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~Vorrichtung bei regenerative Trockner fuer Nutzluft" Die vorliegende
Erfindung betrifft eine Vorrichtung bei einem regenerativen Trockner fuer insbesondere
zu Ueberdruck komprimierter Nutzluft mit einem Trockenrotor, der eine Feuchtigkeit
absorbierende Masse enthält und sich zwischen zwei an Ein- und Auslässe in einem
umgebenden Gehäuse angeschlossenen Durchlässen bewegt, von denen ein erster von
der Nutzluft zwecks deren Trocknung durchstrichen wird und ein zweiter von Regenerierluft,
die vorzugsweise in einem geschlossenen Kreis umgewälzt wird und hierbei die Masse
entfeuchtet, wobei ein Heizelement vor dem Einlass in den zweit genannten Durchlass
in den Rotor vorgesehen ist und der Trockenwirkungsgrad des Rotors von einen Hygrostaten
ueberwacht wird. Das wichtigste Anwendungsgebiet fuer die Erfindung sind Trockner
oder Entfeuchter fuer Luft, die zu einem Ueberdruck von z.B.
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7 kg/cm2 komprimiert worden ist, und die Erfindung soll nachstehend
im Zusammenhang hiermit näher beschrieben werden.
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Im Anschluss an ihre Komprimierung in einem Kompressor enthält die
Luft eine grössere Menge Feuchtigkeit, die entfernt werden muss, weil sie BESCHREIBUNG
sonst
ernste Schwierigkeiten z.B. dadurch schaffen wuerde, dass sie die Korrosion an den
metallischen Flächen, mit denen die Druckluft in Beruehrung kommt, verstärkt oder
dass sie sich als Wasser oder Eis in Förderleitungen oder Druckluftwerkzeugen niederschlägt
-und deren Betriebseigenschaften verschlechtert. Normalerweise bewirkt man einen
ersten Niederschlag von Feuchtigkeit in einem Kondensator mit Hilfe von Wasser oder
Luft als Kuehlmittel. Jedoch ist diese Trocknung oft nicht ausreichend, um den Feuchtigkeitsgehalt
in erforderlichem Ausmass herabzusetzen, und deswegen schaltet man bei Bedarf an
sehr trockener Luft ein Trocknungsaggregat hinter dem Vorkuehler ein, in welchem
der Hauptteil der verbliebenen Feuchtigkeit entfernt wird. Die tiefste und gleichmässigste
Trocknung erhält man mit Apparaten der Sorptions-Bauart, bei denen das Sorptionsmittel
ununterbrochen regeneriert wird. Um unterungleichen Betriebsbedingungen zu ueberwachen,
dass man unter Beibehaltung guter Wirtschaftlichkeit im Betrieb eine gewuenschte
Trockenheit der Nutzluft erreicht, ist bereits vorgeschlagen worden, die Regenerierung
des Trockners mittels ein-Hygrostaten zu ueberwachen, der in der den Trockner verlassenden
Nutzluft, deren Feuchtigkeitsgehalt auf ein oder wenige Prozente relativen Feuchtigkeitsgehalts
herabgesetzt worden ist, angebracht ist. Jedoch hat sich herausgestellt, dass diese
Methode mit erheblichen Nachteilen behaftet ist; Es ist schwer, Hygrostate dazu
zu bringen, ihre Zuverlässigkeit bei so niedrigen Werten fuer die relative Feuchtigkeit
beizubehalten, und ausserdem verändern sie sich mit der Zeit und erfordern Nachstellungen.
Ausserdem kann es bei Teilbelastungen eintreffen, dass diejenigen Teile der Feuchtigkeit
aufnehmenden Masse, die zuerst von der vom Kompressor kommenden, mit Feuchtigkeit
gesättigten Luft getroffen werden, uebersättigt werden, ohne dass der Hygrostat
einen Impuls abgibt. Eine solche Uebersättigung
kann, falls das
absorbierende Mittel ein Salz, wie Lithiumchlorid, ist, dazu fuehren, dass so viel
Fluessigkeit in das Salz aufgenommen wird, dass sich in der Trockenmasse eine freie
Lösung bildet, die sich innerhalb des Rotors bewegen und sogar von der Luft mitgerissen
und aus dem Rotor entweichen kann, wodurch dessen Leistungsfähigkeit in entsprechendem
Grad schlechter wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, diesen Nachteilen abzuhelfen,
und dies wird im wesentlichen dadurch erzielt, dass der Hygrostat zwecks Regelung
des niedrigen relativen Feuchtigkeitsgehalts der Nutzluft bei ihrem Austritt aus
dem Rotor im Auslass fuer die Regenerierluft aus dem Rotor angebracht ist und daher
auf den hohen relativen Feuchtigkeits-Gehalt dieser Luft zwecks Beeinflussung der
Wärmezufuhr zu dem Heizelement anspricht. Die Regenerierluft nimmt wärend ihres
Durchgangs durch den Regeneriersektor des Rotors allmählich mehr und mehr Feuchtigkeit
auf, so dass sich ihr relativer Feuchtigkeitsgehalt beim Austritt aus dem Rotor
auf z.B. 50-60 bis sogar etwa 90 z belaufen kann. Bei so hohen Prozentzahlen spricht
der Hygrostat äusserst empfindlich an, so dass er das Heizelement rechtzeitig in
Gang setzen und damit die Regenerierung verstärken kann, so dass die Feuchtigkeitsmenge
im Rotor unterhalb der kritischen Werte gehalten wird. Ausserdem behält bei so hohen
Werten fuer die relative Feuchtigkeit der Hygrostat seine Eichung während sehr langer
Zeit bei, weswegen Eingriffe zu seiner Nachstellung nur nach sehr langen Zwischenzeiten
vorgenommen zu werden brauchen. Gemäss der Erfindung wird ferner erzielt, dass sich
der Verbrauch an Energie, wie an elektrischem Strom fuer das Heizelement, in wirtschaftlich
guenstigen Grenzen halten lässt. Infolgedessen, dass die Umwälzung der Regenerier-Luft
in dem geschlossenen Kreis ununterbrochen vonstatten geht, wird
der
Sättigungsgrad des Rotors ununterbrochen gemessen, und deswegen wird das Heizelement
nur dann eingeschaltet, wenn der Hygrostat anzeigt, dass die Feuchtigkeitsmenge
des Rotors teilweise zulässige Werte ueberschritten hat. Gemäss einer vorteilhaften
Ausfuehrungsform der Erfindung wird die Regenerierluft in einem geschlossenen Kreis
umgewälzt, von dem der erstgenannte Durchlass einen Teil bildet, so dass die Trocknung
der Regenerierluft teilweise im Rotor stattfindet.
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Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme auf eine in der anliegenden
Zeichnung beispielsweise dargestellte Ausfuehrungsform näher beschrieben werden.
Dargestellt sind auf der Zeichnung in der Fig.l schematisch ein gemäss der Erfindung
ausgefuehrter Trockenapparat, und in der Fig. 2 dessen Rotor in axialer Ansicht.
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In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 10 einen Kompressor
an sich bekannter Bauart, wie des Zweistufen-Typs, in welchem atmosphärische Luft
zu z.B. 7 Atue verdichtet wird. Durch die Verdichtung erhält die Luft eine erhebliche
Uebertemperatur, wie von 1200 C und mehr, Die warme Druckluft wird durch einen Kondensator
12 geleitet, dessen Kuehl-Mittel Wasser sein kann, wobei die Luft auf annähernd
in der Umgebung herrschende Temperatur, d.h. auf je nach der Jahreszeit zwischen
5 und 400 C, abgekuehlt wird. Die Druckluft hat nun einen relativen Feuchtigkeitsgehalt
von 100% und sogar noch hOher, wenn man nämlich die in der Luft schwebenden Wasserteilchen
mitberuecksichtigt. Wie wird durch eine Leitung 14 durch die grössere Trocknungszone
16 eines zylinderförmigen Rotors 18 in einem Trockenapparat gefuehrt. Der Rotor
enthält eine Masse, die dadurch Feuchtigkeit aufsaugend ist, dass sie mit einem
hygroskopischen Salz, wie Lithiumchlorid, imprägniert ist. Der Rotor kann hierbei
die Ausfuehrung haben, die z.B. aus dem deutschen
Patent Nr. 1 252
571 hervorgeht, d.h. aus abwechselnd-ebenen duennen Schichten 20 und gewellten duennen
Schichten 22 aus einem faserigen Werkstoff, wie Asbest, der mit dem hygroskopischen
Salz imprägniert ist, zusammengesetzt sein. Die duennen Schichten bilden eine grosse
Anzahl zu der Welle 24 des Rotors paralleler, enger Durchlässe oder Kanäle. Der
Abstand zwischen zwei benachbarten ebenen Schichten kann kleiner als 3 mm sein.
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Der Trocknungssektor oder die Trockningszone 16 kann mehr als die
Hälfte, wie Dreiviertel des Umkreises des Rotors einnehmen. Der verbleibende Sektor
oder die Zone 26 werden von der Regenerierluft durchstrichen, die vorzugsweise der
Druckluft entnommen wird-, nachdem diese durch die Trocknungszone 16 hindurchgegangen
und hiermit auf einen sehr niedrigen sowohl absoluten als auch relativen Feuchtigkeitsgehalt
getrocknet worden ist. Der relative Feuchtigkeitsgehalt kann höchstens ein oder
einige wenige Hundertteile betragen. Von der zu der Verbrauch-Stelle fuer die Druck-
oder Nutzluft fuehrenden Auslassleitung 28 zweigt somit eine Leitung 30 fuer Regenerierluft
ab, die ueber ein Heizelement oder einen Heizkörper 32 den Sektor 26 des Rotors
18 in Gegenstrom zu der Nutzluft auf der anderen Seite des Rotors durchströmt. Die
Regenerierluft tritt aus dem Sektor 26 durch eine Leitung 34 aus, in der ein Luftzieher
36 sitzt und die an die Leitung 14 angeschlossen ist. In der Leitung 34 kann ein
Kondensator 37 vorgesehen sein, der z.B. mittels zugänglichen Wassers gekuehlt und
mit dem Kondensator 12 gemeinsam sein kann.
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Es werde angenommen, dass der Rotor 18 im Sinne des Pfeils 38 in der
Fig. 2 umläuft. Die Umlaufgeschwindigkeit ist niedrig, wie einige wenige Umdrehungen
in der Stunde. Der relative Feuchtigkeitsgehalt der
Nutzluft, der
sich anfänglich auf 100% belief, sinkt während des Durchgangs allmählich zu dem
vorgesehenen niedrigen Wert, wie 1-5 und höchstens 108. Die Schichtmasse in dem
Rotor nimmt diese Feuchtigkeit auf und ueberfuehrt sie in den Sektor 26, durch den
die Regenerierluft hindurchstreicht. Deren relativer Feuchtigkeitsgehalt steigt
demzufolge so dass er beim Austritt aus dem Rotor je nach der von dem Heizkörper
32 erzeugten- Temperatur 50 - 90% betragen kann. Der relative Feuchtigkeitsgehalt
der den Regeneriersektor verlassenden Luft wechselt ausserdem innerhalb der Querschnittsfläche
derart, dass er von dem Teil der Querschnittsfläche, wo der Rotor auf dem Weg vom
Regeneriersektor zum Trocknungssektor ist, zu dem Teil, wo der Rotor vom Trocknungssektor
hez in den Regeneriersektor eintritt, allmählich zunimmt. Gemäss der Erfindung wird
nun in der Leitung 34 ein Hygrostat 40 untergebracht, der seinerseits ueber ein
Reglergerät 42 und Leitungen 44 die Wärmezufuhr zu dem Heizkörper 32 so regelt,
dass der relative Feuchtigkeitsgehalt der austretenden Regenerierluft einen im Voraus
bestimmten Wert, der seinerseits den Feuchtigkeitsgehalt in der Trocknungszone 16
des Rotors 18 bestimmt, nicht uebersteigt.
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Der Hygrostat soll zweckmässig zum Ansprechen auf die Luft gebracht
werden, die aus dem Rotor bei dem Kreuz 46 in der Fig. 2 austritt, wo nämlich die
Rotormasse den höchsten Feuchtigkeitsgehalt hat, nachdem sie gerade durch den Rotorsektor
16 hindurchgegangen ist und hierbe#i während der ganzen Zeit Feuchtigkeit von der
Eintrittsseite der Druck-Luft aufgenommen hat und wo die austretende Regenerierluft
wie oben ausgefuehrt, die grösste relative Feuchtigkeit hat. Falls weiterhin verbesserte
Wirtschaftlichkeit des Betriebs angestrebt wird, kann man die Menge an Regenerierluft
senken und gleichzeitig die
Wärmezufuhr wegregeln, beispielsweise
durch Herabsetzung des Drehzahl des Luftziehers 36, wodurch der Energieverbrauch
fuer die Umwälzung der Regenerierluft vermindert wird. Das Kreuz 46 liegt also nahe
bei der Trennwand 46 zwischen den beiden Sektoren.
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Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die gezeigte Ausfuehrungsform
begrenzt, sondern kann im weitesten Sinne innerhalb des Rahmens des ihr zu Grund
liegenden Leitgedankens abgewandelt werden.
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So kann die Umwälzung der Regenerierluft in dem von den beiden Sektoren
16, 26 und den angeschlossenen Leitungen 14, 28, 30 und 34 gebildeten geschlossenen
Kreis durch einen Ejektor zustande gebracht werden, der ein in den Umwälzkreis eingelegtes
Druckgefälle ausnutzt. Der geschlossene Umwälzkreis fuer die Regenerierluft braucht
nicht notwendigerweise durch den Trocknungssektor 16 des Rotors zu gehen, sondern
kann neben ihn verlegt sein, wobei die erforderliche Trocknung der Regenerierluft
mittels eines gesonderten Kuehlkondensators vorgenommen wird.
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Die Erfindung ist mit Vorteil fuer Trocknung bei normalem Atmosphärendruck
anwendbar, insbesondere in solchen Betriebsfällen, wo eine Vortrocknung in einer
Kuehlbatterie erfolgt und die Nutzluft mit sehr hoher relativer Feuchtigkeit in
den trockner eintritt. Hierbei kann die Regenerierluft, statt der Nutzluft wieder
zugefuehrt zu werden, ueber den Kondensator in die Aussenluft abgeleitet werden.