der Hohlkörper, da bei Überschreiten der kritischen Temperatur und bei einer zu langsamen Trocknung die Gefahr von elektrischen Entladungen und der Zerstörung des Hohlkörpers droht.
Die FR-A 965 166 zeigt eine Infrarotheizung für weiche Körper, die strahlungsempfindlich sind. Um hier eine Verformung des Materials zu vermeiden, ist der Abstand der Infrarotlampen vom Trockengut über die Transportlänge variierbar. Für eine Trocknung von keramischen Hohlkörper ist diese Vorrichtung nicht verwendbar.
Aus der EP-A 145 822 und der DE-A-31 19 979 ist es bekannt, massive keramische Formlinge unter Beaufschlagung mit Mikrowellen- oder Hochfrequenz-Heizenergie und einer Luftströmung zu trocknen. Die auszutreibende Feuchtigkeit wandert dabei vom Formlingskern nach außen und wird an die außenseitig vorbeistreichende Luft abgegeben. Dieses Trocknungsverfahren ist für keramische Hohlkörper, insbesondere Wabenkörper oder keramische Katalysatoren nicht geeignet.
Aus den ausgelegten Unterlagen der DE-C--17308 ist es ferner bekannt, großvolumige Steinzeugrohre durch innenseitig durchgeleitete Heißluft zu trocknen. Hierbei handelt es sich um eine Konvektionsheizung, die für die in Rede stehenden keramisch hochempfindlichen Katalysatoren oder dergleichen andere Wabenkörper nicht einsetzbar ist. Die trockene Heißluft würde den Hohlkörper eingangsseitig zu schnell austrocknen und zu Spannungsrissen führen.
Ausgehend von der US-A-4 439 929 ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zur schnellen, sicheren und kontrollierbaren Trocknung von keramischen Hohlkörpern aufzuzeigen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Kennzeichen des Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruchs.
Die Trocknungsenergie wird vorrangig durch eine Strahlungsheizung, vorzugsweise mit Mikrowellen- oder Hochfrequenzerzeugern, aufgebracht. Die Belüftung dient demgegenüber in erster Linie zum Abtransport der ausgetriebenen Feuchte. Die Luft ist dabei nach Temperatur und Feuchte gerade soweit konditioniert, daß sie die ausgetriebene Feuchte aufnehmen kann, ohne den Hohlkörper eingangsseitig übermäßig auszutrocknen.
Mit der in Strömungsrichtung zunehmenden Heizleistung wird die Luftströmung auf ihrem Weg durch den Hohlkörper stetig erwärmt, wodurch die relative Luftfeuchte sinkt und deshalbdie Luft auch am Körperende noch Feuchte aufnehmen kann. Auf diese Weise wird zuverlässig einer Abkühlung der Luft unter den Kondensationspunkt entgegengewirkt. Dies erlaubt andererseits auch eine eingangsseitige Anströmung des Hohlkörpers mit relativ hoher und damit materialschonender Luftfeuchtigkeit.
Die gezielt durch das Innere des Hohlkörpers gerichtete Luftströmung bewirkt neben einem raschen Abtransport der ausgetriebenen Feuchtigkeit zugleich eine Kühlung des keramischen Hohlkörpers und einen raschen Abbau von Dampfspannungen bei schneller Trocknung. Besonders vorteilhaft ist dies für keramische Katalysatoren, die eine Vielzahl feiner, parallel angeordneter Durchgangskanäle oder Lamellen aufweisen, die axial von der Luftströmung durchflossen werden.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Luftströmung zum überwiegenden Teil durch den Innenraum des Hohlkörpers geführt wird. Dabei wird die Feuchtigkeit vor allem im Innenraum abtransportiert und der keramische Hohlkörper trocknet gleichmäßig über den gesamten Querschnitt. Hierbei ergibt sich eine spannungsfreie Trocknung unter gleichmäßigem und kontrollierbarem Schwund des zu trocknenden Materials. Der Verteilungsgrad zwischen Innen- und Außenströmung hängt von der Gestalt und dem Material des Keramikkörpers ab. In manchen Fällen empfiehlt sich eine reine Innendurchströmung.
Insgesamt ergibt sich mit der Erfindung die Möglichkeit zu einer sehr raschen Trocknung, die dennoch kontrollierten, gleichmäßigen Schwund zuläßt und damit Spannungsrisse oder Verzug vermeidet. Die Trocknungszeiten liegen dabei sehr niedrig, z.B. im Bereich einer Stunde oder weniger.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Trocknungsvorrichtung können stationär oder instationär betrieben werden. In den Unteransprüchen sind hierzu verschiedene Ausführungsformen angegeben, die sich auch nach längs- oder quergerichtet transportierten Hohlkörpern unterscheiden. Bei instationärem Betrieb werden vorzugsweise die Hohlkörper durch mehrere stationäre Strahlungsheizgeräten transportiert und dabei in mehreren Stufen getrocknet. Zwischen den Strahlungsheizgeräte kann in Ruhestufen ein Ausgleich unterschiedlicher Temperaturen und Feuchtigkeitsgrade in den Hohlkörpern stattfinden. Die Luftströmung bleibt dabei auch während der Ruhezeiten durch gegebenenfalls mitbewegte Belüftungsgeräte aufrecht erhalten. Sie kann aber auch zwischenzeitlich abgeschaltet werden. Am Ende der Heizstrecke sind die Hohlkörper bereits soweit getrocknet, daß kein weiterer Schwund mehr stattfindet. Die Hohlkörper sind dann trocken unempfindlich und können zum Fertigtrocknen nur noch mit Heißluft durchströmt werden.
Für das erfindungsgemäße Trocknungsverfahren ist eine bewußte und kontrollierbare Strömungsverteilung durch das Körperinnere und gegebenenfalls entlang der Außenfläche wichtig. Die Verteilung und Beeinflussung der Luftströmung kann hierbei auf unterschiedliche Weise, etwa durch Gestaltung der Luftdüsen, Verwendung von Blenden usw. erfolgen. Zusätzlich oder statt dieser Maßnahmen können die Hohlkörper auch in einer tunnelähnlichen Umhüllung getrocknet werden, die für die Heizstrahlung durchlässig ist und vor allem den Grad der Außenflächenanströmung über Variation des Spaltabstandes zum Hohlkörper reguliert. Die Umhüllung gestattet auch die gemeinsame Trocknung unterschiedlich langer Hohlkörper, bzw. die Verwendung eines generellen Typs von Trocknungsvorrichtung für verschiedene Hohlkörperarten und -formen.
Die Umhüllung kann hierbei unterschiedlich gestaltet sein, beispielsweise als mitbewegtes Stützrohr oder als mehrteiliger Blendentunnel aus einer Palette und einem Blendendeckel. Beide Formen gestatten auch eine einfache Anpassung an verschiedene Hohlkörperquerschnitte. Der mehrteilige Blendentunnel kann wie das Stützrohr mitbewegt werden und den Hohlkörper ständig umgeben. Er kann aber auch stationär angeordnet sein und damit nur zeitweise in Funktion treten, was insbesondere für Trocknungsvorrichtungen zur Trocknung längsgerichteter Hohlkörper vorteilhaft ist. Stationäre Umhüllungen können an das Schwindmaß der Hohlkörper angepaßt werden, was eine Konstanthaltung der Strömungsverteilung ermöglicht.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben. Hierbei kann insbesondere die Gestaltung und Funktion der Belüftungsgeräte variiert werden, um den Trocknungsprozeß sicher zu regeln und zu überwachen. Einflußmöglichkeiten bestehen über Änderung der Luftkonditionierung, der Strömungsgeschwindigkeit (Dampfspannungsabbau), der Transportgeschwindigkeit bzw. Taktzeit und der Strahlungsheizleistung.
Variationen sind auch hinsichtlich der Luftströmungsführung möglich, die beispielsweise im geschlossenen Kreislauf getrennt an jeder Heizstufe oder im Durchlauf gegen die Transportrichtung über alle Stufen hinweg bewegt werden kann. Letztere Variante hat den Vorteil hoher Wirtschaftlichkeit und einer vergleichsweisen einfachen Konditionierung, insbesondere der Anfeuchtung der Luftströmung, da diese bereits aus der vorhergehenden Heizstufe feuchtebeladen ist. Vorteilhaft ist bei dieser Ausführungsform der außenseitig dichte Abschluß der Trocknungsvorrichtung, der einen unerwünschten Austritt der Heizstrahlung und auch der Luftströmung verhindert.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Trocknungsvorrichtung sind für beliebig geformte keramische Hohlkörper geeignet. Außer rohrförmigen Hohlkörpern können auch Hohlkörper mit seitlichen Ausbuchtungen oder Abzweigungen getrocknet werden. Durch geeignete Zahl und Anordnung der Luftdüsen kann auch hier eine durchgängige Luftströmung erzeugt werden, die sich im Hohlkörper verzweigt, und in einem geschlossenen Kreislauf geführt werden kann. Desgleichen können auch mehrere Hohlkörper gemeinsam, vorzugsweise in Parallelschaltung, mit der Absatz-Luftströmung beaufschlagt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Vorrichtung können mit Erfolg außer im Keramikbereich auch zur Trocknung von Hohlkörpern aus anderen Materialien, beispielsweise Holz oder dergleichen eingesetzt werden. Sie eignen sich im weiteren auch nicht nur für Hohlkörper mit einer oder mehreren axialen Durchgangskanälen, sondern auch für poröse Materialien. Es kommt vor allem darauf an, daß im Innern der Hohlkörper eine durchgängige Luftströmung erzielbar ist.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1: eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Frontansicht einer Trocknungsvorrichtung,
Fig. 2: eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Seitenansicht einer mehrteiligen Trocknungsvorrichtung für Durchlaufbetrieb mit querliegenden Hohlkörpern,
Fig. 3: eine Stirnansicht der Trocknungsvorrichtung von Fig. 2,
Fig. 4: eine Trocknungsvorrichtung in Seitenansicht und Variation zu Fig. 2 mit Länsgerichteten Hohlkörpern,
Fig. 5: eine Draufsicht auf eine Heizstufe,
Fig. 6: einen Schnitt durch die Heizvorrichtung von Fig. 4 entlang Schnittlinie VI-VI,
Fig. 7: eine Variation zu Fig. 6,
Fig. 8: einen Querschnitt durch einen Hohlkörper in einem Stützrohr,
Fig. 9: eine Stirnansicht eines Trocknungsgerätes in Variation zu Fig. 1 und
Fig. 10: einen Querschnitt durch einen Hohlkörper im Stützrohr mit Blende in Variation zu Fig. 8.

In den Zeichnungen ist eine Trocknungsvorrichtung (20) zur Trocknung keramischer Hohlkörper (1) dargestellt, die im wesentlichen aus einem oder mehreren Strahlungsheizgeräten (21) und einem oder mehreren Belüftungsgeräten (16) besteht.
Die Ausführungsform von Fig. (1) zeigt eine Trocknungsvorrichtung (20) für stationären Betrieb, während- die Trocknungsvorrichtungen in Fig. 2, 3 und 4 für Durchlaufbetrieb ausgelegt sind.
Der keramische Hohlkörper (1) ist in den Ausführungsbeispielen als langer keramischer Katalysator ausgebildet, der eine Vielzahl axialer feiner Durchgangskanäle bzw. Lamellen aufweist. Der Hohlkörper (1) ist an beiden Stirnseiten, an denen die Durchgangsbohrungen enden, mit dem Belüftungsgerät (16) verbunden, das eine axial durch den Hohlkörper (1) gerichtete Luftströmung (19) erzeugt. Hierbei wird eine Umströmung der Außenseiten des Hohlkörpers (1) mit Luft im einen Ausführungsbeispiel von Fig. 1 vermieden und im anderen Beispiel Fig. 4-10 in geringem Maße zugelassen. Die Entscheidung, ob eine Außenumströmung stattfinden soll oder nicht, hängt vom Material und der Gestalt des Hohlkörpers (1), insbesondere auch seiner Außenwandstärke und -gestaltung ab. Die zur Trocknung notwendige Heizenergie wird dem keramischen Hohlkörper (1) in einem Strahlungsheizgerät (21) über einen oder mehrere darin angeordnete Mikrowellen-Erzeuger (9) zugeführt. Alternativ können auch in der Ausführungsform der Fig. 1-7 und 9 Hochfrequenz-Erzeuger eingesetzt werden. Bevorzugt wird ein Wellenbereich der Strahlungsheizung von ca. 4 bis 2450 MHz.
Bei den verschiedenen Ausführungsbeispielen sind jeweils im Dach des Gehäuses (10) in Richtung der Luftströmung (19) hintereinander mehrere Mikrowellen-Erzeuger (9) angeordnet, die in der Leistung voneinander unabhängig regelbar sind. Der oder die Hohlkörper (1) ruhen auf einem die Mikrowellen reflektierenden Boden (11) oder einem reflektierenden Förderband (11).
Entsprechend dem in Strömungsrichtung zunehmenden Feuchtigkeitsgehalt der Luft wird die Leistung der Mikrowellen-Erzeuger (9) proportional zur Wasseraufnahme der Luft erhöht, um auch noch am Ende des Hohlkörpers (1) eine Feuchtigkeitsaufnahme zu gewährleisten. Hierbei wird die Luftströmung stets über den Kondensationspunkt der mitgeführten Feuchte erwärmt. Mit zunehmender Feuchte steigt außerdem der Wirkungsgrad der Strahlungsheizung. Die Mikrowellenerzeuger (9) können in der Breite mehrere Hohlkörper (1) übergreifen oder schachbrettmusterartig in mehreren Reihen nebeneinander angeordnet sein.
In Variation zum dargestellten Ausführungsbeispiel können auch ein oder mehrere sich längs der Hohlkörper erstreckende, lange Mikrowellenerzeugervorgesehen sein. Die angestrebte Erhöhung der Heizleistung wird dann durch zunehmende Verringerung des Abstandes zu den Hohlkörpern erreicht. Die Mikrowellenerzeuger sind dementsprechend höhenverstellbar und neigbar gelagert vgl. Fig. 4 und 9.
In Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispieles der Fig. 1 können die Erzeuger am Boden oder den Seiten des Hohlkörpers (1) für die Beaufschlagung vorgesehen sein. Desgleichen kann auch die Zuordnung des Belüftungsgerätes (16) dementsprechend verändert sein.
Bei der Trocknung von Hohlkörpern (1) mit unterschiedlichen Abmessungen ergeben sich Unterschiede durch variierende Abstände zwischen den Mikrowellen-Erzeugern (9) und den Hohlkörpern (1). Diese Unterschiede können durch Veränderung der Leistung der Mikrowellen- Erzeuger (9) oder durch Veränderung ihres Abstandes von den Hohlkörpern (1) ausgeglichen werden. Für eine Abstandsveränderung sind die Mikrowellenerzeuger (9) im Gehäuse (10) beweglich gelagert oder die Gehäuseteile sind ihrerseits beweglich gegenüber ihrem Gestell angeordnet.
Das Belüftungsgerät (16) besteht aus einer Umluftleitung (3), in der die Luftströmung (19) im Kreislauf geführt werden kann. Die Umluftleitung (3) weist einen Abluftstutzen (4) und einen Zuluftstutzen (5) auf, die über regelbare Klappen geöffnet und geschlossen werden können. In der Umluftleitung (3) sind eine regelbare Heizvorrichtung (6) und ein stufenlos regelbarer Ventilator (7) angeordnet. In Strömungsrichtung hinter dem Hohlkörper (1) sitzt in der Umluftleitung (3) weiterhin ein Meßfühler (8), der Temperatur und Feuchte der Luftströmung (19) feststellt. Die weiteren Teile der Regelung sind nicht dargestellt.
Die Hohlkörper (1) werden bei der Trocknung mit entsprechend dem Trocknungsgrad konditionierter Luft beaufschlagt. Für die Trocknung keramischer Katalysatoren, die direkt von der Strangpresse kommen, empfiehlt es sich gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1-4 die Hohlkörper (1) zunächst einmal mit einer Lufttemperatur von z.B. ca. 40 Grad und einer relativen Luftfeuchtigkeit von z.B. 95% anzuströmen. Hierdurch werden die Hohlkörper (1) erst durch die Strahlungsheizung in der Gesamtheit vorsichtig erwärmt, wobei der Trocknungsvorgang mit dem Abtransport der Feuchte bereits einsetzt. Der Heizleistungsgradient sorgt hierbei für eine Beibehaltung der knapp unter dem Kondensationspunkt liegenden relativen Luftfeuchtigkeit.
Erst wenn die Betriebstemperatur der Hohlkörper (1) erreicht ist, wird die relative Luftfeuchtigkeit zum vollwirksamen Abtransport des ausgetriebenen Anmachwassers und dgl. anderer Flüssigkeiten gesenkt. Im Belüftungskreislauf der Fig. 1-3 kann dies durch Erhöhung der Lufttemperatur in der Heizung (6) und/oder durch Abfuhr feuchter Luft und Zufuhr trockener Frischluft geschehen.
Die flexible Umluftleitung (3) ragt von der Seite her ins Innere des Strahlungsheizgerätes (21) und ist mit dem Hohlkörper (1) durch zwei stirnseitig aufsteckbare Luftdüsen (2) verbunden. Die Luftdüsen (2) sind in ihrer Größe an die Abmessungen der Stirnseiten des Hohlkörpers (1) angepaßt, was für einen luftdichten Sitz der Luftdüsen (2) auf dem Hohlkörper (1) sorgt. Hierdurch wird im Kreis durch die Leitung (3) geführte Luftströmung (19) nur durch das Innere des Hohlkörpers (1), aber nicht entlang seiner Außenseiten gerichtet.
Für den gleichzeitigen Anschluß mehrerer Hohlkörper (1), der vorzugsweise parallel erfolgt, sind mehrere Umluftleitungen (3) oder eine Umluftleitung mit einem Verteilerstück (nicht dargestellt) zum Anschluß mehrerer Luftdüsen (2) vorgesehen. Zur luftdichten Anpassung an unterschiedliche Hohlkörperabmessungen können die Luftdüsen (2) verstellbar ausgebildet oder austauschbar befestigt sein.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 besteht das Strahlungsheizgerät (21) aus einem seitlich offenen Gehäuse (10), dessen Seitenöffnung den Zugang für die Umluftleitung (3) freigibt und ansonsten durch eine seitliche Abschirmung (12) gegen unerwünschten Austritt der Strahlung gesichert ist. Die stirnseitige Öffnung ist ebenfalls abgeschirmt, beispielsweise durch einen Kettenvorhang (13).
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 werden die Luftdüsen (2) außerhalb des Strahlungsheizgerätes (21) auf den Hohlkörper (1) gesteckt, der dann damit ins Innere des Strahlungsheizgerätes (21) gebracht wird.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist eine Trocknungsvorrichtung (20) dargestellt, die für Durchlaufbetrieb konzipiert ist. Es sind mehrere Belüftungsgeräte (16) und Mikrowellenheizgeräte (21) vorgesehen, die im wesentlichen denjenigen der Fig. 1 entsprechen. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 werden mehrere Chargen von Hohlkörpern (1) gleichzeitig bearbeitet. Jede Charge besteht hierbei aus mehreren parallel nebeneinander angeordneten Hohlkörpern (1), die quer zur Transportrichtung (33) ausgerichtet und gemeinsam an ein Belüftungsgerät (16) angeschlossen sind. Die Hohlkörper (1) werden an einer Einrüststelle (17) auf eine Fördervorrichtung (11), hier in Form eines über einen Antrieb (14) bewegten endlosen Förderbandes (11) gebracht und mit einem Belüftungsgerät (16) verbunden. Auf ihrem Transportweg bewegen sie unter Aufrechterhaltung des Anschlußes und der Luftströmung das Belüftungsgerät (16) mit. Dieses ist hierzu über ein Fahrgestell (22) auf Schienen (15) beweglich gelagert. An die Einrüststelle (17) schließt sich ein stationäres Strahlungsheizgerät (21) an, auf das eine Ruhezone (18) und wiederum mit Abstand ein weiteres Strahlungsheizgerät (21) anschließt. Am Ende dieser Gerätestrecke befindet sich eine Abrüststation, an der die fertig getrockneten Hohlkörper (1) vom Belüftungsgerät (16) getrennt und vom Förderband abgenommen werden. Das leere Belüftungsgerät (16) kann dann wieder zurück zur Einrüststelle (17) fahren und dort an eine neue Charge von Hohlkörpern (1) angeschlossen werden. Zur Verkürzung der Wechsel-und Rüstzeiten sind zwei oder mehr Belüftungsgeräte (16) vorgesehen, die einander überfahren können und dabei jeweils auf eigenen Schienen (15) laufen. Im Ausführungsbeispiel der Figur 3 ist nur ein einzelnes Belüftungsgerät (16) dargestellt.
Variationen zum Ausführungsbeispiel der Fig. 1-3 sind in unterschiedlicher Weise möglich. Zum einen kann eine Außenumströmung des Hohlkörpers (1) in manchen Fällen wünschenswert sein. Hierzu schließen die Luftdüsen (2) dann nicht dicht an den Stirnseiten der Hohlkörper (1) an, sondern lassen einen kleinen umlaufenden Spalt frei, durch den ein kleiner Teil der Luftströmung austreten, frei entlang der Körperaußenflächen streichen und dann am anderen Ende wieder in die Luftdüse (2) eintreten kann. Zur Befestigung der Luftdüsen können für diesen Fall kleine Klemmstege zum Einspannen der Hohlkörperenden an den Luftdüsen vorgesehen sein.
Weiterhin sind Änderungen hinsichtlich der Strömungsführung außerhalb der Hohlkörper und der Konditionierung der Luft möglich. Grundsätzlich ist auch eine offene Belüftungsführung unter Verzicht auf die Umluftleitung (3) möglich. Hierzu muß stets frisch konditionierte Luft zugeführt und die feuchtebeladene Luft komplett abgeführt werden. Dies ist möglich in Fällen, wo von Gestalt und Material der Hohlkörper her keine hohen Anforderungen an einen schonenden Trocknungsvorgang gestellt werden. Die konditionierte Frischluft kann in solchen Fällen aus der Umgebungsluft bestehen, die in einer Heizung gegebenenfalls nur noch etwas erwärmt wird.
Im offenen wie im geschlossenen Belüftungskreislauf kann grundsätzlich die Luft zur Strömungserzeugung am einen Ende der Hohlkörper (1) eingeblasen oder am anderen Ende abgesaugt oder sowohl eingeblasen als auch abgesaugt werden. In allen Fällen ist es auch möglich, die Strömungsgeschwindigkeit der Luft zu variieren, um beispielsweise durch erhöhte Strömungsgeschwindigkeit bei rascher Trocknung Dampfspannungen in den Hohlkörpern (1) abzubauen. Durch Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit läßt sich auch der Grad des Feuchteabtransportes regeln.
Die Ausführungsbeispiele der Fig. 8-10 zeigen weitere Variationen der Trocknungsvorrichtung (20). Zum einen ist es auch auf andere Weise möglich, die Strömungsverteilung durch das Körperinnere und entlang der Außenflächen zu beeinflussen. Die Hohlkörper (1) sind dazu in einer tunnelartigen Umhüllung (24) gelagert, die für die Heizstrahlung durchlässig ist und die den Hohlkörper in dichter Anlage zur Vermeidung einer Außenströmung oder unter Freilassen eines Spaltes (32) zur Einstellung der Außenumströmung umgibt. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 8 ist die Umhüllung als Stützrohr (30) aus Keramik oder dgl. ausgebildet, in dem ein Hohlkörper (1) mit gleicher oder geringerer Länge gelagert ist. Zur Erzielung eines umlaufend durchlässigen Spaltes (32) liegt der Hohlkörper (1) zumindest im unteren Bereich auf einer Auflage (29), die zur Bildung längsdurchlaufender Belüftungskanäle Noppen oder Stege aufweist. Das Stützrohr (30) ist in diesem Fall an den Hohlkörperquerschnitt angepaßt, wobei beide außer der gezeigten kreisrunden Form auch eine beliebige andere, beispielsweise polygonale, Querschnittsgestaltung aufweisen können. Zur Lagefixierung des Stützrohres ist eine Palette (28) mit angepaßten Ausnehmungen vorgesehen, die auf dem Boden bzw. der Fördervorrichtung (11) ruht. Alternativ kann das Stützrohr (30) auch Standbeine oder dgl. andere Fixiermittel besitzen.
Die Ausführungsbeispiele 8 und 1 können miteinander kombiniert werden, indem die Luftdüsen (2) unter randseitig dichter Anlage auf das Stützrohr (30) gesteckt werden. Fig. 9 zeigt hierzu eine weitere Möglichkeit, die es erlaubt, das Gehäuse (10) zur Strahlungsabschirmung vollständig zu schließen. Die Luftdüsen (2) sind hier seitlich, aber außerhalb des Gehäuses (10) angeordnet und stehen über eine jeweils eingeschobene Blende (31) mit dem Innenraum in Verbindung. Die Blendenöffnungen fluchten auf beiden Seiten miteinander und korrespondieren auch mit dem Querschnitt der entsprechend im Gehäuse (10) angeordneten Hohlkörper (1). Die Hohlkörper (1) reichen an beiden Enden bis knapp an die Blenden (31) heran. Die durch die Blendenöffnungen strömende Luft gelangt dadurch unmittelbar ins Körperinnere, ohne daß sie seitlich ausweichen kann. Bei gleicher Größe von Hohlkörper (1) und Blendenöffnung kann eine Außenumströmung des Hohlkörpers (1) vermieden werden. Wenn diese hingegen erwünscht ist, wird entsprechend Fig. 10 die Blendenöffnung unter Bildung eines randseitigen Spaltes (32) vergrößert.
In Kombination dazu können auch Stützrohre (30) oder anders gestaltete tunnelartige Umhüllungen (24) verwendet werden. Eine Kombination von Stützrohr (30) und Blende (31) ermöglicht den Einsatz von Umhüllungen in Standardgrößen, die in manchen Fällen größer als der Hohlkörperquerschnitt sind, da die außen entlangstreichende Luftmenge durch die Größe des Spaltes (32) zwischen Blendenöffnung und Hohlkörperquerschnitt (1) festgelegt wird. Fig. 10 verdeutlicht diese Anordnung und zeigt dabei auch eine nur im unteren Anlagebereich angeordnete Auflage (29).
Fig. 4 zeigt eine Variante einer mehrteiliger Trocknungsvorrichtung (20), bei der die Hohlkörper (1) längs der Transportrichtung (33) ausgerichtet sind. Die Trocknungsvorrichtung (20) ist wärme-, luft- und strahlungsdicht als geschlossene Anlage ausgebildet. Die Belüftungsgeräte (16) sind hier zwischen den einzelnen Strahlungsheizgeräten (21) angeordnet. Sie weisen im Querschnitt die Form von Domen auf und sind jeweils mit einer konisch zulaufenden Luftdüse (2) an das vordere und mit der anderen Luftdüse (2) an das hintere Strahlungsheizgerät (21) angeschlossen.
Die Belüftungsgeräte (16) besitzen jeweils einen Ventilator (7) in Form eines Querstromgebläses, das die Luft aus der in Transportrichtung (33) vorn liegenden Luftdüse (2) ansaugt und in die hintere Luftdüse (2) einbläst. Hierdurch wird die Luftströmung (19) von der Ausgangsseite her gegen die Transportrichtung (33) durch die einzelnen Trocknungsstufen bis zur Eingangsseite geführt. Mit diesem Gegenstromprinzip wird an der Ausgangsseite relativ trockene Luft eingeleitet, was bei dem hohen Trocknungsgrad der dort angelangten Hohlkörper (1) unschädlich ist. Durch das Weiterreichen von Stufe zu Stufe nimmt die Luftströmung (19) immer mehr Feuchtigkeit auf und konditioniert sich dabei im wesentlichen selbst auf das für den jeweiligen Trocknungsgrad der Hohlkörper (1) notwendige Maß.
Die Belüftungsgeräte (16) besitzen an der vorderen, saugseitigen Luftdüse jeweils einen Zuluftstutzen (5) für die Zuführung von Frischluft. An der druckseitigen Luftdüse (2) sind hinter dem Querstromgebläse (7) ein Abluftschacht (4) und danach noch eine Heizung (6) für die Luftströmung (19) angeordnet. Beide Luftschächte (4, 5) sind mit regelbaren Klappen versehen. In beiden Luftdüsen (2) sind jeweils nahe der Strahlungsheizgeräte (21) Meßfühler (8) für Temperatur und Feuchte angeordnet.
Die Querstromgebläse sind mittig und im oberen Bereich der Dome angeordnet. Darunter befinden sich jeweils schwenkbare Schotts (23), die die beiden Luftdüsen (2) jedes Belüftungsgerätes (16) so gegeneinander abdichten, daß ein Luftaustausch nur über die Querstromgebläse (7) möglich ist. Hierdurch entstehen für die Strahlungsheizgeräte (21) und die jweils angrenzenden Luftdüsen (2) der benachbarten Belüftungsgeräte (16) geschlossene Klimazonen, die unabhängig voneinander in der Konditionierung der Luftströmung geregelt werden können. Soweit die vorstehend erwähnte automatische Kontinionierung nicht ausreicht, kann über die Zuluft- und Abluftschächte (5, 4) sowie über die Heizung (6) in Abhängigkeit von den Meßwerten der Fühlr (8) nachgeregelt werden. Die Trocknung kann außerdem noch über die Strömungsgeschwindigkeit und die Verweildauer in der jeweiligen Klimazone beeinflußt werden. Der Trocknungsgrad steigt jeweils mit einer Erhöhung dieser Faktoren.
Die Hohlkörper (1) werden taktweise durch die verschiedenen Klimazonen bzw. Trockenstufen hindurchbewegt und trocknen in den unterschiedlich konditionierten Zonen nach und nach aus. Die schwenkbaren Schotts (23) sind hierbei in Abhängigkeit von der Förderbewegung regelbar, so daß die Hohlkörper (1) darunter passieren können. Am Ende der Trocknungsvorrichtung (20) kann noch eine reine Belüftungsstation angeordnet sein, in der die Hohlkörper (1) mit duchgeblasener Heißluft fertiggetrocknet werden. Eine Strahlungsheizung ist bei dem erreichten Trocknungsgrad der Hohlkörper (1) nicht mehr effektiv. Es besteht hier auch keine schwundbedingte Rißgefahr mehr.
Wie Fig. 5, 6 und 7 verdeutlichen, werden auch in einer Anlage gemäß Fig. 4 mehrere Hohlkörper (1) nebeneinander in tunnelartigen Umhüllungen (24) getrocknet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind sie stationär und können damit in der einzelnen Trockenstufe auf das jeweilige Schwindmaß der Hohlkörper (1) eingestellt werden. In der Ausführungsform von Fig. 6 bestehen die Umhüllungen (24) aus zwischen den Hohlkörpern (1) sich erstreckenden Stegen (25), die an die Luftdüsen (2) anschließen. Außenseitig sind isolierte Seitenwände (26) vorgesehen, während die Unterseite von einem in Längsrichtung profilierten Transportband (11) gebildet wird. Die Oberseite wird von den Mikrowellen- bzw. Hochfrequenzerzeugern (9) direkt oder von einer darunter angenordneten Trägerwand gebildet. Diese setzen sich im Anschlußbereich zu den Luftdüsen (2) in entsprechenden Deckenteilen fort. In Transportrichtung (33) werden die Stege (25) entsprechend dem Schwindungsmaß von Trockenstufe zu Trockenstufe zunehmend dicker.
Fig. 7 zeigt eine Variante hierzu, in der die Hohlkörper (1) in einer entsprechend geformten Palette (28), gegebenenfalls übe profilierte Auflagen (29) gelagert sind. Die Palette (28) wird hierbei mit dem Transportband (1) vorwärtsbewegt. Das Oberteil der tunnelartigen Umhüllung (24) wird durch einen entsprechend gestalteten Blendendeckel (27) gebildet, mit dem auch die Größe der gegebenenfalls erforderlichen Spalte (32) eingestellt wird. Oberhalb des Blendendekkeis (27) sind die Mikrowellen- oder Hochfrequenzerzeuger (9) angeordnet. Seitlich ragen zur Führung und Abdichtung noch Seitenwände (26) über die Paletten (28).
Der Blendendeckel (27) kann unter entsprechender Abstützung an der Palette (28) mitbewegt werden. Hiedurch ergibt sich im Prinzip ein zweiteiliges Stützrohr. Der Blendendeckel (27) kann aber auch stationär in jedem Strahlungsheizgerät (21) angeordnet sein, wobei sich die Paletten (28) mit den Hohlkörpern (1) darunter wegbewegen. In der ersten Variante als mitbewegte Umhüllung (24) kann diese Bauform auch zur Belüftung querliegender Hohlkörper (1) in einer Ausführungsform gemäß Fig. (2) oder (9) verwendet werden.

Stückliste

(1) Hohlkörper
(2) Luftdüse
(3) Umluftleitung
(4) Abluftstutzen
(5) Zuluftstutzen
(6) Heizvorrichtung
(7) Ventilator
(8) Meßfühler
(9) Mikrowellenerzeuger, Hochfrequenzerzeuger
(10) Gehäuse
(11) Boden, Fördervorrichtung, Transportband
(12) seitl. Abschirmung
(13) Kettenvorhang
(14) Antrieb
(15) Schiene
(16) Belüftungsgerät
(17) Einrüststelle
(18) Ruhezone
(19) Luftströmung
(20) Trocknungsvorrichtung
(21) Strahlungsheizgerät
(22) Fahrgestell
(23) Schott
(24) tunnelartige Umhüllung
(25) Steg
(26) Seitenwand
(27) Blendendeckel
(28) Palette
(29) Auflage
(30) Stützrohr
(31) Blende
(32) Spalt
(33) Transportrichtung

Claims

1. Verfahren zum Trocknen von keramischen Hohlkörpern, insbesondere Katalysatoren, bei dem die Aufheizung durch Strahlungsenergie erfolgt und die ausgetriebene Feuchte durch einen Luftstrom abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom (19) nach Temperatur und Feuchte konditionert ist und gezielt zum überwiegenden Teil durch das Innere der Hohlkörper (1) gerichtet wird, und daß die Strahlungsheizleistung längs eines Hohlkörpers (1) einen in Richtung der Luftströmung (19) ansteigenden Gradienten aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknungsenergie durch Mikrowellen oder Hochfrequenz aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest hinter den Hohlkörpern (1) die Temperatur und die Feuchte des Luftstroms (19) gemessen (8) werden und danach die Eingangskonditionierung der Trockenluft und/ oder die Strahlungsheizleistung geregelt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper (1) in mehreren Stufen mit entsprechend dem Trocknungsgrad unterschiedlich konditionierter Heißluft getrocknet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftströmung (19) in einem geschlossenen Kreislauf durch einen oder mehrere parallel nebeneinander angeordnete Hohlkörper (1) geführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper (1) in Reihe hintereinander angeordnet sind und in einem Durchlaufverfahren mit mehreren Stufen getrocknet werden, wobei die Luftströmung (19) gegen die Transportrichtung von Stufe zu Stufe durch die Hohlkörper (1) weitergeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportgeshwindigkeit bzw. die Verweildauer in den Heizstufen nach der Feuchte der Luftströmung (19) geregelt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen oder hinter den Trocknungsstufen in einer oder mehreren Ruhestufen nur eine konditionierte Luftströmung (19) ohne Strahlungsheizung durch die Hohlkörper (1) gerichtet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknungsluft mit regelbarer Strömungsstärke durch die Hohlkörper geführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknungsluft am einen Ende der Hohlkörper (1) eingeblasen und am anderen Ende abgesaugt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unter randseitigem Abschluß die Luftströmung (19) nur durch das Innere der Hohlkörper (1) geführt wird.

12. Trocknungsvorrichtung für keramische Hohlkörper, insbesondere Katalysatoren mit mindestens einem Strahlungsheizgerät (21) und mindestens einem Belüftungsgerät (16), das eine Einrichtung (4, 5, 6, 7) zur Erzeugung einer konditionierten und vorwiegend durch das Innere der Hohlkörper (1) gerichteten Luftströmung (19) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftströmung (19) übver eine oder mehrere Luftdüsen (2) gerichtet wird, und daß das Strahlungsheizgerät (2) in der Heizleistung regelbar ist, wobei die Heizleistung über die Länge eines Hohlkörpers (1) unterschiedlich ist und dabei an der Einströmseite der Luft (19) geringer ist als an der Ausströmseite.

13. Trocknungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungsheizgerät (21) einen oder mehrere Mikrowellen- oder Hochfrequenzerzeuger (9) aufweist, die getrennt voneinander in der Leistung regelbar oder im Abstand vom Trocknungsgut veränderbar sind.

14. Trocknungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Belüftungsgerät (16) einen Abluftstutzen (4) für feuchte Luft, einen Zuluftstutzen (5) für Frischluft, eine Heizvorrichtung (6) und einen Ventilator (7) aufweist, die in Abhängigkeit von einem Meßfühler (8) regelbar sind, der Temperatur und/oder Feuchte der Luftströmung (19) mißt.

15. Trocknungsvorrichtung nach Anspruch 12 oder 14 dadurch gekennzeichnet, daß an einem Belüftungsgerät (16) mehrere Hohlkörper (1) parallel beaufschlagt sind.

16. Trocknungsvorrichtung nach Anspruch 12 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper (1) in einer ein- oder mehrteiligen, tunnelartigen Umhüllung (24) unter dichter Anlage oder mit einem Spalt (32) gelagert oder von der Umhüllung zumindest zeitweise umgeben sind.

17. Trocknungsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper (1) auf einer Auflage (29) liegen, die im Spalt (32) längslaufende Kanäle freiläßt.

18. Trocknungsvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Belüftungsgerät (16) mindestens eine Umluftleitung (3) und mindestens zwei Luftdüsen (2) zur Erzeugung eines geschlossenen Kreislaufes für die Luftströmung (19) durch den Hohlkörper (1) aufweist.

19. Trocknungsvorrichtung nach Anspruch 16, 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdüsen (2) in das Strahlungsheizgerät (21) ragen und unter randseitigem luftdichten Abschluß oder unter Freilassung eines umlaufenden Spalts (32) an den ofenen Stirnflächen der Hohlkörper (1) oder der tunnelartigen Umhüllungen (24) lösbar befestigt sind.

20. Trocknungsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdüsen (2) Blenden (31) aufweisen, deren Öffnungen der Kontur der Hohlkörper (1) oder der Umhüllungen (24) anbgepaßt sind.

21. Trocknungsvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß für den Durchlaufbetrieb querliegender Hohlkörper (1) eine oder mehrere seitlich offene, stationäre Strahlungsheizgeräte (21) vorgesehen sind, durch die die Hohlkörper (1) auf einer Fördervorrichtung (11) transportiert werden, wobei ein oder mehrere bewegliche und mit Hohlkörpern mitgeführte Belüftungsgeräte (16) vorgesehen sind.

22. Trocknungsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß für den Durchlaufbetrieb querliegender Hohlkörper (1) ein oder mehrere stationäre Strahlungsheizgeräte (21) mit angeschlossenen stationären Belüftungsgeräten (16) mit seitlichen Luftdüsen (2) vorgesehen sind, durch die die Hohlkörper (1) auf einer Fördervorrichtung (11) transportiert werden.

23. Trocknungsvorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsheizgeräte (21) unter Bildung von Ruhezonen (18) mi Abstand voneinander angeordnet sind.

24. Trocknungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknungsvorrichtung für längsgerichtete Hohlkörper (1) als Durchlaufvorrichtung mit mehreren Strahlungsheizgeräten (21) ausgebildet ist, zwischen denen Belüftungsgeräte (16) mit Schotts (23) angeordnet sind, die entgegen der Transportrichtung (33) die Luft aus der einen Station ansaugen, konditionieren und in die nächste Station einblasen.