CZ329896A3 - Sterilization process of porous lumpy material - Google Patents

Description

Způsob autoklávování porézního kusového materiálu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu autoklávování kusového materiálu podle úvodní části nároku 1.

Dosavadní stav techniky

Takový způsob, vhodný především k autoklávování pórobetonových cihel, je znám z EP 0 538 755 Bl. Zde jsou po fázi zahřívání upraveny kombinovaná vytvrzovací a vysoušeči fáze a navazující fáze poklesu tlaku, přičemž k vysoušení je z autoklávu, nacházejících se ve vytvrzovací a vysoušeči fázi, regulované vypouštěno topné médium obsahující vodní páru a je opětně použito k alespoň částečnému zahřátí dalšího zahřívaného autoklávu.

U isobarického sušení pórobetonových cihel přehřátou párou dochází nejdříve na povrchu cihly k přechodu vody z kapalného skupenství do skupenství plynného, zatímco uvnitř cihly je kapalná voda přiváděna kapilárním transportem na povrch. Cihla je přitom isotermická, teplota jejího materiálu odpovídá teplotě varu parciálního tlaku vodní páry atmosféry obklopující cihlu. Zpomalenými zahřívacími procesy může teplota jádra cihly eventuálně ležet také pod teplotou varu.

Vysoušení na površích cihel probíhá tak rychle, že kapilární transport nestačí udržovat povrchy cihel vlhké. Okrajové oblasti cihel se vysoušejí. Teplota materiálu v okrajových oblastech narůstá a vede k přehřívání oproti ještě vlhkému jádru pórobetonové cihly. Při pokračujícím vysoušení vzrůstá okrajová oblast, která se vyznačuje vlhkostí pod ustálenou vlhkostí a teplotami nad bodem varu.

Zpětným odpařováním v navazující fázi poklesu tlaku následuje teplota jádra pórobetonové cihly teplotu varu a vede tak ke zchlazení jádra až na teplotu 100^eC při okolním tlaku.

Přehřáté okrajové oblasti se tak rychle neochlazují, takže během odpařování stoupá teplotní rozdíl mezi okrajem a jádrem. To vede na základě teplotního roztažení uvnitř okrajové oblasti k odlehčení tahových napětí způsobených sesýcháním ze sušení.

Zpětným odpařováním se zvětšuje suchá okrajová oblast, což může vést k vzestupu tahových napětí a tím ke tvoření trhlin během odpařování.

Při dosažení stavu autoklávování dostává cihla z přehřáté atmosféry teplotní šok. Po sušení a snížení tlaku se cihla nachází s teplotou jádra od 100°C a teplotami materiálu v okrajových vrstvách od 130^eC do 180^eC v přehřáté atmosféře od 180°C do 200*C. Při dosažení je cihla během několika sekund nebo minut vystavena okolí s teplotou asi 20^eC (výrobní hala). To vede k rychlému ochlazení povrchu cihly a tím k teplotnímu šoku s vzestupem tahového napětí v okrajových oblastech, čímž dochází k nebezpečí vzniku trhlin. Tahová napětí, která vznikají sesýcháním uvnitř okrajových oblastí, jsou tahovým napětím na základě termálního tažení (kontrakce) okrajů zesílena. Nebezpečí tvoření trhlin je při vytahování autoklávovaného materiálu největší, neboť se tahová napětí způsobená sesýcháním a termálním tažením v okrajových oblastech sečítají. Procesy následují velice rychle, takže dotvarování a relaxace mohou jen nepodstatně přispívat ke snížení napětí v cihle.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je vytvořit postup výše uvedeného druhu, při kterém je zamezeno vzniku trhlin v autoklávovaném materiálu.

Tento úkol je řešen podle význakové částí nároku 1.

Oplachováním autoklávovaného materiálu sytou párou v návaznosti na sušení může být přehřívání okrajových oblastí efektivně sníženo, tzn. teplotní rozdíl mezi okrajovými oblastmi a teplotou jádra uvnitř autoklávovaného kusového materiálu (s vhodně vytvořeným teplotním profilem) je značně redukován, takže napětí, která vznikají na základě lokálních teplotních gradientů v materiálu při jeho vytahování z autoklávu, jsou tak silně snížena, že je lze kusovým materiálem přijímat bez nebezpečí vzniku trhlin.

Tímto způsobem snížený teplotní rozdíl mezi okrajovou oblastí a jádrem zůstává zachován také během fáze snižování tlaku, přičemž teplota jádra klesá křivkou syté páry až na 100 °C při okolním tlaku. Ochlazování pokračuje účelně oplachováním sytou párou během fáze snížení tlaku a popřípadě až do odstranění kusového materiálu z autoklávu, čímž je teplotní rozdíl mezi jádrem a okrajovou oblastí dále snížen. Poklesem teploty povrchu je zmenšen teplotní šok při otevření autoklávu a tím i vnitřní napětí v cihle. Tím může být zamezeno tvoření trhlin v autoklávovaném materiálu.

Ke zpětnému navlhčení výlisku sytou párou nemůže docházet, neboť teplota okrajové oblasti leží nad teplotou varu vody.

Sytá pára může být výhodně přiváděna zdola ze separátního zdroje páry do autoklávu, přičemž jeho přetlakový ventil je natolik otevřen, že k přetlaku nedochází popř. tlak před fází poklesu tlaku také neklesá. Sytá pára, procházející autoklávem k ochlazování kusového materiálu, je účelněji použita alespoň částečně k zahřátí dalšího zahřívaného autoklávu.

Sytá pára může být sama vyrobena také v autoklávu, tím že je kapalná voda tryskou dávkovaně přiváděna do autoklávu, ve kterém se sytá pára tvoří při snížení popř. užití přehřívání.

Sytá pára může být přivedena k chladicímu účinku prostřednictvím nucené konvekce nebo přirozenou konvekcí.

Dále je účelné v návaznosti na fázi snížení tlaku, jestliže je dosaženo okolního tlaku, chlazením parní atmosféry v autoklávu vyrobit podtlak, přednostně v rozsahu 1 až 5.10⁴Pa (od 0,1 do 0,5 bar) absolutně. Toto může být způsobeno například vstřikováním vody nebo chladicími plochami, zatímco je kondenzát vznikající následkem chlazení odváděn.

Chladicí plochy mohou být tvořeny například chladicími spirálami, které se nacházejí v autoklávu a které jsou upraveny bočně a pod materiálem, zatímco kondenzát je odváděn vlastními sběrnými šálky nebo všeobecným odvodňovacím systémem.

Je-li chlazení prováděno vstřikováním vody, může být použito stejné vodní vstřikovací zařízení jako k výrobě syté páry.

Dále se může ke chlazení použít vstřikový kondenzátor nebo povrchový kondenzátor mezi odpařovacím vedením autoklávu a vakuovou pumpou, která může být provedena jako proudové čerpadlo nebo jako vodokružná vývěva.

Takové snížení tlaku chlazením nezpůsobuje jenom dodatečné vysoušení kusového materiálu, ale snižuje dále teplotu jak uvnitř, tak také v okrajových oblastech, čímž je dále zamezeno nebezpečí vzniku trhlin.

Toto snížení tlaku může probíhat relativně rychle, neboť je stěží zamezeno difúzi par z pórů materiálu a teplo nutné k odpařování nemusí být nejprve přeneseno, ale je akumulováno v materiálu. Výhoda této následné evakuace je v tom, že teplotní potenciál nacházející se ve vlhkém materiálu je využit nejen do 100°C, ale až do bodu varu nejnižšího tlaku. Chladicí úsek pro materiál vyjímaný z autoklávu může odpadnout a s vyjímaným materiálem je možné ihned dobře manipulovat.

Protože před otevřením autoklávu musí být opět vpuštěn vzduch, aby byl přiveden na okolní tlak, mísí se vzduch s atmosférou vodní páry uvnitř autoklávu, ochlazuje ji a tím také pomalu dále okrajové oblasti kusového materiálu, čímž jsou napětí při vytahování materiálu dodatečně dále snížena.

Přehled obrázku na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím přiloženého teplotního-časového diagramu, na kterém je schematicky zobrazen průběh autoklávování, přičemž teplota jádra následující teplotu syté páry je zobrazena vytaženě a teplota okrajových oblastí je zobrazena čárkovaně.

Příklady provedení vynálezu

Při výškové jízdě autoklávu se teplota jádra zpožďuje za teplotou okrajových oblastí, až jsou obě v držící a vysoušeči fázi nejdříve stejné.. Při sušení kapilárním transportem zůstávají obě teploty nejdříve stejné, čímž již není kapilární transport dostatečný k tomu, aby udržel okrajové oblasti vlhké. Vysoušejí se. Teplota materiálu v okrajových oblastech stoupá a vede zde k přehřátí oproti ještě vlhkému jádru, nacházejícímu se na teplotě syté páry.

Na konci sušicího procesu nastává tedy isobarické oplachování sytou párou, čímž je teplotní rozdíl mezi jádrem a okrajovou oblastí přiměřeně snížen. Toto oplachování může během následující fáze snížení tlaku zůstávat dále udržováno, tím je na konci fáze snížení tlaku, je-li dosaženo okolního tlaku, teplotní rozdíl mezi jádrem (100’C) a okrajovou oblastí tak nepatrný, že napětí vzniklá v průběhu otevření autoklávu na základě teplotního šoku nemohou vést k trhlinám na výliscích.

Pokud není autokláv při dosažení tohoto konce fáze snížení tlaku otevřen, nýbrž chladí-li atmosféra vodní páry autoklávu, je tlak dále snižován, odpařuje se další voda a teplota jádra následuje křivku tlaku páry například do 60 °C při asi 2.10⁴Pa (0,2 bar) absolutně, čímž také teplota okrajových oblastí dále klesá. Navazující, uspořádaný přívod vzduchu, při kterém se mísí okolní vzduch s atmosférou vodní páry a další dále chladí, vede ke zchlazení okrajových oblastí a tím k dalšímu snížení teplotního rozdílu.

Zastupuje:

Dr. Miloš Všetečka

S JAI3IN1S/1Λ ₍ 2Η3Λ0 S/x/UHd ' avy o , 9 6 IX 8 0

3!^S ~~ kusového výlisků, u oijoa ΐ ti ΐ 8 r-3

JUDr. Miloš Všetečka - θ advokát

120 00 Praha 2, Hálkova 2

Claims (11)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob autoklávování porézního, materiálu, především vápenatých hydrosilikátových kterého jsou po fázi zahřívání upraveny kombinovaná vytvrzovací a vysoušeči fáze a navazující fáze snížení tlaku, přičemž z autoklávu nacházejícího se ve vytvrzovací fázi je řízené vypouštěno topné médium obsahující vodní páru a je popřípadě opětně použito k alespoň částečnému zahřátí dalšího zahřívaného autoklávu, vyznačující se tím, že na konci vysoušeči fáze se okrajové oblasti kusového materiálu isobaricky chladí oplachováním sytou párou.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že chlazení prostřednictvím syté páry pokračuje ve fázi snížení tlaku a popřípadě až do odstranění kusového materiálu z autoklávu.
3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že sytá pára použitá ke chlazení se do autoklávu přivádí ze separátního zdroje páry.
4. 4. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že sytá pára používaná ke chlazení se tvoří vstřikováním kapalné vody tryskami do autoklávu, ve kterém se tvoří za snížení a užití přehřátí.
5. 5. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že se materiál nechává prostřednictvím nucené konvekce oplachovat sytou párou používanou ke chlazení.
6. 6. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že ke chlazení používaná sytá pára se předehřátému materiálu přivedl přirozenou konvekcí, přičemž se sytá pára uvnitř autoklávu přivádí popř. vyrábí v poloze, která se nachází nad dolní hranou kusového materiálu v autoklávu, především nad horní hranou kusového materiálu v autoklávu.
7. 7. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že sytá pára používaná ke chlazení se návazně opětně používá alespoň k částečnému zahřátí dalšího zahřívaného autoklávu.
8. 8. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že v návaznosti na fázi snížení tlaku chlazením parní atmosféry autoklávu se vyrábí podtlak, především v rozsahu 1 až 5.10⁴Pa (od 0,1 do 0,5 bar).
9. 9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že chlazení nastává vstřikováním vody.
10. 10. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že chlazení nastává chladicími plochami.
11. 11. Způsob podle jednoho z nároků 8 až 10, vyznačující se tím, že se kondenzát vzniklý následkem chlazení odvádí.