EP0528905B1 - Verfahren und vorrichtung zum entfeuchten von wäsche o.dgl. - Google Patents

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EP0528905B1
EP0528905B1 EP91909335A EP91909335A EP0528905B1 EP 0528905 B1 EP0528905 B1 EP 0528905B1 EP 91909335 A EP91909335 A EP 91909335A EP 91909335 A EP91909335 A EP 91909335A EP 0528905 B1 EP0528905 B1 EP 0528905B1
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EP
European Patent Office
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fluids
pump
liquid
fluid
mixture
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP91909335A
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English (en)
French (fr)
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EP0528905A1 (de
Inventor
Wilhelm Lange
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semtec Mueller oHG
Original Assignee
Semtec Mueller oHG
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Publication date
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06F—LAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F58/00—Domestic laundry dryers
    • D06F58/02—Domestic laundry dryers having dryer drums rotating about a horizontal axis
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06F—LAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F58/00—Domestic laundry dryers
    • D06F58/30—Drying processes 

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for dehumidifying a dryer room according to the preambles of claims 1 and 5.
  • Another known method for dehumidifying consists in pumping out permanent gases and condensable vapors which are present at the same time using a rotary vane pump or a liquid jet pump. It is essential, however, that the temperature of the liquid ring of the rotary vane pump or the liquid of the liquid jet pump is significantly lower than the temperature of the gas mixture to be drawn in, since otherwise the liquid of the ring in the pump falls below the boiling pressure and evaporates. This makes the compression practically ineffective. If the temperature of the liquid ring or the jet is clearly below the temperature of the fluid to be condensed, good results are achieved.
  • the working range can be expanded in the direction of higher pressure ratios, but at the cost of good process efficiency and at the cost of subsequent difficult condensation of the compressed gas mixture due to the additional permanent gases contained therein.
  • the invention is therefore based on the object of providing a method and a device by means of which a dryer room can be dehumidified in an energy-saving manner using a few and small components.
  • the container interior of the tumble dryer is exposed to a negative pressure and the boiling point of one or more fluids or fluid mixtures located in the container is thereby lowered. If there is damp laundry in the container, the boiling point of the water is lowered until the water evaporates.
  • the laundry is now by means of the negative pressure, e.g. is slightly above room temperature, dehumidified. Another advantage is that the laundry is treated gently, since it is dehumidified without significant thermal and mechanical treatment. It remains loosely shaken in the container. It is also sterilized due to the negative pressure, since most living things cannot withstand such a high negative pressure.
  • the energy expenditure compared to the known methods mentioned at the outset is significantly lower, i.e. on the order of about 40%.
  • the vaporizable fluid is an air-water vapor mixture and there is air and wet laundry in the drum.
  • the water in the form of water vapor and the air as a fluid mixture consisting of steam and air are removed from the container.
  • the air is extracted with the water ring pump and the water vapor is condensed to avoid high intake volume flows.
  • the turbo engine is connected upstream. This increases the pressure of the steam-air mixture, whereby the pressure ratio can be low. However, the volume flow is very large.
  • the air that prevents the condensation of the water is extracted after a short period of operation.
  • the fluid or fluid mixture is preferably fed to a condenser after the pre-compression by the turbocompressor.
  • the fluid or fluid mixture is advantageously cooled in a heat exchanger and the condensable fluid components are at least partially liquefied and then the fluid or fluid mixture is further compressed and the condensable fluid components are further liquefied.
  • Another advantage is that the fluid or fluid mixture and the condensed fluid portion are passed into a collecting container in order to be able to continue using the condensate.
  • a collecting container for example, water condensate from a tumble dryer can be used for ironing and / or the condensate can be used to operate the liquid ring or liquid jet pump in order to save the otherwise necessary water connection.
  • the collecting container is preferably cooled in particular with a cool liquid flow.
  • the heat of condensation and / or the amount of heat withdrawn from one or more permanent gases is advantageously fed to the non-evaporating fluid or fluid mixture.
  • the fluid or fluid mixture is preferably further compressed in a diffuser.
  • the diffuser following the turbo engine is made in one piece with the heat exchanger, there are further advantages. On the one hand, a small construction volume is achieved, on the other hand, heat is given off to the heat exchanger during compression in the diffuser.
  • the non-evaporating fluid or fluid mixture is advantageously heated by the waste heat of a drive motor.
  • Another advantage is that the non-evaporating fluid or fluid mixture is passed over a moving cool drum and the fluid is then fed through a heat exchanger to a feed pump.
  • the cool drum and thus the cool partially dehumidified laundry is heated by the warm, non-evaporable fluid.
  • This heat supplied is e.g. the heat of condensation that occurs when the previously evaporated fluid condenses.
  • the exhaust line of the pump or compressor unit can advantageously be arranged and laid in the interior of the device.
  • the circuit of the non-vaporizable fluids can be switched very favorably if these fluids, which are initially very warm, are first passed onto the cool drum and cool down significantly in the process.
  • Part of the cool stream can, if necessary, cool the condensate in the condensate tank.
  • the main stream of the cool liquid is fed to the heat exchanger in order to partially or completely liquefy the condensable constituents of the fluid mixture heated by the compression. By warming the viscosity of the liquid is reduced, which has a favorable effect on the flow losses in the subsequent lines. This saves an additional coolant connection.
  • liquid ring pump, a feed pump, and the transmission, the turbo engine, a drum and possibly other units are advantageously driven by a single drive motor.
  • the above-mentioned object is achieved by means of a device with a gas-tight, vaporizable and non-vaporizable fluid-containing container, according to the invention achieved by a turbo engine for pre-compressing the vaporizable fluid or fluid mixture and a water ring pump for sucking off the vaporizable fluid or fluid mixture.
  • a turbocompressor is understood here to mean a continuously conveying compressor of an axial or radial design, mixed forms, e.g. are semi-axially conceivable.
  • the turbocompressor can be designed as a single-stage impeller with a subsequent diffuser.
  • the vaporizable fluid is precompressed by means of the turbocompressor, which inevitably increases the pressure and the temperature of the fluid or fluid mixture, and this is then sucked off in a liquid ring or liquid jet pump without the risk of evaporation and cavitation in the pump.
  • the turbocompressor can be operated at a high speed, which has the advantage of a large intake volume flow in conjunction with a small construction volume.
  • a preferred embodiment provides that the turbocompressor a capacitor is connected downstream.
  • the gas mixture can be passed through a condenser after precompression.
  • the downstream heat exchanger extracts heat from the fluid mixture, so that some or all of the condensable components in the fluid mixture condense. This results in a large reduction in the volume flow.
  • a relatively small liquid ring or liquid jet pump can subsequently be connected very advantageously.
  • the temperature of the fluid mixture is so far above the temperature of the liquid ring or the liquid jet of the pump that evaporation and / or cavitation of the liquid ring or the liquid jet does not occur.
  • this circuit Since this circuit is operated at very low pressure, delivery to the feed pump is only possible with a sufficient geodetic height. This height is measured in connection with the flow cross sections in the device so that the flow rate in the heat exchanger is high enough for sufficient heat dissipation, a sufficient flow rate is achieved in the feed pump and cavitation in the feed pump is avoided. Then the liquid flow is directed onto the cool drum wall.
  • a further development provides that a liquid separator is provided after the condenser. Such a liquid separator can also be provided following the liquid ring or liquid jet pump.
  • a gear pump is preferably provided in connection with the liquid separator. The condensate is easily removed with this.
  • the water ring pump contains a portion of the liquid obtained at the condenser.
  • a single drive is provided for the turbo engine, the water ring pump, a gear pump and possibly a circulating pump.
  • the drive is advantageously arranged within the container of the device, it being possible for the drive to be arranged in the non-evaporating, in particular electrically non-conductive, fluid.
  • the waste heat or waste heat generated during the generation of the negative pressure of a pump or compressor unit is fed to the container and thus to the laundry to be dehumidified.
  • the flow of the non-evaporating liquid is used to cool the drive motor after passing through the heat exchanger.
  • the power loss of the drive motor is used very effectively to heat the material to be dried.
  • the drive motor can also be selected to be smaller, since the power of the drive motor is limited by inadmissible heating, and the heating is lower due to the cooling.
  • a special embodiment provides that the drive shaft is connected to the shaft of the drive motor of the liquid pump or another driven unit, since this eliminates another drive motor and, in particular, eliminates a drive within the space to be evacuated.
  • the turbo engine is arranged within the container.
  • the container preferably contains additional bodies which press the laundry onto the wall of the container and have a heat capacity which heats up and cooled laundry which is in its vicinity.
  • the additional bodies can also emit heat themselves.
  • the additional bodies are advantageously filled with a substance or mixture of substances which, through a phase change, enables heat to be given off without a drop in temperature, and / or also permits an increase in the heat capacity.
  • the container is advantageously provided with a microwave transmitter.
  • a microwave transmitter As a result, the evaporation of the fluid can be accelerated or supported, in particular in the final phase of the drying process, in which heat conduction is less good in the material to be dried.
  • FIG. 1 shows a functional diagram of a drying device, generally designated 1, with which a dryer room 2 can be evacuated, in which a fluid mixture 3 of one or more vaporizable fluids, e.g. Water, and one or more non-evaporable fluids.
  • the fluids can consist of gases and / or liquids 4 and 5.
  • the non-evaporable liquids 5 are sprayed in the dryer room 2 by means of a circulation pump 6.
  • This circulation pump 6 is connected to the liquid sump of the dryer chamber 2 containing the non-evaporable liquid.
  • a turbocompressor 7, to which a condenser 9 is connected, is connected to the dryer chamber 2 containing the fluid mixture 3 via an intake line 8.
  • This condenser 9 is located in the liquid sump of the drying chamber 2 containing the non-evaporable liquid.
  • the condenser 9 is followed by a liquid separator 10, the liquid outlet of which is connected via a line to a gear pump as a positive displacement pump 14.
  • the gas outlet of the liquid separator 10 is connected to a liquid ring pump 11, which is also followed by a further liquid separator 13.
  • a liquid jet pump can, as shown with dashed lines 12 may be provided.
  • both the displacement pump 14 and the liquid separator 13 open into a collecting container 15, in which the vaporizable fluid of the dryer room 2 is collected.
  • the turbocompressor 7, which is arranged after the dryer chamber 2, sucks in the fluid mixture 3 and increases its pressure at least to such an extent that pressure losses in the intake line 8, the condenser 9 or in the liquid separator 10 with the connected lines and also inflow pressure losses in the Inflow to the liquid ring pump 11 can be compensated. This prevents cavitation and / or evaporation of the liquid of the liquid ring in the liquid ring pump 11.
  • the fluid mixture 3 passes through the condenser 9, as a result of which the compressed fluid mixture 3 is cooled and the non-evaporating liquid is heated.
  • the fluid mixture 3 in the liquid separator is separated from the liquid constituents and the gaseous constituent is sucked off by the liquid ring pump 11.
  • a further suction and condensation can alternatively or additionally be carried out by means of the liquid jet pump 12.
  • the fluid mixture compressed in this way, together with the condensed liquid, or the gas, which is generally the permanent gas, and the condensed liquid can be separated in the further liquid separator 13, the liquid being fed to the collecting container 15 and the gas being released outdoors is directed.
  • all pumps and compressors 6, 7, 11, 12, 14 can be operated via a single drive or partially together are driven.
  • a particularly advantageous embodiment provides a fast-running drive 16 for the turbocompressor 7 and a slow-running common drive 17 for the pumps and compressors 6, 11, 12 and 14.
  • the elements such as liquid separators 10 and 13, displacement pump 14 and collecting container 15 are dispensed with.
  • FIG. 2 shows a cross section and FIG. 3 shows a longitudinal section through the drying device 1, in which the dryer room 2 is to be evacuated and thereby dehumidified.
  • a laundry drum 18 is arranged in the dryer room 2 and contains wet laundry, ie laundry and the fluid mixture 3, which consists of the permanent gas air and the vaporizable liquid 4, namely water. Furthermore, the non-vaporizable and odorless liquid 5 is located within the dryer room 2.
  • Access to the drum 18, which is rotatably mounted on rollers 19, is via an opening 20. driven by a drive from the drive 17.
  • This drive 17 has a start-up control 21, which has the effect that in the start-up phase no high dynamic torque increases are caused in the driven parts of the device and that in the initial phase, in which there is still a high pressure in the device, low mechanical loads are brought about .
  • the non-evaporating liquid 5, above the liquid level of which the drum 18 is arranged, is fed to the spray nozzles 23 by means of the circulation pump 6 via a line 22, via which they spray evenly on the drum 18 is distributed.
  • the drum 18 and thus the laundry in the drum 18 is heated.
  • Penetration of the liquid 5 into the interior of the drum 18 is avoided by means of suitable obstacles 24 or labyrinths.
  • a scraper 25 By means of a scraper 25, the non-evaporable cooled liquid 5 flowing around the drum 18 is lifted off and fed to the liquid separator 13. A further cooling of the liquid separator 13 takes place in that it is connected in one piece to the pressure vessel 26 and the cold cover 27.
  • This condenser 9 lies in the trough containing the non-evaporating liquid 5, so that through the warmed, compressed fluid mixture 3, the condenser 9 and thereby the non-evaporating liquid 5 is heated.
  • the liquid ring pump 11 connects to the condenser. From this liquid ring pump 11, the fluid is fed to the liquid separator 13, where the gas, usually permanent gas, and the condensed liquid are separated and where the non-condensable gases are removed.
  • the circulation pump 6, a transmission gear 29 for driving the turbocompressor 7 and a reduction gear 30 for driving the drum 18 are driven by a particularly thin drive shaft 31, which is connected directly to the drive shaft 32 of the liquid ring pump 11.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfeuchten eines Trocknerraumes nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 5.
  • Mit der DE 36 44 077 Al und der EP 0 043 361 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen von nasser Wäsche bekannt geworden. Derartige Systeme sind jedoch technisch sehr aufwendig und der Trockenvorgang ist sehr zeitintensiv. Da der Ansaugvolumenstrom sehr hoch ist, kann er nicht aufgenommen werden, und im Ansaugvolumenstrom enthaltene nicht kondensierbare Gase, wie Luft oder dergleichen, können nur schlecht abgeleitet werden. Ferner ist der Energiebedarf hoch.
  • Ein anderes bekanntes Verfahren zum Entfeuchten besteht darin, gleichzeitig vorhandene Permanentgase und kondensierbare Dämpfe mit einer Drehschieberpumpe oder einer Flüssigkeitstrahlpumpe abzupumpen. Wesentlich ist jedoch, daß die Temperatur des Flüssigkeitsringes der Drehschieberpumpe bzw. die Flüssigkeit der Flüssigkeitstrahlpumpe deutlich niedriger als die Temperatur des anzusaugenden Gasgemisches ist, da sonst die Flüssigkeit des Ringes in der Pumpe den Siededruck unterschreitet und verdampft. Hierdurch wird die Verdichtung praktisch wirkungslos. Liegt die Temperatur des Flüssigkeitsringes bzw. des Strahles deutlich unterhalb der Temperatur des zu kondensierenden Fluides, so werden gute Ergebnisse erzielt.
  • Durch eine Gasballasteinrichtung in einer Drehschieberpumpe kann der Arbeitsbereich in Richtung höherer Druckverhältnisse erweitert werden, jedoch auf Kosten eines guten Prozeßwirkungsgrades und auf Kosten einer daran anschließenden schwierigen Kondensation des verdichteten Gasgemisches wegen der darin aufgenommenen zusätzlichen Permanentgase.
  • Eine weitere allgemein bekannte Möglichkeit, mit einfachen Mitteln einen mit kondensierbaren und nicht kondensierbaren Fluiden bzw. Fluidgemischen angefüllten Raum zu evakuieren, ist der Einsatz eines Gasstrahlers zur Vorverdichtung bei Kavitationsgefahr. Von Nachteil ist jedoch der Bedarf einer Gasquelle und das Aufnehmen des Permanentgases im Gasgemisch.
  • Allgemein problematisch bei der Vorverdichtung ist der sehr große Ansaugvolumenstrom des Gasgemisches, so daß grundsätzlich zur Vorverdichtung auch Wälzkolben- oder Drehschieberpumpen eingesetzt werden können. Jedoch ist hiermit ein sehr hoher Investitionsaufwand verbunden, und es muß ein großes Einbauvolumen bereitgestellt werden.
  • Ferner ist allgemein durch H. D. Baehr, "Thermodynamik", Springer Verlag, 4. Auflage, 1978, Seiten 289 - 292, insbes. Abb. 6.48 bekannt, einen Verdichtungsprozeß durch Zwischenkühlung zu carnotisieren.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mittels denen ein Trocknerraum unter Verwendung von wenigen und kleinen Bauelementen energiesparend entfeuchtet werden kann.
  • Diese Aufgabe wird mittels eines Verfahrens und einer Vorrichtung gemäß der Ansprüche 1 und 5 gelöst.
  • Hierdurch wird der Behälterinnenraum des Wäschetrockners einem Unterdruck ausgesetzt und dadurch der Siedepunkt eines oder mehrerer sich im Behälter befindenden Fluide oder Fluidgemische abgesenkt. Befindet sich feuchte Wäsche im Behälter, so wird der Siedepunkt des Wassers so weit abgesenkt, bis das Wasser verdampft. Die Wäsche wird nun mittels des Unterdruckes, der z.B. etwas oberhalb der Raumtemperatur liegt, entfeuchtet. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Wäsche schonend behandelt wird, da sie ohne nennenswerte thermische und mechanische Behandlung entfeuchtet wird. Sie bleibt locker aufgeschüttelt im Behälter liegen. Ferner wird sie aufgrund des Unterdruckes sterilisiert, da die meisten Lebewesen einem so hohen Unterdruck nicht standhalten können. Schließlich ist der Energieaufwand gegenüber den eingangs genannten bekannten Verfahren wesentlich niedriger, d.h. in der Größenordnung von etwa 40%.
  • Dabei ist das verdampfbare Fluid ein Luft-Wasserdampf-Gemisch und es befindet sich in der Trommel Luft und nasse Wäsche. Durch das Evakuieren des Behälters wird das Wasser in Form von Wasserdampf und die Luft als aus Dampf und Luft bestehendes Fluidgemisch aus dem Behälter entfernt.
  • Die Luft wird mit der Wasserringpumpe abgesaugt und der Wasserdampf wird kondensiert, um hohe Ansaugvolumenströme zu vermeiden. Um den für die Wasserringpumpe erforderlichen Druck des Wasserdampfes, der den Verdampfungsdruck des Wassers in der Wasserringpumpe übersteigt, bereitzustellen, ist die Turbokraftmaschine vorgeschaltet. Diese erhöht den Druck des Dampf-Luft-Gemisches, wobei das Druckverhältnis niedrig sein kann. Der Volumenstrom ist jedoch sehr groß. Die Luft, die die Kondensation des Wassers behindert, ist nach kurzer Betriebszeit abgesaugt. Bevorzugt wird das Fluid oder Fluidgemisch nach der Vorverdichtung durch den Turboverdichter einem Kondensator zugeführt.
  • Vorteilhaft werden das Fluid oder Fluidgemisch nach der Verdichtung in einem Wärmetauscher gekühlt und die kondensierbaren Fluidanteile wenigstens teilweise verflüssigt und anschließend das Fluid bzw. Fluidgemisch weiter verdichtet und die kondensierbaren Fluidanteile weiter verflüssigt.
  • Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Fluid bzw. Fluidgemisch und der kondensierte Fluidanteil in einen Sammelbehälter geleitet werden, um das Kondensat weiter verwenden zu können. Beispielsweise kann Wasserkondensat aus einem Wäschetrockner zum Bügeln verwendet werden und/oder es kann das Kondensat zum Betreiben der Flüssigkeitsring- oder Flüssigkeitsstrahlpumpe eingesetzt werden, um den sonst erforderlichen Wasseranschluß zu ersparen. Bevorzugt wird der Sammelbehälter insbesondere mit einem kühlen Flüssigkeitsstrom gekühlt.
  • Vorteilhaft wird die Kondensationswärme und/oder die entzogene Wärmemenge eines oder mehrerer Permanentgase dem nicht verdampfenden Fluid bzw. Fluidgemisch zugeführt.
  • Bevorzugt wird das Fluid bzw. Fluidgemisch nach der Verdichtung im Laufrad in einem Diffusor weiter verdichtet.
  • Wird der der Turbokraftmaschine folgende Diffusor einstückig mit dem Wärmetauscher ausgeführt, so ergeben sich weitere Vorteile. Einerseits wird ein kleines Bauvolumen erzielt, andererseits wird schon während der Verdichtung im Diffusor Wärme an den Wärmetauscher abgegeben.
  • Mit Vorteil wird das nicht verdampfende Fluid bzw. Fluidgemisch durch die Abwärme eines Antriebsmotors erwärmt.
  • Ein weiterer Vorzug besteht darin, daß das nicht verdampfende Fluid bzw. Fluidgemisch über eine bewegte kühle Trommel geführt und das Fluid anschließend durch einen Wärmetauscher einer Förderpumpe zugeführt wird. Hierdurch wird durch das warme, nicht verdampfbare Fluid die kühle Trommel und dadurch die kühle teilentfeuchtete Wäsche erwärmt. Diese zugeführte Wärme ist z.B. die beim Kondensieren des zuvor verdampften Fluides anfallende Kondensationswärme. Vorteilhaft kann die Abgasleitung der Pump- oder Verdichtereinheit im Innenraum der Vorrichtung angeordnet und verlegt sein.
  • Eine sehr günstige Schaltung des Kreislaufes der nicht verdampfbaren Fluide ist gegeben, wenn diese zunächst sehr warmen Fluide zuerst auf die kühle Trommel geleitet werden und sich dabei deutlich abkühlen. Ein Teil des kühlen Stromes kann gegebenenfalls das Kondensat im Kondensatbehälter abkühlen. Der Hauptstrom der kühlen Flüssigkeit wird dem Wärmetauscher zugeführt, um die kondensierbaren Bestandteile des durch die Verdichtung erwärmten Fluidgemisches teilweise oder vollständig zu verflüssigen. Durch die Erwärmung verringert sich die Zähigkeit der Flüssigkeit, dies wirkt sich günstig auf die Strömungsverluste in den nachfolgenden Leitungen aus. Hierdurch wird ein zusätzlicher Kühlflüssigkeitsanschluß eingespart.
  • Vorteilhaft werden über einen einzigen Antriebsmotor die Flüssigkeitsringpumpe, eine Förderpumpe und über ein Getriebe die Turbokraftmaschine, eine Trommel und gegebenenfalls weitere Einheiten angetrieben.
  • Die oben genannte Aufgabe wird mittels einer Vorrichtung mit einem gasdichten, verdampfbare und nicht verdampfbare Fluide enthaltenden Behälter, erfindungsgemäß gelöst durch eine Turbokraftmaschine zum Vorverdichten des verdampfbaren Fluides bzw. Fluidgemisches und einer Wasserringpumpe zum Absaugen des verdampfbaren Fluid bzw. Fluidgemisches.
  • Unter Turboverdichter wird hier ein kontinuierlich fördernder Verdichter axialer oder radialer Bauart verstanden, wobei auch Mischformen, z.B. halbaxial denkbar sind. Der Turboverdichter kann als einstufiges Laufrad mit nachfolgendem Diffusor ausgebildet sein. Mittels des Turboverdichters wird das verdampfbare Fluid vorverdichtet, wodurch sich zwangsläufig der Druck und die Temperatur des Fluides oder Fluidgemisches erhöhen, und anschließend wird dieses in einer Flüssigkeitsring- oder Flüssigkeitsstrahlpumpe abgesaugt, ohne daß die Gefahr von Verdampfung und Kavitation in der Pumpe besteht. Der Turboverdichter kann mit einer hohen Drehzahl betrieben werden, was den Vorteil eines großen Ansaugvolumenstromes in Verbindung mit einem kleinen Bauvolumen mit sich bringt.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß dem Turboverdichter ein Kondensator nachgeschaltet ist. Zur Verringerung des Volumenstromes und zur Abfuhr von Wärme kann das Gasgemisch nach der Vorverdichtung durch einen Kondensator geführt werden. Der nachgeschaltete Wärmetauscher entzieht dem Fluidgemisch Wärme, so daß kondensierbare Anteile im Fluidgemisch teilweise oder vollständig kondensieren. Dies hat eine starke Verringerung des Volumenstromes zur Folge. Dadurch kann anschließend sehr vorteilhaft eine relativ kleine Flüssigkeitsring- oder Flüssigkeitsstrahlpumpe nachgeschaltet werden. Die Temperatur des Fluidgemisches liegt soweit oberhalb der Temperatur des Flüssigkeitsringes bzw. des Flüssigkeitsstrahles der Pumpe, daß eine Verdampfung und/oder Kavitation des Flüssigkeitsringes bzw. des Flüssigkeitsstrahles nicht auftritt.
  • Da dieser Kreislauf bei sehr niederem Druck betrieben wird, ist eine Förderung bis zur Förderpumpe nur durch eine ausreichende geodätische Höhe möglich. Diese Höhe wird in Verbindung mit den Strömungsquerschnitten bei der Vorrichtung so bemessen, daß die Strömungsgeschwindigkeit im Wärmetauscher für eine ausreichende Wärmeabfuhr hoch genug ist, eine ausreichende Zuströmgeschwindigkeit in die Förderpumpe erreicht wird und Kavitation in der Förderpumpe vermieden wird. Danach wird der Flüssigkeitsstrom auf die kühle Trommelwand geleitet.
  • Eine Weiterbildung sieht vor, daß im Anschluß an den Kondensator ein Flüssigkeitsabscheider vorgesehen ist. Ein derartiger Flüssigkeitsabscheider kann auch im Anschluß an die Flüssigkeitsring- bzw. Flüssigkeitsstrahlpumpe vorgesehen sein.
  • Fördert die Flüssigkeitsring- oder Flüssigkeitsstrahlpumpe das anfallende Kondensat mit ab, so kann ein Flüssigkeitsabscheider nach dem Kondensator entfallen.
  • Bevorzugt ist im Anschluß an den Flüssigkeitsabscheider eine Zahnradpumpe vorgesehen. Mit dieser wird das Kondensat auf einfache Weise abgefördert.
  • Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Vorrichtung enthält die Wasserringpumpe einen Teil der am Kondensator anfallenden Flüssigkeit.
  • Bei einer Weiterbildung ist für die Turbokraftmaschine, die Wasserringpumpe, eine Zahnradpumpe und gegebenenfalls eine Umwälzpumpe ein einzelner Antrieb vorgesehen.
  • Mit Vorteil ist der Antrieb innerhalb des Behälters der Vorrichtung angeordnet, wobei der Antrieb in dem nicht verdampfenden, insbesondere elektrisch nicht leitenden Fluid angeordnet sein kann. Hierdurch wird die beim Erzeugen des Unterdruckes entstehende Verlust- oder Abfallwärme einer Pump- oder Verdichtereinheit dem Behälter und somit der zu entfeuchtenden Wäsche zugeführt.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird der Strom der nicht verdampfenden Flüssigkeit nach Durchlaufen des Wärmetauschers zur Kühlung des Antriebsmotors eingesetzt. Hierdurch wird sehr effektiv die Verlustleistung des Antriebsmotors zur Erwärmung des zu trocknenden Gutes eingesetzt. Es kann auch der Antriebsmotor kleiner gewählt werden, da die Leistung des Antriebsmotors durch unzulässige Erwärmung begrenzt wird, und aufgrund der Kühlung die Erwärmung geringer ist.
  • Allgemein problematisch bei Vakuumanlagen ist die Sicherstellung der Dichtheit, da hohe Leckagen, wobei durch offene Querschnitte Luft mit Schallgeschwindigkeit hindurchtritt, einen hohen Ansaugvolumenstrom der Vakuumpumpen zur Folge haben. Deshalb stellt es bei dieser Vorrichtung einen besonderen Vorteil dar, daß höchstens eine Dichtung für eine drehende Antriebswelle mit relativ kleinem Durchmesser, die in den zu evakuierenden Raum hineingeführt wird, erforderlich ist. Alle weiteren Dichtungen sind ruhend, und es kann deshalb von einer sehr geringen Leckage ausgegangen werden. Weiterhin wird eine kostengünstige und wenig Bauraum erfordernde Konstruktion erzielt, da mit dieser Antriebswelle alle weiteren Aggregate angetrieben werden. Dies sind der Antrieb der Förderpumpe für das nicht verdampfende Fluid, der Antrieb für die Turbokraftmaschine über ein die Drehzahl erhöhendes Getriebe, der Antrieb der Trommel über ein die Drehzahl verringerndes Getriebe usw. Gegebenenfalls können auf diese Weise auch weitere Elemente angetrieben werden.
  • Eine besondere Ausgestaltung sieht vor, daß die Antriebswelle an die Welle des Antriebsmotors der Flüssigkeitspumpe bzw. einer anderen angetriebenen Einheit angeschlossen ist, da hierdurch ein weiterer Antriebsmotor entfällt und insbesondere ein Antrieb innerhalb des zu evakuierenden Raumes wegfällt.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die Turbokraftmaschine innerhalb des Behälters angeordnet ist.
  • Es ist vorteilhaft, den Antrieb mit einer Anfahrsteuerung oder Anfahrregelung auszustatten, um geringe dynamische Momentenüberhöhungen zu erreichen um damit wieder kleiner ausgelegte Bauelemente zu erzielen. Weiterhin kann dadurch gezielt auf das Druck- und Temperaturniveau als Funktion der Zeit Einfluß genommen werden, um beispielsweise zu hohe mechanische Leistungen in der Anfangsphase der Evakuierung zu vermeiden, weil beispielsweise eine hohe Dichte des Gasgemisches eine entsprechend hohe Verdichterleistung in der Turbokraftmaschine und somit auch eine entsprechend hohe Bauteilgröße zur Folge hat.
  • Bervorzugt enthält der Behälter Zusatzkörper, die die Wäsche an dei Wandung des Behälters anpressen und eine Wärmekapazität aufweisen, die in ihrer Umgebung sich befindende und abgekühlte Wäsche aufwärmt. Dabei können die Zusatzkörper auch selbst Wärme abgeben.
  • Vorteilhaft sind die Zusatzkörper mit einem Stoff oder Stoffgemisch gefüllt, der durch eine Phasenänderung eine Wärmeabgabe ohne Temperaturabfall ermöglicht, und/oder auch eine Erhöhung der Wärmekapazität ermöglicht.
  • Vorteilhaft ist der Behälter mit einem Mikrowellensender versehen. Hierdurch kann insbesondere in der Schlußphase des Trocknungsvorganges, bei dem eine weniger gute Wärmeleitung in dem zu trocknenden Gut herrscht, die Verdampfung des Fluides beschleunigt bzw. unterstützt werden.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben ist. Bei der Erfindung sind die beschriebenen Merkmale einzeln und in beliebiger Kombination kombinierbar. Dabei zeigen:
    • Figur 1
    ein Funktionsdiagramm einer Trockeneinrichtung;
    Figur 2
    einen Querschnitt durch eine Trockeneinrichtung gemäß Figur 3; und
    Figur 3
    einen Längsschnitt durch eine Trockeneinrichtung gemäß Figur 2.
  • Die Figur 1 zeigt ein Funktionsdiagramm einer insgesamt mit 1 bezeichneten Trockeneinrichtung, mit der ein Trocknerraum 2 evakuiert werden kann, in dem sich ein Fluidgemisch 3 aus einem oder mehreren verdampfbaren Fluiden, z.B. Wasser, und aus einem oder mehreren nicht verdampfbaren Fluiden befindet. Dabei können die Fluide aus Gasen und/oder Flüssigkeiten 4 und 5 bestehen. Aus Gründen einer wirkungsvollen Wärmeübertragung werden die nicht verdampfbaren Flüssigkeiten 5 mittels einer Umwälzpumpe 6 im Trocknerraum 2 versprüht. Diese Umwälzpumpe 6 ist mit dem die nicht verdampfbare Flüssigkeit enthaltenden Flüssigkeitssumpf des Trocknerraumes 2 verbunden.
  • Mit dem das Fluidgemisch 3 enthaltenden Trocknerraum 2 ist über eine Ansaugleitung 8 ein Turboverdichter 7 verbunden, an den sich ein Kondensator 9 anschließt. Dieser Kondensator 9 befindet sich in dem die nicht verdampfbare Flüssigkeit enthaltenden Flüssigkeitssumpf des Trocknerraumes 2. Im Anschluß an den Kondensator 9 folgt ein Flüssigkeitsabscheider 10, dessen Flüssigkeitsauslaß über eine Leitung an eine Zahnradpumpe als Verdrängerpumpe 14 angeschlossen ist. Der Gasauslaß des Flüssigkeitsabscheiders 10 ist mit einer Flüssigkeitsringpumpe 11 verbunden, der ebenfalls ein weiterer Flüssigkeitsabscheider 13 nachgeschaltet ist. Parallel oder alternativ zur Flüssigkeitsringpumpe 11 kann, wie mit gestrichelten Linien dargestellt, eine Flüssigkeitsstrahlpumpe 12 vorgesehen sein. Schließlich münden sowohl die Verdrängerpumpe 14 als auch der Flüssigkeitsabscheider 13 in einem Sammelbehälter 15, in dem das verdampfbare Fluid des Trocknerraumes 2 aufgefangen wird.
  • Der Turboverdichter 7, der im Anschluß an den Trocknerraum 2 angeordnet ist, saugt das Fluidgemisch 3 an und erhöht dessen Druck zumindest soweit, daß Druckverluste in der Ansaugleitung 8, dem Kondensator 9 oder in dem Flüssigkeitsabscheider 10 mit den verbundenen Leitungen und außerdem Einströmdruckverluste in der Zuströmung zu der Flüssigkeitsringpumpe 11 ausgeglichen werden. Hierdurch wird Kavitation und/oder Verdampfung der Flüssigkeit des Flüssigkeitsringes in der Flüssigkeitsringpumpe 11 unterbunden. Nach der Druckerhöhung durch den Turboverdichter 7 durchläuft das Fluidgemisch 3 den Kondensator 9, wodurch das verdichtete Fluidgemisch 3 abgekühlt und die nicht verdampfende Flüssigkeit erwärmt wird. Im Anschluß an den Kondensator wird das Fluidgemisch 3 im Flüssigkeitsabscheider von den flüssigen Bestandteilen getrennt und der gasförmige Bestandteil wird durch die Flüssigkeitsringpumpe 11 abgesaugt. Mittels der Flüssigkeitsstrahlpumpe 12 kann alternativ oder ergänzend eine weitere Absaugung und Kondensation erfolgen.
  • Je nach Anwendungsfall kann das so verdichtete Fluidgemisch samt der kondensierten Flüssigkeit abgeführt werden oder in dem weiteren Flüssigkeitsabscheider 13 das Gas, was in der Regel das Permanentgas ist, und die kondensierte Flüssigkeit getrennt werden, wobei die Flüssigkeit dem Sammelbehälter 15 zugeführt und das Gas ins Freie geleitet wird.
  • Grundsätzlich können alle Pumpen und Verdichter 6, 7, 11, 12, 14 über einen einzigen Antrieb oder teilweise gemeinsam angetrieben werden. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht einen schnell laufenden Antrieb 16 für den Turboverdichter 7 vor und einen langsam laufenden gemeinsamen Antrieb 17 für die Pumpen und Verdichter 6, 11, 12 und 14.
  • In einer sehr einfachen Ausführungsform wird auf die Elemente wie Flüssigkeitsabscheider 10 und 13, Verdrängerpumpe 14 und Sammelbehälter 15 verzichtet.
  • Die Figur 2 zeigt einen Querschnitt und die Figur 3 einen Längsschnitt durch die Trockeneinrichtung 1, in der der Trocknerraum 2 evakuiert und dadurch entfeuchtet werden soll. In dem Trocknerraum 2 ist eine Wäschetrommel 18 angeordnet, in der sich feuchte Wäsche, also Wäsche und das Fluidgemisch 3, das aus dem Permanentgas Luft und der verdampfbaren Flüssigkeit 4, nämlich Wasser, besteht, befindet. Weiterhin befindet sich innerhalb des Trocknerraumes 2 die nicht verdampfbare und geruchlose Flüssigkeit 5. Der Zugang zur Trommel 18, die auf Rollen 19 drehbar gelagert ist, erfolgt über eine Öffnung 20. Vorteilhaft sind die Rollen 19 z.B. über ein Getriebe vom Antrieb 17 angetrieben. Dieser Antrieb 17 weist eine Anfahrsteuerung 21 auf, die bewirkt, daß in der Anlaufphase keine hohen dynamischen Momentenüberhöhungen in den angetriebenen Teilen der Vorrichtung bewirkt werden und daß in der Anfangsphase, in der in der Vorrichtung noch ein hoher Druck vorherrscht, niedrige mechanische Belastungen bewirkt werden.
  • Die nicht verdampfende Flüssigkeit 5, oberhalb deren Flüssigkeitsspiegel die Trommel 18 angeordnet ist, wird mittels der Umwälzpumpe 6 über eine Leitung 22 den Sprühdüsen 23 zugeführt, über die sie auf der Trommel 18 gleichmäßig verteilt wird. Hierdurch wird die Trommel 18 und somit die in der Trommel 18 sich befindende Wäsche erwärmt. Ein Eindringen der Flüssigkeit 5 in das Innere der Trommel 18 wird über geeignete Hindernisse 24 bzw. Labyrinthe vermieden. Mittels eines Abstreifers 25 wird die die Trommel 18 umfließende nicht verdampfbare abgekühlte Flüssigkeit 5 abgehoben und dem Flüssigkeitsabscheider 13 zugeführt. Eine weitere Abkühlung des Flüssigkeitsabscheider 13 erfolgt dadurch, daß er mit dem Druckbehälter 26 und dem kalten Deckel 27 insbesondere einstückig verbunden ist.
  • Der Turboverdichter 7, der unterhalb der Trommel 18 angeordnet ist, saugt durch einen Diffusor 28 das verdampfte Fluidgemisch 3 an und fördert das verdichtete Fluidgemisch 3 zum Kondensator 9. Dieser Kondensator 9 liegt in der die nicht verdampfende Flüssigkeit 5 enthaltenden Wanne, so daß durch das erwärmte, verdichtete Fluidgemisch 3 der Kondensator 9 und dadurch die nicht verdampfende Flüssigkeit 5 erwärmt wird. An den Kondensator schließt sich die Flüssigkeitsringpumpe 11 an. Von dieser Flüssigkeitsringpumpe 11 wird das Fluid dem Flüssigkeitsabscheider 13 zugeleitet, wo das Gas, in der Regel Permanentgas, und die kondensierte Flüssigkeit getrennt und wo die nicht kondensierbaren Gase abgeführt werden.
  • Die Umwälzpumpe 6, ein Übersetzungsgetriebe 29 zum Antrieb des Turboverdichters 7 und ein Untersetzungsgetriebe 30 zum Antrieb der Trommel 18 werden von einer insbesondere dünnen Antriebswelle 31 angetrieben, die direkt mit der Antriebswelle 32 der Flüssigkeitsringpumpe 11 verbunden ist.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Evakuieren und Entfeuchten eines Trocknerraumes (2), in dem ein oder mehrere verdampfbare Fluide und gegebenenfalls ein oder mehrere nicht verdampfbare Fluide vorgesehen sind, wobei das Fluid bzw. Fluidgemisch (3) mittels einer Pumpe (11, 12, 14) abgesaugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des abzusaugenden Fluides oder Fluidgemisches (3) zunächst mittels einer Turbokraftmaschine (7) erhöht wird, anschließend in einem Kondensator der Gesamtvolumenstrom durch Kondensation verringert wird und dann dieser verringerte Volumenstrom
    über die Pumpe mit einem exzentrischen Flüssigkeitsring (11) oder mit einem Flüssigkeitsstrahl (12) abgesaugt wird und gegebenenfalls weiter kondensiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensationswärme und/oder die entzogene Wärmemenge eines oder mehrerer Permanentgase einem nicht verdampfenden Fluid bzw. Fluidgemisch zugeführt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht verdampfende Fluid bzw. Fluidgemisch durch die Abwärme eines Antriebsmotors (16, 17) erwärmt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht verdampfende Fluid bzw. Fluidgemisch über eine bewegte kühle Trommel (18) geführt wird und das Fluid anschließend durch einen Wärmetauscher einer Förderpumpe (6) zugeführt wird.
  5. Vorrichtung zum Evakuieren und Entfeuchten eines, im wesentlichen gasdichten, verdampfbare und nicht verdampfbare Fluide enthaltenden Trocknerraumes (2), dadurch gekennzeichnet, daß der Trocknerraum (2) mit einer Turbokraftmaschine (7) zum Verdichten des abzusaugenden Fluides bzw. Fluidgemisches (3) verbunden ist, daß eine Wasserringpumpe (11) zum Absaugen des verdichteten, abzusaugenden Fluid bzw. Fluidgemisches (3) nachgeschaltet ist und daß zwischen der Turbokraftmaschine (7) und der Wasserringpumpe (11) ein, den Volumenstrom verringernder Kondensator (9) zwischengeschaltet ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserringpumpe (11) einen Teil der in einem gekühlten Sammelbehälter (15) anfallenden Flüssigkeit enthält.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß für die Turbokraftmaschine (7), die Wasserringpumpe (11), eine Zahnradpumpe und gegebenenfalls eine Umwälzpumpe ein einzelner Antrieb angeordnet ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb und/oder die Turbokraftmaschine (7) innerhalb des Behälters (2) angeordnet ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb in dem nicht verdampfenden Fluid angeordnet oder vor diesem zur Erhöhung der nutzbaren Wärme eine geeignete Kühleinrichtung vorgesehen ist.
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