[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen hitzeempfindlicher
und leicht entzündbarer Materialien.
[0002] Trocknungsverfahren werden heute in vielfältigen Bereichen der Technik angewendet,
z.B. bei der Herstellung von Briefumschlägen oder Profilgummis von Kraftfahrzeugen.
Hierbei werden mittels Strom erwärmte Heizspiralen eingesetzt, über welche die zu
erwärmende Luft geleitet wird. Solche Vorrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß
mit ihrem Betrieb ein sehr hoher Energie- und Kostenaufwand verbunden ist.
[0003] Aus dem Stand der Technik sind spezielle Anlagen bekannt, mit deren Hilfe die gummierten
Leimschichten von Briefumschlägen getrocknet werden. Hierbei werden elektrisch beheizte
Luftmassen über mehrere Föne auf die Briefumschläge geleitet. Die Briefumschläge befinden
sich in der Regel auf einer Bandfördereinrichtung, mit deren Hilfe diese unter den
Fönen hindurchgeleitet werden. Die Anordnung der Föne bedingt eine ungleichmäßige
Trocknung der gummierten Leimschichten. Die Folge ist, daß Teile der gummierten Schichten
nicht vollständig getrocknet sind, so daß die Briefumschläge aneinander kleben. Auf
der anderen Seite kann es zu punktuellen Trocknungen kommen, so daß die gummierten
Schichten beim Anfeuchten nicht die erwünschte Klebewirkung aufweisen, zumal das Verfahren
bei relativ hohen Temperaturen (150
oC) arbeitet. Da derartige Anlagen mit nur geringen Luftgeschwindigkeiten arbeiten,
sind außerdem deren Trocknungsleistung und -geschwindigkeit nicht befriedigend.
[0004] Aus der britischen Patentschrift 21 21 938 ist eine Trockungsvorrichtung mit einem
nicht verstellbaren Entspannungs- und Verteilerkasten bekannt. Bei diesem handelt
es sich um eine Düse, wobei die Trocknung mittels einer oder mehrerer solcher Düsen
vorgenommen werden kann. Die Anordnung dieser Düsen bedingt, daß nicht eine längere
Trocknungsstrecke gleichmäßig mit Luft beaufschlagt wird Die Folge ist eine ungleichmäßige
Trocknung der gummierten Leimschichten. Aus diesem Grunde ist eine solche Anlage für
die Trocknung von hitzeempfindlichen und leicht entzündbaren Materialien, insbesondere
von gummierten Leimschichten von Briefumschlägen ungeeignet. Sofern nämlich die Schichten
nicht vollständig getrocknet sind, kleben die Briefumschläge aneinander fest. Auf
der anderen Seite haben punktuelle Trocknungen den Nachteil, daß die gummierten Schichten
beim Anfeuchten nicht die erwünschte Klebewirkung aufweisen. Schließlich besteht auch
die Gefahr einer punktuellen Überhitzung der Briefumschläge, so daß Leim und Papier
sich entzünden können.
[0005] Aus der deutschen Auslegeschrift 27 26 222 ist ein Verfahren zum Trocknen von Lösemittel
enthaltenden Farben, Lacken und Klebern bekannt. Das Besondere dieses Verfahrens liegt
darin, daß mit Heißdampf bei einer Temperatur von 100 - 180
oC gearbeitet wird. Bei der Trocknung macht sich das Verfahren einen Destillationseffekt
zunutze, welcher den Stoffübergang Lösemittel-Kondensat-Atmosphäre beschleunigt. Dieses
Verfahren ist gerade deshalb entwickelt worden, weil man die mit den bisher bekannten
Heißluftverfahren bekannten Nachteile vermeiden wollte. Es wird ausgeführt, daß durch
die Heißluft nicht nur die Farbe aufgeheizt, sondern aufgrund des niedrigen Wasserdampfpartialdruckes
in der Atmosphäre auch dem Papier Feuchtigkeit entzogen wird. Die Folge hiervon sei
ein Schrumpfen des Papiers beim Trocknen.
[0006] Schließlich sind aus dem Stand der Technik Systeme bekannt, die mit Mikrowellen,
Hochfrequenztechnik oder Infrarotstrahlen trocknen. Die genannten Techniken haben
jedoch den Nachteil, daß sie ohne Luftbewegung arbeiten. Die Folge ist, daß die beim
Trocknungsvorgang freiwerdende Feuchtigkeit nicht schnell genug abgeführt wird, so
daß die Trocknungsgeschwindigkeit und -leistung nicht befriedigend ist.
[0007] Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zum
Trocknen hitzeempfindlicher und leicht entzündbarer Materialien bestehend aus a) einem
Wärmetauscher mit einer Zuleitung für Raumluft und einer Ableitung für die erwärmte
Raumluft, b) einer in der Ableitung saugseitig angeordneten Gasfördereinrichtung und
c) einem Entspannungs- und Verteilerkasten am Ende der Ableitung vom Wärmetauscher
zur Verfügung zu stellen, die die oben erwähnten Nachteile nicht aufweist.
[0008] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß auf der Saug- und Druckseite der Gasfördereinrichtung
je eine Drosseleinrichtung angeordnet ist, in dem Entspannungs- und Verteilerkasten
quer zur Strömungsrichtung der Luft ein Luftleitblech sich befindet, an der Luftaustrittsseite
des Entspannungs- und Verteilerkastens eine mit Luftschlitzen versehene Platte zwecks
gleichmäßiger Verteilung der erwärmten Luft über die gesamte Luftaustrittsfläche angeordnet
ist und die Ableitung flexibel und der Entspannungs und Verteilerkasten höhen- und
seitenverstellbar ausgestaltet ist.
[0009] Die Gasfördereinrichtung ist vorzugsweise ein Ventilator. Dieser kann mit einer elektrischen
Drehzahlregelung versehen sein, so daß sich über den Ventilator jederzeit der Volumenstrom
der Luft einstellen läßt. Alternativ oder zusätzlich kann am Entspannungs- und Verteilerkasten
eine Drosseleinrichtung zwecks Steuerung des Volumenstroms der Luft angebracht sein.
[0010] Die Wahl von Entspannungs- und Verteilerkastengröße sowie die durch die Drosselklappen
und Regeleinrichtungen gegebenen Verstellmöglichkeiten ermöglichen, die Anlage fexibel
an verschiedene Trocknungsvorgänge in Abhängigkeit von Zusammensetzung und Menge des
zu trocknenden Materials anzupassen. Zusätzliche Variationsmöglichkeiten ergeben sich
dadurch, daß der Entspannungs- und Verteilerkasten höhen- und seitenverstellbar angeordnet
ist. Für diesen Zweck ist auch die Zuleitung zum Verteilerkasten als flexibler Schlauch
ausgestaltet.
[0011] Eine derartig ausgestaltete Trocknungsvorrichtung ist ganz besonders für das Trocknen
der gummierten Leimschichten von Briefumschlägen geeignet. Denn nur durch die spezielle
erfindungsgemäße Anordnung der einzelnen Elemente der Vorrichtung kann eine optimale
Trocknung gummierter Leimschichten von Briefumschlägen erreicht werden. Hierfür ist
es nämlich unerläßlich, eine besonders sanfte Luftverteilung der erwärmten Luft zu
erreichen.
[0012] Mittels der druckseitig angeordneten Drosselklappe kann überraschenderweise die erforderliche
Feineinstellung des Luftvolumenstroms erreicht werden, so daß die auf der Fördereinrichtung
locker aufliegenden Briefumschläge nicht aus ihrer Lage verrückt werden. Durch die
verstellbare Drosseleinrichtung wird auch erreicht, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung
besonders anpassungsfähig ist an unterschiedliche Produkte. Darüber hinaus ist es
möglich, die Anlage schon an geringfügige Abweichungen der Leimfläche und -dicke anzugleichen.
[0013] Zusammen mit der im Entspannungs- und Verteilerkasten angebrachten Platte mit Luftschlitzen
wird zudem eine gleichmäßige Verteilung der Luft über die gesamte Trocknungsstrecke
erzielt. Die Folge dieser Maßnahmen ist, daß eine ungleichmäßige Trocknung der gummierten
Leimschichten ausgeschlossen wird. Durch die flexible Ausgestaltung des Entspannungs-
und Verteilerkastens wird zudem erreicht, daß der Abstand den jeweiligen Bedürfnissen
entsprechend exakt eingestellt werden kann. Die Gefahr des Überhitzens (Brandgefahr)
kann damit weitgehend gebannt werden.
[0014] Hierzu trägt auch bei, daß durch die spezielle Anordnung von Drosselklappe und Platte
mit Luftschlitzen im Entspannungs- und Verteilerkasten 6 überraschend die gummierten
Leimschichten sich bereits bei 40 - 90
oC optimal trocknen lassen. Schließlich lassen sich durch die spezielle Vorrichtung
Energiekosteneinsparungen in einem ungeahnten Ausmaß erzielen. Diese liegen bei 50
- 80 % im Vergleich zu konventionellen Anlagen.
[0015] Durch das erfindungsgemäße Verfahren konnte überraschend erreicht werden, daß trotz
der Verwendung von erwärmter Luft die typischen Nachteile der bisherigen Lufttrocknungsverfahren
vermieden werden. Man ist infolge dessen nicht mehr darauf angewiesen, das relativ
energieaufwendige Heißdampfverfahren gemäß der DE-AS 27 26 222 einzusetzen. Denn bei
diesem Verfahren wird mit Heißdampf von 150 -170
oC gearbeitet, während erfindungsgemäß die Temperatur im Wärmetauscher lediglich 60
- 120
oC beträgt.
[0016] Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung unter Bezugnahme auf die Figuren
näher beschrieben.
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Figur 2 zeigt den erfindungsgemäßen Entspannungs- und Verteilerkasten in der Seitenansicht.
Figur 3 zeigt den Entspannungs- und Verteilerkasten in der Aufsicht.
Figur 4 zeigt die Luftaustrittsseite des Entspannungs- und Verteilerkastens.
Figur 5 zeigt einen Luftschlitz in vergrößerter Abbildung.
Figur 6 zeigt einen Luftschlitz in der Seitenansicht.
Figur 7 zeigt eine nach dem Stand der Technik übliche Vorrichtung.
[0017] In der Anlage gemäß Figur 1 wird über eine Heizungs-Warmwasseranlage (z.B. Temperaturvorlauf
9 = 90
o und Temperaturrücklauf 11 = 70
o), ein Wärmetauscher mit entsprechender Größenauslegung mit Wasser beschickt. Die
Heizungs-Warmwasseranlage kann z.B. mit Erdöl oder Erdgas betrieben werden. Dem Wärmetauscher
ist ein Mischventil 10 vorgeschaltet, damit die Temperatur am Wärmetauscher 2 geregelt
werden kann. Über eine Zuleitung 3 wird Raumluft angesaugt und über die Wärmetauscher
2 saugseitig erwärmt. Die Zuleitung 3 zur Ansaugeinrichtung für die Luft ist mit einem
Filter versehen. Aus dem Wärmetauscher 2 wird die erwärmte Luft über die Ableitung
4 mittels einer Gasfördereinrichtung 5 dem Entspannungs- und Verteilerkasten 6 zugeführt.
[0018] Erfindungsgemäß wird als Gaszufuhrvorrichtung ein Ventilator eingesetzt, welcher
zwischen Wärmetauscher 2 und Entspannungs- und Verteilerkasten 6 angeordnet ist. Es
wurde überraschend festgestellt, daß das erfindungsgemäße Verfahren nur bei einer
derartigen saugseitigen Anordnung des Ventilators funktioniert. Bei druckseitiger
Anordnung arbeitet die Trockungsvorrichtung nicht befriedigend.
[0019] Die Regelung des Volumenstroms der Luft kann auf verschiedene Art erreicht werden.
Bevorzugt wird eine Regelung des Ventilators mittels einer elektrischen Drehzahlregelungsvorrichtung.
Ebenso ist es aber auch möglich, auf der Druckseite des Ventilators eine Drosselklappe
7 anzubringen. Eine Drosseleinrichtung 8 kann auch am Verteilerkasten vorgesehen werden.
Diese wird vorzugsweise am Ende der Ableitung 4 angebracht, so daß die Luft mit einer
definierten Geschwindigkeit in den Entspannungs- und Verteilerkasten 6 eintreten kann.
Außerdem ist auf der Saugseite der Gasfördereinrichtung 5 eine weitere Drosseleinrichtung
(nicht dargestellt) angebracht.
[0020] Drosselung 7,8 und Drehzahlregelung können selbstverständlich auch nebeneinander
vorliegen. Durch die Vielzahl der Einstellungsmöglichkeiten kann die Trocknungsvorrichtung
dem Zweck der Anlage jeweils angepaßt werden. Ebenso ist eine jederzeitige Abstimmung
auf den Wärmetauscher 2 möglich.
[0021] Zusätzliche Variationsmöglichkeiten bestehen darin, daß der Entspannungs- und Verteilerkasten
6 beweglich ist. Gemäß Figur 1 ist er an mit Gelenken versehenen Armen aufgehängt,
so daß eine Verstellung nach oben und unten sowie seitlich möglich ist. Die Ableitung
4 ist in diesem Fall als bewegliches Rohr ausgestaltet.
[0022] Aus den Figuren 2 und 3 ist ersichtlich, daß in dem Entspannungs- und Verteilerkasten
ein zungenförmiges Luftleitblech 18 angeordnet ist. Dies verjüngt sich entgegen der
Laufrichtung des Bandes 1. Über der breitesten Stelle des Luftleitbleches befindet
sich die Anschlußstelle 21 zur Luftzuleitung 4 sowie die Drosseleinrichtung 8. Die
Breite des Luftleitbleches beträgt an dieser Stelle etwa 2/3 der der Länge der Seite
22 des Entspannungs- und Verteilerkastens 6. Die Länge des Luftleitblechs 18 entspricht
etwa 2/3 der Länge der Seite 23 des Entspannungs- und Verteilerkastens 6.
[0023] Durch die geschilderte Ausgestaltung und Anordnung des Luftleitbleches 18 wird erreicht,
daß die zuströmende Luft gleichmäßig über den Entspannungs- und Verteilerkasten 6
sich ausbreitet. Denn die breiteste Seite des Luftleitblechs 6 fängt die aus der Luftleitung
4 kommende Luft ab, so daß sie nicht direkt die Platte 12 anströmt. In den Bereichen
zunehmender Verjüngung des Luftleitbleches nimmt dagegen die Luftgeschwindigkeit ab.
Durch das schmaler werdende Luftblech 18 wird demgemäß erreicht, daß sich die Luft
in diesem Bereich leichter verteilt.
[0024] Der Entspannungs- und Verteilerkasten 6 ist an seiner Unterseite mit der in Figur
4 abgebildeten Platte 12 versehen. In dieser Platte befinden sich Luftschlitze 19,
so daß die Luft über die gesamte Fläche des Verteilerkastens 6 gleichmäßig nach außen
tritt. Bei der Trocknung von Briefumschlägen ist unter dem Entspannungs- und Verteilerkasten
6 ein Band 1 angeordnet, auf das die zu trocknenden Briefe gelegt werden. Mittels
des Entspannungs- und Verteilerkastens 6 kann hier über eine große Fläche eine gleichmäßige
Trocknung der Briefumschlagsgummierschichten erreicht werden. Durch die Luftschlitze
sowie die Drossel- und Regeleinrichtungen läßt sich bewirken, daß die Luft mit einer
Geschwindigkeit von 3,5 - 4 m/s auf die Briefe trifft, bei der gewährleistet ist,
daß die Briefe nicht bewegt werden.
[0025] Die Zahl der Schlitze hängt von der Energieleistung ab. D.h. je größer die Leistung
desto größer ist die Anzahl der Schlitze. Demgemäß sind die Abstände zwischen den
Schlitzen bei größerer Energieleistung und gleichbleibender Länge des Entspannungs-
und Verteilerkastens 6 geringer. Wenn die Trocknungsstrecke größer ist, bleibt die
Zahl der Schlitze gleich, sofern die Energieleistung gleich ist. Die Abstände zwischen
den Schlitzen werden demgemäß in diesem Falle größer. Die Gesamtfläche der Schlitzöffnungen
muß stets auf 0,2 cm²/m³ Luft eingestellt sein.
[0026] Die in Figur 5 und 6 dargestellte Ausgestaltung der Luftschlitzöffnungen 19 ist für
den Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Vorrichtung von ausschlaggebender Bedeutung.
Dabei sind die Winkel der aufgebogenen Blechseiten 24 und 25 unterschiedlich So weist
das aufgebogene Bleche 25 einen Winkel von 36
o und das Blech 24 einen solchen von 39
o auf. Hierbei zeigt das Blech 24 in die Laufrichtung des Förderbandes 1, während das
Blech 25 gegen diese Richtung zeigt. Durch diese Anordnung wird eine besonders schonende
Luftverteilung auf die zu trocknenden Materialien erzielt. Die Breite der aufgebogenen
Bleche ist in Figur 6 dargestellt. Hieraus ist ersichtlich, daß das Blech 26 breiter
ist als das Blech 25.
[0027] Bei der herkömmlichen Trocknungsanlage für Briefumschläge gemäß Figur 7 wird mit
Lufttemperaturen von 150
oC - 500
oC gearbeitet, so daß es häufig zur Übertrocknung der Gummierschichten und des Papiers
gekommen ist. Außerdem kann bei einer derartigen Vorrichtung nur mit geringen Volumenströmen
von VL = 350 - 700m³/h gearbeitet werden. Die Folge ist, daß die Feuchtigkeit nicht
schnell genug oder zu stark abgeführt wird. Hierbei wird nicht getrocknet, sondern
punktuell ausgedampft. Da die Föne 13 zudem über eine Stromleitung 17 mit Strom aus
dem Leitungsnetz 16 gespeichert werden müssen, ist die Vorrichtung gemäß Figur 2 von
den örtlich und zeitlich schwankenden Strompreisen abhängig. Zudem sind mehrere Ventilatoren
14 erforderlich, so daß die Anlage gemäß Figur 2 sehr energieintensiv arbeitet. Gleichzeitig
muß bei dieser Vorrichtung mit einer relativ geringen Bandgeschwindigkeit gefahren
werden, um zu vermeiden, daß punktuell nicht ausreichend getrocknet wird.
[0028] Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird im Gegensatz hierzu mit einer erheblich
erhöhten Luftmenge gearbeitet, ohne daß durch die austretende Luft und die Luftgeschwindigkeit
die zu trocknenden Teile in Bewegung geraten. Durch die erhöhte Luftmenge ist es möglich,
größere Mengen an Feuchtigkeit schnell abzuführen, so daß sich Trocknungsgeschwindigkeit
und -leistung erhöhen. In dem erfindungsgemäßen Beispiel gemäß Figur 1 beträgt der
Volumenstrom VL = 1500m³/h.
[0029] Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können daher herkömmliche Anlagen zum Trocknen
von Briefumschlägen mit maximaler Bandgeschwindigkeit betrieben werden.
[0030] Ferner wird erfindungsgemäß mit erheblich niedrigeren Temperaturen als beim bisherigen
Stand der Technik gearbeitet. So wird bei Briefumschlägen eine Temperatur von 60
oC - 120
oC im Wärmetauscher erzeugt und über den Entspannungs- und Verteilerkasten 6 geleitet.
Vorzugsweise liegt die Temperatur bei 80
oC. Die Luftaustrittstemperatur an den Schlitzen 19 beträgt 40 - 90
oC, vorzugsweise 70
oC.
[0031] Da somit infolge der erhöhten Volumenströme auch eine schnellere Trocknung trotz
niedrigerer Temperaturen erreicht wird, kommt es zu der überraschend hohen Energiekostenersparnis.
Außerdem können eigene Wärmegewinnungsanlagen für die Energiegewinnung eingesetzt
werden. Der Betreiber der Trocknungsanlage ist also nicht mehr von den Strompreisen
externer Unternehmen abhängig, sondern kann seine Anlagen mit den jeweils preisgünstigeren
Energieträgern (Öl/Gas) arbeiten lassen. Derartige Erfolge konnten auch mit anderen
herkömmlichen Systemen, z.B. Mikrowellen, Hochfrequenztrocknung und Infrarotstrahlen
nicht erzielt werden, da hierfür immer Strom benötigt wird.
1. Vorrichtung zum Trocknen hitzeempfindlicher und leicht entzündbarer Materialien
bestehend aus
a) einem Wärmetauscher (2) mit einer Zuleitung für für Raumluft und einer Ableitung
(4) für die erwärmte Raumluft.
b) einer in der Ableitung (4) saugseitig angeordneten Gasfördereinrichtung (5) und
c) einem Entspannungs- und Verteilerkasten (6) am Ende der Ableitung (4) vom Wärmetauscher
(2)
dadurch gekennzeichnet, daß
d) auf der Saug- und Druckseite der Gasfördereinrichtung (5) je eine Drosseleinrichtung
(7) angeordnet ist,
e) in dem Entspannungs- und Verteilerkasten quer zur Strömungsrichtung der Luft ein
Luftleitblech (18) sich befindet,
f) an der Luftaustrittsseite des Entspannungs- und Verteilerkastens (6) eine mit Luftschlitzen
(19) versehene Platte (12) zwecks gleichmäßiger Verteilung der erwärmten Luft über
die gesamte Luftaustrittsfläche angeordnet ist und
g) die Ableitung (4) flexibel und der Entspannungs- und Verteilerkasten (6) höhen-
und seitenverstellbar ausgestaltet ist.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Entspannungs- und Verteilerkasten (6) mit einer verstellbaren Drosseleinrichtung
(8) ausgerüstet ist.
3. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Luftschlitze (19) in der Platte (12) gebildete Luftaustrittsfläche
0,2 cm²/m³ Luft beträgt.
4. Verfahren zum Trocknen hitzeempfindlicher und leicht entzündbarer Materialien,
bei welchem Luft
a) mittels eines Wärmetauschers (2) erwärmt wird,
b) über eine Ableitung (4) mittels einer saugseitig angeordneten Gasfördereinrichtung
(5) zu einem Entspannungs- und Verteilerkasten (6) gefördert wird und
c) mittels des Entspannungs- und Verteilerkastens (6) auf eine zu trocknende Fläche
gleichmäßig verteilt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß der Luftvolumenstrom über einen mit einem elektrischen Drehzahlmesser versehenen
Ventilator (5) und/oder eine hinter dem Ventilator angeordnete Drosselklappe (7) und/oder
über eine Drosselvorrichtung (8) im Entspannungs- und Verteilerkasten (6) geregelt
wird und durch eine an der Luftantrittsseite des Entspannungs- und Verteilerkastens
mit Luftschlitzen versehene Platte (12) über gesamte Luftaustrittshöhe gleichmäig
verteilt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Luftgeschwindigkeit 3,5 - 4 m/s beträgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur im Wärmetauscher 60 - 120 Co beträgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß im Wärmetauscher eine Temperatur von 80 Co erzeugt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Luftaustrittstemperatur 40 - 90 Co an der Platte (12) beträgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Luftaustrittstemperatur 70 Co an der Platte (12) beträgt.