DE10006036A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen von Feuchtigkeit enthaltenden Produkten - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen von Feuchtigkeit enthaltenden ProduktenInfo
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Abstract
Beim Trocknen von feuchtem Holz wird das zu trocknende Holz in einer Trockenkammer in einer Wasserdampfatmosphäre erwärmt. Der aus dem Holz entweichende Dampf wird außerhalb der Unterdruckkammer in einem unter Unterdruck gesetzten Kondensatbehälter kondensiert. Dabei wird der Gesamtdruck im Kondensatbehälter unabhängig vom Unterschied zwischen den Temperaturen in der Unterdruckkammer und im Kondensatbehälter um ein vorgewähltes, einstellbares Ausmaß kleiner gehalten als der Gesamtdruck in der Unterdruckkammer. DOLLAR A Dabei wird so gearbeitet, daß Dampf und allenfalls aus dem Holz entweichende Gase aus der Unterdruckkammer über einen Vorkühler in den Kondensatbehälter geleitet und dort kondensiert werden, sobald der Gesamtdruck in der Trockenkammer wegen des aus dem zu trocknenden Gut entweichenden Wasserdampfes einen vorbestimmten Wert erreicht hat. Nicht kondensierbare Gase werden von Zeit zu Zeit aus dem Kondensatbehälter abgepumpt.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trock
nen von Feuchtigkeit enthaltenden Produkten, insbesondere von Holz.
Insbesondere betrifft die Erfindung das Trocknen von Schnittholz bei
vermindertem Druck und dadurch niedrigerer Siedetemperatur des Was
sers, wobei das zu trocknende Holz in eine unterdruckfeste und abge
dichtete Kammer eingebracht wird, die evakuiert werden kann, und die
über Einrichtungen zum Erwärmen des Holzes verfügt. So kann das im
Holz enthaltene Wasser bei vergleichsweise geringeren. Temperaturen
verdampfen. Der entstandene Dampf wird in einer extern angeordneten,
ebenfalls evakuierbaren Kondensationseinrichtung wieder verflüssigt.
Im Stand der Technik sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen
zum Vakuumtrocknen von Holz bekannt. In der Mehrzahl der Fälle wird
der aus dem Holz entweichende Wasserdampf in der Trockenkammer an
dafür vorgesehenen Kühlflächen kondensiert und das Kondensat zumeist
im Bereich des Bodens der Trockenkammer gesammelt, wo es entweder bis
zum Ende des Trocknens verbleibt, oder von Zeit zu Zeit abgezogen
wird (vgl. EP 0 505 586 A, US 5,228,209 A, CH 667 324 A, EP 0 592 973 A,
WO 82/01 411, DE 27 21 256 C, DE 41 04 768 C, DE 35 43 248 A,
EP 0 498 961 A, EP 458 219 A, US 4,467,532 A, WO 82/01 766, CH 580 792 A
u. v. a.).
Das Erwärmen von in einer Unterdruckkammer befindlichem Holz kann auf
verschiedene Weise vorgenommen werden. Am gebräuchlichsten ist es,
nur bis zu einem Restgas-Absolutdruck von etwa 100 bis 150 Millibar,
entsprechend einem etwa 85 bis 90%-igen Vakuum zu evakuieren. Die
Restluft wird mit einer Heizeinrichtung erwärmt und durch Ventilato
ren über und durch das gestapelte Holz geblasen, das dabei Wärme
aufnimmt, so daß das im Holz vorhandene Wasser verdunsten kann, was
wegen des verminderten Druckes und die damit verbundene niedrigere
Siedetemperatur des Wassers begünstigt und beschleunigt wird.
Es ist auch bekannt, das für das Trocknen notwendige Erwärmen von
Holz durch erwärmbare Platten, die zwischen die einzelnen Lagen eines
Holzstapels angeordnet werden, vorzunehmen.
Darüber hinaus ist das Erwärmen des Holzes durch Eintauchen oder
Berieseln mit erhitzten Ölen bekannt.
In neuerer Zeit ist auch ein Erwärmen im dielektrischen Wechselfeld
oder durch Mikrowellen vorgeschlagen worden.
Das Kondensieren des aus dem zu trocknenden Produkt (Holz) entwei
chenden Wasserdampfes noch innerhalb der Trockenkammer ist jedoch
nicht unproblematisch, weil das Kondensieren quantitativ nur bedingt
kontrollierbar ist. Beim trocknen von Holz besteht die Gefahr, daß
die äußere Schicht des Holzes zu rasch trocknet und Trocknungsschä
den, wie beispielsweise Verschalung und Rißbildung entstehen, die
Wertverminderungen des Holzes zur Folge haben und unnötigen Energie
verbrauch bedeuten. Ein definierter Feuchtigkeitsgehalt der Atmosphä
re in der Trockenkammer läßt sich bei diesem Verfahren wegen der
direkt in der Trockenkammer ablaufenden Kondensationsvorgänge nur
schlecht erreichen. Der in der Trockenkammer noch vorhandene Sauer
stoff führt außerdem zu Oxidationsprozessen von Holzinhaltsstoffen
und damit zu häufig unerwünschten und wertvermindernden Farbänderun
gen des Holzes.
Es wurde bereits vorgeschlagen, das Trocknen in einer ausschließlich
aus Wasserdampf bestehenden Atmosphäre in der Trockenkammer, also
unter Ausschluß von Luft oder Sauerstoff vorzunehmen.
Vorrichtungen und Verfahren dieser Art sind beispielsweise aus den
US 4,246,704 A und US 4,345,384 A bekannt. Diese bekannten Verfahren
ersetzen zwar die in der Trockenkammer enthaltene Luft durch über
hitzten Wasserdampf. Bei diesen bekannten Verfahren wird aber das
Erwärmen des Holzes und das Trocknen bei einer Temperatur von mehr
als 100°C und bei Überdruck ausgeführt. Es handelt sich also um ein
sogenanntes Hochtemperaturtrocknen.
Aus der WO 87/04 779 ist das Trocknen in einer das Holz aufnehmenden,
evakuierbaren Trockenkammer, die mit Heizeinrichtungen und Umwälzven
tilatoren ausgestattet ist, bekannt. Das Erwärmen des Holzes erfolgt
durch Konvektion. Die Trockenkammer wird bei diesem Verfahren zu
nächst so weit wie möglich evakuiert und anschließend mit Wasserdampf
gefüllt, der entweder von außen zugeführt oder durch Verdunsten von
Wasser aus dem zu trocknenden Holz gewonnen wird. Der Dampf dient als
Wärmeübertragungsmedium zwischen der Heizeinrichtung und dem Holz.
Mit steigender Temperatur im Holz entsteht mehr Wasserdampf und die
Wärmeübertragung verbessert sich proportional zum Dampfgehalt der
Kammeratmosphäre, wobei auch der Druck in der Trockenkammer ansteigt.
Die Trockenkammer steht bei der WO 87/04 779 über eine Leitung und ein
Ventil mit einem externen, evakuierten Kondensator, der als Vorrats
gefäß ausgebildet ist, in Verbindung. Sobald das Ventil in der Lei
tung zwischen der Trockenkammer und dem Kondensator geöffnet wird,
kann Dampf aus der Trockenkammer in den auf niedrigerer Temperatur
gehaltenen Kondensator strömen, wo er sich unter Abgabe von Wärme
verflüssigt und dabei den größten Teil seines Dampfdruckes verliert.
Zumindest theoretisch sollte dadurch im Kondensator stets ein gegen
über der Trockenkammer geringerer Druck vorliegen.
Die WO 87/04 779 schlägt vor, daß der Dampfdruck in der Trockenkammer
stets auf einem bestimmten, konstanten Wert gehalten wird, um die
Wärmeübertragung auf das Holz und einen ausreichenden Feuchtigkeits
gehalt der Kammeratmosphäre zu gewährleisten. Die Dampfmenge, die je
Zeiteinheit in den Kondensator geleitet wird, wird bei geöffnetem
Ventil durch ein genaues Erfassen, Berechnen und Einhalten der Tempe
raturunterschiede und Taupunktverhältnisse und der damit korrespon
dierenden Dampfdruckunterschiede zwischen Trockenkammer und Kondensa
tor geregelt.
Das auf der Theorie der Temperatur-Dampfdruck-Gleichgewichte beruhen
de Verfahren der WO 87/04 779 erweist sich jedoch in der Praxis wenig
zufriedenstellend, da sich die gewünschte Funktion der Vorrichtung
schon nach relativ kurzer Betriebszeit erheblich verschlechtert.
Die Ursache hierfür ist verständlich, wenn man die Tatsache in Be
tracht zieht, daß beim Evakuieren der Trockenkammer zu Beginn des
Verfahrens nicht die gesamte Luft aus der Trockenkammer entfernt
werden kann, sondern je nach Holzart, Wachstumsstruktur und Wasser
gehalt in den Zellen, Poren und Kapillaren des Holzes eingeschlossene
Luft im Holz erhalten bleibt. Noch weit größere Bedeutung hat aber
der Umstand, daß in dem im Holz befindlichen Wasser eine erhebliche
Menge an Gas, insbesondere Luft gelöst ist. Dieser Gasanteil wird
beim Verdampfen des Wassers während des Trocknens im Vakuum freige
setzt. Die Größenordnung wird verständlicher, wenn man bedenkt, daß
beim Trocknen durchschnittlich jeder Tonne Naßholz etwa 200 bis 300
Liter Wasser entzogen werden müssen. In manchen Fällen sind je Tonne
Naßholz bis zu 500 Liter Wasser zu entfernen.
Hinzu kommt, daß die für die kommerzielle Nutzung ausgelegten Vakuum-
Holztrockenanlagen oft nur unvollkommen dicht sind. In Versuchen
wurde festgestellt, daß schon nach etwa 30 Stunden Betriebszeit der
Druck der nicht kondensierten Gase, hauptsächlich Luft und geringe
Anteile anderer Gase, in der Kondensationsvorrichtung auf mehr als
200 Millibar steigt. Dies entspricht bereits einem in der Trockenkam
mer bei 60°C Prozesstemperatur vorliegenden Dampfdruck. Bei einem
solchen Druckgleichgewicht kann Dampf nicht mehr laminar aus der
Trockenkammer in den Kondensator strömen und das Trocknen des Holzes
macht trotz der Temperaturdifferenz und des damit verbundenen
Dampfdruck-Unterschiedes zwischen Trockenkammer und Kondensator keine
brauchbaren Fortschritte mehr. Darüber hinaus war mit dem Druck
gleichgewicht bei geöffneter Verbindungsleitung auch eine Rückdiffu
sion von Luft aus dem Kondensator in die Trockenkammer festzustellen.
Dies, obwohl die Leckrate der gesamten Apparatur nur etwa 3 Milli
bar/24 Stunden betrug. Daraus ist erkennbar, daß ein Großteil der
nicht kondensierbaren Gase erst mit fortschreitendem Trocknen aus dem
Holz und dem im Holz enthaltenen Wasser freigesetzt wird.
Daher darf das Vakuumtrocknen der beschriebenen Art nicht auf der
Annahme aufgebaut sein, daß die Druckverhältnisse zwischen Trocken
kammer und Kondensator nur den physikalisch-mathematischen Beziehun
gen der Taupunkttemperaturen und resultierenden Dampfdruckkurven
entsprechen, sondern die tatsächlich vorliegenden Druckverhältnisse
werden wesentlich durch den Einfluß von Gasen, die während des Trock
nens freigesetzt werden, oder von außen in die Apparatur eindringen,
aber nicht kondensieren, bestimmt.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die dargelegten Mängel und
Unsicherheiten beim Durchführen und Steuern eines in möglichst reiner
Wasserdampfatmosphäre unter vermindertem Druck und unter Verwendung
einer externen Kondensationseinrichtung durchgeführten Verfahrens zum
Trocknen von Feuchtigkeit enthaltenden Produkten, insbesondere von
Holz zu beseitigen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe, was das Verfahren anlangt, durch
die Merkmale des Patentanspruches 1 und was die Vorrichtung betrifft,
durch die Merkmale des Patentanspruches 14 gelöst.
Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen
Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der
Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird bevorzugt so vorgegangen, daß ungeachtet der
jeweils vorliegenden Temperaturen, der Gesamtdruck in der Trockenkam
mer und der Gesamtdruck im Kondensationsraum laufend erfaßt werden.
Beispielsweise wird der Gesamtdruck im Kondensationsraum ungeachtet
der Temperatur in diesem stets auf einer Höhe gehalten, die minde
stens um eine einstellbare, vorbestimmte Differenz geringer ist als
die Höhe des Druckes in der Trockenkammer. Nach dem Dalton'schen
Gesetz ist der Gesamtdruck in einem System die Summe aller Partial
drücke. Das erfindungsgemäße Verfahren stellt damit sicher, daß auch
die Einflüsse von nicht kondensierenden Gasen während des Trocknens
in die Steuerung des Verfahrens bzw. einer entsprechenden Vorrichtung
miteinbezogen werden und damit eine zuverlässige Funktion gewähr
leistet ist.
Die erfindungsgemäß aufrechtgehaltene Mindestdruck-Differenz kann
beispielsweise unter Berücksichtigung folgender Parameter gewählt
werden:
- - Die gewählte Prozeß(Arbeits)-Temperatur in der Vakuumtrock nungskammer und der davon abhängige, theoretisch höchstmögliche erzielbare Wasserdampfdruck, entsprechend der bekannten Tempe ratur-Dampfdruckkurve für Wasser.
- - Die zu erwartende und über Sensoren erfaßte Ausgleichstempera tur des Kondensatbehälters als Erfahrungswert aus Umgebungs temperatur und anlagenspezifischem Beiwert.
- - Der Strömungswiderstand der Verbindungsleitung einschließlich Sperrventil und Drossel zwischen Unterdruckkammer und Kondensa tionsraum.
Die Ausgleichstemperatur des Kondensatbehälters (Umgebungstemperatur
plus anlagenspezifischer Beiwert) bestimmt den sich im Kondensations
raum einstellenden "reinen" Wasserdampfdruck, entsprechend der
Temperatur-Dampfdruckkurve für Wasser.
Durch die gewählte Prozeß(Arbeits)-Temperatur in der Unterdruckkammer
ist in analoger Weise der sich darin einstellende "reine" Wasser
dampfdruck bestimmt.
Der Druckunterschied zwischen diesen beiden Dampfdrücken bestimmt die
theoretisch höchstmögliche, voreinstellbare Mindest-Druckdifferenz.
Unter diesen Vorgaben würde allerdings jede Anwesenheit von nicht
kondensierenden Fremdgasen im Kondensationsraum die Steuerungseinheit
veranlassen, die Vakuumpumpe einzuschalten, um den Kondensationsraum
auf "bestmögliches" Vakuum = Wasserdampfdruck entsprechend der Tempe
ratur im Kondensationsraum zu evakuieren. In der Praxis würde unter
den oben geschilderten Verhältnissen daher die Vakuumpumpe beinahe
während es gesamten Trocknungsprozesses in Tätigkeit sein.
Damit würde allerdings der praktische Nutzen des Verfahrens der
vorliegenden Erfindung weitgehend vernichtet werden, da eines der
wesentlichsten Ziele, nämlich die Vakuumtrocknung in reinem Wasser
dampf unter geringstmöglichem energetischen und maschinellen Aufwand
durchzuführen, verloren geht.
Von diesem Standpunkt aus wäre es theoretisch vorteilhaft, die vor
einstellbare Mindestdruck-Differenz so gering wie möglich zu halten
(beispielsweise 5 mbar), damit sich im Kondensationsraum möglichst
viel Fremdgasdruck ansammeln kann und die Vakuumpumpe dementsprechend
selten, zwecks Entfernung dieser Gase, eingeschaltet werden muß.
Anderseits ist zu berücksichtigen, daß bei einem Vakuumtrocknungs
vorgang die möglichst rasche Entfernung der Feuchtigkeit aus dem
Trockengut vorrangiges Ziel ist, wobei diese Feuchtigkeit gasförmig,
als Dampf vorliegt. Beispielsweise müssen bei einem Vakuum-Holztrock
nungsprozeß je nach Holzart durchschnittlich zwischen 2 und 7 kg
Wasser per Tonne Naßholz in der Stunde entfernt werden. Bei einer
angenommenen Prozeßtemperatur von 60°C enthält 1 m3 Wasserdampf etwa
130 g Wasser, woraus folgt, daß zwischen 15 und 54 m3 Dampf per Stunde
und Tonne Naßholz in den Kondensationsraum strömen müssen. Dies
bedingt, daß die Mindest-Druckdifferenz zwischen Unterdruckkammer und
Kondensationsraum ausreichend hoch sein muß, um unter Berücksichti
gung der Leitungswiderstände und Querschnittsverengungen (z. B. Dampf
drossel) die erforderlichen Dampfvolumina per Zeiteinheit überströmen
zu lassen.
Es ist leicht einzusehen, daß die der Kontrolleinheit vorzugebende
Mindestdruck-Differenz ein Erfahrungswert ist, der aus der Kenntnis
der Holzart, der anlagenspezifischen Eigenheiten, der gewünschten
Führung des Trocknungsprozesses (Prozeßtemperatur, sowie langsame
oder schnellere Trocknung) und der Menge des Trocknungsgutes (Tonnen
per Charge) zusammensetzt.
Im allgemeinen kann davon ausgegangen werden, daß beim Ausführen des
erfindungsgemäßen Verfahrens die Mindest-Druckdifferenz zwischen
Kondensationsraum und Unterdruckkammer einen Wert von 5 mbar nicht
unterschreiten darf. Die Obergrenze der Druckdifferenz zwischen
Unterdruckkammer und Kondensationsraum entspricht im allgemeinen
einem Wert, welcher dem Unterschied der theoretischen Dampfdrücke
aufgrund der Temperaturdifferenz zwischen Unterdruckkammer und Kon
densationsraum vermindert um 5 mbar entspricht. Wenn ein Wert für die
Druck-Differenz voreingestellt wird, der zwischen den genannten
Grenzwerten für die Druck-Differenz liegt, ist eine einwandfreie
Funktion der Anlage im Sinne der vorliegenden Erfindung gewährlei
stet.
In der Praxis ist innerhalb der genannten Grenzwerte für die Druck
differenz jeder Erfahrungswert als voreinstellbare Mindest-Druckdif
ferenz möglich.
Die Erfindung stellt ein Verfahren zur Verfügung, bei dem das Trock
nen in einer evakuierten Trockenkammer (Unterdruckkammer) unter
bestmöglichem Ausschluß von Luft und Sauerstoff in einer bevorzugt
nur aus reinem Wasserdampf bestehenden und unter vermindertem Druck
stehenden Atmosphäre in der Kammer ausgeführt wird. Der verminderte
Druck bewirkt eine niedrigere Siedetemperatur von Wasser, wodurch
dieses bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen im Holz beschleu
nigt verdunsten kann. Dies ist eine für Holz schonende Art des Trock
nens. Es ist weiters vorgesehen, das Kondensieren außerhalb der
Unterdruckkammer in einem Kondensationsraum, der in einer Ausfüh
rungsform mit der Unterdruckkammer über eine Leitung und ein Sperr
ventil in Verbindung steht, vorzunehmen.
Damit eine laminare Dampfströmung aus der Unterdruckkammer in den
Kondensationsraum erfolgen kann, muß in letzterem ein geringerer
Druck als in der Unterdruckkammer herrschen.
Erfindungsgemäß ist daher bevorzugt, daß der Kondensationsraum und
die Leitung zwischen Unterdruckkammer und Kondensationsraum evakuiert
werden kann.
Um Trockenschäden zu vermeiden, wie sie beispielsweise durch zu
geringen Wassergehalt in der Atmosphäre der Unterdruckkammer und zu
raschem Austrocknen der äußeren Holzschichten entstehen können, ist
erfindungsgemäß bevorzugt, den sich in der Unterdruckkammer durch die
Verdunstungsvorgänge ausbildenden Wasserdampf-Druck während des
gesamten Trocknens stets auf einem bestimmten, voreinstellbaren
Mindestniveau zu halten. Dieses Mindestniveau an Dampfdruck richtet
sich nach der Art des zu trocknenden Holzes und der gewünschten
Trocknungsgeschwindigkeit und gründet sich bevorzugt auf praktische
Erfahrungswerte. Die in der Unterdruckkammer herrschende Temperatur
muß dabei mindestens so hoch sein, daß sich das gewünschte Mindestni
veau an Dampfdruck einstellen kann. Die notwendigen Parameter hierfür
ergeben sich aus der Dampfdruckkurve von Wasser (Fig. 2).
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen
Verfahrens und einer erfindungsgemäßen, für das Durchführen desselben
vorgeschlagenen Vorrichtung werden anhand der Zeichnungen beispiel
haft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung zum Trocknen von Holz und
Fig. 2 die Dampfdruckkurve von Wasser.
In Fig. 1 ist eine Trockenkammer 1 (= Unterdruckkammer) im Quer
schnitt dargestellt. Die Trockenkammer 1 ist mit Heizrohren 2 ausge
stattet, in denen ein Wärmeträger, wie beispielsweise Heißdampf,
Heißwasser, erhitztes Öl usw. zirkulieren kann und die den zylin
drischen Innenraum 6 der Trockenkammer 1 begrenzende Wand erwärmt.
Die Trockenkammer 1 kann auch mit einer elektrischen Heizung ausge
stattet sein.
Die Trockenkammer 1 ist von einer thermischen Isolierung 3 umgeben.
Eine Transportvorrichtung 4 trägt zu trocknendes Holz 5, das auf
Distanzleisten gestapelt ist, so daß zwischen den einzelnen Holzlagen
Spalte vorliegen.
An die Trockenkammer 1 sind ein Sensor 22 für die Druckmessung und
zwei Temperaturfühler 21a, 21b angeschlossen. Der Temperaturfühler
21a ist verlängert und flexibel, so daß er am Holz 5 befestigt werden
kann. Der Temperaturfühler 21b ist an der Wand der Trockenkammer 1
montiert und erfaßt deren Temperatur.
Der Innenraum 6 der Trockenkammer 1 steht mit zwei Leitungen 7 und 8
in Verbindung. Die Leitung 8 führt über ein ansteuerbares Ventil 9 zu
einer Vakuumpumpe 17 und dient zum Evakuieren der Trockenkammer 1.
Die andere Leitung 7 führt über ein ansteuerbares Ventil 10 und über
eine Dampfdrossel 19 zu einem Vorkühler 11. In dem Vorkühler 11 ist
die Leitung 7 mit Kühlrippen 12 ausgestattet. Der Vorkühler 11 ist
bevorzugt konvektions-luftgekühlt, wozu ein Ventilator 13 im Bedarfs
fall einen Luftstrom über die Kühlrippen 12 leitet. Vom Vorkühler 11
führt die Leitung 7 zu einem als Kondensationsraum dienenden Konden
satbehälter 14, der mit Kühlrippen 18 ausgestattet ist, um die beim
Kondensieren entstehende Wärme über die Behälterwände besser ab
zuleiten. Der Kondensatbehälter 14 ist hinsichtlich Dichtheit und
Festigkeit als Vakuumbehälter ausgelegt und ist mit einem Sensor 23
für die Druckmessung und einem Temperaturfühler 24 ausgestattet. Aus
dem Kondensatbehälter 14 führt eine Leitung 16 über ein ansteuerbares
Ventil 15 zur Vakuumpumpe 17. Der Vorkühler 11 und der Kondensatbe
hälter 14 bilden gemeinsam eine getrennt von der Trockenkammer 1
angeordnete, evakuierbare Kondensationseinrichtung.
Eine elektronische Kontroll- und Steuereinheit 20 ist mit allen
Sensoren 21a, 21b, 22, 23, 24, den ansteuerbaren Ventilen 9, 10, 15
mit dem Ventilator 13 und mit der Vakuumpumpe 17 verbunden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann beim Durchführen des erfin
dungsgemäßen Verfahrens wie nachstehend angegeben betrieben werden:
Holz 5 wird mit der Transportvorrichtung 4 in die Trockenkammer 1 gebracht und der verlängerte Temperaturfühler 21a zwischen Holzlagen gesteckt. Sodann wird Wasser in einer Menge, die sich nach dem Volu men der Trockenkammer 1 richtet, auf deren Boden geschüttet. Etwa 120 g Wasser pro Kubikmeter Kammervolumen sind üblicherweise aus reichend. Die Trockenkammer 1 wird dann dicht verschlossen. Auf der Kontroll- und Steuereinheit 20 wird die gewünschte Trockentemperatur (= "Prozeßtemperatur"), beispielsweise 60°C, und die zulässige Abwei chung des Kammerdruckes vom Sollwert, beispielsweise 30 Millibar, und die Mindest-Druckdifferenz zwischen Trockenkammer 1 und Kondensatbe hälter 14, beispielsweise 100 Millibar, eingestellt. In der Kontroll einheit 20 sind die Kennwerte der Dampfdruckkurve des Wassers (sh. Fig. 2) programmiert. Mit dem Beginn des Trocknens übernimmt die Kontrolleinheit 20 chronologisch die nachfolgenden Aufgaben:
Die Ventile 9, 10, 15 werden geschlossen und die Heizeinrichtung 2 eingeschaltet.
Holz 5 wird mit der Transportvorrichtung 4 in die Trockenkammer 1 gebracht und der verlängerte Temperaturfühler 21a zwischen Holzlagen gesteckt. Sodann wird Wasser in einer Menge, die sich nach dem Volu men der Trockenkammer 1 richtet, auf deren Boden geschüttet. Etwa 120 g Wasser pro Kubikmeter Kammervolumen sind üblicherweise aus reichend. Die Trockenkammer 1 wird dann dicht verschlossen. Auf der Kontroll- und Steuereinheit 20 wird die gewünschte Trockentemperatur (= "Prozeßtemperatur"), beispielsweise 60°C, und die zulässige Abwei chung des Kammerdruckes vom Sollwert, beispielsweise 30 Millibar, und die Mindest-Druckdifferenz zwischen Trockenkammer 1 und Kondensatbe hälter 14, beispielsweise 100 Millibar, eingestellt. In der Kontroll einheit 20 sind die Kennwerte der Dampfdruckkurve des Wassers (sh. Fig. 2) programmiert. Mit dem Beginn des Trocknens übernimmt die Kontrolleinheit 20 chronologisch die nachfolgenden Aufgaben:
Die Ventile 9, 10, 15 werden geschlossen und die Heizeinrichtung 2 eingeschaltet.
Mit Hilfe der Temperaturfühler 21a und 21b wird die Temperatur des
Holzes 5 mit jener der Wand der Trockenkammer 1 verglichen. Sobald
die Wand der Trockenkammer 1 eine Temperatur erreicht hat, die um 4
bis 5°C höher ist als jene des Holzes 5, wird die Vakuumpumpe 17 in
Betrieb genommen und das Ventil 9 geöffnet, um die Trockenkammer 1 zu
evakuieren. Über den Sensor 21b registriert die Kontrolleinheit die
Temperatur der Wand der Trockenkammer 1 und erkennt im Vergleich mit
den gespeicherten Werten der Dampfdruckkurve gemäß Fig. 2, daß ein
bestimmtes Vakuum nicht unterschritten werden kann.
Die Ursache dafür, daß ein bestimmtes Vakuum nicht unterschritten
wird liegt darin, daß, sobald der Druck in der Trockenkammer 1 den
Dampfdruck des am Boden der Trockenkammer 1 befindlichen Wassers
erreicht, der aufgrund der um etwa 4 bis 5°C höheren Temperatur
größer ist als der Dampfdruck des im noch kälteren Holz 5 enthaltenen
Wassers, das am Boden befindliche Wasser zu sieden beginnt und die
Trockenkammer 1 mit Wasserdampf füllt. Solange Wasser am Boden der
Trockenkammer vorhanden ist, kann mit der Vakuumpumpe 17 der Druck in
der Trockenkammer 1 nicht unter den Wert abgesenkt werden, der dem
Dampfdruck des Wassers bei der Temperatur der Wand entspricht. Bei
spielsweise sind dies 31 Millibar bei 25°C. Sobald beim Evakuieren
der Trockenkammer 1 dieser Grenz-Druck erstmalig erreicht wird,
welcher Zustand über den Drucksensor 22 erfaßt wird, wird die Vakuum
pumpe 17 von der Kontrolleinheit 20 noch für eine vorprogrammierte
Zeitspanne, beispielsweise 3 Minuten lang, weiter in Betrieb gehal
ten.
Der vom Wasser am Boden der Trockenkammer 1 laufend entwickelte
Wasserdampf spült die restliche Luft aus der Trockenkammer 1, da das
Gemisch aus Wasserdampf und Luft noch eine Zeit lang, z. B. drei
Minuten lang, aus der Trockenkammer abgesaugt wird. Nach Ablauf
dieser Zeitspanne, die als "Spülzyklus" bezeichnet wird, befinden
sich keine nennenswerten Anteile an Luft mehr in der Trockenkammer 1,
sondern diese ist praktisch ausschließlich mit Wasserdampf gefüllt.
Nach dem Ende des Spülzyklus wird bei fortgesetztem Heizen der Troc
kenkammer 1 und fortgesetztem Betrieb der Vakuumpumpe 17 das Ventil
9 geschlossen und das Ventil 15 zeitverzögert, z. B. 2 sec später,
geöffnet, um die Kondensationseinrichtung bestehend aus Vorkühler 11
und Kondensatbehälter 14 zu evakuieren.
Das Evakuieren des Kondensatbehälters 14 erfolgt im wesentlichen so
wie das Evakuieren der Trockenkammer 1. Über den Temperatursensor 24
wird die aktuelle Temperatur im Kondensatbehälter 14 erfaßt. Die
Kontrolleinheit 20 ermittelt den entsprechenden Dampfdruck von Wasser
aus der Dampfdruckkurve von Fig. 2, beispielsweise 31 Millibar bei
25°C Behältertemperatur, und erkennt diesen Druck als untere Grenze
des erreichbaren Vakuums. Sobald dieser untere Grenzwert vom Druck
sensor 23 erfaßt wird, hält die Kontrolleinheit 20 die Vakuumpumpe 17
noch für eine vorprogrammierte Zeitspanne weiterhin in Betrieb. Damit
wird sichergestellt, daß Luft oder sonstige Gase so gut wie möglich
entfernt werden. Wegen des im Vergleich zur Trockenkammer 1 geringe
ren Volumens des Kondensatbehälters 14 kann die erwähnte Zeitspanne
für das Nachlaufen der Vakuumpumpe 17 kürzer bemessen sein, und
beispielsweise 1 Minute dauern. Danach sperrt die Kontrolleinheit 20
das Ventil 15 und schaltet nach einer Verzögerung, von z. B.
2 Sekunden, die Vakuumpumpe 17 ab. Der Kondensatbehälter 17 ist damit
auf bestmögliches Vakuum gepumpt und abgesperrt.
Nach dem Evakuieren der Trockenkammer 1 und des Kondensatbehälters 14
wechselt die Kontrolleinheit 20 in den Betriebsmodus "Prozeß-Steue
rung", bei dem zuvor eingestellte Prozeßparameter wie folgt berück
sichtigt werden:
Mit fortgesetztem Beheizen der Wände der Trockenkammer 1 schreitet auch das Erwärmen des Holzes 5 zeitverzögert voran und Wasser ver dampft aus dem Holz 5. Der so entstehende Dampf kann an den erwärmten wänden der Trockenkammer 1 nicht kondensieren. Daher wird der Druck in der Trockenkammer 1 nach und nach ansteigen. Es wurde eingangs erwähnt, daß der sich entwickelnde Wasserdampf nicht die einzige Ursache für den Druckanstieg darstellt, sondern daß der Druck in der Trockenkammer 1 auch wegen der nicht kondensierenden Gase aus dem Holz 5 und aus dem verdampfenden Wasser und wegen Undichtheiten der Trockenkammer 1 ansteigt.
Mit fortgesetztem Beheizen der Wände der Trockenkammer 1 schreitet auch das Erwärmen des Holzes 5 zeitverzögert voran und Wasser ver dampft aus dem Holz 5. Der so entstehende Dampf kann an den erwärmten wänden der Trockenkammer 1 nicht kondensieren. Daher wird der Druck in der Trockenkammer 1 nach und nach ansteigen. Es wurde eingangs erwähnt, daß der sich entwickelnde Wasserdampf nicht die einzige Ursache für den Druckanstieg darstellt, sondern daß der Druck in der Trockenkammer 1 auch wegen der nicht kondensierenden Gase aus dem Holz 5 und aus dem verdampfenden Wasser und wegen Undichtheiten der Trockenkammer 1 ansteigt.
Woraus auch immer sich die Kammeratmosphäre letztlich zusammensetzt,
ist für das erfindungsgemäße Verfahren und dessen Steuerung unerheb
lich. Sobald über den Drucksensor 21b ein Gesamtdruck gemessen wird,
der um den zuvor eingestellten Differenzwert, im oben angeführten
Beispiel sind dies 30 Millibar, höher liegt als der für die einge
stellte Trocknungstemperatur geltende, korrespondierende Dampfdruck
entsprechend der Dampfdruckkurve in Fig. 2, im oben angeführten
Beispiel sind dies bei 60°C etwa 200 Millibar Dampfdruck, insgesamt
also bei einem Gesamtdruck von 200 + 30 = 230 Millibar, öffnet die
Kontrolleinheit 20 das Ventil 10 und läßt über die Dampfdrossel 19
und die Leitung 7 solange Wasser-Dampf und Gase durch den Vorkühler
11 in den Kondensatbehälter 14 ab, bis in der Trockenkammer 1 der
Druck auf den der eingestellten Prozeßtemperatur entsprechenden
Dampfdruck-Sollwert, im angeführten Beispiel etwa 200 Millibar,
gesunken ist. Ist dieser Druck erreicht, wird das Ventil 10 wieder
geschlossen. Die tatsächliche Temperatur des Holzes 5 wird dabei
nicht berücksichtigt. Die Temperatur des Holzes 5 kann wegen der Gase
in der Kammeratmosphäre weniger als die erwünschte Temperatur, z. B.
60°C, betragen.
Wenn tatsächlich eine ausschließlich aus Wasserdampf bestehende
Kammeratmosphäre vorliegt, hätte das Holz 5 entsprechend der Dampf
druckkurve bei 230 Millibar oberem Grenzwert eine Temperatur von etwa
63°C erreicht, was bei der Eingabe der Steuerungsparameter in die
Kontrolleinheit 20 berücksichtigt werden muß.
Die Dampfdrossel 19 ist als Querschnittsverengung in der Leitung 7 zu
betrachten und verhindert, daß mit dem Öffnen des Ventiles 10 der
Druck in der Trockenkammer 1 zu schnell abfällt und im Holz 5 Dampf
druckrisse oder Spannungen entstehen.
Der aus der Trockenkammer 1 abgeleitete Dampf wird im Vorkühler 11
weitgehend gekühlt und kondensiert. Das Gemisch aus Wasser und Dampf
und gegebenfalls anderen Gasen gelangt in den Kondensatbehälter 14,
wo der restliche Dampf kondensiert und nur die nicht kondensierbaren
Gase gasförmig bleiben. Der Gesamtdruck im Kondensatbehälter 14
setzt sich dadurch aus dem Dampfdruck über der kondensierten Flüssig
keit (vornehmlich Wasser) und dem Druck der nicht kondensierten Gase
zusammen.
Eine sehr vorteilhafte Eigenart dieser Ausführungsform des erfin
dungsgemäßen Verfahrens ist, daß mit dem Öffnen des Ventiles 10 und
dem intensiven Überströmen von Dampf in den Kondensatbehälter 14
zufolge des Druckunterschiedes, z. B. von mindestens 100 Millibar,
entsprechend der beispielsweisen Vorgabe, die Wirkung einer Diffu
sionspumpe hervorgerufen wird. Mit jedem Öffnen des Ventiles 10
trägt der Dampfstrom die mit ihm vermischten, nicht kondensierenden
(Fremd-)Gase mit sich aus der Trockenkammer 1 und transportiert sie
in den Kondensatbehälter 14. Dort sammeln sie sich und erhöhen den
dort vorliegenden Gesamtdruck. Sobald der vom Sensor 23 registrierte
Gesamtdruck im Kondensatbehälter 14 auf jenen Wert gestiegen ist, der
nur noch um den voreingestellten Wert geringer ist als der in der
Trockenkammer 1 gemessene Gesamtdruck, im gegenständlichen Ausfüh
rungsbeispiel wären dies 100 Millibar, wird durch die Kontrolleinheit
20 das Ventil 10 für die Dauer des nachfolgenden Pumpvorganges ge
schlossen, die Vakuumpumpe 17 eingeschaltet und mit, z. B. 2 Sekunden,
Verzögerung das Ventil 15 in der Leitung 16 zum Kondensatbehälter 14
geöffnet.
Über den Temperatursensor 24 wird die aktuelle Temperatur im Konden
satbehälter 14 erfaßt und auf Grund der Dampfdruckkurve ermittelt die
Kontrolleinheit 20 den erreichbaren Druck. Sobald die Vakuumpumpe 17
diesen Druck im Kondensatbehälter 14 wieder erzeugt hat, wird das
Ventil 15 geschlossen und mit, z. B. 2 Sekunden, Verzögerung auch die
Vakuumpumpe 17 abgeschaltet. Damit ist der Kondensatbehälter 14
wieder zur Aufnahme von Dampf und Fremdgasen aus der Trockenkammer 1
bereit.
Nachstehend wird ein Beispiel für das erfindungsgemäße Verfahren
wiedergegeben.
Der Gesamtdruck in der Trockenkammer 1 beträgt zu einem bestimmten
Zeitpunkt 215 Millibar, der Gesamtdruck im Kondensatbehälter 14
beträgt ungeachtet einer vergleichsweise niedrigen Temperatur wegen
einer Ansammlung nicht kondensierender Gase 116 Millibar, womit die
vorprogrammierte Mindestdifferenz von beispielsweise 100 Millibar
gegenüber der Trockenkammer 1 nicht mehr gegeben ist, so daß die
Kontrolleinheit 20 aktive Steuerungsmaßnahmen einleitet. Die aktuelle
Temperatur im Kondensatbehälter 14 beträgt 33°C. Die Kontrolleinheit
20 ermittelt an Hand der Dampfdruckkurve von Fig. 2 den Wert für den
korrespondierenden Wasserdampf-Druck mit 42 Millibar. Die Kontroll
einheit 20 erkennt, daß mit der Vakuumpumpe 17 kein geringerer Druck
als diese 42 Millibar erzeugt werden kann, weil mit dem Erreichen
dieses Druckes Wasser im Kondensatbehälter 14 zu sieden beginnt und
fortlaufend Dampf mit 42 Millibar Druck entsteht. Jedoch werden mit
dem Pumpvorgang auch die Gase, die für die Differenz von gemessenem
Gesamtdruck (116 Millibar) und dem möglichen Dampfdruck von 42 Milli
bar (bei 33°C), somit also für einen anteilsmäßigen Fremdgas-Druck
von 116-42 = 74 Millibar verantwortlich sind, abgesaugt.
Aus den bisherigen Darlegungen ist verständlich, daß die Temperatur
im Kondensatbehälter 14 ein gewisses Höchstmaß nicht überschreiten
soll, weil sonst auch ohne nicht kondensierende Gase der "echte"
Dampfdruck des im Kondensatbehälter 14 befindlichen Wassers und somit
das bestmöglich erzielbare Vakuum einen Wert erreicht, bei dem die
voreingestellte Mindest-Druckdifferenz zur Trockenkammer 1 nicht mehr
eingehalten werden kann. Im angeführten Beispiel wäre dies bei einer
Temperatur im Kondensatbehälter 14 von etwa 46 bis 47°C und dem damit
korrespondierenden Dampfdruck von etwa 116 Millibar der Fall. Daß
eine solche Situation möglichst nicht eintritt, kann beispielsweise
durch eine korrekte Dimensionierung des Vorkühlers 11 und des Konden
satbehälters 14 sowie durch das zusätzliche Kühlgebläse 13 sicher
gestellt werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfah
rens wird von der Kontrolleinheit 20 das Kühlgebläse 13 automatisch
aktiviert, wenn im Kondensatbehälter 14 eine Temperatur gemessen
wird, die um 5 bis 7°C niedriger ist als die oben erläuterte "kriti
sche Temperatur".
Die bisherigen Darlegungen zeigen, daß mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung die Probleme des
Trocknens von Holz bei Unterdruck in praktisch reiner Wasser-Dampf
atmosphäre ohne relevante Beimengungen an Luft oder Sauerstoff zu
verlässig gelöst werden können, wobei auch die stets vorhandenen,
mehr oder weniger großen Undichtheiten der Vorrichtung mitberücksich
tigt werden.
Erreicht wird dies, indem nicht mehr die Temperaturdifferenz zwischen
Trockenkammer 1 und Kondensatbehälter 14 und der damit verbundene,
theoretisch vorliegende Dampfdruckunterschied als Kriterium für das
Überleiten von Dampf aus der Trockenkammer 1 in den Kondensatbehälter
14 herangezogen wird, sondern der tatsächlich im Kondensatbehälter 14
vorliegende Gesamtdruck, gleichgültig wodurch dieser hervorgerufen
wird, wobei dieser Gesamtdruck stets auf einer Höhe gehalten wird,
die mindestens um eine voreinstellbare Differenz niedriger ist als
der Gesamtdruck in der Trockenkammer 1. Der von Zeit zu Zeit, bei
spielsweise nachdem in der Trockenkammer 1 ein voreingestellter
Höchstwert für den Gesamtdruck erreicht wurde, aus der Trockenkammer
1 in den Kondensatbehälter 14 geleitete Dampf nimmt aus der Trocken
kammer 1 allenfalls vorhandene Gase mit, gleichgültig aus welcher
Quelle diese stammen und transportiert sie in den Kondensatbehälter
14. Während Wasserdampf dort kondensiert und damit theoretisch auf
grund der Temperaturunterschiede stets eine Druckdifferenz zur Troc
kenkammer 1 vorhanden sein müßte, sammeln sich die mitgeführten oder
sonstwie in den Kondensatbehälter 14 gelangenden, dort nicht konden
sierenden Gase an und erhöhen den im Kondensatbehälter 14 herrschen
den Gesamtdruck. Der Gesamtdruck im Kondensatbehälter 14 im Vergleich
zu dem in der Trockenkammer 1 herrschenden Gesamtdruck ist die we
sentlichste und einzig zuverlässige Kenngröße für die Steuerung des
erfindungsgemäßen Verfahrens, nicht aber die Temperatur in der Troc
kenkammer 1 und im Kondensatbehälter 14.
Die Zufuhr von Wärme an das zu trocknende Holz 5 in der Trockenkammer
1 erfolgt vornehmlich über Wasserdampf. Der Wasserdampf nimmt von der
beheizten Kammerwand Wärme auf und gibt diese an das Holz 5 ab. Eine
Einrichtung zum Umwälzen von Dampf beispielsweise durch in der Troc
kenkammer 1 eingebaute Ventilatoren ist bei der Erfindung vorteil
haft, insbesondere bei allseitig beheizten Kammerwänden aber nicht
zwingend erforderlich.
Aus dem erwärmten Holz 5 verdampft soviel Wasser, bis der Partial
druck des Wasserdampfes in der Trockenkammer 1 jenen Wert erreicht,
welcher der Dampfdruckkurve von Wasser (Fig. 2) bei der jeweils
vorliegenden Holztemperatur entspricht. Wird durch Öffnen des Ventils
10 Dampf aus der Trockenkammer 1 in den Kondensatbehälter 14 abgelas
sen, so wird das Dampfdruck-Gleichgewicht in der Trockenkammer 1
verändert. Aus dem erwärmten Holz 5 verdampft neuerlich Wasser und
das erforderliche Gleichgewicht wird wieder hergestellt. Dabei wird
dem Holz 5 von den Heizeinrichtungen 2 durch den Dampf, der sich beim
Ausführen des Verfahrens der Erfindung in der Trockenkammer 1 bildet,
Wärme zugeführt und so die Wärmeabfuhr durch Verdampfungswärme ausge
glichen. Auf die gewünschte (voreingestellte) Temperatur des Holzes
5 hat die für gewöhnlich deutlich höhere Temperatur der Wand der
Trockenkammer 1 keinen nachteiligen Einfluß, da die Holztemperatur
über den sich in der Trockenkammer ausbildenden Gesamtdruck geregelt
wird, der im günstigsten Fall dem Dampfdruck des Wassers entsprechend
der Holztemperatur gleich ist. Beim Überschreiten des der Temperatur
vorgabe entsprechenden Dampfdruckes um einen ebenfalls voreingestell
ten Grenzwert wird Dampf abgelassen und das Holz kühlt durch die
Verluste an Verdampfungswärme ab, so daß dessen Temperatur nicht
höher ansteigen kann als es dem höchstzulässigen, vorgegebenen Sy
stemdruck entspricht.
Bei einer vorgegebenen Trocknungstemperatur von beispielsweise 60°C
beträgt der korrespondierende Partialdruck des Wasserdampfes etwa 200
Millibar, wobei 1 m3 Dampfvolumen etwa 130 g Wasser enthält. Bei einer
auf kurze Trocknungszeit ausgelegten Führung des erfindungsgemäßen
Verfahrens werden durchschnittlich 2 bis 4 Liter Wasser pro Tonne
Naßholz und Stunde entfernt. Dies entspricht im obigen Beispiel dem
Ablassen von etwa 15 bis 30 m3 Wasserdampf pro Tonne Holz in der
Stunde. Entsprechend häufig wird das Ventil 10 geöffnet.
Wie oben bereits dargelegt, werden mit dem Wasserdampf aus der Vaku
umkammer auch allenfalls vorhandene Fremd-Gase abtransportiert. Dies
hat den vorteilhaften Effekt, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
die vorteilhafte Bedingung einer praktisch reinen Wasserdampfatmo
sphäre in der Trockenkammer 1 in bestmöglicher Weise erfüllt wird.
Dies insbesondere, da die sich im Kondensatbehälter 14 sammelnden,
dort nicht kondensierenden Gase durch die Erfassung des Gesamtdruckes
permanent überwacht und von Zeit zu Zeit durch Abpumpen entfernt
werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere auch
sichergestellt, daß ungeachtet der jeweils vorliegenden Temperaturen
zwischen der Trockenkammer 1 und dem Kondensatbehälter 14 ein ein
stellbares Mindestdruckgefälle permanent aufrecht gehalten wird.
Zusammenfassend kann ein Beispiel der Erfindung wie folgt beschrieben
werden:
Beim Trocknen von Feuchtigkeit, insbesondere Feuchtigkeit in Form von Wasser, enthaltendem Gut, insbesondere von Holz, wird das zu trock nende Gut in einer Unterdruckkammer in einer Wasserdampfatmosphäre unter weitestgehendem Ausschluß von Luft oder Sauerstoff erwärmt. Der aus dem zu trocknenden Gut entweichende Dampf wird außerhalb der Unterdruckkammer in einem unter Unterdruck gesetzten Kondensatbehäl ter kondensiert. Dabei wird der Gesamtdruck im Kondensatbehälter unabhängig vom Unterschied zwischen der Temperatur in der Unter druckkammer und der Temperatur im Kondensatbehälter um ein vorgewähl tes, einstellbares Ausmaß kleiner gehalten als der Gesamtdruck in der Unterdruckkammer.
Beim Trocknen von Feuchtigkeit, insbesondere Feuchtigkeit in Form von Wasser, enthaltendem Gut, insbesondere von Holz, wird das zu trock nende Gut in einer Unterdruckkammer in einer Wasserdampfatmosphäre unter weitestgehendem Ausschluß von Luft oder Sauerstoff erwärmt. Der aus dem zu trocknenden Gut entweichende Dampf wird außerhalb der Unterdruckkammer in einem unter Unterdruck gesetzten Kondensatbehäl ter kondensiert. Dabei wird der Gesamtdruck im Kondensatbehälter unabhängig vom Unterschied zwischen der Temperatur in der Unter druckkammer und der Temperatur im Kondensatbehälter um ein vorgewähl tes, einstellbares Ausmaß kleiner gehalten als der Gesamtdruck in der Unterdruckkammer.
Sobald in der Unterdruckkammer (Trockenkammer) der Gesamtdruck in
dieser wegen des aus dem zu trocknenden Gut entweichenden Wasserdamp
fes einen vorbestimmten Wert erreicht hat, wird Dampf und allenfalls
aus dem zu trocknenden Gut entweichende oder von außen eingedrungene
Gase aus der Unterdruckkammer über einen Vorkühler in den Kondensat
behälter geleitet und dort kondensiert. Nicht kondensierbare Gase
werden von Zeit zu Zeit aus dem Kondensatbehälter abgepumpt. Hierzu
wird die im Kondensatbehälter herrschende Temperatur erfaßt und der
im Kondensatbehälter herrschende Gesamtdruck mit dem der erfaßten
Temperatur entsprechenden Wasserdampfdruck verglichen. Sobald zwi
schen dem so berechneten Wasserdampfdruck und dem tatsächlich vorlie
genden Gesamtdruck im Kondensatbehälter eine Differenz vorgegebener
Größe vorliegt, wird an den Kondensatbehälter zusätzlich Unterdruck
angelegt, um aus diesem nicht kondensierende Gase zu entfernen.
Claims (23)
1. Verfahren zum Trocknen Feuchtigkeit enthaltenden Produkten,
insbesondere von Holz, vorzugsweise Schnittholz, bei dem das zu
trocknende Gut in einer Unterdruckkammer in einer Wasserdampf
atmosphäre erwärmt wird und bei dem der aus dem zu trocknenden
Gut entweichende Dampf außerhalb der Unterdruckkammer in einem
unter Unterdruck gesetzten Raum kondensiert wird, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Gesamtdruck im Kondensationsraum unabhän
gig vom Unterschied zwischen der Temperatur in der Unterdruck
kammer und der Temperatur im Kondensationsraum um ein vorge
wähltes, einstellbares Ausmaß niedriger gehalten wird als der
Gesamtdruck in der Unterdruckkammer.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Gesamtdruck im Kondensationsraum um mindestens 5 mbar, höch
stens aber um die um 5 mbar verringerte Differenz der theoreti
schen, den in der Unterdruckkammer einerseits und im Kondensa
tionsraum anderseits herrschenden Temperaturen entsprechenden
Dampfdrücke in der Unterdruckkammer und im Kondensationsraum
niedriger gehalten wird als der Gesamtdruck in der Unterdruck
kammer.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Gesamtdruck im Kondensationsraum und der Gesamtdruck in der
Unterdruckkammer permanent überwacht werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß im Kondensationsraum die in ihm herrschende Tem
peratur permanent erfaßt wird, daß der der erfaßten Temperatur
entsprechende Dampfdruck mit dem im Kondensationsraum herr
schenden Gesamtdruck verglichen wird und daß an den Kondensa
tionsraum zusätzlicher Unterdruck angelegt wird, sobald zwi
schen dem berechneten Dampfdruck und dem effektiv vorhandenen
Gesamtdruck eine Differenz von vorgegebener Größe vorliegt.
5. Verfahren nach, einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß in der Unterdruckkammer ein Wasserdampf-Partial
druck aufrecht erhalten wird, der einer vorgegebenen, voreinge
stellten Trocknungstemperatur entspricht und daß die die Unter
druckkammer begrenzenden Wandflächen auf einer Temperatur ge
halten werden, die um wenigstens 4 bis 5°C höher liegt als die
zum Erreichen des zur vorgegebenen Trocknungstemperatur korre
spondierenden Wasserdampf-Partialdruckes theoretisch erforder
liche Trocknungstemperatur.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß vor dem Beginn des Evakuierens in die Unterdruck
kammer Wasser in einer Menge von wenigstens 100 ml per m3 Kam
mervolumen eingebracht wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Unterschied des Gesamtdruckes in der Unter
druckkammer vom Gesamtdruck in dem Kondensationsraum auf
100 mbar gehalten wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Verbindung zwischen der Unterdruckkammer und
dem Kondensationsraum wenigstens zeitweise gesperrt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Unterdruckkammer zu Beginn eines Trocknungs
vorganges vom Kondensationsraum getrennt wird, daß mit dem
Erwärmen des zu trocknenden Gutes in der Unterdruckkammer be
gonnen wird, daß die Verbindung zwischen Unterdruckkammer und
Kondensationsraum beim Erreichen eines bestimmten Dampfdruckes
bzw. Gesamtdruckes in der Unterdruckkammer geöffnet wird und
daß die Verbindung des Kondensationsraumes mit der Unterdruck
kammer wieder gesperrt wird, sobald in der Unterdruckkammer der
Gesamtdruck unter einen vorgegebenen Wert abgesunken ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Überströmen von Dampf aus der Unterdruckkam
mer in den Kondensationsraum gedrosselt ausgeführt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß beim Trocknen von Holz aus dem Holz in der Unter
druckkammer austretende, gasförmige Anteile zusammen mit aus
dem Holz austretenem Wasserdampf aus der Unterdruckkammer in
den Kondensationsraum geleitet werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Evakuieren der Unterdruckkammer eine vorwähl
bare Zeitspanne fortgesetzt wird, nachdem ein vorgegebener, der
in der Unterdruckkammer herrschenden Temperatur entsprechender
Wasserdampf-Druck erreicht worden ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Temperatur im Kondensationsraum kontinuier
lich erfaßt wird und daß der Kondensationsraum, wenn die Ver
bindung mit der Unterdruckkammer gesperrt ist, evakuiert wird,
bis in diesem ein Druck herrscht, der so groß ist wie der der
gemessenen Temperatur entsprechende Wasserdampf-Druck.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das
Evakuieren des Kondensationsraumes noch eine vorgegebene Zeit
spanne fortgesetzt wird, nachdem der gewünschte Druck erreicht
worden ist.
15. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der An
sprüche 1 bis 14, mit einer Unterdruckkammer als Trockenkammer
(1) mit einer dem Innenraum (6) der Trockenkammer (1) zugeord
neten Heizeinrichtung (2), mit einer Kondensationseinrichtung
(11, 14), die mit der Trockenkammer (1) über wenigstens eine
Leitung (7) in Verbindung steht, und mit einer Vakuumpumpe (17)
zum wahlweisen Evakuieren sowohl der Trockenkammer (1) als auch
der Kondensationseinrichtung (11, 14), dadurch gekennzeichnet,
daß sowohl in der Trockenkammer (1) als auch in der Kondensa
tionseinrichtung (11, 14) Sensoren (22, 23) zum Erfassen von
Druck und Sensoren (21a, 21b, 24) zum Erfassen von Temperatur
vorgesehen sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kondensationseinrichtung aus einem Vorkühler (11) und aus einem
Kondensatbehälter (14) besteht.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet,
daß von der Vakuumpumpe (17) eine Leitung (8) ausgeht, die mit
dem Innenraum (6) der Trockenkammer (1) in Verbindung steht und
in der ein Absperrventil (9) vorgesehen ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekenn
zeichnet, daß von der Vakuumpumpe (17) eine Leitung (16) aus
geht, die mit der Kondensationseinrichtung (11, 14) in Verbin
dung steht und in der eine Absperrvorrichtung (15) vorgesehen
ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Leitung (7), über welche der Innenraum (6)
der Trockenkammer (1) mit der Kondensationseinrichtung (11, 14)
in Verbindung steht, mit einem Absperrventil (10) ausgerüstet
ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekenn
zeichnet, daß in der Leitung (7) zwischen der Kondensationsein
richtung (11, 14) und der Trockenkammer (1) eine Drossel (19)
vorgesehen ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekenn
zeichnet, daß in der Trockenkammer (1) wenigstens ein Tempera
turfühler (21a) zum Erfassen der Temperatur des zu trocknenden
Gutes (5) und wenigstens ein weiterer Temperaturfühler (21b)
zum Erfassen der Temperatur der den Raum Innenraum (6) in der
Trockenkammer (1) begrenzenden Wand vorgesehen sind.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Vorkühler (11) zwischen der Trockenkammer (1)
und dem Kondensatbehälter (14) angeordnet ist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Vorkühler (11) automatisch zusätzlich gekühlt
wird, wenn die Temperatur in der Kondensationskammer (14) nur
noch um 5 bis 7°C geringer ist, als es der korrespondierenden
Temperatur eines höchstzulässigen Wasserdampf-Partialdruckes
entspricht, welcher nur noch um den vorgewählten, voreinstell
baren Wert geringer ist als der Gesamtdruck in der Trockenkam
mer (1).
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