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Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung von Troeknungsvorgängen, insbesondere beim Trocknen von Holz.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf Vorrichtungen zur Überwachung von Trocknungsvorgängen, insbesondere beim Trocknen von Holz, unter Verwendung einer Waage für das Trockengut. Es ist schon vorgeschlagen worden, den Trocknungsvorgang in Abhängigkeit von der fortschreitenden Austrocknung des Trockengutes zu regeln, u. zw. hat man hiebei als Mass für die fortschreitende Austrocknung den Gewichtsverlust, den das an dem Waagebalken aufgehängte Trockengut bei der Trocknung erfährt, verwendet. Entsprechend der Abnahme des Gewichtes hat man Ventile od. dgl. gesteuert, um hiedurch die Wärme oder auch den Feuchtigkeitsgrad der zur Trocknung verwendeten warmen Luft der fortschreitenden Trocknung des Trockengutes anzupassen.
Mit diesen Mitteln war es aber nicht möglich, die Trocknung in Abhängigkeit von der Zeit nach einem bestimmten Gesetz erfolgen zu lassen.
Eine selbsttätige Regelung des Trocknungsvorganges in Abhängigkeit von der Zeit ist aber von erheblicher praktischer Bedeutung, da es bei vielen Trockengutern wesentlich auf die Geschwindigkeit, mit der die Trocknung erfolgt, ankommt. Häufig ist es auch notwendig, diese Trockengeschwindigkeit im Laufe ein und desselben Trockenprozesses zu verändern.
Es sind nun auch schon Einrichtungen bekanntgeworden, durch die der Trockenvorgang nach einem vorherbestimmten Gesetz zeitlich geregelt wird. Bei diesen bekannten Einrichtungen neigt sich der Waagebalken, an dem das Trockengut aufgehängt ist, proportional der Gewichtsabnahme des Trockengutes mehr und mehr nach einer Seite und betätigt einen Zeiger, der eine bestimmte Bahn zwischen zwei in Abhängigkeit von der Zeit bewegten Schienen beschreiben soll.
Weicht die Bahn der Zeigerspitze von der vorgeschriebenen Bahn, die den vorschriftsmässigen Verlauf des Trocknungsprozesses kennzeichnet, ab, so werden selbsttätige Regelvorrichtungen eingeschaltet, die den Trocknungsprozess
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nur dann einwandfrei, wenn auf den Waagebalken immer die gleiche Nutzlast einwirkt, weil ja der Waagebalken gezwungen ist, eine fortschreitend veränderliche Winkelstellung einzunehmen, die vom Gewicht des zu behandelnden Gutes abhängig ist.
Auch durch die vorliegende Erfindung wird erreicht, dass der Trocknungsvorgang in Abhängigkeit von der Zeit entsprechend einem vorher bestimmten Gesetz vor sich geht. Jedoch werden gemäss der Erfindung die Nachteile der bekannten Einrichtungen dieser Art vermieden. Gemäss der Erfindung wird die Waage, auf welche das mit fortschreitender Trocknung leichter werdende Trocknungsgut einwirkt, ständig nach dem Gesetz, welchem der Trockenvorgang folgen soll, austariert. Die Waage bleibt also im Gleichgewicht, solange der Gewichtsverlust des Trockengutes ebenfalls dem vorbestimmten
Gesetz folgt.
Sobald jedoch die Gewichtsänderung des Trockengutes nicht mehr dem Gesetz entspricht. verlässt die Waage ihren Gleichgewichtszustand und betätigt hiedurch Steuermittel, die auf den Troek- nungsvorgang im Sinne einer Wiederherstellung des Gleichgewichtszustandes einwirken.
Dadurch, dass erfindungsgemäss die Waage immer im Gleichgewicht bleibt oder sich nur wenig aus ihrer Gleichgewichtslage herausbewegt, wird der Vorteil erreicht, dass die Wirkung der ganzen Einrichtung unabhängig von dem ursprünglichen Gewicht des zu behandelnden Gutes ist. Auch kann man bei dem Verfahren gemäss der Erfindung den jeweiligen Wassergehalt des Gutes (z. B. Holz) dauernd erkennbar machen, denn die Vorrichtung bleibt ja praktisch dauernd im Gleichgewicht, so dass man eine Anzeigevorrichtung in der Art eines Dynamometers vorsehen kann, welches von der Nutzlast beeinflusst wird. Dieses Dynamometer kann beispielsweise mit dem einen der Waagebalken in Verbindung stehen.
Eine besonders zweckmässige Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung besteht darin, das Laufgewicht der Waage z. B. durch eine Daumenscheibe oder durch eine entsprechend gestaltete, auf dem Umfang eines um seine Achse umlaufenden Zylinders angebrachte Rille derart zu verschieben, dass das Laufgewicht die Waage ständig gemäss dem Trocknungsgesetz austariert.
Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Die Fig. 1 und 2 zeigen schematisch zwei Vorrichtungen, die zum Trocknen von Gütern, z. B. von Holz, bestimmt sind ; die Fig. 3 zeigt eine Einzelheit der Vorrichtung gemäss Fig. 2 in grösserem Massstab, und die Fig. 4 und 5 zeigen Ausführungsformen von zusätzlichen Einrichtungen, mit denen die Vorrichtungen gemäss den Fig. 1 und 2 ausgestattet werden können.
Das Trocknen von Holz muss bekanntlich mit grosser Sorgfalt durchgeführt werden, um ein Rissigwerden oder Werfen desselben zu verhindern. Es ist besonders notwendig, die Feuchtigkeit in fortschreitend zunehmendem Masse zu entziehen, um das Entstehen von Spannungen zu vermeiden. Zu
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der behandelten Holzart bestimmten Gesetz vollzieht, wogegen das Gleichgewicht gestört wird, sobald die Trocknung mit Bezug auf die festgelegte Gesetzmässigkeit beschleunigt oder verzögert verläuft. Die Gleichgewichtsstörung wird dazu benutzt, um mit Hilfe von Relais Organe zu betätigen, die den Troek- nungsvorgang beeinflussen. Handelt es sich um einen kontinuierlich betriebenen Trockenraum, welchen der Stapel durchläuft, so wird z. B. die Bewegungsgesehwindigkeit geändert.
Auch kann die Raumtemperatur oder die Geschwindigkeit des strömenden Trockenmittels geregelt werden. Schliesslich können die gesteuerten Organe den Feuchtigkeitsgehalt der Raumatmosphäre verändern. z. B. in der Weise, dass ein Ventil Frischluft in den Raum eintreten lässt. In diesem Falle muss der Raum vollkommen dicht sein. Selbstverständlich können auch mehrere der genannten Faktoren gleichzeitig geregelt werden.
In der Praxis hat sich erwiesen, dass es vorteilhaft ist, die Raumtemperatur während der ganzen Behandlungsdauer konstant zu erhalten ; dies empfiehlt sich insbesondere dann, wenn der Feuchtigkeitgehalt jener Faktor ist, der geregelt wird. Die Aufrechterhaltung konstanter Temperatur gelingt ohne
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Verarbeitung von EicheautbO, bei Verarbeitung von Tannenholz auf 80v erhalten.
Die in Fig. 1 dargestellte Wägevorrichtung steht einerseits unter dem Gewicht des Trockengutes und anderseits unter dem Einfluss eines verschiebbaren Laufgewichtes r. Die Waage selbst wird durch ein Hebelsystem gebildet. Die Verschiebungen des Laufgewichtes erfolgen nach einem vorbestimmten
Gesetz derart, dass die Waage ständig im Gleichgewicht bleibt, wenn sich das Gewicht des Trockengutes und somit dessen Trocknung in Abhängigkeit von der Zeit nach dem genannten Gesetz verändert.
Die Waage weist auf der Seite, an der das Trockengut angreift, Hebel ! \ ! auf ; auf der andern
Seite der Waage verschiebt sich das Laufgewicht r längs eines um einen festen Drehpunkt n3 drehbaren Armes s. Das Laufgewicht wird von der Daumenscheibe S1, gegen die das Ende der das Laufgewicht führenden Stange su anliegt, im Sinne des vorstehend genannten Gesetzes betätigt. In die Waage gemäss Fig. 1 sind Anzeigevorrichtungen eingeschaltet, die jederzeit entweder den absoluten Wassergehalt des Trockengutes, beispielsweise des Holzes, im Laufe der Trocknung oder den theoretischen Gehalt entsprechend der festgelegten Gesetzmässigkeit anzeigen. Beide Angaben müssen stets sehr nahe beieinanderliegen, so dass es häufig genügt, eine Anzeigevorrichtung für die eine von beiden Angaben vorzusehen.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung wird zur Anzeige ein Dynamometer pl benutzt, auf welches ein Element der Wägevorrichtung LI, l2 einwirkt. Der Zeiger des Dynamometers zeigt z. B. zu Beginn des Trocknungsvorganges, wenn es sich um Holz mit 60% Wassergehalt handelt, auf die Marke 160 und am Ende der Trocknung auf die Marke j ? OC.
Das Dynamometer pI ist zwischen zwei Hebeln der Wägevorrichtung eingeschaltet. Sein Ausschlag ist von den auf die Hebel wirkenden Kräfte bzw. vom jeweiligen Gewicht des Stapels abhängig und zeigt zu jeder Zeit den Wassergehalt des Gutes an. Zwei Hebel < \ t2, die um fixe Achsen nt, n2 drehbar sind, wirken von beiden Seiten her auf eine schwingbar gelagerte Stange t3, die ein Druckrelais u betätigt, das wieder die Klappe c für den Lufteinlass vorstellt.
Das Relais u wirkt im Falle der Störung des Gleichgewichtes mittels eines Kabels auf die den Lufteintritt regelnde Klappe c. Von den Hebeln to, t2 steht der eine tl unter der Einwirkung des Gewichtes des an die Vorrichtung gehängten Stapels, während der zweite t2 unter der Einwirkung des Laufgewichtes r steht. Gegebenenfalls kann zwischen die Hebel t2 und s ein zweites Dynamometer p2 eingeschaltet sein, das den theoretischen Wassergehalt anzeigt, weil es vom Laufgewicht r beeinflusst wird. Die Vorrichtung muss mit Mitteln ausgerüstet sein, die es gestatten, das Gleichgewicht zu Beginn des Prozesses so einzustellen, dass das Dynamometer den Wassergehalt des zu behandelnden Gutes anzeigt.
Gemäss dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zu diesem Zweck zwischen den Hebeln l1 und 12 ein Läufer in Form einer verschiebbaren Schneide q eingeschaltet, durch welchen der Angriffspunkt der Kraft, mit der der eine Hebel auf den andern wirkt, geändert werden kann. Man kann zur Einstellung auch ein Ausgleichsgewicht m benutzen, das aus einem Behälter besteht, der mit körnigem Material gefüllt ist.
Gemäss dem in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der im Trockner B untergebrachte Stapel A mit Hilfe geeigneter Hebel an eine Schnellwaage gehängt, deren Waagebalken aus
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Der Arm s ist mit einer Masseinteilung versehen, auf der das Laufgewicht den Wassergehalt des Trockengutes anzeigt. Die Masseinteilung ist derart ausgebildet, dass das Laufgewicht, wenn es zu Anfang auf den den Wassergehalt zu Beginn des Prozesses anzeigenden Teilstrich eingestellt ist (z. B. den Teilstrich 60, wenn der Wassergehalt 60% beträgt), mit seinem Zeiger r1 auf den Nullpunkt weist, wenn die Trocknung beendet ist. Das Laufgewicht r ist an einen Hebel r2 angelenkt, der seinerseits mit einer verschiebbaren Stange gelenkig verbunden ist.
Die Stange r3 wird entsprechend der für den Fortgang der Trocknung gewählten Gesetzmässigkeit beispielsweise mittels eines Fingers r versehoben, der an der Stange r3 befestigt ist und in eine Rille ru am Umfang eines Zylinders r5 angreift, der ständig um seine Achse umläuft.
Der Verlauf der Rille f richtet sich nach der gewählten Gesetzmässigkeit. Zur Verschiebung der Stange r3
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können aber auch andere Organe benutzt werden, z. B. die in Fig. 1 gezeigte Daumenscheibe SI. Wenn die Trocknung beschleunigt oder verzögert vor sich geht, so kommt der Balken s aus seiner Gleichgewichtslage, in die er zu Beginn des Prozesses durch Austarieren gebracht wurde. Die Verstellung wird mittels eines Gestänges u1 auf ein Druckrelais u übertragen, das die Klappe für den Lufteinlass betätigt. An
Stelle von Druckrelais können auch elektrische Relais benutzt werden.
Unter Umständen kann der Fall eintreten, dass der Feuchtigkeitsgehalt der Atmosphäre im Trockenraum infolge des Öffnens bzw. Schliessens der Klappe c allzu starke Schwankungen erfährt. Um diesen t'bestand zu vermeiden, kann man zur Betätigung der Klappen c neben den Organen, die bei einer Verstellung des Waagebalkens, also in Anhängigkeit vom Gewichtsverlust, zur Wirkung kommen, noch andere Steuermittel vorsehen, die in Abhängigkeit von der Differenz in Tätigkeit treten, die zwischen dem tatsächlichen Feuchtigkeitsgehalt der Trockenraumatmosphäre und jenem Feuchtigkeitsgehalt besteht, der sich ergibt, wenn das Trocknungsverfahren gemäss dem von vornherein festgelegten Trocknungsgesetz verläuft.
Einem bestimmten Trocknungsgesetz, welches die Gewichtsverluste als Funktion der Funktion der Zeit ausdrückt, muss ein Feuchtigkeitsgesetz entsprechen, das den Feuchtigkeitsgehalt gleichfalls als Funktion der Zeit angibt.
In Fig. 4 sind schematisch die Organe gezeigt, die in Abhängigkeit vom hygrometrischen Gesetz in Tätigkeit treten. Das Druckrelais M, mit dessen Hilfe die Klappen c oder andere Klappen verstellt werden, wird mit einem zweiten Ventil u20 versehen, oder es wird ein besonderes Druckrelais vorgesehen. Das zweite Ventil oder das besondere Druckrelais stehen unter der Wirkung eines Hebels a : \ Der Hebel
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Zustand im Trockenraum betätigt wird und beispielsweise aus einem mit einem trockenen Thermometer verbundenen feuchten Thermometer bestehen kann, welch letzteres überflüssig wird, wenn die Temperatur im Trockenraum konstant erhalten wird.
Weiter wirkt auf den Hebel ein Organ, das in Abhängig- keit vom hygrometrisehen Gesetz verstellt wird.
In Ausführung dieses Gedankens kann auf das eine Ende des Hebels z. B. ein Dynamometer x3 einwirken, das durch die Ausdehnung der Flüssigkeit des mit dem Psychrometer vereinigten Thermometers beeinflusst wird, während das andere Ende mit dem Ventil U20 in Verbindung steht. Der Hebel Xl schwingt um das bewegliche Organ j4, welches gemäss dem hygrometrischen Gesetz z. B. von einem Daumen x5 verstellt wird, dessen wirksame Fläche dem genannten Gesetz entsprechend gestaltet ist.
Die Regeleinrichtung wirkt in der Weise, dass das Ventil u20 nur dann betätigt wird, wenn der vom Psychro-
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dem hygrometrischen Gesetz ergibt.
Den Verlauf des Verfahrens kann man somit gleichzeitig in Abhängigkeit vom Gewicht des behandelten Gutes als auch in Abhängigkeit von dem Feuchtigkeitsgehalt der Atmosphäre im Trockenraum B regeln, welcher also niemals unter eine bestimmte Grenze sinken kann.
Den Balken s kann man auch zur Betätigung von Organen benutzen, die zur Wirkung kommen, wenn die Trocknung erheblich anders verläuft, als dies vorausgesehen war, insbesondere wenn das Gut, z. B. Holz, sehr langsam trocknet. Die Organe sind so eingerichtet, dass sie die Bewegung des Lauf- gewichtes l'zeitweilig hemmen, damit der Balken alsbald wieder seine Gleichgewichtslage einnehme, worauf der normale Betrieb fortgesetzt wird. Zu diesem Zwecke wird zwischen dem Zylinder 1'5 und seinem Uhrwerksantrieb eine Kupplung a6 eingeschaltet (Fig. 5). die durch einen mit dem Balken s verbundenen Hebel x7 ausgerückt wird. wenn derselbe infolge zu langsamen Fortschreitens der Trocknung eine sehr schräge Lage einnimmt.
Diese Massnahme ist also eine Sicherheitsmassnahme, die zur Wirksamkeit kommt, wenn einmal die auf den Trocknungsvorgang einwirkenden Steuereinrichtungen nicht ausreichen, um den Trocknungsvorgang von sich aus mit dem durch die Bewegung des Laufgewichtes vorgeschriebenen Verlauf in Übereinstimmung zu bringen.
Bei der Vorrichtung gemäss der Erfindung können in ein und demselben Trockenraum mehrere Stapel verschiedenen Holzes behandelt werden, indem die Stapel je an besondere Waagebalken gehängt sind, von denen jeder mit der Regeleinrichtung gemäss der Erfindung ausgestattet ist. In diesem Falle wirkt jeder Waagebalken einerseits mit dem Ventil eines Druckrelais zusammen, das die die Luftzufuhr in den Trockenraum steuernde Klappe betätigt, und anderseits mit einer Entkupplungseinrichtung nach Art der in Fig. 5 dargestellten. Die verschiedenen Druckrelais können mit einer gemeinsamen Hauptdruckleitung zusammenwirken. die die gleichen Klappen betätigt.
Wenn einer der Stapel zu einem bestimmten Zeitpunkt zu rasch trocknet. so wird der zugehörige Waagebalken verstellt, z. B. gesenkt, und betätigt das zugehörige Druckrelais, das seinerseits die Schliessung
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vor sich gehen. Die zugehörigen Waagebalken werden daher gehoben und betätigen die Entkupplungseinrichtung. Schliesslich wird sich ein Gleichgewichtszustand einstellen, der allen gleichzeitig behandelten Stapeln entspricht.
Ein im Sinne der Erfindung durchgeführter Trocknungsvorgang lässt durchaus vollkommene Ergebnisse erzielen, weil der Verlauf während seiner ganzen Dauer genau kontrolliert ist. Die Vorrichtungen
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gemäss der Erfindung sind überaus einfach und können unabhängig vom Stapelgewicht ohne weiteres in Betrieb gesetzt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Überwachung von Trocknungsvorgängen, insbesondere beim Trocknen von Holz, unter Verwendung einer das Trockengut tragenden Waage, wobei der zeitliche Verlauf der Trocknung nach einem vorher bestimmten, aus dem Gewichtsverlust des Trockengutes sich ergebenden Gesetz vor sich gehen soll, dadurch gekennzeichnet, dass die Waage entsprechend diesem Gesetz ständig so austariert wird, dass sie so lange im Gleichgewicht bleibt, als der Gewichtsverlust des Trockengutes dem Gesetz folgt, jedoch dann in ihrem Gleichgewichtszustand gestört wird und hiebei Steuermittel für den Trocknungsvorgang im Sinne einer Wiederherstellung des Gleichgewichtszustandes betätigt, sobald der Fortschritt in der Gewichtsabnahme des Trockengutes nicht mehr dem Gesetz und somit auch nicht der Austarierung der Waage entspricht.