TROCKNUNGSBEHÄLTER UND VERFAHREN ZUR TROCKNUNG VON KUNSTSTOFFGRANULAT

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Trocknungsbehälter (1) zur Trocknung von Kunststoffgranulat, wobei in dem Trocknungsbehälter (1) an seiner Innenwand (10) wenigstens ein zumindest bereichsweise radial umlaufender, mit Auslassöffnungen (44) versehener Luftleitkanal (2, 3, 4) angeordnet ist, der einen Anschluss zur Verbindung mit einer Trocknungsgasquelle aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Trocknung von Kunststoffgranulat mit einen solchen Trocknungsbehälter sowie ein Verfahren zur Trocknung von Kunststoffgranulat mit einer solchen Vorrichtung.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Trocknungsbehälter zur Trocknung von Kunststoffgranulat nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Trocknung von Kunststoffgranulat nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.

[0002] Vor der Verarbeitung von Kunststoffgranulat ist es zwingend erforderlich, dieses zu trocknen. Dieses betrifft insbesondere hygroskopische Kunststoffe, wie beispielsweise PA oder PBT, welche Wassermoleküle vergleichbar einem Schwamm speichern. Durch Feuchtigkeit des eingesetzten Kunststoffgranulates werden minderwertige Formteile verursacht, welche den gestellten Anforderungen nicht entsprechen. Typische Fehlerbilder reichen von den so genannten Feuchtigkeitsschlieren bis hin zu einem Molekularkettenabbau mit entsprechendem Festigkeitsverlust.

[0003] Zum Trocknen von Kunststoffgranulaten kommen unterschiedliche Trocknungsverfahren zum Einsatz. Bei Trockenlufttrocknern erfolgt die Trockenlufterzeugung in einer Luft-Trockenpatrone im Trockner. Die zu entfeuchtende Luft wird in der Trockenpatrone an einem so genannten Molekularsieb vorbeigeströmt, welches das in der Luft enthaltene Wasser aufnimmt. Das Molekularsieb besteht aus einem porösen Granulat (beispielsweise einem Silikatgel), welches eine hohe Aufnahmefähigkeit von Wasser besitzt. Ein solcher Adsorptionstrockner ist beispielsweise in der DE 20 2017 107 185 U1 beschrieben. Hierbei ist ein Trocknungsbehälter angeordnet, der das zu trocknende Kunststoffgranulat enthält und der einen oberen zylindrischen Teil aufweist, an den sich ein unterer trichterförmiger Teil anschließt. Die Trocknungsluft wird über einen mittig in den Trocknungsbehälter angeordneten Diffusorkegel dem Kunststoffgranulat zugeführt. Dieses sogenannte Adsorptionsverfahren erweist sich als sehr energieintensiv, da zur jeweils erforderlichen Reaktivierung des Molekularsiebes eine Erhitzung auf 250°C bis 350°C erforderlich ist.

[0004] Aufgrund des einfachen Aufbaus werden zur Trocknung von Kunststoffgranulat unter anderem auch Drucklufttrockner eingesetzt. Dabei wird an einen regelmäßig vorhandenen Druckluftanschluss ein Ventil zur Druck- und Durchflussmengenreduzierung angeschlossen, an das sich eine Prozessheizung anschließt, welche Luft auf Trocknungstemperatur erwärmt, bevor sie den Materialbehälter durchströmt. Dabei macht man sich folgenden Effekt zu Nutze: Mit steigendem Druck nimmt die Aufnahmefähigkeit der Luft für Wasser ab. Bei der Verdichtung von Luft wird bereits ein Großteil des Wassers abgeschieden. Wird diese verdichtete Luft auf dem Umgebungsdruck entspannt, hat die entspannte Luft einen Taupunkt von ca. -25°C. Dabei ist der Taupunkt die Temperatur, bei der die in der Luft gebundene Feuchtigkeit an einem Objekt kondensiert. Je niedriger der Taupunkt der Luft, desto höher ist ihre Wasseraufnahmekapazität.

[0005] Der Einsatz der vorstehenden Vorrichtungen zur Trocknung von Kunststoffgranulat hat sich in der Praxis bewährt. Vor dem Hintergrund des erheblichen Energiebedarfs der vorbekannten Trocknungsvorrichtungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Effizienz solcher Trocknungsvorrichtungen zu erhöhen. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch einen Trocknungsbehälter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

[0006] Mit der Erfindung ist ein Trocknungsbehälter zur Trocknung von Kunststoffgranulat bereitgestellt, dessen Effizienz erhöht ist. Überraschend hat sich gezeigt, dass die Austragsmenge des in dem Kunststoffgranulat befindlichen Wassers durch die in den Trocknungsbehälter eingebrachte Trocknungsluft signifikant erhöht wird, wenn die Trocknungsluft nicht, wie im Stand der Technik bekannt, zentral über einen Diffusorkegel, sondern vielmehr von außen nach innen durch wenigstens einen zumindest bereichsweise radial um die Längsmittelachse des Trocknungsbehälters umlaufend angeordneten Luftleitkanal eingebracht wird, der mit Auslassöffnungen versehen ist und der einen Anschluss zur Verbindung mit einer Trocknungsgasquelle verbindbar ist.

[0007] In Weiterbildung der Erfindung weist der Luftleitkanal einen radial zur Mittelachse des Trocknungsbehälters gerichteten Vorsprung auf, in dem die Auslassöffnungen angeordnet sind. Hierdurch ist der Luftleitkanal in Art einer Ringleitung an die Innenwand des Trocknungsbehälters angeordnet, wodurch ein gleichmäßiger radialer Lufteintrag erzielt ist.

[0008] In Ausgestaltung der Erfindung weist der Trocknungsbehälter eine gerade, insbesondere hohlzylindrische Behälterwand auf, die in einen trichterförmigen Abschnitt übergeht, der in einer Entnahmeöffnung mündet, wobei der Luftleitkanal durch eine parallel beabstandet zur geraden Behälterwand verlaufende, bevorzugt hohlzylinderförmige Innenwand begrenzt ist, die besonders bevorzugt auf den trichterförmigen Abschnitt aufgesetzt ist. Hierdurch ist ein umlaufender Luftleitkanal erzielt, der insbesondere auch in gängigen Trocknungsbehältern aus dem Stand der Technik nachrüstbar ist. Die Behälterwand muss keinen Kreisquerschnitt aufweisen. Beispielsweise kann diese auch hohlquaderförmig ausgebildet sein. Vorteilhaft ist die Innenwand über eine trichterförmige, bevorzugt eine hohlkegelabschnittsförmige Deckfläche mit der geraden Behälterwand verbunden.

[0009] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist im Übergang zwischen der Innenwand und der bevorzugt hohlkegelabschnittsförmigen Deckfläche ein radial nach innen sich erstreckender Versatzring angeordnet, in dem die Auslassöffnungen angeordnet sind. Hierdurch ist ein vertikaler Trockenlufteintrag erzielt, wodurch der mit der Trockenluft durchströmte Weg durch das Kunststoffmaterial erhöht ist. Zugleich ist einer möglichen Verstopfung der Auslassöffnungen durch Kunststoffgranulat entgegengewirkt.

[0010] Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zur Trocknung von Kunststoffgranulat mit einem Trocknungsbehälter der vorstehenden Art, dessen wenigstens ein Luftleitkanal mit einer Trocknungsgasquelle verbunden ist.

[0011] Bei der Trocknungsgasquelle kann es sich dabei insbesondere um eine Pressluftquelle handeln, die bevorzugt über ein Expansionsventil mit dem Luftkanal verbunden ist. Die Trocknungsgasquelle kann auch durch den Trocknungsluftauslass eines Adsorptionstrockners gebildet sein. Die Aufbereitung der Trocknungsluft zur Erzielung einer möglichst hohen Wasseraufnahmekapazität ist für die erfindungsgemäße Vorrichtung von untergeordneter Bedeutung. Erfindungswesentlich ist der Trocknungslufteintrag über einen zumindest bereichsweise ringförmigen Luftleitkanal in das Kunststoffgranulat von der Trocknungsbehälterinnenwand her. Der Begriff "ringförmig" ist in diesem Zusammenhang nicht auf eine Kreisform begrenzt; vielmehr ist jede Form hierunter zu subsummieren, die sich umlaufend entlang der Innenwand des Trocknungsbehälters, der ebenfalls keinen Kreisquerschnitt aufweisen muss, erstreckt.

[0012] Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist darüber hinaus ein Verfahren zur Trocknung von Kunststoffgranulat, das einen effizienten Austrag von Wasser aus dem Grundstoffgranulat ermöglicht. Dadurch, dass die Trocknungsluft dem Kunststoffgranulat radial durch eine entlang der Wand des Trocknungsbehälters geführten Luftkanal zugegeben wird, ist der Wasseraustrag aus dem Grundstoffgranulat maximiert. Bevorzugt wird die Trocknungsluft im Wesentlichen in Gravitationsrichtung in den Trocknungsbehälter eingeblasen. Besonders bevorzugt wird als Trocknungsluft expandierte Pressluft verwendet.

[0013] Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Figur 1

die schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Trocknung von Kunststoffgranulat;

Figur 2

die schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Trocknung von Kunststoffgranulat in einer weiteren Ausführungsform und

Figur 3

die schematische Detaildarstellung des Luftleitkanals eines Trocknungsbehälters einer weiteren Ausführungsform.

[0014] Die als Ausführungsbeispiel gewählte Vorrichtung zur Trocknung von Kunststoffgranulat besteht im Wesentlichen aus einem Trocknungsbehälter 1, der mit einer Trocknungsgasquelle 5 verbunden ist. Der Trocknungsbehälter 1 umfasst einen geraden, insbesondere zylindrischen Abschnitt 11, an den sich ein trichterförmiger, insbesondere kegelstumpfförmiger Abschnitt 12 anschließt. In dem zylindrischen Abschnitt 11 ist ein erster Luftleitkanal 2 angeordnet, der im Wesentlichen durch eine parallel zur Behälterwand 10 angeordnete zylindrische Innenwand 21 begrenzt ist, die einen Luftauslass 22 aufweist, der durch ein Luftleitblech 23 begrenzt ist. Der erste Luftleitkanal 2 ist weiterhin durch zwei parallel zueinander angeordnete Abdeckbleche 24 begrenzt.

[0015] In dem kegelstumpfförmigen Abschnitt 12 des Trocknungsbehälters 2 ist ein zweiter Luftleitkanal 3 angeordnet. Der Luftleitkanal 3 ist im Wesentlichen durch eine parallel zur Trocknungsbehälterwand angeordnete trichterförmige Innenwand 31 gebildet und weist Luftauslässe 32 auf, die durch ein Luftleitblech 33 begrenzt sind. Der zweite Luftkanal 3 ist auf einer Seite durch ein Abdeckblech 34 und auf seiner den Luftauslässen 32 zugewandten Seite durch ein Ringstück 35 begrenzt.

[0016] Der erste Luftleitkanal 2 ist im Ausführungsbeispiel mit einer Trocknungsquelle 5 verbunden, die aus einem Gebläse 51 sowie einer dieser nachgeschalteten Heizung 52 gebildet ist. Der zweite Luftkanal 3 ist mit einer Trocknungsquelle 5 verbunden, die eine Druckluftquelle 53 umfasst, der wiederum eine Heizung 52 nachgeschaltet ist. Alternativ können beide Luftleitkanäle 2, 3 auch mit einer gemeinsamen Trocknungsgasquelle bzw. mit gleichartigen Trocknungsluftquellen (Heißluftquelle/Druckluftquelle) verbunden sein.

[0017] Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 ist im Gegensatz zu der Ausführung gemäß Figur 1 der erste Luftleitkanal 2 mit dem Trocknungsluftauslass eines Adsorptionstrockners verbunden. Der Adsorptionstrockner 6 umfasst im Wesentlichen eine ein Molekularsieb enthaltene Trockenpatrone 61, die über eine erste Leitung 62 mit einem Gebläse 63 sowie einer diesem nachgeschalteten Heizung 64 verbunden ist. Die in dem Trocknungsbehälter 1 eingebrachte Trocknungsluft wird über die erste Leitung 62 durch die Trockenpatrone 61 im Kreislauf geführt. Weiterhin ist durch die Trockenpatrone 61 eine zweite Leitung 65 geführt, durch die zur Regeneration der Trockenpatrone 61 durch ein Gebläse 63 mit nachgeschalteter Heizung 64 erhitzte Luft durchgeführt wird.

[0018] In Figur 3 ist ein unterer Abschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Trocknungsbehälters 1 in einer Detaildarstellung gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Trocknungsbehälter 1 einen Luftleitkanal 4 auf, der im Übergang zwischen dem zylindrischen Abschnitt 1 und dem kegelstumpfförmigen Abschnitt 12 angeordnet ist. In den Trocknungsbehälter 1 ist ein rohrförmiges Zylinderblech 41 eingebracht, der auf der Innenwand 10 des kegelstumpfförmigen Abschnitts 12 aufliegt und mit dieser luftdicht verbunden ist. Der Außendurchmesser des Zylinderblechs 41 ist kleiner, als der Innendurchmesser der Behälterwand 10 des zylindrischen Abschnitts 11. An das Zylinderblech 41 schließt sich ein kegelstumpfförmiges Trichterblech 42 an, das über einen Versatzring 43 mit dem Zylinderblech 41 verbunden ist. Der Versatzring ist radial umlaufend mit Auslassöffnungen 44 versehen Das dem Versatzring 43 gegenüberliegende, durchmessererweiterte Ende des Trichterblechs 42 liegt an der Innenwand des zylindrischen Abschnitts 11 des Trocknungsbehälters 1 an und ist luftdicht mit diesem verbunden. Der Luftleitkanal 4 ist einerseits begrenzt durch die Behälterwand 10 und andererseits durch eine durch das Zylinderblech 41 und das Trichterblech 42 gebildete Innenwand. Zum Anschluss des Luftleitkanals 4 an einer Trocknungsluftquelle ist an dem Trocknungsbehälter 1 ein Anschluss 45 befestigt, der die Innenwand 10 im Bereich des Luftleitkanals 4 durchdringt.

[0019] Wird ein derartig ausgebildeter, mit Kunststoffgranulat befüllter Trocknungsbehälter 1 über den Anschluss 45 mit Trocknungsluft, beispielweise mit entspannter und erwärmter Pressluft beaufschlagt, so wird der ringförmig ausgebildete Luftleitkanal 4 mit Trocknungsluft geflutet. Die Trocknungsluft strömt sodann über die Auslassöffnungen 44 des Versatzrings 43 im Wesentlichen in Gravitationsrichtung, also vertikal nach unten in das Kunststoffgranulat, wobei sie sich radial nach innen das Kunststoffgranulat durchströmend ausbreitet. Durch den Auftriebseffekt steigt die erhitzte Trocknungsluft sodann durch das Kunststoffgranulat nach oben. Über den nach Verlassen der Auslassöffnungen 44 des Versatzrings 43 durch das Kunststoffgranulat zurückgelegten Strömungsweg wird dem Kunststoffgranulat von der dieses umströmenden Trocknungsluft eine Wassermenge entzogen, die - wie sich überraschend gezeigt hat - signifikant größer ist, als bei Trocknungsbehältern des Standes der Technik mit zentraler, mittiger Trockenluftzufuhr.

[0020] Der Trocknungsbehälter 1 sowie auch das Zylinderblech 41, das Trichterblech 43 sowie der Versatzring 42 sind im Ausführungsbeispiel aus Edelstahl hergestellt. Selbstverständlich können sämtliche Bauteile auch aus anderen, insbesondere auch aus nichtmetallischen Werkstoffen hergestellt sein. Die Bezeichnung "Blech" bezieht sich vorliegend ausschließlich auf die "Dünnwandigkeit" der Bauteile, deren Dicke erheblich geringer ist, als ihr Flächenmaß.

[0021] Der Luftleitkanal kann an jeder Position des Trocknungsbehälters angeordnet sein. Bevorzugt ist eine Position weit unten zu wählen, um den Durchströmungsweg der Trocknungsluft möglichst zu maximieren. Weiterhin können, wie in Figuren 1 und 2 gezeigt, auch mehrere, insbesondere parallel zueinander angeordnete Luftleitkanäle angeordnet sein, die über eine gemeinsame Trocknungsluftquelle oder auch jeweils über eine separate Trocknungsluftquelle gespeist sein können. Durch die Anordnung mehrerer, separat mit Trocknungsluft gespeister Luftleitkanäle ist eine unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeit und/oder Trocknungsluftmenge einstellbar, wodurch die Durchströmung des Kunststoffgranulats mit Trocknungsluft detaillierter einstellbar ist.

[0022] Wenngleich in den vorstehenden Ausführungsbeispielen durchgehend Trocknungsluft als Trocknungsgas Verwendung findet, ist die Erfindung nicht auf den Einsatz von Trocknungsluft beschränkt. Selbstverständlich ist der Einsatz sämtlicher zur Trocknung von Kunststoffgranulat geeigneter Trocknungsgase von der Erfindung umfasst.

Ansprüche

1. Trocknungsbehälter (1) zur Trocknung von Kunststoffgranulat, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Trocknungsbehälter (1) an seiner Innenwand (10) wenigstens ein zumindest bereichsweise radial umlaufender, mit Auslassöffnungen (44) versehener Luftleitkanal (2, 3, 4) angeordnet ist, der einen Anschluss zur Verbindung mit einer Trocknungsgasquelle aufweist.

2. Trocknungsbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftleitkanal (2, 3, 4) einen radial zur Mittelachse des Trocknungsbehälters (1) gerichteten Vorsprung aufweist, in dem die Auslassöffnungen (44) angeordnet sind.

3. Trocknungsbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Trocknungsbehälter (1) eine gerade, insbesondere hohlzylindrische Behälterwand (21) aufweist, die in einen trichterförmigen Abschnitt (12) übergeht, der in eine Entnahmeöffnung mündet, wobei der Luftleitkanal (2, 3, 4) durch eine beabstandet zur geraden Behälterwand verlaufende, bevorzugt hohlzylinderförmige Innenwand (21, 41) begrenzt ist, die besonders bevorzugt auf den trichterförmigen Abschnitt (12) aufgesetzt ist.

4. Trocknungsbehälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand über eine trichterförmige, bevorzugt eine hohlkegelabschnittsförmige Deckfläche (42) mit der geraden Behälterwand verbunden ist.

5. Trocknungsbehälter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Übergang zwischen der Innenwand (21, 41) und der bevorzugt hohlkegelabschnittsförmigen Deckfläche (42) ein radial nach innen sich erstreckender Versatzring (43) angeordnet ist, in dem die Auslassöffnungen (44) angeordnet sind.

6. Vorrichtung zur Trocknung von Kunststoffgranulat, dadurch gekennzeichnet, dass ein Trocknungsbehälter (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche angeordnet ist, dessen wenigstens ein Luftleitkanal (2, 3, 4) mit einer Trocknungsgasquelle verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Trocknungsgasquelle eine Pressluftquelle (53) ist, die bevorzugt über ein Expansionsventil mit dem Luftkanal (2, 3, 4) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Trocknungsgasquelle durch den Trocknungsluftauslass eines Adsorbtionstrockners (6) gebildet ist.

9. Verfahren zur Trocknung von Kunststoffgranulat, insbesondere mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei einem in einem Trocknungsbehälter (1) befindlichen Kunststoffgranulat ein Trocknungsgas zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung des Trocknungsgases durch einen entlang der Wand des Trocknungsbehälters (1) geführten Luftleitkanal (2, 3, 4) erfolgt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknungsgas im Wesentlichen entgegen der Gravitationsrichtung in den Trocknungsbehälter (1) eingeblasen wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknungsgas expandierte Pressluft ist.

Zeichnung