Stand der Technik
[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen von Schüttgütern mit einem zu-
mindest teilweise trichterförmigen Behälter nach der Gattung des Patentanspruches
1. Außerdem betrifft die Erfindung gemäß Anspruch 8 eine Trockenvorrichtung für Schüttgüter,
die einen Entfeuchter für das zur Verwendung kommende Trockengras aufweist.
[0002] Trockenvorrichtungen zur Trocknung von Schüttgütern wie z. B. Kunststoffgranulat
sind unter anderem aus der DE 3234431 C2 bekannt. Das zu trocknende Granulat befindet
sich in einem Behälter, der sich nach unten zu einer Granulatentnahme hin trichterförmig
verjüngt und von oben mit dem Granulat beschickt wird. Zur Trocknung des Granulates
wird durch dieses ein Trockengas, insbesondere erwärmte Luft geleitet, welches die
am Granulat haftende Feuchtigkeit mitreißt. Zur Verbesserung des Trockenergebnisses
wird die Trockenluft vorher durch eine Entfeuchter geleitet.
[0003] Die Trockenvorrichtungen sind im Allgemeinen für eine bestimmte Durchsatzmenge an
Schüttgut ausgelegt. Das Kunststoffgranulat wird nach der Trocknung insbesondere Kunststoffverarbeitungsmaschinen
zugeführt. Vorher werden sie häufig noch mit anderen Komponenten vermischt, die einen
wesentlich geringeren prozentualen Anteil im gewünschten Rohstoff darstellen. Herkömmliche
Trockner sind zur Vorbehandlung von Zusatzgranulaten, die in sehr kleinen Mengen Verwendung
finden nur bedingt geeignet. Werden diese nicht vollständig befüllt können Probleme
hinsichtlich des Trockenergebnisses des Granulates auftreten, weil die Durchleitung
der Trockenluft nicht mehr in homogener Weise erfolgt. Andererseits ist ein Vollfüllen
der Trockenvorrichtung mit Granulat bedingt durch den zeitabhängigen thermischen Abbau
des Schüttgutes nicht möglich. Die Trocknungsanlage lässt sich also in ihrer Kapazität
nicht der gewünschten Trockenmenge an Granulat anpassen. Insbesondere der Trockenluftentfeuchter
bleibt bei Verringerung der Trockenkapazität weitgehend ungenutzt, da er für den Fall
der Anlagenauslastung ausgelegt sein muss. Für die Entfeuchtung der Trockenluft kommen
häufig regenerierbare Patronen mit feuchtigkeitsabsorbierenden Stoffen zum Einsatz,
die als zusätzliche Baueinheit den Granulattrocknern zugeordnet sind.
[0004] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Trockenvorrichtung für Schüttgüter
zu schaffen, welche sich optimal an die zu trocknende Granulatmenge anpassen lässt,
insbesondere für kleine Trockenmengen geeignet ist, und eine hohe Flexibilität im
Einsatz, insbesondere hinsichtlich unterschiedlicher Einsatzorte, aufweist.
[0005] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst, der eine Trockenvorrichtung
beansprucht, die einen Membrantrockner als Entfeuchter aufweist.
Vorteile der Erfindung
[0006] Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Trocknen von Schüttgütern gemäß Anspruch 1 stellt
eine Lösung dar, um deren flexiblen Einsatz zu ermöglichen. Die erfindungsgemäße Trockenvorrichtung
weist einen trichterförmigen Behälter auf, in dem das zu trocknende Schüttgut eingefüllt
und entnommen werden kann. Weiterhin ist die Durchleitung eines Trockengases durch
den Behälter derart möglich, dass die Trockenluft dabei durch das Schüttgut strömt.
Diese Vorrichtung weist weiterhin einen Entfeuchter auf, der insbesondere auch baulich
in die Systemeinheit des Trockenbehälters integriert werden kann. Dies wird möglich
durch Vorsehen eines Membrantrockners zur Entfeuchtung der Trockenluft, da dieser
im Vergleich zu den herkömmlichen oben genannten Entfeuchtungsvorrichtungen durch
einen geringen Platzbedarf gekennzeichnet ist. Es ist ein Spülgasanschluss und ein
Spülgasauslass vorgesehen, die die Durchleitung von Spülgas durch eine Spülstrecke
ermöglichen. Die Spülstrecke wird durch die der Trockenstrecke abgewandte Seite der
Membran gebildet. Durch das Spülgas wird daher die durch die Membranen durchtretende
Feuchtigkeit mitgerissen. Dies erzeugt einen Partialdruckunterschied der Feuchtigkeit
zwischen den beiden Seiten der Membran, wodurch die Funktion des Membrantrockners
erreicht wird.
[0007] Eine besondere Ausführungsform der Erfindung sieht einen Membrantrockner vor, der
zwei Trockengasanschlüsse aufweist, die die Durchleitung des Trockengases durch eine
von feuchtigkeitsdurchlässigen Membranen gebildeten Trockenstrecke ermöglicht. Der
Querschnitt dieser Trockenstrecke wird so gewählt, dass durch den Membrantrockner
gleichzeitig eine Drosselwirkung erzielt wird. Das durchgeleitete Trockengas entspannt
sich daher von einem höheren Druckniveau vor dem Membrantrockner zu einem niedrigeren
Druckniveau nach erfolgter Trocknung. Durch die Entspannung des Trockengases wird
die Feuchtigkeit an den Membranwänden abgeschieden und diffundiert durch die Membranwände.
Die Trockenstrecke kann z. B. aus Hohlfasermembranschläuchen gebildet werden, wie
diese z. B. aus der DE 196 33 177 A1 bekannt sind. Nach erfolgter Entfeuchtung wird
das Trockengas dem Behälter zur Trocknung des Schüttgutes zugeführt.
[0008] Das Spülgas kann Vorteilhafterweise der Trockenluftleitung hinter dem Membrantrockner
entnommen werden. Zu diesem Zweck zweigt eine Spülgasleitung von der Trockengasleitung
ab, welche zum Spülgasanschluss des Membrantrockners führt. Bedingung für eine erfolgreiche
Entfeuchtung des Trockengases ist, dass der Spülgasfluss kleiner ist als der Trockengasfluss,
so dass dem Trockenbehälter überhaupt ein Trockengasstrom zur Verfügung gestellt werden
kann. Zu diesem Zweck ist in der Spülgasleitung ein Drosselorgan vorgesehen, welches
sich in Abhängigkeit von der benötigten Spülgasmenge einstellen lässt.
[0009] Weiterhin ist es vorteilhaft, in der Trockengasleitung eine Heizung für das Trockengas
vorzusehen. Hierdurch lässt sich das Trockengas auf die für die Trocknung des Granulats
ideale Temperatur aufheizen.
[0010] Gemäß einer besonderen Ausführungsform des Erfindungsgedankens ist dem Ausgang des
Trockengases aus dem Behälter ein Filter nachgeschaltet. Dieser hält Partikel zurück
die das Trockengas bei der Durchströmung des Schüttgutes aufgenommen hat. Der Filter
verhindert somit eine Belastung der Arbeitsumgebung des Trockners durch evtl. auftretende
Granulatstäube. Letztere können z. B. durch Vorsehen eines Zyklons auch wieder für
den Prozess zurückgewonnen werden.
[0011] Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, das Trockengas einem Druckluftsystem
zu entnehmen und über eine Druckluftleitung dem Membrantrockner zuzuführen. Über ein
Trockengasdrosselorgan, welches vorzugsweise in die Druckluftleitung eingebaut ist,
kann die benötigte Trockenluftmenge eingestellt werden. Das Trockengasdrosselorgan
kann bevorzugt als Taktventil ausgebildet sein, welches durch zeitgesteuertes Schalten
die Druckluftmenge reduziert, wobei in der Offenstellung des Trockengasdrosselorgans
der volle Druck der Versorgung an Druckluft zur Verfügung steht. Hierdurch wird gewährleistet,
dass am Membrantrockner der optimale Druckabfall zur Trocknung des Trockengases erreicht
wird. Die Druckluft muss vor der Zuführung in den Membrantrockner gereinigt werden.
Die hierzu vorgesehenen Filtermittel können zweistufig aufgebaut sein. In der Vorstufe
wird z. B. durch einen Papierfilter eine Reinigung von groben Partikeln erreicht,
die Feinstufe dient hauptsächlich der Entölung der Druckluft.
[0012] Die Anordnung mit einem Filter am Trockenluftausgang des Behälters und der Entnahme
der Trockenluft aus einem Druckluftsystem bewirkt einen offenen Kreislauf des Trockengases.
Alternativ hierzu kann die Druckluft auch innerhalb eines geschlossenen Trockenluftkreislaufes
in der Vorrichtung selbst erzeugt werden. Hierzu wird die Trockenluft nach Verlassen
des Behälters dem Druckerzeuger von neuem zugeführt, um anschließend den Membrantrockner
erneut zu durchlaufen. Ein offener Kreislauf hat den Vorteil, dass zum Erreichen der
gewünschten Trockengastemperaturen nur die Heizung ohne zusätzlichen Einsatz von Rückluftkühlern
für das aus dem Behälter ausströmende Trockengas notwendig ist. Der geringere Komponentenaufwand
spart Kosten und führt zu einer kompakten Bauform der Vorrichtung.
[0013] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die beschriebene Vorrichtung
mit einer Steuerung betrieben. Die Steuerung kann z. B. die Signale eines Temperatursensors,
der zwischen Heizung und Behälter angebracht ist, eines Temperatursensors am Trockengasausgang
des Behälters und eines Feuchtigkeitssensors hinter dem Ausgang des Membrantrockners
auswerten. Über die Restfeuchte des Trockengases hinter dem Membrantrockner lässt
sich das Spülluftdrosselorgan steuern, wobei auf diese Weise dem Trockenbehälter Trockenluft
konstanter Restfeuchte zur Verfügung gestellt werden kann. Der Temperatursensor hinter
der Heizung kann verwendet werden, um die Temperatur des Trockengases zu steuern.
Die Temperatursensoren werden weiterhin für einen Temperaturvergleich des Trockengases
vor und nach Durchlaufen des Behälters verwendet. Hierdurch lässt sich eine Wärmebilanz
aufstellen, über die Rückschlüsse auf den Verlauf des Trocknungsverfahrens möglich
sind. Die Steuereinheit kann weiterhin mit der Auslassöffnung des Behälters verbunden
sein und die Abführung von getrocknetem Granulat abhängig von dessen Feuchtigkeit
veranlassen. Der Betrieb der Vorrichtung ist sowohl im Chargenbetrieb wie auch im
kontinuierlichen Betrieb denkbar.
[0014] Durch die geringe Größe sowie den einfachen Aufbau der unterschiedlichen Komponenten
lässt sich die Vorrichtung in einem Gehäuse oder Trägerrahmen integrieren. Es ergibt
sich einen Anordnung geringer Baugröße und geringen Gewichts, die flexibel in der
Handhabung ist. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Vorrichtung in kurzer Zeit
jeweils an den Orten zum Einsatz kommen, wo die Zuführung geringer Granulatmengen
gewünscht ist. Dadurch lässt sich ein optimaler Auslastungsgrad der Vorrichtung erreichen,
was die Wirtschaftlichkeit im täglichen Betrieb erhöht. Für die Druckluftvariante
der Vorrichtung ist lediglich ein Druckluftanschluss sowie ein elektrischer Anschluss
für die Steuerung sowie die Heizung notwendig. Anschlüsse dieser Art sind an den meisten
denkbaren Aufstellungsorten verfügbar, so dass keine Umbauten für den Einsatz des
Gerätes notwendig sind. Durch Anpassung des Behältervolumens lässt sich die Trockenluftmenge
durch das Trockenluftdrosselorgan auf ein Minimum reduzieren. Die Anlage verbraucht
also immer nur soviel Druckluft, wie dies für den Befüllungsgrad gerade notwendig
ist. Dies trägt zu einem wirtschaftlichen Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bei.
[0015] Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer
aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die
einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen
bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und
vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier
Schutz beansprucht wird.
Zeichnung
[0016] Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in den Zeichnungen anhand von schematischen
Ausführungsbeispielen beschrieben. Hierbei zeigen
- Figur 1
- ein Blockschaltbild einer Vorrichtung, die durch ein Druckluft-Versorgungssystem gespeist
wird, einen Membrantrockner zur Entfeuchtung der Trockenluft aufweist und deren Behälter
verstellbare Trichterwände aufweist,
- Figur 2
- einen trichterförmigen zum Teil aufgeschnitten dargestellten Behälter zur Trocknung
von Schüttgut in der Seitenansicht und
- Figur 3
- den Behälter gemäß Figur 2 in der Ansicht von unten.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
[0017] Der Figur 1 kann entnommen werden, welchen Weg die Trockenluft durch die Vorrichtung
zur Trocknung von Schüttgütern nimmt. Die Trockenluft wird einer Druckluftversorgung
10 entnommen und über eine Druckluftleitung 11 einem Membrantrockner 12 zugeführt.
In der Druckluftleitung 11 sind ein Vorfilter 13 zur Abscheidung von Partikeln und
Entöler 14 zur Abscheidung des in der Druckluft befindlichen Öls angeordnet. Der Entöler
14 besitzt eine Rücklaufleitung 15, die das abgeschiedene Öl dem Druckluftsystem wieder
zuführt. Weiterhin ist ein Taktventil als Trockengasdrosselorgan 16 in der Druckluftleitung
11 vorgesehen. Das Trockengas durchflutet den Membrantrockner 12 und passiert dabei
eine Trockenstrecke 17, die von schlauchförmigen Membranen 18 gebildet wird. Beim
Durchlaufen der Trockenstrecke gibt das Trockengas den Großteil seiner Feuchtigkeit
ab und wird in eine Trockengasleitung 19 geleitet, wo sie einen Feuchtigkeitssensor
20 zur Ermittlung der Restfeuchte passiert. In der Trockengasleitung befindet sich
weiterhin eine Abzweigung einer Spülgasleitung 21, die zu einem Spülgasanschluss 22
am Membrantrockner 12 führt. Als Spülgasdrosselorgan 23 ist ein Magnetventil in der
Spülgasleitung 21 vorgesehen, welches den Spülgasstrom durch eine Spülstrecke 24 des
Membrantrockners 12 begrenzt. Das Spülgas nimmt die durch die Membran tretende Feuchtigkeit
auf und verlässt den Membrantrockner 12 durch einen Spülgasauslass 25. Das Trockengas
durchläuft eine Trockengasheizung 26 und einen Temperatursensor 27 in der Trockengasleitung
19, um dann durch einen Eingang 28 einem Behälter 29 zugeführt zu werden. Der Behälter
29 weist einstellbare Trichterwandungen 30 auf und ist mit Schüttgut 31 gefüllt. Das
Trockengas durchströmt das Schüttgut 31 von unten nach oben und wird durch einen Ausgang
32 aus dem Behälter geleitet. Hier befindet sich ein weiterer Temperatursensor 27
und ein Filter 33. Das Schüttgut 31 kann durch eine Zuführung 34 in den Behälter 29
gefüllt werden und durch eine Auslassöffnung 35 wieder entnommen werden. Zuführung
34 und Auslassöffnung 35 sind verschließbar ausgeführt.
[0018] Der Behälter 29 weist eine Doppelwand 54 auf, durch die die Trockenluft alternativ
über eine Bypassleitung 55 geführt werden kann. Sie erreicht dann über Durchführungen
56 den Eingang 28.
[0019] Für den Betrieb der Vorrichtung ist eine Steuerung 36 vorgesehen. Über Steuerleitungen
37 wertet diese Steuerung die Signale des Feuchtigkeitssensors 20 und der Temperatursensoren
27 aus. Von dieser Auswertung ist die Schaltung des Trockenluftdrosselorganes 16,
des Spülluftdrosselorganes 23, der Trockenluftheizung 26 und der Auslassöffnung 35
abhängig. Zusätzlich können weitere Sensoren wie z. B. ein Füllstandssensor für das
Schüttgut (nicht dargestellt), angeordnet werden. Die Steuerung lässt auch eine manuelle
Beeinflussung der Vorrichtung zu.
[0020] Figur 2 zeigt eine Ausgestaltung des trichterförmigen Behälters 29. Dieser stellt
für ein sich ein abgeschlossenes System dar, welches die Zuführung 34 und die Auslassöffnung
35 für das Schüttgut und den Eingang 28 sowie den Ausgang 32 für das Trockengas aufweist.
Der Behälter weist einen Deckel 38, der die Zuführung 34 freigibt und eine Verstellung
von Verstellseiten 39 erlaubt. Die Verstellseiten 39 bilden zusammen mit feststehenden
Wandteilen 40 die Flächen des trichterförmigen Behälters. Am oberen Ende der feststehenden
Wandteile 40 ist eine Rastenleiste 41 angebracht, die mit Nasen 42 an den Verstellseiten
39 zusammenwirken. An der unteren Seite sind die Verstellseiten 39 in Schlitze 43
in einem Zwischenboden 44 des Behälters eingesteckt. Diese Schlitze wirken wie ein
Scharnier, so dass durch leichtes Anheben der Verstellseite 39 und Ausrasten der Nasen
42 die Verstellseiten 39 in ihrer Neigung schwenkbar sind. Durch Einrasten in die
Rastenleiste 41 werden die Verstellseiten 39 fixiert. Der Zwischenboden 44 besitzt
mittig eine Durchgangsöffnung 45 für das Schüttgut. Zur Befüllung des Behälters mit
Schüttgut werden Verschlussmittel 46, z. B. eine Schraubverbindung, gelöst und der
Deckel abgenommen. Dadurch wird die Zuführung 34 des Behälters freigegeben. Gleichzeitig
kann bei geöffnetem Deckel 38 die Verstellung der Trichterneigung erfolgen.
[0021] Aus Figur 3 wird die Gestaltung der feststehenden Wandteile 40 deutlich. Die eine
davon ist schräg angeordnet und besitzt zwei Knicke 47, besteht also aus drei ebenen
Wandteilen. Durch die Neigung der sich so ergebenden Dreiecksflächen 48 ist gewährleistet,
dass Seitenränder 49 (in Figur 3 gestrichelt dargestellt) der Verstellflächen 39 immer
an der Innenseite der Dreiecksflächen 48 anliegen. Der andere feststehende Wandteil
40 ist senkrecht ausgestaltet und besitzt eine Wartungsöffnung 50 (siehe Figur 1)
die durch einen Wartungsdeckel 51 verschlossen ist Weiterhin sind am Behälter Befestigungsbohrungen
52, die die Integration des Behälters in einem Gehäuse oder auf einem Rahmen ermöglichen,
angebracht. Mit Hilfe eines Befestigungsflansches 53 lässt sich der Behälter z. B.
auf einer Kunststoffspritzgießmaschine befestigen, wobei die Auslassöffnung mit einem
nicht dargestelltem Einlass der Spritzgießmaschine kommuniziert.
1. Vorrichtung zum Trocknen von granulat- oder pulverförmigen Feststoffen, die einen
zumindest teilweise trichterförmigen Behälter (29) mit einer Zuführung (34) und einer
verschließbaren Auslassöffnung (35) für den Feststoff aufweist, wobei ein Eingang
(28), dem ein Entfeuchter für das Trockengas vorgeschaltet ist, und ein Ausgang (32)
derart angeordnet sind, dass der Trockengasstrom durch den Feststoff führt, dadurch gekennzeichnet, dass der Entfeuchter ein Membrantrockner (12) mit einer Trockenstrecke(17) für das Trockengas
und einer Spülgasstrecke (24) für Spülgas ist, wobei die Spülgasstrecke von der der
Trockenstrecke (17) abgewandten Seite der Membranen (18) gebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die von feuchtigkeitsdurchlässigen Membranen (18) gebildete Trockenstrecke (17) als
Drossel für das Trockengas ausgeführt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit einem Spülgasdrosselorgan versehene Spülgasleitung (21) vorgesehen ist,
die von einer den Membrantrockner (12) und den Behälter (29) verbindenden Trockengasleitung
(19) abzweigt und mit einem Spülgasanschluss (22) verbunden ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Trockengasleitung (19) eine Trockengasheizung (26) aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ausgang (32) ein Filter (33) nachgeschaltet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Membrantrockner (12) mit einer Druckluftleitung (11), die ein Trockengasdrosselorgan
(16) und Filtermittel (13, 14) zur Reinigung der Druckluft aufweist, verbunden ist
und die Vorrichtung einen Behälter (29) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der Trockengasleitung (19) ein Feuchtigkeitssensor und je ein Temperatursensor
(27) im Trockengastrom vor dem Eingang (28) und nach dem Ausgang (32) vorgesehen sind,
die mit Mitteln zur Steuerung (36, 37) des Trockengasdrosselorgans (16), des Spülgasdrosselorgans
(23), der Trockengasheizung (26) und/oder der Auslassöffnung (35) verbunden sind.