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