DD211938A5

DD211938A5 - Verfahren und vorrichtung zum trocknen keramischer formlinge

Info

Publication number: DD211938A5
Application number: DD83257617A
Authority: DD
Inventors: Andrej L Benev; Vassil D Rajtschev; Georgi S Jetschev; Stilijan N Zontschev
Original assignee: Knipism Savodproekt Sofia Gurk
Priority date: 1982-12-07
Filing date: 1983-12-07
Publication date: 1984-08-01
Also published as: FR2541266B3; DE3245282A1; IT1212904B; SU1310595A1; IT8349461A0; FR2541266A1

Abstract

Durch die Erfindung soll bei geringem Zeit- und Energieaufwand eine hohe Qualitaet erzielt werden und Riss- und Deformationsbildung der Formlinge vermieden, Zyklen ermoeglicht werden, die eine Blas- und eine Ruhezeit enthalten, sowie eine optimale Steuerung des Trocknungsprozesses gewaehrleisten. Erfindungsgemaess wird das dadurch erreicht, dass das Verhaeltnis zwischen der Blaszeit und der Zeit ohne Blasen in jedem Zyklus mit Ablauf des Trocknungsprozesses so geaendert wird, dass die Zeit ohne Blasen zum Ende des Trocknungsprozesses hin kuerzer wird sowie durch eine Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens bei der das Verhaeltnis zwischen der Breite der Duesen und dem Zwischenduesenabstand am Anfang der ersten Sektion des Trocknungsraums vorzugsw. 1:50 ist, wonach das Verhaeltnis vergroessert wird u. am Ende der ersten Sektion bis 1:8 betraegt u. am Anfang d. zweiten Sektion vorzugsw. 1:20 ist, wobei es vergroessert wird und am Ende der zweiten Sektion vorzugsweise bis 2:1 betraegt.

Description

Berlin, den 19. 3. 84 AP 3 28 8/257 617 б 63 303 23

Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen keramischer Formlinge Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen keramischer Formlinge verschiedener Form, die während der Trocknung mit konstanter Geschwindigkeit bewegt werden, wobei das Trocknungsmedium den Erzeugnissen periodisch zugeführt wird und die Parameter des Trocknungsmediuras konstant gehalten werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Beim Trocknen keramischer Formlinge werden diese bekanntlich mit stetiger Geschwindigkeit bewegt, während das Trocknungsmediuffl periodisch zugeführt wird. Der Trocknungsvorgang besteht aus einzelnen Zyklen. Oeder Zyklus besteht aus der Summe der Blaszeit und der blasfreien Zeit, wobei das Verhältnis zwischen diesen Zeiten von Anfang bis zum Ende des Trocknungsprozesses gleich und konstant bleibt und die Parameter des Trocknungsmediums konstant sind.

Der Nachteil des bekannten Verfahrens liegt darin, daß die Formlinge mit einer perfekten Periodik, vor allem mit dem gleichen und konstanten Verhältnis von Anblas- zu Ruhezeit bestrichen werden, was zu einer verlängerten Trocknungszeiü und einem größeren Energieaufwand führt. Es wurde weiterhin festgestellt, daß es eine gewisse obere Grenze gibt, die die Geschwindigkeit der kurzzeitigen stoßweisen Verdampfung, während des ersten Zeitraumes, d. h. des Abschnittes der in-

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tensiven Verdampfung, mit Rücksicht auf die Eigenschaften der Masse und der Form der Formlinge festliegt.

Ein weiteres Verfahren zum Trocknen keramischer Formlinge ist bekannt, bei dem die Formlinge mit dem Trocknungsmedium in zwei Phasen vorgetrocknet werden, wobei die letztere abwechselnd von einander gegenüberliegenden Seiten intermittierend beblast, und dann fertiggetrocknet, in dem sie einem kontinuierlich umgewälzten Heißluftstrom ausgesetzt werden.

Der Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, daß die Steuerung des Trocknungsprozesses nicht optimal geführt wird und es ebenso eine längere Trocknungszeit erfordert, insbesondere in der zweiten Phase der Vortrocknung und in der Fertigtrocknung, so daß der Energieaufwand unnötig erhöht wird. Von besonderer Bedeutung aber erweist sich die Frage um wieviel höher über der maximal zulässigen Verdampfungsgeschwindigkeit die Geschwindigkeit der kurzzeitigen stoßweisen Verdampfung liegt.

Es ist weiterhin eine Vorrichtung zum Trocknen keramischer Formlinge bekannt, die mit einem endlosen Förderer ausgerüstet ist, der eine schrittweise Bewegung aufweist und mit Trägern für die Formlinge und mit Düsen zur Beaufschlagung der Formlinge mit Trocknungsluft oder dgl. versehen ist. Dabei sind die Düsen in einer zur Förderrichtung der Formlinge mindestens etwa parallelen Richtung periodisch vorwärts und rückwärts bewegbar, wobei mehrere nebeneinanderliegende Düsenkasten mittels nachgiebiger Verbindungsstücke an einem Kanal für Trockenluft angeschlossen sind.

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Der Nachteil dieser Vorrichtung liegt darin, daß der Förderer eine schrittweise Bewegung und die Düsen eine hin-undhergehende Bewegung während des Trocknungsprozesses besitzen, so daß keine Möglichkeit vorhanden ist Zyklen zu schaffen, die eine Blaszeit und eine Ruhezeit enthalten.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, bei geringem Zeit- und Energieaufwand eine hohe Qualität der keramischen Formlinge zu gewährleisten,

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Trocknen keramischer Formlinge verschiedener Form, die während der Trocknung mit konstanter Geschwindigkeit bewegt werden, wobei das Trocknungsmedium den Erzeugnissen periodisch zugeführt wird und die Parameter des Trocknungsmediunis konstant gehalten werden sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, bei dem Riß- und Deformationsbildungen der Formlinge vermieden und Zyklen ermöglicht werden, die eine Blaszeit und eine Ruhezeit enthalten, sowie eine optimale Steuerung des Trocknungsprozesses gewährleisten»

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Verhältnis zwischen der Blaszeit und der Zeit ohne Blasen eines jeden Zyklus mit Ablauf des Trocknungsprozesses so geändert wird, daß die Zeit ohne Blasen zum Ende des Trock-

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nungsprozesses hin kürzer wird.

Vorteilhafterweise wird das Verhältnis zwischen der slaszeit und der Zeit ohne Blasen in jedem Zyklus ständig während des Trocknungsprozesses bis auf 2 : 1 erhöht.

Bei dieser zyklisch unterbrochenen Slaszeit mit einem Trocknungsmedium mit konstanten Parametern wird das Verhältnis zwischen der Blaszeit und der Zeit ohne Blasen eines jeden Zyklus ständig während des Trocknungsprozesses erhöht, wobei dieses Verhältnis zwischen der Blaszeit und der Zeit ohne Blasen nach einem linearen Gesetz in einer Funktion der Verminderung in der Zeit des Logarithmus der Feuchtigkeit der Formlinge erhöht wird, bei welchem diese Verminderung fast konstant während des Trocknungsprozesses erhalten bleibt. Die Verminderung in der Zeit des Logarithmus der Feuchtigkeit kann vorteilhaft erweise mit Hilfe eines empirischen Diagramms berechnet oder versuchsweise ermittelt werden.

Weiterhin kann die zyklisch unterbrochene Blaszeit mit einem konstante Parameter aufweisenden Trocknungsmedium auf so eine Weise erfolgen, bei der in jedem Zyklus das Verhältnis zwischen der Blaszeit und der Zeit ohne Blasen ständig während des Trocknungsprozesses erhöht wird, indem das Verhältnis zwischen der Blaszeit und der Zeit ohne Blasen parabolisch in einer Funktion der Verminderung in der Zeit der Feuchtigkeit der Formlinge erhöht wird. Außerdem kann die zyklisch unterbrochene Blaszeit mit einem konstante Parameter aufweisenden Trocknungsmedium erreicht werden, indem in jedem

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Zyklus das Verhältnis zwischen der Blaszeit und der Zeit ohne Blasen ständig während des Trocknungsprozesses erhöht wird, wobei das Verhältnis zwischen der 3laszeit und der Zeit ohne Blasen stufenweise in einer Funktion der Verminderung in der Zeit der Feuchtigkeit der Formlinge erhöht wird. Für eine bessere Annäherung an die Funktion der Verminderung in der Zeit der Feuchtigkeit der Erzeugnisse, muß nach der Erfindung die Stufenanzahl mindestens fünf betragen.

Bei einer Variante des Verfahrens zum Trocknen keramischer Formlinge in einem Trocknungsraum werden die Erzeugnisse in zwei Stufen bei einer unterbrochenen Blaszeit vorgetrocknet, während der die Blasrichtung nacheinanderfolgend aus zwei gegenüberliegenden Seiten erfolgt, bei welchem das Verhältnis zwischen der Blaszeit und der Zeit ohne Blasen eines jeden Zyklus der Blaszeit und der Zeit ohne Blasen während des Trocknungsprozesses verändert wird, wonach die Formlinge bei ununterbrochener Blaszeit fertig getrocknet werden. Nach der Erfindung erfolgt zu Beginn der ersten Stufe der Vortrocknung der BlasprozeS bei einem Verhältnis der Blaszeit und der Zeit ohne 31asen von 1 : 50, wonach das Verhältnis arhythmisch ansteigt und am Ende der zweiten Stufe i : I erreicht.

Bei dieser Variante des erfindungsgemäSen Verfahrens am Anfang der ersten Stufe der Vortrocknung erfolgt die Beblasung bei einem Verhältnis zwischen der Blaszeit und der Zeit ohne Blasen 1 : 30, wonach das Verhältnis stufenweise anwächst und am Ende der ersten Stufe 1 : 24 erreicht. Аш Ende der zweiten Stufe beträgt das Verhältnis 1 : 14, am

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Ende der dritten Stufe ist es 1 : 10, am Ende der vierten weist es 1 : 6 auf und am Ende.der fünften Stufe beträgt es 1 : 2.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einem Trocknungsraum der in drei Sektionen eingeteilt ist, mit einem Rahmen, auf dem ein Transportmechanismus angeordnet ist, mit einblasenden und einsaugenden Elementen mit Düsen und mit einem Gebläsesystem sieht vor, daß die einblasenden und einsaugenden Elemente eines Trocknungsmediums mit Düsen Modulelemente sind, die an Schiebeschisnen an die Modulwand der Kanäle des Gebläsesystems angebracht sind, wobei die Breite der Düsen und der Zwischendüsenabstand kontrollierbar sind.

Vorzugsweise sind die einblasenden und einsaugenden Elemente mit Düsen an den Schiebeschianen am Rahmen angebracht und durch nachgiebige Verbindungen mit dem Gebläsesystem verbunden.

Nach der Erfindung ist das Verhältnis zwischen, der Breite der Düsen und dem Zwischendüsenabstand am Anfang der ersten Sektion des Trocknungsraums vorzugsweise 1 : 50, wonach das Verhältnis vergrößert wird und am Ende der ersten Sektion bis 1 : 8 beträgt und am Anfang der zweiten Sektion vorzugsweise 1 : 20 ist, wobei es vergrößert wird und am Ende der zweiten Sektion vorzugsweise bis 2 : 1 beträgt.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Trocknungszeitdauer gekürzt und der Energieaufwand

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vermindert wird im Vergleich zu den bis zur Zeit bekannten Verfahren,

Die erfindungsge.mäße Trocknungsvorrichtung hat den Vorteil, daß eine schnelle und leichte Änderung des Zwischendüsenabstands und der Düsenbreite gewährleistet wird, was die Schaffung willkürlicher Zyklen ermöglicht, die eine Blaszeit und eine Zeit ohne Blasen enthalten, so daß in der Vorrichtung Erzeugnisse aus verschiedenen Materialien und mit unterschiedlicher Form, mit oder ohne Queröffnungen, ohne jegliche Rissebildung und Deformation getrocknet werden können.

Ausführungsoeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung ist eine Seitenansicht der Trocknungsvorrichtung dargestellt.

Die Vorrichtung besteht aus einem Trocknungsraum, der in drei Sektionen I (in der Figur 'wird nur ein Teil von der Sektion I gezeigt) eingeteilt ist. Im Trocknungsraum ist ein Transportmechanismus 2 angeordnet, welcher auf einen Rahmen 1 angebracht ist. Auf dem Rahmen 1 sind Schiebeschienen 3 angebracht, an denen einblasende und einsaugende Elemente mit Düsen 4 befestigt sind, die eine kontrollierbare Breite a aufweisen. Diese Elemente können modulartig ausgeführt werden und sind an die Modulwand der Kanäle für das Trocknungsmedium eines Gebläsesystems б angeschlossen. In diesem Fall sind die Düsen 4 über eine biegsame Leitung 5 mit dem

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Gebläsesystera б zum Zuführen und Abführen des Trocknungsmediums verbunden. Der Zwischendüsenabstand b ist also kontrollierbar

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:

Die zu trocknenden Erzeugnisse werden auf den Transportmechanisraus 2 gestellt, der sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt. Während ihrer Vorwärtsbewegung mit dem Transportmechanismus 2 wird das Trocknungsmedium über die Düsen 4 zugeführt. Für das Trocknen von Erzeugnissen aus einem anderen Material und mit anderer Form werden die Düsen 4 auf den Schiebeschienen 3 in einem bestimmten Abstand voneinander, abhängig von den jeweils vorgegebenen technologischen Betriebsbedingungen angeordnet.

Anhand der nachstehend angeführten Seispiele wird das erfindungsgemä&e Verfahren beispielsweise näher erläutert.

Beispiel 1

Keramische Erzeugnisse in Form eines Parallelepipeds mit Ausmaßen 250/60/125 mm mit runden Queröffnungen und 30%igem Hohlraum werden in einem Versuchstrocknungskanal mit der schmalen Seite quer zu dem aufeinanderfolgend _} zweiseitig beblasenen Wärmeluftstrom gestellt. Die Erzeugnisse sind aus Ton mit folgender Zusammensetzung hergestellt:

SiO₂ - 58,3 %, Al₂O₃ - 15,9 %, Fe₂O₃ - 7,1 %, CaO - 5,6 %, MgO - 1,5 %, Na₂O - 0,8 %, K₂O - 2,2 %, SO₂ - 0,1 Verlust bei der Härtung - 8,4 %

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und kernmetrische Zusammensetzung:

über 2 л»m - 0,5 %, von 2 bis 0,05 mra - 12,0 %_t von 0,05 bis 0,005 mm - 46,0 % und unter 0,005 mm - 41,5

5%»

Die Durchschnittsfeuchtigkeit jedes Erzeugnisses beim Anlaß der Versuchsinstallation beträgt 22 %. Das 31astrocknungsmediura weist eine Temperatur von 90 C, relative Feuchtigkeit 10 % und eine Geschwindigkeit von 12 m/s auf. Der Blasprozeß erfolgt, indem in jedem Zyklus das Verhältnis allmählich stufenweise während des Trocknungsprozesses erhöht wird, bei welchem das Verhältnis zwischen der Düsenbreite a und dem Zwischendüsenabstand in fünf Stufen stufenartig erhöht wird j indem es in der ersten Stufe 1 : 30 ist, in der zweiten Stufe beträgt das Verhältnis 1 : 24, in der dritten Stufe ist es 1 : 14, in der vierten Stufe beträgt es 1 : 10 und in der fünften Stufe beträgt das Verhältnis 1 : 6, Die Slaszeit ist in jedem Zyklus konstant und beträgt 5 s für den gesamten Trocknun.gsprozeß, Während der ersten 30 min des Trocknungsprozesses beträgt das Verhältnis zwischen der 3laszeit und der blasfreien Zeit für einen Zyklus 1 : 30, d. h. , daß nach 5 s Blaszeit 2,5 min blasfreie Zeit der Erzeugnisse folgt, Von aer 30. min bis zur 50. min vom Trocknungsprozeßanfang ist das Verhältnis i : 24, von der 60, bis zur 90. min ist es 1 : 14, von der SO. bis zur 120. min beträgt es 1 : 10, von der 120, bis zur 240. min ist das Verhältnis 1 : 5, In der Zeitdauer von 2^0 min werden die Erzeugnisse auf eine Feuchtigkeit von 8 % getrocknet.

Es wurde festgestellt, daß die Festigkeit der Erzeugnisse während des Trocknungsprozesses allmählich zunimmt. Zwischen

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der 180. und der 190. min des Trocknungsprozesses bei einer Feuchtigkeit von etwa 13 % widerstehen die Erzeugnisse Oe-

~ 2 —

reits einem Druck von 4 kg/cm . hs wurden keine Rissebildungen im Material bis zum Ende des Trocknungsprozesses beobachtet. Es hat sich gezeigt, daß die Nachtrocknung von 8 % auf 2 % Feuchtigkeit auch bei einer Blaszeit mit warmer Luft ohne Unterbrechung erfolgen kann.

Beispiele 2 und 3

Dieselben Erzeugnisse wurden bei denselben Verhältnissen, wie im Beispiel 1 angegeben, auf eine Feuchtigkeit von 8 % getrocknet, wobei das Verhältnis zwischen der Düsenbreite und dem Zwischendüsenabstand einer parabolischen Funktion zwischen 1 : 50 und 1:2, bzw. einer linearen Funktion zwischen 1 : 50 und 1 : 2 folgt, bei einer ständigen Blaszeit eines jeden Zyklus gleich 20 s. Die Trocknungszeiten betragen 260 min bzw. 235 min.

Es wurde festgestellt, daß keine Rissebildung im Material vorhanden ist. Die Trocknungsdauer in beiden Fällen ist fast dieser im Beispiel 1 angegebenen gleich,

Beispiel 4

Dieselben Erzeugnisse werden einer Trocknung bei denselben Verhältnissen, wie die oben angeführten, ausgesetzt. Es wurde ein rhythmisches Seblasen der Erzeugnisse auf eine Feuchtigkeit von 8 % mit einem konstanten Verhältnis zwischen der 31aszeit und der blasfreien Zeit 1 : 10 (20 s Blaszeit und der blasfreien Zeit) vorgenommen. Die Erzeugnisse wurden

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in einer Trocknungszeitdauer von 250 min auf die obenerwähnte Feuchtigkeit getrocknet.

Es wurde festgestellt, daß die Erzeugnisse Risse an den Öffnungen aufweisen und an einigen Stellen auch Defekte.

Claims

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Erfindunqsanspruch

1« Verfahren zum Trocknen keramischer Formlinge verschiedener Form, die während der Trocknung mit konstanter Geschwindigkeit bewegt werden* wobei das Trocknungsmedium den Erzeugnissen periodisch zugeführt wird und die Parameter des"Trocknungsmediums konstant gehalten werden, gekennzeichnet dadurch, daß das Verhältnis zwischen der Blaszeit und der Zeit ohne Blasen in jedem Zyklus mit Ablauf des Trocknungsprozesses so geändert wird, daß die Zeit ohne Blasen zum Ende des Trocknungsprozesses hin kürzer wird*

2« Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Verhältnis zwischen der 3laszeit und der Zeit ohne Blasen in jedem Zyklus ständig während des Trocknungsprozesses bis auf 2 : 1 erhöht wird.

3, Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Verhältnis zwischen der Blaszeit und der Zeit ohne Blasen linear als eine Funktion der Verminderung in der Zeit des Logarithmus der Feuchtigkeit der keramischen Formlinge erhöht wird, wobei diese zeitlich-kontinuierliche Verminderung fast konstant mit Ablauf des Trocknungsprozesses erhalten wird.

4» Verfahren nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Verminderung des Logarithmus der Feuchtigkeit mit der Hilfe eines empirischen Diagramms bestimmt ist.

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5* Verfahren nach Punkt I₁ gekennzeichnet dadurch, daß das Verhältnis zwischen der 3laszeit und der Zeit ohne 3lasen parabolisch als eine Funktion der Verminderung in der Zeit der Feuchtigkeit der Formlinge mit Ablauf des Trocknungsprozesses erhöht wird«

6. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Verhältnis zwischen der Blaszeit und der Zeit ohne Blasen stufenweise als eine Funktion der Verminderung in der Zeit der Feuchtigkeit der Formlinge mit Ablauf des Trocknungsprozesses erhöht wird.

7, Verfahren nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß für eine optimale Annäherung an die Funktion der Verminderung in der Zeit der Feuchtigkeit der Formlinge die Stufenzahl mindestens fünf beträgt,
8. Verfahren nach Punkt 1, bei dem die Formlinge in einem Trocknungsraum in zwei Phasen bei periodischer Blaszeit vorgetrocknet werden,, indem sie abwechselnd von einander gegenüberliegenden Seiten intermittierend beblasen werden, wonach die Formlinge bei ununterbrochener 3laszeit fertig getrocknet werden, gekennzeichnet dadurch, daß zu Beginn der ersten Phase der Vortrocknung der Blasprozeß bei einem Verhältnis der Blaszeit und der Ruhezeit von 1 : 50 erfolgt, wonach das Verhältnis arhythmisch ansteigt und am Ende der zweiten Phase der Vortrocknung 1 : 1 erreicht,

9, Verfahren nach Punkt 8, gekennzeichnet dadurch, daß am

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Anfang der ersten Phase die Beblasung bei einem Verhältnis zwischen der Blaszeit und der Ruhezeit 1 t 30 erfolgt* wonach das Verhältnis stufenartig anwächst und am Ende einer ersten Stufe 1 : 24, am Ende einer zweiten Stufe 1 : 14, ara Ende einer dritten Stufe 1 : 10, am Ende einer vierten Stufe 1 : б und ara Ende einer fünften Stufe 1 : 2 beträgt.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Punkte 1 bis 9, mit einem Trocknungsraum,der in drei Sektionen eingeteilt ist, mit einem Rahmen, auf dem ein Transportmechanismus angeordnet ist, mit einblasenden und einsaugenden Elementen mit Düsen und mit einem Gebläsesystem, gekennzeichnet dadurch, daß die einblasenden und einsaugenden Elemente mit Düsen (4) Modulelemente sind, die an Schiebeschienen (3) an die Modulwand der Kanäle des Gebläsesystems (6) angebracht sind, wobei die Breite (a) der Düsen (4) und der Zwischendüsenabstand (b) kontrollierbar sind.

11« Vorrichtung nach Punkt 10, gekennzeichnet dadurch, daß die einblasenden und einsaugenden Elemente mit Düsen (4) an den Schiebeschienen (3) am Rahmen (1) angebracht und durch nachgiebige Verbindungen (5) mit dem Gebläsesystem (6) verbunden sind»

12« Vorrichtung nach Punkt 10 oder 11, gekennzeichnet dadurch, daß das Verhältnis zwischen der Breite (a) der Düsen (4) und dem Zwischendüsenabstand (b) am Anfang der ersten Sektion (I) des Trocknungsraums vorzugsweise 1 :

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ist, wonach das Verhältnis vergrößert wird und am Ende der ersten Sektion (I) bis 1:8 beträgt und am Anfang der zweiten Sektion vorzugsweise 1 : 20 ist, wobei es vergrößert wird und ara Ende der zweiten Sektion vorzugsweise bis 2 : 1 beträgt.

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