EP2058613A2 - Trocknungs-Vorrichtung - Google Patents

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Publication number
EP2058613A2
EP2058613A2 EP20080015749 EP08015749A EP2058613A2 EP 2058613 A2 EP2058613 A2 EP 2058613A2 EP 20080015749 EP20080015749 EP 20080015749 EP 08015749 A EP08015749 A EP 08015749A EP 2058613 A2 EP2058613 A2 EP 2058613A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drying
flow
peripheral wall
channel
guide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20080015749
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Armin Müller
Michael Timm
Jan Henker
Rainer Bartusch
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.)
SolarWorld Industries Sachsen GmbH
Original Assignee
Deutsche Solar GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deutsche Solar GmbH filed Critical Deutsche Solar GmbH
Publication of EP2058613A2 publication Critical patent/EP2058613A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/02—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air
    • F26B3/04—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour circulating over or surrounding the materials or objects to be dried
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B11/00—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles
    • B28B11/24—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles for curing, setting or hardening
    • B28B11/243—Setting, e.g. drying, dehydrating or firing ceramic articles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/006—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects the gas supply or exhaust being effected through hollow spaces or cores in the materials or objects, e.g. tubes, pipes, bottles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/06—Controlling, e.g. regulating, parameters of gas supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B25/00—Details of general application not covered by group F26B21/00 or F26B23/00
    • F26B25/06—Chambers, containers, or receptacles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B2210/00—Drying processes and machines for solid objects characterised by the specific requirements of the drying good
    • F26B2210/02—Ceramic articles or ceramic semi-finished articles

Definitions

  • the invention relates to a device for drying container-shaped ceramic molded body.
  • the invention further relates to a method for drying container-shaped, ceramic shaped body.
  • the drying of ceramic moldings is done mainly by evaporation drying.
  • Small-format, ceramic moldings are here mainly dried in chamber driers.
  • large-sized, ceramic moldings show a high drying sensitivity.
  • ceramics with a high drying shrinkage and low dry breaking strength are susceptible to dry cracks.
  • Even with a slow drying, ie very long drying times the dry cracking can be difficult to prevent when drying large-scale, ceramic moldings in chamber dryers.
  • uniform drying in particular is a problem. Uneven drying leads to local stress centers in the ceramic molding and thus to an increased dry crack susceptibility.
  • the essence of the invention is to dry the shaped bodies already in the casting mold by means of convection drying with a defined drying flow.
  • a flow-guiding device is provided, which is arranged such that between the insert and to be dried Shaped body is formed a flow channel.
  • the flow channel is subjected to drying of the ceramic molding by a drying device with a drying fluid of a certain temperature, humidity and flow rate. Due to the geometry of the flow guide insert can be achieved over the entire free surface of the molded body exactly adjustable, homogeneous conditions. As a result, a uniform drying and large-sized moldings is possible.
  • a device for drying container-shaped, ceramic shaped bodies comprises a casting mold 1, a molded body 2 in contact therewith, a flow-guiding insert 3 and a drying device 4 shown only schematically.
  • the casting mold 1 is designed in particular as a non-absorbent wooden mold ,
  • the casting mold 1 has a rotation axis symmetrical to a rotation axis 19 Cross section with a diameter D in the range of 10 cm to 100 cm, in particular 30 cm to 80 cm, on.
  • the casting mold 1 has a square or rectangular cross section with a length L in the range of 10 cm to 100 cm, in particular 30 cm to 80 cm, and a width B in the range of 10 cm to 100 cm, in particular 30 cm to 80 cm.
  • the mold 1 serves as a support device for supporting the molded body 2.
  • the mold 1 has a height H in the range of 10 cm to 100 cm, in particular 30 cm to 80 cm, in particular 40 cm to 60 cm.
  • the casting mold 1 surrounds the molded body 2 produced by means of a casting process.
  • a heating device 5 is provided for heating the casting mold 1. The mold 1 is thus heated.
  • the mold 1 is closed gas-tight on its upper side by a cover 18.
  • the mold 1 may be formed elastically. It is particularly possible to form the mold 1 in several parts, wherein the individual parts are interconnected by elastic elements. The mold 1 is thus in particular divisible. As a result, the demolding is guaranteed and simplified.
  • the molded body 2 has a bottom 6 with a first bottom surface 7 and a second bottom surface 8 opposite thereto.
  • the bottom surfaces 7, 8 are in particular parallel to each other.
  • the shaped body 2 comprises a peripheral wall 9 which adjoins the base 6 and encloses a shaped body interior 10 on the circumferential side.
  • the peripheral wall 9 is formed in particular hollow cylindrical.
  • the circumferential wall 9 can also enclose a shaped body interior 10 with a square or rectangular cross section.
  • the peripheral wall 9 has a molded body interior 10 facing the first bottom surface 7 adjacent, first peripheral wall surface 11 and a molded body interior 10 facing away from the second bottom surface 8, the second circumference Wall surface 12 up.
  • the peripheral wall surfaces 11, 12 are in particular parallel to each other.
  • the second peripheral wall surface 12 and the second bottom surface 8 of the molded body 2 are in contact with the mold 1.
  • the outer dimensions of the molded body 2 thus substantially correspond to the internal dimensions of the mold 1.
  • the molded body 2 is made of ceramic, in particular of non-oxide ceramic, in particular of silicon nitride.
  • the flow guide insert 3 has a first, the cover 18 facing the flow guide surface 27, a second, the circumferential wall 9 facing the flow guide surface 28 and a third, the bottom 6 facing the flow guide surface 29 on.
  • the first flow-guiding surface 27 is aligned parallel to the lid 18.
  • the third flow-guiding surface 29 is aligned parallel to the first bottom surface 7. In particular, it can also be aligned parallel to the second floor surface 8.
  • the flow guide insert 3 is thus adapted to the molded body 2, in particular to the shape of the molded body interior 10.
  • the flow guide insert 3 is thus cylindrical or cuboid, in particular cubic. However, alternative geometries of the flow guide insert 3 are also possible.
  • a flow channel 13 is formed between the flow guide insert 3 and the molded body 2, a flow channel 13 is formed.
  • the flow channel 13 comprises a between the flow guide insert 3 and the cover 18 extending supply channel 14, a side wall channel 15, a bottom channel 16 and a drain channel 17.
  • the drain channel 17 is a central bore in the flow Guide insert 3 is formed.
  • the side wall channel 15 extends along the first circumferential wall surface 11 between this and the second flow-guide surface 28 of the flow-guide insert 3.
  • the flow-guide insert 3 has a constant distance A 1 of the circumferential wall 9 of the molded body 2, that is, the distance A 1 between the second flow-guiding surface 28 of the flow guide insert 3 and the peripheral wall 9 is the same at each point.
  • the second flow-guiding surface 28 is in particular arranged concentrically to the hollow-cylindrical peripheral wall 9, in particular to the first peripheral wall surface 11.
  • the second flow-guiding surface 28 is accordingly sections in parallel to the first peripheral wall surface 11.
  • the flow cross-section is thus constant in the region of the side wall channel 15.
  • the distance A 1 between the flow guide insert 3 and the peripheral wall 9 of the shaped body 2 is in the range of 0.5 cm to 5.5 cm, in particular in the range of 1 cm to 3 cm.
  • the flow guide insert 3 is arranged at a distance A 2 to the bottom 6 of the shaped body 2. According to the in Fig. 1 illustrated embodiment, the distance A 2 between the flow-Leit insert 3 and the bottom 6 of the shaped body 2 is constant.
  • the flow cross-section of the flow channel 13 is thus constant in the region of the bottom channel 16.
  • the distance A 2 between the flow guide insert 3 and the bottom 6 of the shaped body 2 is in particular equal to the distance A 1 between the flow guide insert 3 and the peripheral wall 9 of the 2.
  • the flow cross section of the flow channel 13 is thus the same in the region of the side wall channel 15 as in the region of the bottom channel 16.
  • the flow cross section of the flow channel 13 is in particular over the entire flow path, apart from the transitions between the inlet channel 14, the side wall channel 15, the bottom channel 16 and the outlet channel 17, constant.
  • a connecting piece 20 for connection of the drying device 4 is provided in the central region of the lid 18.
  • the connecting line 21 comprises a centrally disposed outflow line 22 in flow communication with the outflow channel 17 and an annular coaxial with the outflow line 22 arranged inflow line 23.
  • About the inflow line 23 is the flow channel 13 of the drying device 4 with a drying fluid for drying the shaped body 2 acted upon. Air is used in particular as the drying fluid. However, other drying fluids are also possible. It may be particularly advantageous to provide an inert gas as a drying fluid for drying the shaped body 2.
  • the drying device 4 comprises a controllable fan, not shown in the figures, for controlling the flow velocity the drying fluid in the flow channel 13. Instead of the fan, another drive means may be provided for controlling the flow rate of the drying fluid.
  • the drying device 4 comprises a temperature controller for controlling the temperature of the drying fluid.
  • the drying device 4 comprises a conditioner for controlling the relative humidity of the drying fluid.
  • the drying device 4 comprises a control device for controlling the fan and / or the temperature controller and / or the conditioner.
  • the control device is in particular programmable. With the aid of the control device, the flow rate and / or the temperature and / or the relative humidity of the drying fluid for the entire drying process can be selected in advance.
  • At least one sensor for measuring the moisture of the drying fluid extracted from the outflow channel 17 is also provided in the drying device 4.
  • the at least one sensor is coupled in a data-transmitting manner to the control device of the drying device 4.
  • the control device of the drying device 4 is at least one drying parameter, that is, the temperature and / or the relative humidity and / or the flow rate of the drying fluid depending on the residual moisture of the drying Shaped body 2 automatically adjustable.
  • the drying device 4 is integrated in the interior of the flow guide insert 3. Of the Cover 18 is closed in this embodiment, that is, it has no connection piece 20.
  • the shaped body 2 is produced in the casting mold 1 by means of a hollow casting process.
  • the molded body interior 10 is freely accessible from the beginning.
  • the molded body 2 can also be produced by means of a core casting process.
  • the mold core required in this process is removed after the ceramic structure of the molding 2 has stabilized in a sol-gel process. If the peripheral wall 9 at the time of drying is not sufficiently stable, it can be stabilized by means of spring-mounted strips on the mold 1.
  • resilient supports are provided on the mold 1.
  • the still moist, unstable, ceramic shaped body 2 is in the region of the bottom 6 via the second bottom surface 8 and the region of the peripheral wall 9 via the second peripheral wall surface 12 with the mold 1 in contact. He is thus supported by the mold 1. It does not have to be moved at this critical time and can remain in the mold 1.
  • the flow guide insert 3 is introduced into the mold body interior 10, whereby the along the peripheral wall 9 and the bottom 6 extending flow channel 13 forms with a defined flow path and flow cross section.
  • the mold 1 is closed by the cover 18 gas-tight upwards.
  • the drying device 4 By means of the drying device 4, the flow channel 13 is acted upon via the inflow line 23 with a drying fluid, in particular with air or an inert gas.
  • the drying device 4 sucks the Drying fluid through the outflow channel 17 from the mold body interior 10.
  • the drying device 4 thus acts on the flow channel 13 via the supply channel 14 with drying fluid and sucks this through the outflow channel 17 of the flow Channel 13 again.
  • drying fluid thus flows from the drying device 4 along a flow direction 26 through the inflow line 23, the supply channel 14, the side wall channel 15, the bottom channel 16, the outflow channel 17 and the Outflow line 22, back into the drying device 4.
  • the drying fluid absorbs moisture from the molded body 2 to be dried.
  • the drying fluid in particular flows in a closed circuit which comprises at least the drying device 4 and the flow channel 13.
  • the temperature and / or the humidity and / or the flow speed of the drying fluid can be adjusted exactly to predetermined values by means of the drying device 4.
  • the temperature is in a range between 5 ° C and 95 ° C, in particular in the range of 20 ° C to 60 ° C, in particular in the range of 25 ° C to 40 ° C.
  • the relative humidity of the drying fluid ranges between 5% and 98%. In particular, it is lowered in the course of the drying process, starting from an initial value of about 95% to a value of at most 50%, in particular at most 30%, in particular at most 10%. At the same time, the temperature of the drying fluid is progressively increased in the course of drying.
  • the flow rate of the drying fluid is in the range of 0.5 m / s to 10 m / s, in particular in the range of 1 m / s to 5 m / s.
  • the flow rate of the drying fluid is in the range of 1 m 3 / h to 120 m 3 / h.
  • the mold 1 is heated by means of the heating device 5. It is kept in particular at a constant temperature in the range of 20 ° C to 60 ° C, in particular in the range of 30 ° C to 40 ° C.
  • the drying fluid flowing through the flow channel 13 transports the moisture absorbed by the shaped body 2 out of the molded body interior 10 and leads it into the conditioner of the drying device 4.
  • the desired drying parameters are set via the regulation of the temperature and / or the relative humidity and / or the flow rate of the drying fluid.
  • the shaped body 2 is dried to such an extent that it can be removed from the casting mold 1. Subsequently, optionally, a further drying in an ordinary chamber dryer to the desired residual moisture take place.
  • the support device is formed by a casting core 24 in the molded body interior 10.
  • the molded body 2 is in this case in the region of the bottom 6 via the first bottom surface 7 and in the region of the peripheral wall 9 via the first peripheral wall surface 11 with the mold core 24 in contact.
  • the molded body 2 is thus supported from the inside.
  • the heating device 5 is arranged in the interior of the mold core 24. The mold core 24 is thus heated.
  • the mold core 24 is particularly elastic.
  • the mold core 24 comprises a plurality of elements, which are interconnected by elastic connecting elements.
  • the mold core 24 is in particular divisible.
  • the drying-flow-guide device is formed in this embodiment as a flow-Leit-sheath 25. It comprises the lid 18a.
  • the flow guide sheath 25 comprises the flow guide surfaces 27a, 28a and 29a.
  • the first flow-conducting surface 27a is in this case formed by the mold core 24 facing side of the lid 18a.
  • the second flow-guiding surface 28a faces the peripheral wall 9 of the shaped body 2.
  • the third flow-guiding surface 29a faces the bottom 6 of the molded body 2.
  • the drainage conduit 22a and the inflow conduit 23a are disposed on opposite sides of the flow conduit 25.
  • the flow channel 13a includes the inlet channel 14a, the side wall channel 15a and the bottom channel 16a.
  • the side wall channel runs 15a along the second peripheral wall surface 12 therebetween and the flow guide sheath 25.
  • the bottom channel 16a extends along the second bottom surface 8 between it and the flow guide sheath 25.
  • the drying device 4 is in Fig. 2 not shown.

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Abstract

Eine Vorrichtung zum Trocknen behälterförmiger, keramischer Formkörper umfasst einen Formkörper (2) mit einem Boden (6) mit einer ersten Boden-Fläche (7) und einer dieser gegenüberliegenden zweiten Boden-Fläche (8) und einer einen Formkörper-Innenraum (10) umfangsseitig umschließenden Umfangs-Wand (9) mit einer dem Formkörper-Innenraum (10) zugewandten, an die erste Boden-Fläche (7) angrenzenden, ersten Umfangs-Wand-Fläche (11) und einer dem Formkörper-Innenraum (10) abgewandten, an die zweite Boden-Fläche (8) angrenzenden, zweiten Umfangs-Wand-Fläche (12), eine mit einer der Boden-Flächen (7) und der an diese angrenzenden Umfangs-Wand-Fläche (11) in Kontakt stehende StützEinrichtung (1) zum Stützen des Formkörpers (2), eine von der anderen Boden-Fläche (8) und der an diese angrenzenden Unfangs-Wand-Fläche (12) unter Ausbildung eines Strömungs-Kanals (13) beabstandet angeordnete Trocknungs-Strömungs-Leit-Einrichtung (3) und eine TrocknungsEinrichtung (4) zur Beaufschlagung des Strömungs-Kanals (13) mit einem Trocknungs-Fluid zur Trocknung des Formkörpers (2).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen behälterförmiger keramischer Formkörper. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Trocknen behälterförmiger, keramischer Formkörper.
  • Das Trocknen keramischer Formkörper geschieht vorwiegend durch Verdunstungstrocknung. Kleinformatige, keramische Formkörper werden hierbei überwiegend in Kammertrocknern getrocknet. Großformatige, keramische Formkörper zeigen jedoch eine hohe Trocknungsempfindlichkeit. Insbesondere Keramiken mit einer hohen Trocknungsschwindung und geringer Trockenbruchfestigkeit sind anfällig für Trockenrisse. Selbst bei einer langsamen Trocknung, das heißt sehr langen Trocknungszeiten, lässt sich die Trockenrissentstehung beim Trocknen großformatiger, keramischer Formkörper in Kammertrocknern nur schwer verhindern. Bei großformatigen Formkörpern ist insbesondere die gleichmäßige Trocknung ein Problem. Eine ungleichmäßige Trocknung führt zu lokalen Spannungszentren im keramischen Formteil und somit zu einer erhöhten Trockenrissanfälligkeit.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur gleichmäßigen Trocknung großformatiger, behälterförmiger keramischer Formkörper bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 15 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, die Formkörper bereits in der Gießform mittels Konvektionstrocknung mit einer definierten Trocknungs-Strömung zu trocknen. Hierzu ist eine Strömungs-Leit-Einrichtung vorgesehen, welche derart angeordnet ist, dass zwischen dem Einsatz und dem zu trocknenden Formkörper ein Strömungs-Kanal ausgebildet ist. Der Strömungs-Kanal wird zur Trocknung des keramischen Formkörpers von einer Trocknungs-Einrichtung mit einem Trocknungs-Fluid einer bestimmten Temperatur, Feuchtigkeit und Strömungsgeschwindigkeit beaufschlagt. Durch die Geometrie des Strömungs-Leit-Einsatzes lassen sich über die gesamte freie Oberfläche des Formkörpers exakt einstellbare, homogene Bedingungen erreichen. Hierdurch wird eine gleichmäßige Trocknung auch großformatiger Formkörper ermöglicht.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Zusätzliche Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Schnitt durch eine Trocknungs-Vorrichtung gemäß einem ers- ten Ausführungsbeispiel und
    Fig. 2
    einen Schnitt durch eine Trocknungs-Vorrichtung gemäß einem wei- teren Ausführungsbeispiel.
  • Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Eine Vorrichtung zum Trocknen behälterförmiger, keramischer Formkörper umfasst eine Gießform 1, einen mit dieser in Kontakt stehenden Formkörper 2, einen Strömungs-Leit-Einsatz 3 und eine nur schematisch dargestellte Trocknungs-Einrichtung 4. Die Gießform 1 ist insbesondere als eine nicht saugende Holzform ausgebildet. Die Gießform 1 weist einen zu einer Rotationsachse 19 rotationssymmetrischen Querschnitt mit einem Durchmesser D im Bereich von 10 cm bis 100 cm, insbesondere 30 cm bis 80 cm, auf. Es ist jedoch ebenfalls möglich, dass die Gießform 1 einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt mit einer Länge L im Bereich von 10 cm bis 100 cm, insbesondere 30 cm bis 80 cm, und einer Breite B im Bereich von 10 cm bis 100 cm, insbesondere 30 cm bis 80 cm, aufweist. Die Gießform 1 dient als Stütz-Einrichtung zum Stützen des Formkörpers 2. Die Gießform 1 hat eine Höhe H im Bereich von 10 cm bis 100 cm, insbesondere 30 cm bis 80 cm, insbesondere 40 cm bis 60 cm. Die Gießform 1 umgibt den mittels eines Guss-Verfahrens hergestellten Formkörper 2. Zum Beheizen der Gießform 1 ist eine Heiz-Einrichtung 5 vorgesehen. Die Gießform 1 ist somit beheizbar. Die Gießform 1 ist auf ihrer Oberseite von einem Deckel 18 gasdicht abgeschlossen. Zum Ausgleich der Trocknungsschwindung des Formkörpers 2 kann die Gießform 1 elastisch ausgebildet sein. Es ist insbesondere möglich, die Gießform 1 mehrteilig auszubilden, wobei die einzelnen Teile durch elastische Elemente miteinander verbunden sind. Die Gießform 1 ist somit insbesondere teilbar. Hierdurch wird die Entformbarkeit gewährleistet und vereinfacht.
  • Der Formkörper 2 weist einen Boden 6 mit einer ersten Boden-Fläche 7 und einer dieser gegenüber liegenden zweiten Boden-Fläche 8 auf. Die Boden-Flächen 7, 8 sind insbesondere parallel zueinander. Des Weiteren umfasst der Formkörper 2 eine an den Boden 6 angrenzende Umfangs-Wand 9, welche einen Formkörper-Innenraum 10 umfangsseitig umschließt. Die Umfangs-Wand 9 ist insbesondere hohlzylinderförmig ausgebildet. Abhängig von der geometrischen Ausformung der Gießform 1 kann die Umfangs-Wand 9 jedoch auch einen Formkörper-Innenraum 10 mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt umschließen.
  • Die Umfangs-Wand 9 weist eine dem Formkörper-Innenraum 10 zugewandte, an die erste Boden-Fläche 7 angrenzende, erste Umfangs-Wand-Fläche 11 und eine dem Formkörper-Innenraum 10 abgewandte, an die zweite Boden-Fläche 8 angrenzende, zweite Umfangs-Wand-Fläche 12 auf. Die Umfangs-Wand-Flächen 11, 12 sind insbesondere parallel zueinander. Die zweite Umfangs-Wand-Fläche 12 und die zweite Boden-Fläche 8 des Formkörpers 2 stehen in Kontakt mit der Gießform 1. Die äußeren Abmessungen des Formkörpers 2 entsprechen somit im Wesentlichen den inneren Abmessungen der Gießform 1. Der Formkörper 2 ist aus Keramik, insbesondere aus Nichtoxid-Keramik, insbesondere aus Siliziumnitrid.
  • Im Formkörper-Innenraum 10 ist beabstandet zur ersten Umfangs-Wand-Fläche 11 der Umfangs-Wand 9 und zur ersten Boden-Fläche 7 des Bodens 6 des Formkörpers 2 als Trocknungs-Strömungs-Leit-Einrichtung der Strömungs-Leit-Einsatz 3 angeordnet. Der Strömungs-Leit-Einsatz 3 weist eine erste, dem Deckel 18 zugewandte Strömungs-Leit-Fläche 27, eine zweite, der Umfangs-Wand 9 zugewandte Strömungs-Leit-Fläche 28 und eine dritte, dem Boden 6 zugewandte Strömungs-Leit-Fläche 29 auf. Die erste Strömungs-Leit-Fläche 27 ist parallel zum Deckel 18 ausgerichtet. Die dritte Strömungs-Leit-Fläche 29 ist parallel zur ersten Boden-Fläche 7 ausgerichtet. Sie kann insbesondere auch parallel zur zweiten Boden-Fläche 8 ausgerichtet sein. Der Strömungs-Leit-Einsatz 3 ist somit an den Formkörper 2, insbesondere an die Form des Formkörper-Innenraums 10 angepasst. Der Strömungs-Leit-Einsatz 3 ist somit zylindrisch beziehungsweise quaderförmig, insbesondere kubisch ausgebildet. Alternative Geometrien des Strömungs-Leit-Einsatzes 3 sind jedoch ebenfalls möglich.
  • Zwischen dem Strömungs-Leit-Einsatz 3 und dem Formkörper 2 ist ein Strömungs-Kanal 13 ausgebildet. Der Strömungs-Kanal 13 umfasst einen zwischen dem Strömungs-Leit-Einsatz 3 und dem Deckel 18 verlaufenden Zuleitungs-Kanal 14, einen Seiten-Wand-Kanal 15, einen Boden-Kanal 16 und einen Abfluss-Kanal 17. Der Abfluss-Kanal 17 ist als zentrale Bohrung im Strömungs-Leit-Einsatz 3 ausgebildet. Der Seiten-Wand-Kanal 15 verläuft entlang der ersten Umfangs-Wand-Fläche 11 zwischen dieser und der zweiten Strömungs-Leit-Fläche 28 des Strömungs-Leit-Einsatzes 3. Der Strömungs-Leit-Einsatz 3 weist einen konstanten Abstand A1 von der Umfangs-Wand 9 des Formkörpers 2 auf, das heißt der Abstand A1 zwischen der zweiten Strömungs-Leit-Fläche 28 des Strömungs-Leit-Einsatzes 3 und der Umfangs-Wand 9 ist an jeder Stelle gleich. Die zweite Strömungs-Leit-Fläche 28 ist insbesondere konzentrisch zur hohlzylindrischen Umfangs-Wand 9, insbesondere zur ersten Umfangs-Wand-Fläche 11 angeordnet. Bei einer kubischen Ausführung des Formkörpers 2 ist die zweite Strömungs-Leit-Fläche 28 dementsprechend abschnittsweise parallel zur ersten Umfangs-Wand-Fläche 11. Der Strömungs-Querschnitt ist somit im Bereich des Seiten-Wand-Kanals 15 gleichbleibend. Der Abstand A1 zwischen dem Strömungs-Leit-Einsatz 3 und der Umfangs-Wand 9 des Formkörpers 2 liegt im Bereich von 0,5 cm bis 5,5 cm, insbesondere im Bereich von 1 cm bis 3 cm.
  • Der Strömungs-Leit-Einsatz 3 ist in einem Abstand A2 zum Boden 6 des Formkörpers 2 angeordnet. Gemäß der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist der Abstand A2 zwischen dem Strömungs-Leit-Einsatz 3 und dem Boden 6 des Formkörpers 2 konstant. Der Strömungs-Querschnitt des Strömungs-Kanals 13 ist somit im Bereich des Boden-Kanals 16 gleichbleibend. Der Abstand A2 zwischen dem Strömungs-Leit-Einsatz 3 und dem Boden 6 des Formkörpers 2 ist insbesondere gleich dem Abstand A1 zwischen dem Strömungs-Leit-Einsatz 3 und der Umfangs-Wand 9 des Formkörpers 2. Der Strömungs-Querschnitt des Strömungs-Kanals 13 ist somit im Bereich des Seiten-Wand-Kanals 15 gleich groß wie im Bereich des Boden-Kanals 16. Der Strömungs-Querschnitt des Strömungs-Kanals 13 ist insbesondere über den gesamten Strömungsweg, abgesehen von den Übergängen zwischen dem Zuleitungs-Kanal 14, dem Seiten-Wand-Kanal 15, dem Boden-Kanal 16 und dem Abfluss-Kanal 17, gleichbleibend.
  • Es ist jedoch möglich, den Strömungs-Leit-Einsatz 3 derart auszubilden, dass der Abstand A2 ausgehend vom Übergang des Seiten-Wand-Kanals 15 in den Boden-Kanal 16 zum Abfluss-Kanal 17 hin zunimmt. Hierdurch ist es möglich, eine gleichbleibende Strömungs-Geschwindigkeit über den gesamten Strömungsweg zu erreichen.
  • Im Zentralbereich des Deckels 18 ist ein Anschluss-Stück 20 zum Anschluss der Trocknungs-Einrichtung 4 vorgesehen. An das Anschluss-Stück 20 ist gasdicht eine Verbindungs-Leitung 21 zur Trocknungs-Einrichtung 4 angebracht. Die Verbindungs-Leitung 21 umfasst eine zentral angeordnete Abfluss-Leitung 22 in Strömungsverbindung mit dem Abfluss-Kanal 17 und eine ringförmige, koaxial zur Abfluss-Leitung 22 angeordnete Zufluss-Leitung 23. Über die Zufluss-Leitung 23 ist der Strömungs-Kanal 13 von der Trocknungs-Einrichtung 4 mit einem Trocknungs-Fluid zur Trocknung des Formkörpers 2 beaufschlagbar. Als Trocknungs-Fluid dient insbesondere Luft. Andere Trocknungs-Fluide sind jedoch ebenso möglich. Es kann insbesondere vorteilhaft sein, ein Inertgas als Trocknungs-Fluid zur Trocknung des Formkörpers 2 vorzusehen.
  • Die Trocknungs-Einrichtung 4 umfasst einen in den Figuren nicht dargestellten, regelbaren Ventilator zur Steuerung der Strömungs-Geschwindigkeit des Trocknungs-Fluids im Strömungs-Kanal 13. Anstelle des Ventilators kann auch eine andere Antriebs-Einrichtung zur Steuerung der Strömungs-Geschwindigkeit des Trocknungs-Fluids vorgesehen sein. Außerdem umfasst die Trocknungs-Einrichtung 4 einen Temperatur-Regler zur Steuerung der Temperatur des Trocknungs-Fluids. Schließlich umfasst die Trocknungs-Einrichtung 4 einen Konditionierer zur Regelung der relativen Feuchtigkeit des Trocknungs-Fluids. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Trocknungs-Einrichtung 4 eine Steuer-Einrichtung zur Steuerung des Ventilators und/oder des Temperatur-Reglers und/oder des Konditionierers umfasst. Die Steuer-Einrichtung ist insbesondere programmierbar. Mit Hilfe der Steuerungs-Einrichtung ist die Strömungs-Geschwindigkeit und/oder die Temperatur und/oder die relative Feuchtigkeit des Trocknungs-Fluids für den gesamten Trocknungs-Prozess im Voraus wählbar.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist in der Trocknungs-Einrichtung 4 ferner mindestens ein Sensor zur Messung der Feuchtigkeit des aus dem Abfluss-Kanal 17 abgesaugten Trocknungs-Fluids vorgesehen. Der mindestens eine Sensor ist in datenübertragender Weise an die Steuer-Einrichtung der Trocknungs-Einrichtung 4 gekoppelt. Durch Kopplung der Sensoren an die Steuer-Einrichtung der Trocknungs-Einrichtung 4 ist mindestens ein Trocknungs-Parameter, das heißt die Temperatur und/oder die relative Feuchtigkeit und/oder die Strömungsgeschwindigkeit des Trocknungs-Fluids in Abhängigkeit von der Rest-Feuchtigkeit des zu trocknenden Formkörpers 2 automatisch regelbar.
  • In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform ist die Trocknungs-Einrichtung 4 im Inneren des Strömungs-Leit-Einsatzes 3 integriert. Der Deckel 18 ist bei dieser Ausführungsform geschlossen, das heißt er weist kein Anschluss-Stück 20 auf.
  • Im Folgenden wird die Funktion der Vorrichtung beschrieben. Zunächst wird der Formkörper 2 in der Gießform 1 mittels eines Hohlguss-Verfahrens hergestellt. Bei einem Hohlguss-Verfahren ist der Formkörper-Innenraum 10 von Beginn an frei zugänglich. Der Formkörper 2 kann auch mittels einen Kernguss-Verfahrens hergestellt werden. In diesem Falle wird der bei diesem Verfahren benötigte Gießformkern entfernt, nachdem sich das keramische Gefüge des Formkörpers 2 in einem Sol-Gel-Prozess stabilisiert hat. Sofern die Umfangs-Wand 9 zum Zeitpunkt des Trocknungsbeginns noch nicht ausreichend standfest ist, kann sie mittels federnd gelagerter Leisten an der Gießform 1 stabilisiert werden. Hierzu sind in den Figuren nicht dargestellte, federnde Abstützungen an der Gießform 1 vorgesehen. Der noch feuchte, instabile, keramische Formkörper 2 steht im Bereich des Bodens 6 über die zweite Boden-Fläche 8 und um Bereich der Umfangs-Wand 9 über die zweite Umfangs-Wand-Fläche 12 mit der Gießform 1 in Kontakt. Er wird somit von der Gießform 1 gestützt. Er muss zu diesem kritischen Zeitpunkt nicht bewegt werden und kann in der Gießform 1 verbleiben.
  • Sodann wird der Strömungs-Leit-Einsatz 3 in den Formkörper-Innenraum 10 eingeführt, wodurch sich der entlang der Umfangs-Wand 9 und des Bodens 6 verlaufende Strömungs-Kanal 13 mit einem definierten Strömungsweg und Strömungs-Querschnitt bildet. Die Gießform 1 wird durch den Deckel 18 gasdicht nach oben abgeschlossen. Mittels der Trocknungs-Einrichtung 4 wird der Strömungs-Kanal 13 über die Zufluss-Leitung 23 mit einem Trocknungs-Fluid, insbesondere mit Luft oder einem Inertgas, beaufschlagt. Gleichzeitig saugt die Trocknungs-Einrichtung 4 das Trocknungs-Fluid durch den Abfluss-Kanal 17 aus dem Formkörper-Innenraum 10. Die Trocknungs-Einrichtung 4 beaufschlagt somit den Strömungs-Kanal 13 über den Zuleitungs-Kanal 14 mit Trocknungs-Fluid und saugt dieses über den Abfluss-Kanal 17 des Strömungs-Kanals 13 wieder ab. Alternativ hierzu ist es möglich, den Strömungs-Kanal 13 ausschließlich mit Trocknungs-Fluid zu beaufschlagen oder dieses lediglich über den Abfluss-Kanal 17 abzusaugen. Das Trocknungs-Fluid fließt somit von der Trocknungs-Einrichtung 4 entlang einer Strömungsrichtung 26 durch die Zufluss-Leitung 23, den Zuleitungs-Kanal 14, den Seiten-Wand-Kanal 15, den Boden-Kanal 16, den Abfluss-Kanal 17 und die Abfluss-Leitung 22, zurück in die Trocknungs-Einrichtung 4. Hierbei nimmt das Trocknungs-Fluid Feuchtigkeit vom zu trocknenden Formkörper 2 auf. Das Trocknungs-Fluid strömt insbesondere in einem geschlossenen Kreislauf, welcher zumindest die Trocknungs-Einrichtung 4 und den Strömungs-Kanal 13 umfasst.
  • Die Temperatur und/oder die Feuchtigkeit und/oder die Strömungsgeschwindigkeit des Trocknungs-Fluids lassen sich mittels der Trocknungs-Einrichtung 4 exakt auf vorgegebene Werte einstellen. Hierbei liegt die Temperatur in einem Bereich zwischen 5 °C und 95 °C, insbesondere im Bereich von 20 °C bis 60 °C, insbesondere im Bereich von 25 °C bis 40 °C.
  • Die relative Feuchtigkeit des Trocknungs-Fluids liegt im Bereich zwischen 5% und 98%. Sie wird insbesondere im Verlauf des Trocknungs-Prozesses ausgehend von einem Anfangswert von etwa 95% auf einen Wert von höchstens 50%, insbesondere höchstens 30%, insbesondere höchstens 10% gesenkt. Gleichzeitig wird die Temperatur des Trocknungs-Fluids im Verlauf der Trocknung fortschreitend erhöht.
  • Die Strömungsgeschwindigkeit des Trocknungs-Fluids liegt im Bereich von 0,5 m/s bis 10 m/s, insbesondere im Bereich von 1 m/s bis 5 m/s. Die Durchsatzmenge des Trocknungs-Fluids liegt im Bereich von 1 m3/h bis 120 m3/h.
  • Zur Vermeidung von Kondensation wird die Gießform 1 mittels der Heiz-Einrichtung 5 erwärmt. Sie wird insbesondere auf einer konstanten Temperatur im Bereich von 20 °C bis 60 °C, insbesondere im Bereich von 30 °C bis 40 °C gehalten.
  • Das durch den Strömungs-Kanal 13 strömende Trocknungs-Fluid transportiert die von dem Formkörper 2 aufgenommene Feuchtigkeit aus dem Formkörper-Innenraum 10 hinaus und leitet sie in den Konditionierer der Trocknungs-Einrichtung 4. In der Trocknungs-Einrichtung 4 erfolgt die Einstellung der gewünschten Trocknungsparameter über die Regelung der Temperatur und/oder der relativen Feuchtigkeit und/oder der Strömungsgeschwindigkeit des Trocknungs-Fluids.
  • Nach einem Zeitraum von weniger als 168 Stunden, insbesondere weniger als 96 Stunden, insbesondere weniger als 72 Stunden ist der Formkörper 2 so weit getrocknet, dass er aus der Gießform 1 entnommen werden kann. Anschließend kann optional eine weitere Trocknung in einem gewöhnlichen Kammertrockner bis zur gewünschten Restfeuchte erfolgen.
  • Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Identische Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten a. Der zentrale Unterschied gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass die Stütz-Einrichtung durch einen Gießformkern 24 im Formkörper-Innenraum 10 gebildet ist. Der Formkörper 2 steht hierbei im Bereich des Bodens 6 über die erste Boden-Fläche 7 und im Bereich der Umfangs-Wand 9 über die erste Umfangs-Wand-Fläche 11 mit dem Gießformkern 24 in Kontakt. Der Formkörper 2 wird somit von innen abgestützt. Die Heiz-Einrichtung 5 ist im Inneren des Gießformkerns 24 angeordnet. Der Gießformkern 24 ist somit beheizbar. Zum Ausgleich der Trocknungsschwindung des Formkörpers 2 ist der Gießformkern 24 derart ausgebildet, dass er zusammen mit dem Formkörper 2 schwinden kann. Der Gießformkern 24 ist insbesondere elastisch ausgebildet. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Gießformkern 24 mehrere Elemente, welche durch elastische VerbindungsElemente miteinander verbunden sind. Der Gießformkern 24 ist insbesondere teilbar. Hierdurch wird gleichzeitig die Entformbarkeit gewährleistet und vereinfacht. Die Trocknungs-Strömungs-Leit-Einrichtung ist in diesem Ausführungsbeispiel als Strömungs-Leit-Hülle 25 ausgebildet. Sie umfasst den Deckel 18a. Die Strömungs-Leit-Hülle 25 umfasst die Strömungs-LeitFlächen 27a, 28a und 29a. Die erste Strömungs-Leit-Fläche 27a ist hierbei durch die dem Gießformkern 24 zugewandte Seite des Deckels 18a gebildet. Die zweite Strömungs-Leit-Fläche 28a ist der Umfangs-Wand 9 des Formkörpers 2 zugewandt. Die dritte Strömungs-Leit-Fläche 29a ist dem Boden 6 des Formkörpers 2 zugewandt.
  • Vorteilhafterweise sind bei diesem Ausführungsbeispiel die Abfluss-Leitung 22a und die Zufluss-Leitung 23a auf gegenüber liegenden Seiten der Strömungs-Leit-Hülle 25 angeordnet. Der Strömungs-Kanal 13a umfasst den Zuleitungs-Kanal 14a, den Seiten-Wand-Kanal 15a und den Boden-Kanal 16a. Bei dieser Ausführungsform verläuft der Seiten-Wand-Kanal 15a entlang der zweiten Umfangs-Wand-Fläche 12 zwischen dieser und der Strömungs-Leit-Hülle 25. Der Boden-Kanal 16a verläuft entlang der zweiten Boden-Fläche 8 zwischen dieser und der Strömungs-Leit-Hülle 25. Die Trocknungs-Einrichtung 4 ist in Fig. 2 nicht dargestellt.

Claims (16)

  1. Vorrichtung zum Trocknen behälterförmiger, keramischer Formkörper umfassend
    a. einen Formkörper (2) mit
    i. einem Boden (6) mit einer ersten Boden-Fläche (7) und einer dieser gegenüberliegenden zweiten Boden-Fläche (8) und
    ii. einer einen Formkörper-Innenraum (10) umfangsseitig umschließenden Umfangs-Wand (9) mit einer dem Formkörper-Innenraum (10) zugewandten, an die erste Boden-Fläche (7) angrenzenden, ersten Umfangs-Wand-Fläche (11) und einer dem Formkörper-Innenraum (10) abgewandten, an die zweite Boden-Fläche (8) angrenzenden, zweiten Umfangs-Wand-Fläche (12),
    b. eine von einer der Boden-Flächen (7; 8) und der an diese angrenzenden Umfangs-Wand-Fläche (11; 12) unter Ausbildung eines Strömungs-Kanals (13; 13a) beabstandet angeordnete Trocknungs-Strömungs-Leit-Einrichtung (3; 25) und
    c. eine Trocknungs-Einrichtung (4) zur Beaufschlagung des Strömungs-Kanals (13; 13a) mit einem Trocknungs-Fluid zur Trocknung des Formkörpers (2).
  2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungs-Kanal (13; 13a) einen zumindest abschnittsweise im Wesentlichen gleichbleibenden Strömungs-Querschnitt aufweist.
  3. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungs-Einrichtung (4) einen regelbaren Ventilator zur Steuerung der Strömungs-Geschwindigkeit des Trocknungs-Fluids umfasst.
  4. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungs-Einrichtung (4) einen Temperatur-Regler zur Steuerung der Temperatur des Trocknungs-Fluids umfasst.
  5. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungs-Einrichtung (4) einen Konditionierer zur Regelung der relativen Feuchtigkeit des Trocknungs-Fluids umfasst.
  6. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungs-Einrichtung (4) eine Steuer-Einrichtung zur Steuerung der Antriebs-Einrichtung und/oder des Temperatur-Reglers und/oder des Konditionierers umfasst.
  7. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heiz-Einrichtung (5) zum Beheizen der Stütz-Einrichtung (1; 24) vorgesehen ist.
  8. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine federnde Abstützung zur Stabilisierung der Umfangs-Wand (9) an der Stütz-Einrichtung (1; 24) vorgesehen ist.
  9. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungs-Strömungs-Leit-Einrichtung (3; 25) mindestens eine Strömungs-Leit-Fläche (28; 28a) aufweist, welche konzentrisch beziehungsweise abschnittsweise parallel zur ersten Umfangs-Wand-Fläche (11) ausgerichtet ist.
  10. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungs-Strömungs-Leit-Einrichtung (3; 25) mindestens eine Strömungs-Leit-Fläche (29; 29a) aufweist, welche parallel zu den Boden-Flächen (7, 8) ausgerichtet ist.
  11. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungs-Strömungs-Leit-Einrichtung (3; 25) einen als zentrale Bohrung ausgebildeten Abfluss-Kanal (17) aufweist.
  12. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungs-Strömungs-Leit-Einrichtung (3; 25) einen konstanten Abstand A1 von der Umfangs-Wand (9) des Formkörpers (2) aufweist.
  13. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungs-Strömungs-Leit-Einrichtung (3) als Strömungs-Leit-Einsatz ausgebildet ist, welcher im Formkörper-Innenraum angeordnet ist.
  14. Vorrichtung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungs-Leit-Einsatz zylindrisch beziehungsweise quaderförmig, insbesondere kubisch ausgebildet ist.
  15. Verfahren zum Trocknen behälterförmiger, keramischer Formkörper umfassend die folgenden Schritte:
    - Bereitstellen
    -- eines behälterförmigen Formkörpers (2) mit einem Boden (6) und einer an diesen angrenzenden Umfangs-Wand (9),
    -- einer Trocknungs-Strömungs-Leit-Einrichtung (3; 25), welche unter Ausbildung eines Strömungs-Kanals (13; 13a) beabstandet zum Boden (6) und zur Umfangs-Wand (9) des Formkörpers (2) angeordnet ist, und
    - Beaufschlagen des Strömungs-Kanals (13; 13a) mit einem Trocknungs-Fluid mittels einer Trocknungs-Einrichtung (4).
  16. Verfahren gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur und/oder die relative Luftfeuchtigkeit und/oder die Strömungsgeschwindigkeit des Trocknungs-Fluids mittels der Trocknungs-Einrichtung (4) regelbar ist.
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