DE2724268C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Trocknung von Ware - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trocknung von Ware, die mit einem flüchtigen organischen Lösungsmittel behandelt worden ist, in einem abgeschlossenen, größtenteils von Luft evakuierten Raum, bei dem die Ware umgebendes Lösemittelgas in einem Kreislauf von der Ware über die Oberfläche mindestens eines von einem Heizmedium durchströmten Wärmeaustauschelements und von dort wieder zur Ware geführt wird, wobei Lösemittelgas aus dem Kreislauf entnommen und gekühlt wird.

Ein solches Verfahren, das beispielsweise bereits durch die US-PS 39 49 485 bekannt ist, dient z. B. in Reinigungs- oder Entfettungsmaschinen zur Trocknung von Textilien, Fellen, Pelzen, Metallen oder sonstigen Gegenständen, nachdem diese mit dem Lösemittel behandelt worden sind. Der Behandlungsraum ist vor Beginn der Lösemittelbehandlung von Luft weitgehend evakuiert worden. Nach dem Ablassen des flüssigen Lösemittels am Ende der Behandlung ist er dann weitgehend mit dem Lösemittelgas ausgefüllt Das Lösemittelgas wird bei dem dann einsetzenden, durch einen Ventilator oder agl. bewirkten Kreislauf durch den Kontakt mit dem Wärmeaustauscher, der in der Regel als ein mit Dampf oder Strom betriebener Lufterhitzer ausgebildet ist, aufgeheizt und dient als Wärmeübertragungsmittel zur Trocknung der Ware. Hierbei müssen jedoch Temperatur und Druck in der Maschine ständig überwacht werden, um einen Überdruck oder eine Überhitzung und damit eine Schädigung der Ware zu vermeiden. Hierzu sind aufwendige Meß- und Regeleinrichtungen erforderlich, durch die bei überschreiten einer maximalen Temperatur oder eines maximalen Drucks das Heizmedium des Lufterhitzers gedrosselt wird, wobei gegebenenfalls auch die Absaugung des Lösemittelgases aus dem Kreislauf in der Maschine, z. B. durch eine Vakuumpumpe, erhöht wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vereinfachung des Trockenverfahrens zu erreichen, bei der auf besondere Meß- und Regeleinrichtungen verzichtet werden kann, ohne daß die Gefahr eines Überdrucks oder einer Überhitzung entsteht Darüber hinaus soll die für die Warentrocknung erforderliche Energie vermindert werden.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß das gleiche aus dem Kreislauf entnommene Lösemittelgas außerhalb des Raumes in an sich bekannter Weise komprimiert und erwärmt wird, und dann als Heizmedium durch das Innere des Wärmeaustauschelementes geleitet wird.

Es ist zwar bereits durch die DE-AS 12 45316 bekannt, die Kompressionswärme der Dämpfe einer Flüssigkeit auszunutzen, jedoch nur zum Erwärmen der zu verdampfenden Flüssigkeit.

Durch die Erfindung wird also die Erwärmung der in der Maschine im Kreislauf geführten, zur Trocknung dienenden Lösemittelgase durch den um die Kompressionswärme erhöhten Wärmeinhalt der aus dem Behandlungsraum bzw. aus dem Gaskreislauf abgesaugten Gase erreicht. Das in der Maschine aufzuheizende Lösemittelgas ist auch gleichzeitig das Heizmedium des das Gas aufheizenden Wärmeaustauschers. Durch die Erfindung wird nicht nur die sonst von außen in Form von Strom oder Dampf dem Lufterhitzer zuzuführende Trocknungsenergie eingespart und durch die Kompressionsenergie ersetzt, wolche ohnehin beim Zuführen der Gase in einen Kühler erforderlich wird, der gegen einen Austritt von Gasen nach außen abgedichtet oder zumindest stark gedrosselt ist. Es wird vor allem auch eine einfache Selbstregelung der erforderlichen Trocknungsenergiezufuhr erreicht, da mit fortschreitender Trocknung der Ware und fortschreitender Vakuumbildung im Behandlungsraum infolge gleichzeitiger Absau-

jung von Lösemittelgasen aus der Maschine zum Zwecke der Komprimierung der Wärmeinhalt des die Ware beaufschlagenden Heizgases und das im Kreislauf umgewälzte Gasvolumen fallen. Du Erfindung verzichtet daher bewußt auf alle Druck- und Temperaturregelmaßnahmen. Das erforderliche Leistungsniveau des Wärmeaustauschers ist nur einmal festzulegen und bleibt dann unverändert

Um eine möglichst vollständige Rückgewinnung des in das Wärmeaustauschelement des Gaserhitzers einströmenden, erwärmten Lösemittelgases zu erreichen, empfiehlt es sich gemäß der Erfindung, das Lösemittel nach dem Durchtritt durch das Wärmeaustauschelement, soweit es noch nicht durch den Wärmeaustausch verflüssigt worden ist, vollständig zu kondensieren.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Eine solche Vorrichtung besteht aus einer die Ware aufnehmenden, abschließbaren P~handlungskammer mit Anschlüssen zur Zu- und Abführung von Lösemittel, wobei an die Kammer die Saugseite einer Vakuumpumpe oder dgl. angeschlossen ist, deren Druckseite mit einem gegen einen Gasaustritt abgeschlossenen oder zumindest gedrosselten Kühler in Verbindung steht, sowie einer Gasleitung, die in einem geschlossenen Kreislauf von der Kammer ausgehend über eine Gasumwälzeinrichtung und eine Gaserwärmungseinrichtung, die mindestens einen von einem Heizmedium durchströmten Wärmeaustauscher aufweist, wieder in die Kammer zurückgeführt ist. Eine solche Behandlungseinrichtung ist bereits in der eingangs erwähnten US-PS 39 49 485 für den Fall einer Chemischreinigungsmaschine beschrieben. Erfindungsgemäß ist bei einer solchen Maschine vorgesehen, daß die Druckseite der als Kompressor arbeitenden Vakuumpumpe an den Eingang für das Heizmedium des Wärmeaustauschers angeschlossen ist, dessen Ausgang direkt oder über einen nachgeschalteten Kühler mit einem Lösemitlelvorratstank in Verbindung steht. Hierdurch wird die Kompressionswärme der abgesaugten Gase in dem Wärmeaustauscherelement des Gaserhitzers abgegeben an die in der Maschine zirkulierenden Gase und damit an die zu trocknende Ware, bevor das Lösemittel in dem dann an den Wärmeaustauscher anschließenden Kondensator vollends verflüssigt wird.

Im Rahmen der Erfindung erweist es sich als vorteilhaft, daß f:ine Drosseleinrichtung zur Drosselung der Gasströmung in einer vom Ausgang des Wärmeaustauschers zum Kondensator führenden Leitung vorgesehen ist. Diese Drossel ist vorzugsweise regelbar. Man kann so eine Beeinflussung der Kompression und damit eine Einstellung des Leistungsniveaus erreichen.

Im allgemeinen ist die durch die Kompression der aus dem Kreislauf entnommenen Lösemittelgase verfügbare Wärmemenge für die Trocknung der Ware ausreichend. Im Zuge der Weiterbildung der Erfindung läßt sie sich jedoch leicht noch ergänzen, indem während der Trocknung, gleichzeitig mit dem durch die *>o Maschine zirkulierenden Gaskreislauf, außerhalb des Behandlungsraums flüssiges Lösemittel destilliert wird, und die Destillationsgase ebenfalls als Heizmedium durch mindestens ein Wärmeaustauschelement des Gaserhitzers geleitet werden. Hierdurch wird zusätzli- t>5 ehe Wärmeenergie dem Gaserhitzer zugeführt. Die Ausnutzung der Destillationsgase in einem Lufterhitzer ist bereits bekannt durch die DE-OS 24 08 554.

Um diese Maßnahme bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu realisieren, ist vorgesehen, daß die Pumpendruckseite mit einem Destillierbehälter verbunden ist, dessen Ausgang an eine ihn mit dem Heizmediumeingang des Wärmeaustauschers verbindende Leitung angeschlossen ist Im Rahmen der Erfindung besteht hierbei die Möglichkeit, daß der Ausgang des Destiliierbehälters wahlweise mit dem Eingang des Wärmeaustauschers oder unmittelbar mit dem Kühler verbindbar ist so daß bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur in dem Gaskreislauf, die beispielsweise mittels eines Thermostaten oder ähnlicher Einrichtungen in an sich bekannter Weise festgestellt und angezeigt werden kann, die Zuführung der Destillationsgase zu dem Erhitzer gesperrt wird, und diese unmittelbar kondensiert werden.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt Es zeigt

F i g. 1 eine Anordnung zur Durchführung der Erfindung,

F i g. 2 die Anordnung gemäß F i g. 1 mit einem zusätzlichen Destillierbehälter

F i g. 3 eine Eintelheit zu F i g. 2.

Die Erfindung ist am Beispiel einer Chemischreinigungsmaschine dargestellt. Die Einzelheiten einer solchen Reinigungsmaschine sind bereits z. B. durch die obengenannte US-PS 39 49 485 oder die GB-PS 14 36 133 bekannt und dort erläutert. Die Maschine besitzt eine in einem Trommelgehäuse 1 rotierbare Trommel, in die die Ware zur Behandlung anschließenden Trocknung gegeben wird und die durch die Ladetüre Γ in bekannter Weise nach außen abgesperrt wird. Das Gehäuse ist in bekannter Weise oberhalb eines Lösemittelvorratstanks 2 angeordnet. Die das Lösemittel für die Bahandlung zu- und abführenden Leitungen sind, da bekannt und nicht zum Gegenstand der Erfindung gehörend, nicht näher dargestellt.

Zur Trocknung der Ware nach dem Ablassen des flüssigen Lösemittels ist an das Trommelgehäuse 1 eine Leitung 3 in Form eines Luftschachts angeschlossen, die von einer Stelle am Umfang des Trommelgehäuses 1 ausgeht und an die ein Ventilator 4 angeschlossen ist. Von der Druckseite des Ventilators führt die Leitung 3' wieder zurück zur Trommel und mündet dort in bekannter Weise in der Nähe der Ladetüre in das Trommelgehäuse 1 ein. In dem an die Druckseite des Ventilators 4 angeschlossenen Teil der Leitung 3' ist ein Gaserhitzer 5 vorgesehen, über dessen Heizflächen in bekannter Weise die vom Ventilator 4 aus dem Trommelgehäuse 1 abgesaugten Gase geleitet und dabei erhitzt werden.

Nach dem Ablassen des flüssigen Lösemittels aus dem Trommelgehäuse 1 ist dieses, da vor Beginn der Behandlung die Luft daraus evakuiert worden ist, mit Lösemittelgas gefüllt, und die zu trocknende Ware mit flüssigem Lösemittel behaftet. Mit Beginn der Trocknung saugt die Vakuumpumpe 6 nach öffnen des Ventils 7 Lösemittelgase aus dem Trommelgehäuse 1 ab und leitet sie in den geschlossenen Kühler 8, in dem das Lösemittel kondensiert wird.

Erfindungsgemäß ist die Druckseite der Pumpe 6 über die Leitung 9 an den Heizmediumeingang des Wärmeaustauschelementes des Gaserhitzers 5 angeschlossen. Der Heizmediumausgang des Gaserhitzeis ist mit dem Eingang des Kondensators über die Leitung 10 verbunden. Da der Kühler 8 geschlossen ist und sich in ihm das eingeführte Lösemittel staut und kondensiert, steigt der Druck in der von der Pumpe turn

Kondensator führenden Leitung. Die Lösemittelgase werden von der Pumpe 6 verdichtet. Die verbrauchte motorische Antriebskraft der Pumpe wird in eine Erhöhung der Temperatur der abgesaugten Gase umgewandelt.

Diese Temperaturerhlhung ist u. a. eine Funktion des Gegendrucks uncr dem die Gase weiterbefördct werden. Zur Druckbeeinflussung ist in der an den Heizmediumausgang des Wärmeaustauschers des Erhitzers 5 angeschlossenen Leitung 10 ein regelbares Drosselventil 11 vorgesehen.

Bei Beginn der Trocknung saugt auch gleichzeitig der Kreislaufventilator 4 das in dem Trommelgehäuse 1 befindliche Lösemittelgas an und fördert es über den Erhitzer 5, dessen Wärmeaustauschrohre durch die Vakuumpumpe 6 mit erhitztem Lösemittelgas gespeist werden, zum Trommelgehäuse 1 wieder zurück. Dabei nimmt der den Erhitzer passierende Trocknungsgasstrom Kondensationswärme des komprimierten Lösemittelgases und Wärme aus der Druckerhöhungsarbeit der Pumpe 6 auf und gibt diese beim Wiedereintritt in das Trommelgehäuse an die dort befindliche, lösemittelfeuchte Ware zur Verdampfung zusätzlichen flüssigen Lösemittels ab. Das im Gaserhitzer 5 kondensierte Lösemittel, das mit Restgas gemischt ist, wird dem Kühler 8 zugeleitet, dem ein Kühlmittel über die Leitung 12 nach öffnen des Ventils 13 zugeführt und über die Leitung 14 abgeführt wird. Das in diesem Kondensator anfallende Kondensat wird einem Wasserabscheider 15 zugeführt, dessen Lösemittelausgang in bekannter Weise mit dem Vorratstank 2 verbunden ist. Der Kondensator 8 ist mit einem Oberdruckventil 16 versehen.

Der beschriebene Prozeß schreitet solange konstant fort, bis alles flüssige Lösemittel verdampft ist. Nunmehr beginnt nach Abschluß des eigentlichen Trocknungsprozesses der Evakuierungsprozeß, durch den alle verbleibenden Gase im Trommelgehäuse 1 und in der Ware entfernt werden müssen. Da hierfür keine Verdampfungsenergie mehr erbracht werden muß, fällt der Energiebedarf. Lediglich die Ware muß noch etwas erwärmt werden, daß der Gasdruck des in ihr noch verweilenden Restgases soweit ansteigt, daß diese Restgase auch tatsächlich aus der Ware austreten, um von der absaugenden Vakuumpumpe erfaßt werden zu können. Während dieses Prozesses gewinnt die Absaugleistung der Pumpe die Überhand über die Gaserzeugung. Es findet keine Verdampfung mehr statt. Die von der Pumpe geförderte Gasmasse nimmt kontinuierlich mit fortschreitender Evakuierung ab. Gleichzeitig wird damit an den Gaserhitzer immer weniger Heizgas abgegeben, so daß die Heizleistung proportional fällt.

Durch die Gasverdünnung wird nun auch die Massenförderung des Ventilators 4 mehr und mehr im gleichen Verhältnis wie die Reduzierung der Wärmezufuhr zum Gaserhitzer 5 reduziert, so daß auch die Fähigkeit der zirkulierenden Gasreste, die Ware aufzuheizen, laufend fällt, bis bei Erreichung des angestrebten Endvakuums der Heizprozeß selbständig zum Erliegen kommt Damit wird die Gefahr einer Temperaturschädigung der Ware selbstregelnd ausgeschlossen. Nach Beendigung der Trocknung und der Evakuierung kann das Trommelgehäuse 1 mittels des Entlüftungsventils 17 in bekannter Weise entlüftet werden, und die Ware schließlich nach öffnen der Ladetüre Γ entnommen werden.

Bei dieser beschriebenen Einrichtung entfällt jegliche Fremdenergie für die Warentrocknung. Die motorische Kraft des Vakuumpumpenantriebs muß sowieso zur Evakuierung erbracht werden. Das System arbeitet selbstregelnd ohne Rücksicht auf die Menge des abzutrocknenden Lösemittels. Neben der Energieersparnis ergibt sich zusätzlich als weiterer Vorteil, daß zur Kondensation der in den Kühler 8 eintretenden Restgase Wasser als Kühlflüssigkeit verwendet werden kann.

Fig. 2 zeigt eine Weiterbildung der Anordnung gemäß Fig. 1. Diese ist hier noch durch einen Destillierbehälter 18 ergänzt, in dem in bekannter Weise das aus dem Trommelgehäuse 1 nach öffnen des Ventils 19 auslaufende und über die Leitung 20 durch die Pumpe 21 in den Behälter gepumpte Lösemittel durch Destillation gereinigt wird. Hierzu ist der Destillierbehälter 18 mittels einer Heizschlange 28 beheizt. Erfindungsgemäß ist hier der Ausgang des Destillierbehälters 18 zusammen mit dem Ausgang der Pumpe 6 an die Leitung 9 angeschlossen, so daß zusätzlich zu der Wärmemenge der durch die Pumpe 6 abgesaugten und komprimierten Gase auch noch die Wärme der Destillationsgase dem Gaserhitzer zugeführt wird.

Um die Gefahr einer Warenschädigung durch Überhitzung der in der Leitung 3 zirkulierenden Gase zu vermeiden, ist am Ausgang des Erhitzers 5 in der Leitung 3 ein Wärmemeßfühler 22 vorgesehen. Übersteigt die Temperatur am Erhitzerausgang in der Leitung 3 einen bestimmten, zulässigen Höchstwert, dann gibt der Thermostat 22 ein entsprechendes Signal an eine Schalteinrichtung 23. Diese sperrt daraufhin die Leitung 9, indem sie mit an sich bekannten Steuermitteln das Ventil 24 am Ausgang des Destillierbehälters 18 schließt und dafür das Ventil 25 in einer vom Destillierbehälter 18 direkt zum Kondensator 8 führenden Leitung öffnet. Alternativ hierzu ist bei niedrigeren Temperaturen das Ventil 24 geöffnet und das Ventil 25 gesperrt.

Bei einer solchen Anordnung wird die Trocknung der Ware mittels Kompressionswärme durch die zusätzliche Destillationswärme unterstützt, wobei sichergestellt ist. daß überschüssige, für die Trocknung nicht benötigte Wärme vom Gaserhitzer 5 ferngehalten wird.

Der Ausgang der Vakuumpumpe 6 muß nicht unbedingt direkt an den Destillierbehälter 18 angeschlossen sein wie in F i g. 2. Er kann auch direkt mit der Leitung 9 verbunden sein. In diesem Fall empfiehlt es sich jedoch, wegen des unterschiedlichen Drucks der beiden Gasquellen vor der Verbindung der vom Ausgang der Pumpe 6 und der vom Ausgang des Destillierbehälters 18 kommenden Leitung je ein Rückschlagventil 26 und 27 vorzusehen, wie dies in F i g. 3 dargestellt ist. Die Erfindung läßt sich also offensichtlich in verschiedenen Ausführungsformen realisieren. Sie ist daher nicht auf die dargestellten Beispiele beschränkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Trocknung von Ware, die mit einem flüchtigen organischen Lösemittel behandelt worden ist, in einem abgeschlossenen, größtenteils von Luft evakuierten Raum, bei dem die Ware umgebendes Lösemittelgas in einem Kreislauf von der Ware über die Oberfläche mindestens eines von einem Heizmedium durchströmten Wärmeaustauschelements und von dort wieder zur Ware geführt wird, wobei Lösemittelgas aus dem Kreislauf entnommen und gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das gleiche aus dem Kreislauf entnommene Lösemittelgas außerhalb des Raumes in an sich bekannter Weise komprimiert und erwärmt wird und dann als Heizmedium durch das Innere des Wärmeaustauschelements geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösemittel nach dem Durchtritt durch das Wärmeaustauschelement vollständig kondensiert wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, bestehend aus einer die Ware aufnehmenden, abschließbaren Behandlungskammer mit Anschlüssen zur Zu- und Abführung von Lösemittel, wobei an die Kammer die Saugseite einer Vakuumpumpe angeschlossen ist, deren Druckseite mit einem geschlossenen oder gegen Gasaustritt gedrosselten Kühler in Verbindung steht, sowie einer Gasleitung, die in einem jo geschlossenen Kreislauf von der Kammer ausgehend über eine Gasumwälzeinrichtung und eine Gaserwärmungseinrichtung, die mindestens einen von einem Heizmedium durchströmten Wärmeaustauscher aufweist, wieder in die Kammer zurückgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckseite der als Kompressor arbeitenden Vakuumpumpe (6) an den Eingang für das Heizmedium des Wärmeaustauschers (5) angeschlossen ist, dessen Ausgang mit einem Lösemittelvorratstank (2) in Verbindung steht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wärmeaustauscher (5) ein weiterer Kühler (8) nachgeschaltet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorzugsweise verstellbare Drosseleinrichtung (11) in der vom Ausgang des Wärmeaustauschers (5) abgehenden Leitung (10) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpendruckseite mit einem Destillierbehälter (18) verbunden ist, dessen Ausgang an eine ihn mit dem Heizmediumeingang des Wärmeaustauschers (5) verbindende Leitung (9) angeschlossen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Destillierbehälters (18) wahlweise mit dem Eingang des Wärmeaustauschers (5) oder unmittelbar mit dem Kühler (8) verbindbar ist.