DE2055390A1 - Trocknersystem mit direkter Behei zung bzw Feuerung - Google Patents

Description

PAe Blumbich, Wexr, Bergen · 62 Wiesbaden ■ Sonncnbcrger Strafe 43

Moore Dry Kiln Company of Oregon

North Portland,
Oregon 97043, USA

Trocknersystem mit direkter Beheizung bzw. Feuerung

Die Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Kontroll- und Steuereinrichtung für einen mit Gas oder Öl direkt geheizten bzw. gefeuerten Trockenofen des Typs, bei welchem der heißen Mischung aus Ofenbrenngasen und aus dem Trockner zurückfließender Luft während bestimmter Intervalle des Trocknungs- und Konditionierungszyklus Wasser zugeführt wird, um ein zirkulierendes gasförmiges Medium von gewünschter Temperatur und gewünschtem Feuchtigkeitsgehalt für die Behandlung von in dem Trockner vorhandenem Material zur Verfügung zu stellen. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine verbesserte Kontroll- und Steuereinrichtung zur vorteilhafteren und wirksameren automatischen Regelung des Betriebs eines direkt geheizten Trockenofens des beschriebenen Typs, vor allem in denjenigen Zeitabschnitten des Trocknungszyklus, in denen ein

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erhöhter Feuchtigkeitsgehalt erforderlich ist und in Abhängigkeit hiervon in die zirkulierenden Gase bzw. die verbrannten Ofengase eine große Menge Wasser in flüssigem Zustand zwecks Verdampfung eingebracht wird. Die Steuerungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann zunächst ganz allgemein vorteilhaft in Ofensystemen verwendet werden, die ein erhitztes und befeuchtetes gasförmiges Medium Trocknern zur Behandlung verschiedener Materialien zuführen. Besonders geeignet ist es Jedoch für Trockner, die für das Trocknen und Konditionieren von Nutzhartholz verwendet werden. Dementsprechend wird die Erfindung im folgenden in Anwendung auf Trockenofen dieses Typs beschrieben und gezeigt.

Es ist beim Trocknen von Materialien, wie Nutzholz, in Trocknern bzw. Trockenofen allgemein bekannt, erhitzte Luft mit einem sehr hohen Feuchtigkeitsgehalt zu verwenden, um Nutzholz während des Trocknungsprozesses in geeigneter Weise zu konditionieren, um nämlich ein zu schnelles Trocknen der Oberfläche und äußerer Teile des Nutzholzes zu verhindern, das andernfalls ein Werfen, oder andere Formen der Beschädigung oder Wertminderung des Produkts hervorrufen könnten. Bei einem Trockenofen mit direkter Heizung bzw. Feuerung erhält man das gasförmige Trocknungsmedium durch Verdampfung von Wasser in benötigter Menge in verbrannten Ofengasen, die von einem mit Öl oder Gas gespeisten Brenner erzeugt werden. Anschließend läßt man die sich ergebende Mischung durch das Trocknersystem zirkulieren.

Es sind Trockenofensysteme dieses allgemeinen Typs bekannt (USA-Patente J 269 715 und 5 151 850), die angeschlossene

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Kontroll- und Steuerungseinrichtungen zur Regelung des Betriebs des Ofens und für die Einführung von Sprühwasser aufweisen, um vorher bestimmte Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen in dem Trockner aufrechtzuerhalten. Eins der wichtigten Dinge beim Betrieb eines Trocknersystems mit direkter Feuerung, im Gegensatz zu den herkömmlicheren Trocknern, bei denen man den von einem gesonderten Boiler erhaltenen Dampf als ein befeuchtendes Medium zur Trocknung und Konditionierung des Produkts durch den Trockner zirkulieren läßt, ist das ™

Erfordernis, daß im wesentlichen das gesamte in die verbrannten Ofengase eingespritzte Wasser schnell und vollständig in dem zirkulierenden Luftstrom verdampft werden muß; andernfalls ist das unverdampfte Wasser bestrebt, sich an den Wänden und auf dem Boden des Trockners niederzuschlagen, wobei es ein Abblättern und andere korrosive Wirkungen hervorruft, oder auch auf dem Holz selber, wo es unerwünschte Kalkablagerungen und Flecken hillerläßt.

Die genannten Patente Kr. 3 269 715 und 3 1^1 850 waren auf Ausbildungen von Zweiwegsteuerungen für solche direkt ^ beheizten Trockenofensysteme gerichtet, bei welchen eine schnelle und vollständige Verdampfung des in das zirkulierende gasförmige Medium während bestimmter Perioden des TrocknungszyMus eingespritzten Wassers dadurch erreicht wurde, daß man den Ofenbrenner während dieser Perioden mit größerer Verbrennungsleistung betrieb, unabhängig davon, ob die dann in der Trockenkammer vorhandenen Trocknuigsbedingungen zusätzliche Wärme erfordern oder nicht, oo verursachte die Ofenkontroll- und Steuereinrichtung stets, sobald in den zirkulierenden Gasen ein zusätzlicher Feuchtigkeitsgehalt benötigt wurde, ein

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Anwachsen der Brennerleistung während solcher Perioden auch dann, wenn die Trockneratmosphäre die gewünschte Trockentemperatur aufwies, so daß der augenblickliche, vom Trocknerofen zu deckende Wärmebedarf verhältnismäßig gering war, um sicherzustellen, daß ausreichend Wärmeenergie zum schnellen und wirkungsvollen Verdampfen des Wassers zur Verfügung steht, sobald es in den Gasstrom eingebracht wird.

Im praktischen Betrieb der direkt geheizten Trockenofensysteme der in den genannten Patenten beschriebenen Art hat sich gezeigt, daß eine zufriedenstellendere und vollständigere Verdampfung des eingebrachten Wassers zusammen mit einer verbesserten Steuerung bzw. Kontrolle der in dem Trockner vorherrschenden Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen bewirkt werden konnte, wenn zusätzliche Einrichtungen zur Steuerung der Temperatur und des Durchsatzes der zirkulierenden Trockengase vorgesehen wurden. Dementsprechend wurden Verbesserungen des grundlegenden Kontroll- und Steuerungsystems für direkt beheizte Trockenofen gemäß den benannten vorbekannten Patenten gemacht, um zwei Ziele zu erreichen:

1. Eine bessere Verdampfung des Sprühwassers, das in die Ofengase während derjenigen Perioden bzw. Zeiträume eingebracht wird, in denen ein höherer Feuchtigkeitsgehalt in dem die Trockneratmosphäre bestimmenden Medium benötigt wird, und

2. eine verbesserte Wirksamkeit und Ansprechzeit des Systems hinsichtlich des Erreichens und Aufrechterhal-

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tens vorgeschriebener Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen in der Trocknungsumgebung bzw. -atmosphäre verschiedener Stadien des Trocknungszyklus.

Bei dem direkt beheizten Trockenofensystem nach vorliegender Erfindung ist eine Kombination aus Luftklappen, Drosselklappen und, in einigen Fällen, in ihrer Drehzahl variablen Lüftern bzw. Gebläsen vorgesehen, die in Abhängigkeit von Betätigungssignalen, die von einer Kontroll- und Steuerein- g richtung empfangen werden, die Zirkulation und Rezirkulation von verbrannten Ofengasen durch sowohl den Trockenofen als auch den Rest des Trocknersyst.ems derart steuern, daß eine schnell und wirksame Anpassung an die wechselnden Anforderungen hinsichtlich der Trockentemperatur oder der Feuchttemperatur in der Trockenkammer erzielt wird. Durch wahlweise Betätigung der Luftklappen, Drosselklappen und Lüfter werden der Durchsatz der durch das Trocknersystem zirkulierenden Luftmenge und derjenige Teil dieses Luftstroms, der als aufheizende Luft durch das System rezirkuliert wird, in Abhängigkeit von den Jeweiligen augenblicklichen Temperatur- und Feuchtigkeitsforderungen des Ofens variiert, wie sie durch Vergleich mit vorher vorge- f nommenen Sollwert-Einstellungen bestimmt werden.

Die Steuerung des Durchsatzes des durch den Trockner zirkulierenden gas- und lufthaltigen Mediums bildet zusammen mit der Kontrolle bzw. der Steuerung des Prozentsatzes der durch den Trockenofen rezirkulierenden, aufheizenden Heißluft wirkungsvolle Mittel zur Kontrolle bzw. Steuerung der Umgebungsbedingungen im Trockner (bzw. der Verhältnisse in der Trockneratmosphäre). Insbesondere in den Zeiträumen, in denen Wasser zur Erhöhung des Feuchtigkeitsgehaltes der durch das Trocknersystem zirkulierenden Konditionierungsgase zugefügt'wird, wird der Durchsatz der Ofengase

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in Verbindung mit einer Erhöhung des relativen Prozentsatzes an aufheizender Luft, die durch den Ofen rezirkuliert, herabgesetzt. Auf diese Weise kann die Temperatur der Ofengase erheblich gesteigert werden, derart, daß sie genügend hoch ist, um im wesentlichen das gesamte eingespritzte Wasser ohne Änderung der Verbrennungsleistung des Brenners wirksam zu verdampfen. Der Brenner wird dabei allein von den Trockentemperatur-Erfordernissen in der Trockenkammer gesteuert. Obgleich während solcher Zeiträume die Temperatur in dem Trockenofen stark ansteigt, stellt der verringerte Zufluß an Luft zur eigentlichen Trockenkammer sicher, daß die Trockentemperatur nicht weiter ansteigt, sondern in vorgeschriebener Höhe aufrechterhalten bleibt. Die obige Anordnung bringt insofern einen sehr guten Wirkungsgrad, als sie die Wärmemenge minimiert, die von dem Ofenbrenner gefordert wird, um einerseits die gewünschten Trockentemperaturbedingungen in der Trockenkammer aufrechtzuerhalten und andererseits außerdem das Wasser in zufriedenstellender Weise zu verdampfen, das in den Zeiträumen, in denen die zirkulierenden Trockengase einen erhöhten Feuchtigkeitsgehalt erfordern, in die Brennkammer des Ofens eingebracht wird.

Um eine sichere, aber auch wirksame Regulierung der Temperatur- und Peuchtigkeitsbedingungen in dem durch den Trockenofen und die Trockenkammer zirkulierenden, gasförmigen Medium zu erhalten, ist die Kontroll- und Steuereinrichtung, die die Verbrennungsleistung des Ofenbrenners steuert und die Luftklappen, Drosselklappen und die die Zirkulation der trocknenden und konditionierenden Gase durch das Trocknersystem kontrollierenden

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Lüfterkomponenten betätigt, nicht allein abhängig von den in der eigentlichen Trockenkammer vorhandenen Trocken- und Feuchttemperaturen. Die Kontroll- und Steuereinrichtung empfängt außerdem ein Signal eines dritten Fühlers, das von den Temperaturverhältnissen an der Auslaßleitung bzw. dem Austritt des Ofens abhängig ist, die bzw. der mit der Trockenkammer verbunden ist. Dieser letztgenannte Fühler, der typischerweise Werte registriert, die einige hundert Grade (Fahrenheit) heißer sind, als die Trocken- temperatur der in dem Trockenbereich selber zirkulierenden ' Gase e, wird benutzt, um einen Betrieb des Trockenofens unter überhitzten Bedingungen oberhalb einer Sicherheitstemperatur zu verhindern. Das von diesem Auslaßleitungs-Temperaturfühler empfangene Signal dient als Grenzsignal, das die anderen Kontrollelemente in dem die Verbrennungsleistung des Brenners und den Durchfluß der zirkulierenden Gase durch den Trockner regulierenden System übersteuert, um die Ofentemperatur innerhalb eines sicheren Betriebsbereiches unterhalb einer vorherbestimmten Gefahrensahjelle zu halten. Infolge der umfassenden und zusammenarbeitenden bzw. gemeinschaftlichen Steuerung der Verbrennungsleistung des Brenners und des durch den \

Trockner zirkulierenden Gasstroms, zusammen mit der durch den die Temperatur der Ofengase anzeigenden Fühler gebildeten, übersteuernden Sicherheitseinrichtung, ist das Trockenofenkontroll- und Steuerungssystem der vorliegenden Art in der Lage, eine schnelle und doch sichere Anpassung an wechselnde Bedingungen hinsichtlich der Temperatur- und/ oder Feuchtigkeitserfordernisse in dem Trockner vorzunehmen.

Eine grundlegende Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein verbessertes, direkt geheiztes Trocken-

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ofensystem des Typs zur Verfügung zu stellen,- bei welchem Wasser in flüssiger Form in die Ofengase verdampft wird, um ein erhitztes und befeuchtetes gasförmiges Medium für die Behandlung von zu trocknendem Material zu erhalten.

Ein weiteres Ziel der Erfindung wird darin gesehen, einen verbesserten Kontrollkreis für ein Trockenofensystem des beschriebenen Typs zu schaffen, bei welchem das System in einer wirtschaftlicheren, wirksameren und sichereren Weise betrieben wird, und zwar durch Verringerung der Menge an Wärmeenergie, die zu einer schnellen und wirksamen Verdampfung des in die Ofengase eingebrachten Wassers benötigt wird und durch Aufheizung (tempering) und Steuerung des Durchsatzes an Ofengasen, die durch das Trocknersystem zirkulieren.

Die genannten und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. Λ eine Vorderansicht eines anschaulichen Typs eines direkt geheizten Trockenofens, der vorteilhaft mit einer verbesserten Kontroll- und Steuereinrichtung gemäß der Erfindung verwendet werden kann, teilweise geschnitten und teilweise im Schema;

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Trockenofensystems, das die verbesserte Kontroll- und Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zur Gewährleistung automatischen Betriebs und automatischer

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Eegelung eines direkt geheizten Trockenofens

verwendet;

Fig. 3 ein scheinatisches Schaltbild eines verdeutlichenden Ausführungsbeispiels einer elektropneumatischen Kontroll- und Steuereinheit zur Verwendung bei einem Trockenofensystem nach der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 1 ist ein allgemein mit 20 bezeichneter, direkt geheizter Trockenofen gezeigt, der mit einem Nutzholztrockner 10 herkömmlicher Bauart verbunden ist. Die Ofenwände können mit feuerfestem Material oder einer geeigneten Legierung überzogen sein, die hohen Temperaturen und einem Abblättern widersteht, wie Nickel, Chrom und Eisen. In der Brennkammer A des Ofens wird Brennstoff in Form von Gas und Öl, der von einer nicht gezeigten Quelle über eine Zuleitung 32 zum Brenner 30 geführt wird, mit einer Luftmenge gemischt und verbrannt, die mit hoher Geschwindigkeit über eine Luftleitung 34- vom Gebläse 36 zugeführt wird. Die Verbrennungsgeschwindigkeit der verheizten Gase wird in herkömmlicher Weise mittels eines " pneumatisch betätigten Ventils 38 verändert, das die Luft-Brennstoffmischung durch Eegelung des Luftdurchsatzes durch die Luftleitung 34 steuert.

Die verbrannten heißen Gase, die von dem Brenner 30 in der Brennkammer A des Ofens 20 erzeugt werden, strömen dann durch den Kanal 22 in den Bereich B des Ofens, wo in ihnen, falls benötigt, Wasser verdampft wird, um den Feuchtigkeitsgehalt des trocknenden Mediums zu erhöhen, bevor dieses durch die Trockenkammer zirkuliert. In dem Verdampfungs-

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bereich B wird Wasser von einer nicht gezeigten Druckquelle über eine Wasserleitung 92 und unter Kontrolle eines Yentils 34 einer Düse 91 zugeführt, die das Wasser in einem Sprühregen 90 aus feinen Tropfen dispergiert. Das Sprühwasser ist innerhalb des Bereichs B so gerichtet, daß es sich innig mit den verbrannten heißen Gasen mischt, die aus der Brennkammer A des Ofens austreten. Die kleine Menge an Sprühwasser, die nicht sofort durch die Hitze der Gase verdampft wird, wird durch die Drainageleitung 98 weggeführt und kann, falls gewünscht, zwecks Rezirkulation einer Sumpfpumpe zugeführt werden. Vorzugsweise ist in dem Kanal 22, und zwar sojweit stromabwärts von der Sprühdüse 91 wie praktisch anwendbar, ein Abscheider 101 für das Ausfällen der unverdampften Wasserteilchen vorgesehen, die in dem Luftstrom mitgeführt werden, der jedoch der feuchten Heißluft freien Durchlaß gewährt. Die feuchten bzw. befeuchteten Gase treten dann aus dem Ofen aus, und zwar durch eine Auslaßleitung 24, die mit der eigentlichen Trockenkammer verbindet, wo sie als das trocknende und konditionierende Medium bzw. Mittel für das Material dienen, das in dem Trockner 10 behandelt wird.

Nach seiner Zirkulation innerhalb des Holztrockners wird das Gas durch geeignet angeordnete, nicht gezeigte Leitungen abgezogen und in einen Kanal 40 geführt, der an den gasbeheizten Ofen angeschlossen ist. Die Kontrolle bzw. Steuerung der Einlaßluft, die dem Ofen zugeführt wird, ist durch ein Paar Luftklappeneinrichtungen 42 und 44, die entlang dem Kanal 40 in der in Pig. 1 gezeigten Weise oder wahlweise am Dach oder an den Seitenwänden der Trockenkammer 10 angeordnet sein können, und durch eine Drosselklappeneinrichtung 46 gewährleistet, die in dem Kanal 40 in dem Weg der aus dem Trockner ausströmenden Luft angeordnet ist.

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Die Luftklappen- und Drosselklappen-Elemente sind herkömmlicher Bauart und weisen Flügel auf, die sich von einer voll geöffneten bis zu einer völlig geschlossenen Stellung einstellen lassen. Die Kombination aus Luftklappen 42,44 und der Drosselklappe 46 ermöglicht eine vollständige Hegelung des Anteils an aufheizender, aus der '.Trockenkammer 10 zurückkommender Luft im Verhältnis zu dem Anteil an frischer Umgebungsluft, die zwecks

Zirkulation in das Trockenofensystem eingeführt wird. -

Beispielsweise läßt sich entnehmen, daß bei völlig ge- '

schlossener Drosselklappe 46 und völlig geöffneten Luftklappen 42 und 44 die ausgeblasenen Trocknergase in die Atmosphäre ausgestoßen werden und die gesamte, dem Einlaß des Trockenofens zugeführte Luft in Form von frischer, kalter Luft aus der Umgebung entnommen wird. Auf der anderen Seite wird, wenn die Drosselklappe 46 völlig offen und die Luftklappen 42, 44 völlig geschlossen sind, dem Trockenofen die gesamte Luft in Form von aus der Trockenkammer 10 rezirkulierenden Gasen zugeführt. In jeder Zwischenstellung der Kombination aus Luftklappen und Drosselklappe besteht die dem Einlaß des Trockenofens zugeführte Luft aus einer Mischung aus aufheizen- \ uer Luft mit kalter, von außen zugezogener Luft, wobei die relativen prozentualen Anteile jeder Komponente durch die entsprechende Einstellung der Flügel der Zirkulationssteuerungselemente bestimmt werden.

Innerhalb des Kanals 40 ist stromabwärts von der Luftklappen-Drosselklappen-Kombination ein Luftgebläse 80 am Einlaß der Brennkammer 20 vorgesehen, das durch einen Motor 82 mit veränderbarer Drehzahl angetrieben wird. (Anstatt einen Motor mit veränderlicher Drehzahl

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zu benutzen, kann man auch den motorischen Antrieb bzw. die Drehzahl konstant lassen und das Gebläse 80 mit Propellerblättern versehen, deren Anstellwinkel einstellbar ist). Die Drehzahl (oder der Anstellwinkel) des Gebläses 80 wird so geregelt, daß der Durchsatz des durch den Trockenofen und in die Trockenkammer zirkulierenden gasförmigen Mediums in Übereinstimmung mit den eingespeisten Steuersignalen verändert werden kann, wie weiter unten noch geschrieben wird.

Als Alternative zu oder in Verbindung mit der Steuerung der Temperatur der zirkulierenden Trockengase mittels Regelung des Gasdurchsatzes durch das Luftgebläse 80 kann ein Bypass bzw. eine Kurzschlußleitung 41, wie gezeigt, vorgesehen sein, die den der Brennkammer nachgeordneten Bereich B des Ofens mit dessen Lufteinlaß- bzw. -zufuhr stromabwärts von der Luftklappen-Drosselklappen-Kombination verbindet. Diese Bypass-Kurzschlußleitung 41 ist mit einer Drosselklappe 48 versehen, die, falls geöffnet, es ermöglicht, daß ein Teil der verbrannten heißen Gase, die aus der Brennkammer A austreten, kurzschlußartig dem 'Einlaßkanal 40 zwecks Rezirkulation durch den Ofen zugeführt wird. Durch derartige interne Rezirkulation kann die Temperatur der in dem Ofen gebildeten Gasmischung ohne Änderung der Brennleistung des Ofenbrenners ^O sehr schnell angehoben werden.

Mittels der durch die beschriebenen Luftklappen-, Drosselklappen-, Gebläse- und Bypass-Elemente geschaffenen Möglichkeit zur Anhebung der Temperatur der Ofengase durch Regelung ihres Durchsatzes und ihrer rezirkulatorischen üurchflußwege kann eine schnelle und im wesentlichen vollständige Verdampfung des durch die Düse 91 in den Bereich B

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eingeführten Sprühwassers erzielt werden, und zwar auch dann, wenn zu der Zeit nur eine verhältnismäßig geringe Wärmemenge vom Ofen zu liefern ist, um in dem Trockner die vorgeschriebenen Trockentemperaturbedingungen aufrechtzuerhalten.

Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm des oben beschriebenen Trockenofensystems mit der verbesserten Kontroll- und Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die- g

ses Trocknersteuersystem gewährleistet automatischen Betrieb und Regelung 1. der Verbrennungsleistung des Trokkenofens, 2. der Wassersprühvorrichtung zum Verdampfen der erforderlichen Feuchtigkeit in den Trocknergasen und 3. der zirkulierenden Strömung und der Zusammensetzung der Ofenluft. Der direkt geheizte Ofen 20, dessen Aufbau im einzelnen in der vorhergehenden Figur gezeigt ist, ist schematisch als einer Trockenkammer 10 herkömmlicher Bauart nebengeordnet bzw. an diese angeschlossen dargestellt. Ein Trockentemperaturfühler 65 und ein Naßtemperaturfühler 60 sind innerhalb des Trockners 10 zur jeweiligen Anzeige der Temperatur und der Feuchtigkeit des in dem Trockner zirkulierenden Trockungsmediums in geeigneter Weise angeordnet. Die Signalangaben der Trocken- und Feuchtthermometer werden über entsprechende Leitungsdrähte 67,62 einem Hitze- und Feuchtigkeitsregler 100 zugeführt. Wie in Fig. 3 genauer gezeigt ist, kann der Hitze- und Feuchtigkeitsregler 100 von herkömmlicher Bauart sein (beispielsweise ein'^oxboro vacuum pneumatic temperature-humidity recording controller"oder ein anderer geeigneter Typ), wobei ein pneumatisches Ausgan&'ssignal erhalten wird in Abhängigkeit vom Unterschied zwischen dem Eingangssignal, das dem tatsächlich gemessenen Trocken-

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oder Naßtemperaturparameter entspricht, und einem vorherbestimmten Temperatur- oder Feuchtigkeitswert, der vorher in dem Regler eingestellt wird. Auf diese Weise werden, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, zwei pneumatische Ausgangssignale seitens des Eeglers 100 erreicht: Das 1. ist ein Hitzesignal, das auf der Leitung 102 erscheint und den Unterschied zwischen der Trockentemperatur innerhalb des Trockners 10 und der gewünschten, im Regler eingestellten Temperatur darstellt; das 2. ist ein Feuchtigkeitssignäl, das über die Leitung 104 läuft und gleichfalls den Unterschied zwischen der tatsächlichen und der gewünschten Feuchttemperatur bzw. Feuchtigkeitsgehalt des Trockungsmediums in dem Trockner darstellt. Diese beiden Signale werden zusammen mit einem 5. Temperatursignal in eine Kontroll- und Steuerungseinheit 110 eingespeist, die den Betrieb des Trockenofensystems kontrolliert und regelt. Das 3. Temperatursignal wird über eine Leitung 72 von einem Thermoelement 70 erhalten, das in der Ausgangsleitung 24 bzw. dem Abgasrohr des Ofens angeordnet ist und die Temperatur der Ofenabgase anzeigt.

Die Kontroll- und Steuereinrichtung 110 besitzt Ausgänge 120, 150, 140 und I50 zur Steuerung jeweils der Funktion der Luftklappeneinstellungen 125a, 125 b, des Servomotors

der

155i /XtIe Drosselklappen 46 und 48 einstellt, des das Gebläse 80 treibenden Motors 82 mit variabler Drehzahl, der Luftsteuerung 38 des Brenners und des Sprühventils 94. Durch Regelung der genannten Elemente in Abhängigkeit von den in die Kontroll- und Steuereinrichtung eingespeisten Hitze- und Feuchtigkeitssignalen werden die Temperatur und die Luftzirkulation durch den Trockenofen derart

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gesteuert, daß gewünschte Trocken- und Feuchttemperaturbedingungen in der Trockenkammer 10 auf eine sehr schnelle und wirkungsvolle V/eise erreicht und aufrechterhalten werden.

In Fig. '⁷J ist ein elektropneumatisches Schema des Aufbaus und der Schaltkreisanordnung der iiontroll- und Steuereinrichtung 110 gezeigt. Das pneumatische Hitzesignal 102 und das FeuchtigKeitssignal 104 werden zusammen mit dem vom Fühler bzw. Thermoelement 70 über " die Leitung 72 kommenden, die Temperatur in der Auslaiileitung des Ofens anzeigenden Signal als Eingangssignale der Kontroll- und Steuereinrichtung 110 zugeführt. Das Feuchtigkeitssignal 104 wird in Abhängigkeit von einer momentan zwischen der eingestellten und der tatsächlichen Feuchttemperatur in dem Trockner bestehenden Abweichung zur Betätigung des Sprühsteuerventils 94 über die Leitung 150 benutzt, wobei Sprühwasser in die verbrannten Ofengase eingeführt wird, um den Feuchtigkeitsgehalt des Trocknungsmediums zu erhöhen. Während derartiger Perioden bzw. Zeiträume, in denen Wasser den Ofengasen zugesetzt wird, werden auch die Luft- J klappen 42 und 44 durch jeweilige pneumatisch betätigte Motoren 125 a, 125 b, die in Abhängigkeit von dem über die Leitung 120 eingespeisten Feuchtigkeitssignal 104 arbeiten, in eine geschlossene Stellung gebracht. Ein Schließen der Flügel dieser Luftklappen setzt den Anteil der in den Trockner eingeführten frischen Luft herab, während zur gleichen Zeit der Anteil der aus der Trockenkammer zurückkehrenden erhitzten Luft, die für eine liezirkulation innerhalb des Trocknersystems zur Verfügung steht, ansteigt. Während derartiger Perioden, in denen Sprühwasser in die Trockenofengase eingeführt

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wird, kann die Temperatur der Ofengase auch .dadurch weiter angehoben werden, daß man das Drosselelement 46 in die geschlossene stellung belastet, die Bypasscirosselklappe 48 hingegen in die Offenstellung und außerdem die drehzahl des Luftgebläses 80 in dem Trockenofen verringert, und zwar alles in Abhängigkeit von Betätigungssignalen, die über eine Leitung 15O in einer· im folgenden beschriebenen V/eise erhalten werden. /Jas ifitzesignal 10Ii, dessen Größe dem zwischen der gewünschten und tatsachlich bestehenden Trockentemperatur in der Trockenkammer vorhandenen unterschied entspricht, wird zur Regelung des Betriebs des Ofenbrermers benutzt und darüberhinaus, zusammen mit dem .Feuchtigkeitssignal, zur iie^elung der Luftzirkulation durch das Trockenofensystem. i)as I.'itzesignal wird als -bingangssignal sowohl einem Grenzwortsteuorungseloment 1Üb als auch einem Uifferentialdrucksteuerungselement 1013 zugeführt. Die Grenzwertsteuerung 106, die ein oteuerungssignal über die Leitung ^r/2 erhält, welches der von dem Fühler 70 angezeigten Temperatur der Gase in der Auslaßleitung des Ofens entspricht, wirkt als ein Sperrelement zur Sperrung des Durchgangs des Witzesignals 1OL', sobald die Temperatur des Ofengases einen vorherbestimmten üicherheitsgrenzwert, beispielsweise 4!?0 Grad Fahrenheit (2J2 Grad Celsius), überschreitet. Wenn sich aloo die Temperatur der Ofengase innerhalb eines sicheren Betriebsbereichs unterhalb von 2J2 Grad Uelcius befindet, passiert das pneumatische Iiitzesignal 102, das dem vom Ofen geforderten zusätzlichen Wärmebedarf proportional iet_t die Grenzwertsteuerung 106 ohne Minderung seiner Größe. Öobald sich jedoch die Temperatur der Ofengase der 2^2 Grad Oelüius-Grenzschwelle nähert, beginnt die Grenzwerteteuerung bzw.

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-Kontrolle 106 als sperrventil zu wirken, das die Größe des in der /.usgangsleitung 140 erscheinenden pneumatischen Lignals verringert.

iäeses aus der Grenzsteuerung bzw. -kontrolle 106 in der Leitung 140 erscheinende Jiignal wird für zwei Zwecke verwenaet. Erstens wird das Üignal 140 zur .Regelung der Luftzufuhr zum Brenner $0 mittels Betätigung des druckabhängigen Luftventils ^8 verwendet, v,^rodurch die Brennleistung des Ofens gesteuert wird. Auf diese Weise wird der Ofenbrenner in Abhängigkeit von den Trockentemperaturbedingungen in der trockenkammer geregelt, wobei die Steuerung den Breimer zu der Zeit aufdreht, in der zusätzliche Wärme gefordert wird und ihn zudreht bzw. seine Leistung verringert, wenn die tatsächlichen Trockentemperaturbedingungen in der 'i'rockenkaramer sich auf oder nahe der gewünsch ten Höhe befinden, die in dem iiitze-i'euchtigkeits-iiegler 100 eingestellt sind. Das Ausgangssignal 140 der Grenzwert st euex'ung wird ferner als zweites .eingangssignal der Differentialdrucksteuei'ung 108 zugeführt, die, wie früher bereits angeführt, als ihr weiteres Eingangssignal das iiitzesignal 102 von dem Kegler 100 empfängt. Solange die Temperatur der Ofengase inxiei'halb des vorbestimmten sicheren Betriebsbereichs verbleibt, wie von dem Temperaturfühler 70 in der Ausgangsleitung angezeigt wird, läßt die Grenzwertsteuerung 10ü das iiitzesignal 102 unbehindert durch, wobei dit entsprechenden Lingangssignale für die liifferentialdrucksteuorung 106 gleich sind und ein ÜJull- oder Minimalsignal in der Ausgangsleitung 112 erzeugen. Wenn sicli Jedoch die Temperatur der Ofengase dem vorherbestimmten Grenzwert (2^2 Grad Celsius; nähert, bewirkt die Tätigkeit der Grenzwertsteuerung 106 das Jintstehen

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eines Differentialdrucks zwischen den entsprechenden Eingangssignalen 102 und 140 gegenüber der Differentialdrucksteuerung 108, wodurch ein pneumatisches Druck signal in der Ausgangsleitung 112 erzeugt wird. Das Vorhandensein eines ioignals m der Leitung 112, das einen Zustand aarstellt, in dem die Temperatur der Ofengase bis zuu. Grenzwert des sicheren Betriebsbereichs angestigeri ist und gleichzeitig vom Trockenofen ein größerer WcriheinLalt in den zirkuliex-enden Trocknungsgasen gefordert wird , um gewünschte Trockenteuiperaturbedingungen in der Trockenkammer zu erhalten, wird einem begrenzenden T-btück zugeführt, das eine Versorgungsleitung 116 für Druckluft steuert.

Die gesteuerte Luftversorgungsleitung 116 una das Ireuchtigkeitssignal 104 werden beide .-Is Eingangssi grale einen. Sperrelais 118 zugeführt, welches in einer Weise funktioniert, daß es jeweils nur das größere der beiden üingangssignale zu seiner Ausgangsleitung 1^0 durchläßt.

In dieser Hinsicht wirkt das Relais 11b in gleicher Weise wie eine logische OH-Einrichtung, die das Signal mit größerer Amplitude durchläßt, wie es hinsichtlich der Eingangs signale 116 und 104 eier ü'all ist. Die amplitude bzw. Größe des in der Leitung 1^0 erscheinenden iiüeuersignals wird zur Regelung der Einstellung der entsprechenden Drosselklappen 46 und 48 in der Einlaß-Leitung und der Bypass- bzw. Kurzschlußleitung des Ofens verwendet, wie auch zur steuerung der hotordx'ehzahl des Gebläses 80. Auf diese Weise regelt das Ausgangssignal 1^0 der Kontroll- und steuereinrichtung 110 sowohl den Dux'chsatz als auch den Stromungsweg der Gase, die durch den Trockenofen und die Trockenkammer zirkulieren. Bildet nur ein

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«em- kleiner //ert oder NuIIv/ert dös Ausgangssignal in Ί91· ί<- i turig 1^0, so sind beide Drosselklappen 46 und ⁷¹-^;j -"4-iir ooer¹ v/cniger geschlossen, v/obei diese Anordnung in -/erbindung mit der gleichzeitigen Offenstellung ·']«/■ JjuI'U;lappen 42 und 44 einen Zirkulabionsweg für das 'i'rocKariofensyßtem herstellt, in welchem sein.¹ v/enig r>'l«r· iibe.i.'iiaupi nichts von dexi Ofengasen enbv/eder irir-ern iiu.-v.gef-.chlosr.en oder als aufheizend9 Luft reziriiuJiert- >;ird, so daß praktisch die gesamte Luft als »rj fjciilüft von außerhalb bexo^en und dann nach einem eiiiiii^en JJuroiigang durch dio '-Trockenkammer ausgestoßen v/jrd. Unber der obigen Betriebsbedingung mit geschlossenen Di'osßel-tü.appen 46 und 48 bev/Jrkt das Vorhandensein einen oigrifils min.ii«a].er 'iröße in der /iif^angsleitung )_:>{) eine derarbige steuerung des Betriebs des Kotors ί'-c, dal." eine Höchstdrehzahl des /Jir^iuJ.ationsgebläses 60 nervor^eru.f en v/ix'd, so daß ein lio-hei¹ i'urciioatz der neil.'en üfen§;,ase dui'ch das TroCiinersyntej/; gewährleistet

rjrscheinb ein i!'euchtigkeitss.i.gnal" 104, das einen Bedarf an den üferigasen zuzusetzendem V/asser anzeigt, um deren , ä !'euchtigkeitsgehalt anzuheben, oder erscheint ein Hitzesignal 102, das einen Bedarf an zusätzlichem //ärmeinhalt dei* Ofengase anzeigt, um die Trockentemperaturbedingungen in dem l'i'ockner anzuheben, oder bieten beide Bedingungen auf, dann ist das in der Leibung I50 erscheinende Ausgangfifiignal der Kontroll- und steuereinrichtung, das die ο bei lung der Drosselklappen und die Di'ehzahl des Gebläses regelt, das größere der beiden dem Relais 113 zugeführt en .Ktngangs signale. Dabei bewegt das größere ijignal die entsprechenden Drosselklappen 46 und 48 in ihre Offenstellung und verringert die Drehzahl des Ge-

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biases 80 bzw. stellt dieses sogar ab, wobei .diese Tätigkeiten die gemeinsame Wirkung haben, die relativen Anteile an aufheizender und kurzgeschlossener, durch den Ofen rezirkulierender Luft zu erhöhen und gleichzeitig den Durchsatz der Ofengase zu verringern.

Wie weiter oben angeführt, dienen die beschriebenen Betriebszustände dazu, die Temperatur der Ofengase ganz wesentlich zu erhöhen, unabhängig von jeder Temperaturerhöhung, die durch Regelung der Verbrennungsleistung des Ofenbrenners hervorgerufen wird. Dementsprechend wird jede Vergrößerung der Amplitude des in der Leitung 1JO erscheinenden Ausgangssignals,in Abhängigkeit vom Vorhandensein von Forderungen nach zusätzlicher Wärme oder Feuchtigkeit in'den Ofengasen, entsprechende Änderungen "in den Einstellungen der geweiligen Drosselklappen und der Drehzahl hervorrufen, um die Temperatur der Ofengase zu erhöhen und dabei auch die Temperatur der zirkulierenden Trocknergase zu erhöhen oder eine wirksame Verdampfung des eingespritzten Sprühwassers sicherzustellen, wie auch immer. In dem Fall jedoch, daß die Temperatur der Ofengase sich dem Grenzwert für einen sicheren Betrieb nähern sollte (beispielsweise 2$2 Grad Celsius), der in der Grenzwertsteuerung bzw. -kontrolle 106 eingestellt worden ist, so verringert diese Einrichtung mittels der Differentialdrucksteuerung 108 und des beschränkendenT-Stücks 114- die Amplitude des Signals 116, das als Eingangssignal dem Relais 118 zugeführt wird. Diese Verringerung der Eingangsamplitude wird wiederum als ein Signal von verringerter Amplitude an die Ausgangsleitung 1JO der Kontroll- und Regeleinrichtung weitergegeben, wodurch die Drossel-

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klappen 46 und 48 in ihre Schließstellung "bewegt werden . und die Drehzahl des Gebläsemotors 82 angehoben wird, um dadurch sowohl eine Verringerung des Anteils an aufheizender Luft als auch eine Vergrößerung des zirkulierenden Durchflusses zu erhalten. Diese Einstellungen resultieren in einer Verringerung der Temperatur der Ofengase, um den Betrieb innerhalb des sicheren Temperaturbereichs wieder herzustellen.

In der Leitung 116, die das Druckluftsignal dem Relais 118 zuführt, ist vorzugsweise ein Steuerventil 115 vorgesehen, so daß während des Anfahrens des Trockenofensystems diese Leitung gesperrt werden kann, um sicherzustellen, daß die Drosselklappen und die Gebläsesteuerung während dieser Anfangsperiode in einer Einstellung gehalten werden, die eine maximale Zirkulationsströmung der Ofengase durch das Trocknersystem gewährleistet.

Bei einigen Ausführungsformen des Trockenofensystems nach der vorliegenden Erfindung kann von einer Regelung der Drehzahl des Gebläses 80 abgesehen werden, da eine

vergleichbare Steuerung der Trocknungsgastemperatur f

und der Strömungsbedingungen'durch die Regelung erreicht werden kann, die durch die Kombination von Luftklappen und Drosselklappen gewährleistet wird, die den Anteil der äufh eizenden und intern rezirkulierenden, in den Ofen eingespeisten Luft bestimmen. Bei einer weiteren abgewandelten Ausführungsform der.hierin als Beispiel offenbarten Trockenofenkontroi- und Steuereinrichtung 110 kann die Stellung der Jeweiligen Luftklappen 42 und 44 auch durch das Signal geregelt werden, das in der Ausgangsleitung 150 vom Sperrelais 118 erzeugt

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wird, anstatt direkt durch das Feuchtigkeitssignal 104-, wie in Fig. 3 gezeigt, so daß die Steuerung der Luftklappen, wie auch diejenige der Drosselklappen und Gebläse elemente, in Abhängigkeit von dem größeren der jeweiligen den Hitze- und den Feuchtigkeitsbedarf in der Trockenkammer anzeigenden Signale erfolgen würde. Die Einstellung dieser Luftklappen würde dann ebenso der übersteuernden Sicherheitskontrolle bzw. Grenzwertsteuerung unterworfen sein, die durch das Thermoelement 70 in der Auslaßleitung und seine angeschlossenen Steuereinrichtungen erfolgt.

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Claims (1)

1. Moore Dry Kiln Company

   North Portland, ^3

   Oregon 9704$, USA

   Patentansprüche

   j 1.jTrocknersystem mit direkter Beheizung bzw. Feuerung, \~s bestehend aus einer Trockenkammer für Trocknung und Behandlung bzw. Konditionierung von Materialien, insbesondere Holz, einem Trockenofen mit einem Lufteinlaß, einem Brenner und einer Leitung, welche heiße Ofengase dem Einlaß der Trockenkammer zuführt, einem in der Trockenkammer angeordneten Fühlerpaar zur An- λ

   zeige der jeweils herrschenden Temperatur- bzw. Feuchtigkeitsbedingungen, und einer in dem Trockenofen vorgesehenen Sprüheinrichtung zum Einspritzen von Wasser in die heißen Ofengase zwecks Verdampfung, dadurch gekennzeichnet , daß eine Kontroll- und Steuereinrichtung (110) zur Steuerung der Betätigung der Sprüheinrichtung (90, 92, 94) sowie des Durchsatzes und der Rezirkulation der Ofengase durch den Trockenofen (20) in Abhängigkeit von den seitens der Fühler (60, 65) erhaltenen Signalen vorgesehen ist, um vorherbestimmte Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen in der Trockenkammer (10) zu"erreichen und aufrechtzuerhalten. ·

   2* Trocknersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ■ daß die Kontrolle und Steuereinrichtung (110) den kalorischen Wärmeinhalt der Ofengase auf einer Höhe hält, die ausreicht, um in ihnen eine schnelle und im wesentlichen vollständige Ver-

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   dampfung des Sprühwassers in den Zeiträumen zu bewirken, in denen in die Ofengase Wasser eingespritzt wird*

   3. Trocknersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine Luftzufuhrsteuerung (42, 44, 46) zur Einstellung der Verhaltnisanteile an frischer Umgebungsluft und aufheizender, von der Trockenkammer (10) zurückkommender Heißluft vorgesehen ist und deren Mischung als Zuluft dem Ofen (20) zugeführt wird.

   4. Trocknersystem nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch ^ gekennzeichnet , daß ein mit einer einstellbaren Drosselklappe (48) versehener Durchlaß (41) vorgesehen ist, der die Leitung (24) zwecks Rezirkulation einer wählbaren Menge erhitzter Ofengase durch den Ofen (20) mit dem Lufteinlaß verbindet, wobei die Funktion der einstellbaren Drosselklappe von der Kontroll- und Steuereinrichtung (110) gesteuert wird.

   5. Trocknersystem nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet , daß ein von der Kontroll- und Steuereinrichtung (110) steuerbares Gebläse (80) zur Regelung des Durchsatzes der Gase durch den Ofen (20) vorgesehen ist.

   6. Trocknersystem nach einem der Ansprüche 1-5» dadurch gekennzeichnet , daß ein dritter Fühler (70) zur Messung der Temperatur der erhitzten Ofengase in dem Ofen (20) derart angeordnet ist, daß er ein

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   Eingangssignal in die Kontroll- und Steuereinrichtung (110) einspeist, durch das der Durchsatz und die Rezirkulation der Gase durch den Trockenofen so gesteuert werden, daß deren Temperatur herabgesetzt wird, so oft das von dem dritten Fühler (70) erhaltene Signal anzeigt, daß die Temperatur der Gase einem vorherbestimmten Höchstwert sehr nahe kommt.

   7. Trocknersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fühlerpaar (60, 65) mit einer Regeleinrichtung (100) zur Erzeugung eines Paars "Hitze"- und "Feuchtigkeits"-Ausgangssignale verbunden sind, die der Kontroll- und Steuereinrichtung (110) zugeführt werden und die jeweiligen Hitze- und Feuchtigkeitserfordernisse der in der Trockenkammer (10) zirkulierenden Gase anzeigen, die durch Vergleich der Fühlersignale mit der vorherbestimmten Einstellung der Regeleinrichtung bestimmt sind, wobei die "Hitze"- und "Feuchtigkeits"-Signale die Kontroll- und Steuereinrichtung dazu veranlassen, die Sprüheinrichtung (90, 92, 94-) zu betätigen sowie den Durchsatz und die Rezirkulation der Gase durch den Trockenofen (20) den Notwendigkeiten entsprechend zu regeln, um in der Trockenkammer (10) vorherbestimmte Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen zu erreichen und aufrechtzuerhalten.

   8. Trocknersystem nach Anspruch 7, gekennzeich net durch eine Luftzufuhrsteuereinrichtung (42, 44,

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   46) zur Einstellung der Verhältnisanteile an frischer Umgebungsluft und aufheizender, von der Trockenkammer (10) zurückkommender Heißluft, deren Mischung als Einlaßluft dem Ofen (20) zugeführt wird, wobei die Tätigkeit der Luftzufuhrsteuereinrichtung von der Kontroll- und Steuereinrichtung (110) in Abhängigkeit von der größeren der jeweiligen, von der Regeleinrichtung (100) empfangenen "Litze"- und "Feuchtigkeit "-Signalgrößen gesteuert wird.

   9· Trocknersystem nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß ein mit einer einstellbaren Drosselklappe (4-8) versehener Durchlaß (41) vorgesehen ist, der die Leitung zwecks Rezirkulation einer wählbaren Menge erhitzter üfengase durch den Ofen (20) mit dem Lufteinlaß (40) verbindet, wobei die Funktion der einstellbaren Drosselklappe ebenfalls von der Kontroll- und Steuereinrichtung (110) in Abhängigkeit vom größeren der Jeweiligen, von der Hegeleinrichtung (100) empfangenen "Hitze"- und "Feuchtigkeit"-Signale gesteuert wird.

   10. Trocknersystem nach einem der Ansprüche 7-9, dadurch gekennzeichnet , daß ein von der Kontroll- und Steuereinrichtung (110) in Abhängigkeit vom größeren der jeweiligen, von der Regeleinrichtung (100) empfangenen "Hitze"- und "Feuchtigkeit "-Signale steuerbares Gebläse"(80) zur Regelung des Durchsatzes der Gase durch den Ofen (20) vorgesehen ist.

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   11. 'lrocknersystem nach einem der Ansprüche 7 - 10» dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter rüttler- (?O) zur Messung der Temperatur der erhitzten Ofengase derart angeordnet ist, daß er ein Eingangssignal in die Kontroll- und Steuereinrichtung (110) einspeist, wobei im Falle, daß die Temperatur der Ofengase einer vorherbestimmten Sicherheitsgrenze sehr nahe kommt, das dritte Signal als Übersteuerung der 'Tätigkeit der Kontroll- und Steuereinrichtung ä

   wirkt, um den Durchsatz und die ßezirkulation der erhitzten Gase durch den Trockenofen (20) derart zu regeln, daß sich die Temperatur dieser Gase verringert.

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