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Die Erfindung betrifft eine Trocknungsvorrichtung zum Entziehen von Feuchtigkeit aus Produkten mit einer Trocknungskammer, in die die Produkte abgelegt werden können, und mit mindestens einem Heizrohr, das durch die Trocknungskammer geführt ist und durch das mittels strömungstechnisch verbundenen Rohrleitungen ein gasförmiges oder flüssiges Heizmedium leitbar ist, sodass die Produkte mittels eines Wärmeübergangs von dem Heizrohr in die Trocknungskammer entfeuchtet werden können. Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Herstellen der vorstehenden Trocknungsvorrichtung.
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Aus der Praxis sind Trocknungsvorrichtungen bekannt, mit denen mittels einer Trocknung Feuchtigkeit - meist Wasser - aus Stoffen, Gegenständen oder Produkten entzogen wird. Dabei werden die Produkte in die Trocknungskammer gelegt, die mehrere oder nur ein Heizelement aufweisen kann, das mittels eines Wärmeübergangs von einem gasförmigen oder flüssigen Heizmedium in die Trocknungskammer die darin befindlichen Produkte erwärmen und entfeuchten kann.
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Insbesondere bei wärmeempfindlichen Produkten, wie beispielsweise Büchern oder Lebensmitteln, ist jedoch eine übermäßige Erwärmung des Produkts für dieses schädlich, sodass auf anspruchsvollere Trocknungsverfahren zurückgegriffen werden muss. Ein einfacher Wärmeeintrag in das jeweilige Produkt, um die Feuchtigkeit in dem Produkt in einen gasförmigen Zustand zu überführen, ist deshalb oftmals nicht möglich.
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Um die Eigenschaften von Wasser effektiv im Rahmen eines Trocknungsverfahrens ausnutzen zu können, werden beispielsweise günstige Übergangsbereiche für das Produkt in einem Phasendiagramm von Wasser ausgenutzt.
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Ein aus der Praxis bekanntes Trocknungsverfahren stellt die Gefriertrocknung dar. Die Gefriertrocknung nutzt den physikalischen Prozess der Sublimation, um Feuchtigkeit in dem Produkt direkt von einem festen in den gasförmigen Zustand zu überführen. Zusammengefasst wird dabei das Produkt zuerst tiefgefroren, damit die Feuchtigkeit in dem Produkt in den festen Zustand übergeht. Anschließend wird in der Trocknungskammer, in der das tiefgefrorene Produkt abgelegt ist, ein Vakuum erzeugt, um die verfestigte Feuchtigkeit in dem Produkt unter einen Tripelpunkt von Wasser zu bringen. Sodass anschließend bei einer Erwärmung der Trocknungskammer die verfestigte Feuchtigkeit in dem Produkt direkt in den gasförmigen Zustand übergehen kann, ohne vorher in den flüssigen Zustand übergehen zu müssen.
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Ein anderes aus der Praxis bekanntes Trocknungsverfahren, die Vakuumtrocknung, verzichtet darauf, das Produkt vorher tief zufrieren und somit auf den festen Zustand der Feuchtigkeit. Dabei wird in der Trocknungskammer direkt ein Vakuum hergestellt, sodass die Feuchtigkeit in dem Produkt schon bei niedrigeren Temperaturen in den gasförmigen Zustand übergehen kann. Die Vakuumtrocknung kann insoweit einfacher und mit weniger Prozessenergie umgesetzt werden, da auf das energieintensive Einfrieren des Produkts verzichtet wird.
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Üblicherweise werden zum Wärmeübergang in der Trocknungskammer Heizrohre als Heizelemente verwendet, da diese prozesstechnisch einfach mit dem Heizmedium befüllt werden können.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist, den Stand der Technik um eine Trocknungsvorrichtung zu erweitern, mit der effektiver und einfacher die Produkte in der Trocknungskammer erwärmt werden.
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Die Aufgabe wird durch eine Trocknungsvorrichtung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass zwei sich gegenüberliegende Wandungsabschnitte des Heizrohrs mindestens abschnittsweise unmittelbar aneinander festgelegt sind. Die in der Praxis eingesetzten Heizrohre weisen beispielsweise eine flachovale, ovale, kreisrunde oder rechteckige Form auf. Demgegenüber ist das erfindungsgemäße Heizrohr durch Umformen derart umgeformt, dass es entlang seiner vorrangigen Wärmeabstrahlfläche mindestens eine Wölbung aufweist.
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Demnach besteht das Heizrohr vorzugsweise aus Aluminium, Edelstahl oder einem anderen Metall, wobei sich insbesondere bei Lebensmittelprodukten und anderen hygieneempfindlichen Produkten ein Heizrohr aus Edelstahl anbietet.
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Die Wölbung und erfindungsgemäße Form des Heizrohrs an der vorrangigen Wärmeabstrahlfläche des Heizrohrs, die in Richtung der zu trocknenden Produkte gerichtet ist, weist zudem reduzierte oder keine Wasseraufstandsflächen auf, sodass sich dort auch keine Produktreste während und nach dem Trocknungsverfahren ablagern können. Dabei ermöglicht das erfindungsgemäße Heizrohr sowohl eine hygienische Trocknung als auch eine schnelle Reinigung des Heizrohrs nach der Trocknung.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Wandungsabschnitte durch Umformen und/oder Fügen mindestens abschnittsweise entlang einer Längsachse des Heizrohrs unmittelbar aneinander festgelegt sind. Dabei kann ein beispielsweise kreisrundes oder ovales Grundrohr an einer Pressstelle längs entlang des Heizrohrs umgeformt werden. Mit einer Pressung an der Pressstelle des Heizrohrs kann darüber hinaus das Heizrohr auf einfache Weise und kostengünstig hergestellt werden, wobei erfindungsgemäß das Heizrohr soweit an der Pressstelle umgeformt und zusammengepresst wird, dass zwei Wandungen an der Pressstelle unmittelbar aneinanderliegen.
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Um das Heizrohr formstabiler zu gestalten, kann nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass die zwei Wandungsabschnitte entlang der Längsachse des Heizrohrs mindestens abschnittsweise eine Schweißnaht aufweisen, wobei sie mittels der Schweißnaht zusammengefügt sind. Dabei kann das Heizrohr an der Pressstelle und entlang dessen Längsachse mittels Rollnahtschweißens zusammengefügt werden, wobei das Heizrohr dadurch sehr hohe Heizmediumtemperaturen und -drücke des Heizmediums leiten kann - hohe Anforderungen an eine lange Nutzungsdauer des Heizrohrs bzw. der Trocknungsvorrichtung sind dadurch erreichbar.
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Nach einem besonderen Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die zwei Wandungsabschnitte an einer Mittelachse, die quer zu der Längsachse des Heizrohrs verläuft, unmittelbar aneinander festgelegt sind. Wenn die Wandungsabschnitte an der Mittelachse, die entlang eines Querschnitts des Heizrohrs verläuft, zusammengefügt werden, wird ein Innenraumbereich des erfindungsgemäßen Heizrohrs zweigeteilt. Dabei kann das Heizmedium seine Abwärme an Stellen des Heizrohrs an dieses abgeben, an denen die bestmöglichen Abstrahlvoraussetzungen für einen Wärmeübergang in die Trocknungskammer und die Produkte gegeben ist.
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Nach einem Umformen des Heizrohrs kann für die Erfindung vorgesehen sein, dass mindestens einer der zwei Wandungsabschnitte in einem Festlegungsbereich des Heizrohrs gewölbt ist. Die Wölbungen des Heizrohrs bewirken eine besonders vorteilhafte Abstrahlung der Abwärme des Heizmediums in dem Heizrohr und somit einen vorteilhaften Wärmeübergang in die Trocknungskammer bzw. die Produkte in der Trocknungskammer, da diese gleichmäßiger von dem Wärmeübergang profitieren. Optional kann vorgesehen sein, dass einer der zwei Wandungsabschnitte in dem Festlegungsbereich des Heizrohrs trapezartig geformt ist. Ein trapezartig geformter Festlegungsbereich der Pressstelle des Heizrohrs erhöht eine Formstabilität des Heizrohrs und somit eine Nutzungsdauer des Heizrohrs.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die zwei Wandungsabschnitte einen Innenraumbereich des Heizrohrs zweiteilen. Der zweigeteilte Innenraumbereich des Heizrohrs kann die Wärmeverteilung in dem Heizrohr mittels des Heizmediums verbessern.
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Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Trocknungsvorrichtung eine Vakuumpumpe aufweist, mit der ein Vakuum in der Trocknungskammer herstellbar ist. Mit dem Vakuum in der Trocknungskammer können einerseits Trocknungstemperaturen der Produkte in der Trocknungskammer reduziert und andererseits Trocknungszeiten verkürzt werden. Reduzierte Trocknungstemperaturen sind beispielsweise besonders schonend für Produkte aus dem Lebensmittelbereich.
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Dabei kann für das Heizrohr vorgesehen sein, dass dieses matt, dunkel und/oder schwarz gefärbt ist, um eine verbesserte Wärmeabstrahlung in dem Vakuum zu ermöglichen. Durch die nicht geraden, sondern gewölbten Wärmeabstrahlflächen des Heizrohrs wird überdies die Wärme besser in der Trocknungskammer verteilt, sodass das Produkt schneller trocknen kann.
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Für eine vorteilhafte Wärmeverteilung in der Trocknungskammer, kann vorgesehen sein, dass das Heizrohr mindestens abschnittsweise entlang seiner Längsachse in der Trocknungskammer einen waagerechten Verlauf aufweist. Mit der waagerechten Ausrichtung des Heizrohrs in der Trocknungskammer beispielsweise entlang eines Bodens der Trocknungskammer kann die Abstrahlung der Wärme verbessert werden. Insbesondere sind die Wölbungen bei einer Verwendung mehrerer Heizrohre vorteilhaft, da möglichst viele Heizrohre entlang der Waagerechten positioniert werden können, sodass ein spezifischer Wärmeeintrag in die Trocknungskammer erhöht werden kann.
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Um das Heizrohr nach möglichst vielen Ausführungsformen auszugestalten, kann vorgesehen sein, dass das Heizrohr aus einem rechteckigen, runden, ovalen oder flachovalen Grundrohr besteht. Dabei wird das Grundrohr entsprechend seiner Grundform derart durch Umformen und Pressen umgeformt, dass möglichst viele Anwendungsgebiete dem Heizrohr und der Trocknungsvorrichtung offen stehen.
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Offenbart ist auch ein Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Trocknungsvorrichtung, umfassend:
- - Umformen mindestens eines Heizrohrs, wobei zwei sich gegenüberliegende Wandungsabschnitte des Heizrohrs unmittelbar aneinander festgelegt werden;
- - Verlegen des mindestens einen Heizrohrs in einer Trocknungskammer;
- - Verbinden des Heizrohrs mit Rohrleitungen, die durch das Heizrohr ein gasförmiges oder flüssiges Heizmedium leiten können, sodass Produkte, die in die Trocknungskammer abgelegt werden, entfeuchtet werden.
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Die Wandungsabschnitte werden an einer Pressstelle umgeformt und gepresst, sodass die innen liegenden Wandungsabschnitte des Heizrohrs einander berühren und durch eine Steifigkeit des Heizrohrs festgelegt werden. Dabei liegen die Wandungsabschnitte unmittelbar aneinander, wobei sich das Heizrohr entsprechend verformt und mindestens teilweise gewölbt wird.
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Durch das Verlegen des Heizrohrs in einer Trocknungskammer, kann ein Wärmeübergang von dem Heizrohr in die Trocknungskammer erfolgen, mit dem Produkte in der Trocknungskammer getrocknet und entfeuchtet werden. Dabei stellt das Heizmedium einen Wärmeübergang über das Heizrohr in die Trocknungskammer zur Verfügung.
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Erfindungsgemäß vorteilhaft wirken die mindestens abschnittsweisen Wölbungen des umgeformten Heizrohrs einerseits für einen möglichst guten Wärmeübergang in die Trocknungskammer, da die Wölbungen die vorrangigen Wärmeabstrahlflächen des Heizrohrs betreffen; andererseits bedingen die Wölbungen minimale Wasserabstandsflächen, wenn die Feuchtigkeit der Produkte in der Trocknungskammer sich auf dem Heizrohr absetzt, was insoweit für Produktreste der Produkte ebenfalls gilt. Dabei kann das Heizrohr effektiv nach einem Trocknungsvorgang gereinigt werden - das ist insbesondere vorteilhaft in hygienesensiblen Produktbereichen der Lebensmittelbranche.
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Nach einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die zwei Wandungsabschnitte mindestens abschnittsweise entlang einer Längsachse des Heizrohrs zusammengefügt werden. Bei dem verlegten Heizrohr in der Trocknungskammer ist es sinnvoll, wenn das Umformen entlang eines wärmewirksamen Abschnitts des Heizrohrs erfolgt, sodass möglichst viel der wärmeabstrahlenden Fläche des Heizrohrs in der Trocknungskammer ausgenutzt werden kann.
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Vorzugsweise kann für das erfindungsgemäße Verfahren vorgesehen sein, dass mindestens einer der zwei Wandungsabschnitte in einem Festlegungsbereich des Heizrohrs gewölbt und/oder trapezartig umgeformt wird. Der Festlegungsbereich ist demnach der Bereich, in dem die Wandungsabschnitte umgeformt und aneinander fest- und angelegt werden, sodass eine stabile Formgebung des Heizrohrs gegeben ist.
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Um das Heizrohr möglichst effektiv durch die Trocknungskammer zu verlegen, kann nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass das Heizrohr mindestens abschnittsweise waagerecht durch die Trocknungskammer geführt wird. Dabei sollte das mindestens eine Heizrohr in der Trocknungskammer unter den Produkten verlegt werden, sodass ein möglichst guter Wärmeübergang in die Produkte ermöglicht wird. Dabei kann optional vorgesehen sein, dass das Heizrohr aus einem Metall besteht und matt-dunkel gefärbt ist.
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Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass in der Trocknungskammer zum Herstellen eines Vakuums eine Vakuumpumpe verwendet. In der Hinsicht kann eine Effektivität des Trocknungsverfahrens verbessert werden, da die Entfeuchtung der Produkte in der Trocknungskammer beschleunigt wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst zudem weitere Ausführungsformen, mit denen eine erfindungsgemäße Trocknungsvorrichtung in den vorstehenden Merkmalskombinationen hergestellt werden kann.
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Nachfolgend ist die Erfindung exemplarisch anhand schematischer Darstellungen gezeigt. Es zeigt:
- 1 eine Trocknungsvorrichtung mit mehreren Produkten und einem exemplarischen Heizrohr,
- 2 das Heizrohr in einer perspektivischen Ansicht,
- 3 und 4 jeweils einen Festlegungsbereich eines Heizrohrs mit unterschiedlichen Schweißnähten und
- 5 und 6 zwei alternative Ausführungsformen eines Heizrohrs in einer Schnittansicht.
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Die 1 zeigt exemplarisch eine Trocknungsvorrichtung 1 mit einer Trocknungskammer 2, in die neun Produkte 3 auf drei Ablageregale 4 verteilt abgelegt sind. In einem unteren Innenraumbereich 5 der Trocknungskammer 2 ist (zur besseren Darstellung nur beispielhaft) ein Heizrohr 6 der Trocknungsvorrichtung 1 dargestellt, das sowohl waagerecht als auch in dem unteren Innenraumbereich 5 verlegt ist. Das erfindungsgemäß umgeformte Heizrohr 6 ist mit (nicht dargestellten) Rohrleitungen strömungstechnisch verbunden und wird von diesen mit einem Heizmedium 7 versorgt, das das Heizrohr 6 durchströmt.
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Dabei findet ein Wärmeübergang 8 von dem Heizungsmedium 7 auf das Heizrohr 6 und insoweit mittelbar über die Trocknungskammer 2 auf die Produkte 3 statt, die über eine Trocknungszeit entfeuchtet werden. Die mit der Entfeuchtung aufsteigende Feuchtigkeit 9 sammelt sich in einem oberen Innenraumbereich 10 der Trocknungskammer 2, wo sie von einer Rohrleitung 11 abgeführt wird, die überdies auch ein Vakuum in der Trocknungskammer 2 herstellen kann, um die Trocknungszeit der Produkte 3 zu verkürzen.
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Das Heizrohr 6 ist, wie in den 1 und 2 gezeigt, erfindungsgemäß umgeformt, wobei in einem Festlegungsbereich 12 des Heizrohrs 6 an einer Mittelachse 13 des Heizrohrs 6 zwei gegenüberliegende Wandungsabschnitt 14 unmittelbar aneinander festgelegt sind. Die Festlegung der Wandungsabschnitte 14 erfolgt entlang einer Längsachse 15 des Heizrohr 6, wobei ein Innenraumbereich 16 des Heizrohrs 6 zweigeteilt wird.
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Mit dem Umformen des Heizrohrs 6 entsteht nicht nur eine Festlegung der Wandungsabschnitte 14 in dem Festlegungsbereich 12, sondern auch eine gewölbte Wärmeabstrahlfläche 17 des Heizrohrs 6, die den Wärmeübergang 8 beispielsweise in Form einer Wärmestrahlung 18 in Richtung der Produkte 3 bewirkt.
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Die 3 und 4 zeigen den Festlegunsbereich 12 des Heizrohrs 6 in einer vergrößerten Draufsicht, wobei die unmittelbar aneinander festgelegten Wandungsabschnitte 14 des Heizrohrs 6 mittels Rohllnahtschweißenszusammengefügt sind. 3 zeigt dabei eine punktförmige Schweißnaht 19 entlang der Längsachse 15 des Heizrohrs 6; 4 zeigt zwei Abschnitte einer gerade Längsschweißnaht 20 entlang der Längsachse 15.
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Die 5 und 6 zeigen jeweils eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Heizrohrs 6 in einer Schnittansicht. In 5 ist ein rechteckig geformtes Grundrohr 21 umgeformt gezeigt, sodass zwei sich gegenüberliegende Wandungsabschnitte 14 unmittelbar aneinander festgelegt sind - in 6 ist dagegen ein falchovall geformtes Grundrohr 21 umgeformt. In beiden Figuren weisen die Heizrohre 6 einen trapezartig ausgebildeten Festlegungsbereich 12 an einer Mittelachse 13 des Heizrohrs 6 auf, in dem die Wandungsabschnitte 14 aneinander festgelegt sind, was eine erhöhte Stabilität des umgeformten Heizrohrs 6 bewirkt. Beide Ausführungsformen weisen zudem nicht gewölbte, gerade Wärmeabstrahlflächen 17 auf.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Trocknungsvorrichtung
- 2
- Trocknungskammer
- 3
- Produkt
- 4
- Ablageregal
- 5
- Unterer Innenraumbereich der Trocknungskammer
- 6
- Heizrohr
- 7
- Heizmedium
- 8
- Wärmeübergang
- 9
- Feuchtigkeit
- 10
- Oberer Innenraumbereich der Trocknungskammer
- 11
- Rohrleitung
- 12
- Festlegungsbereich
- 13
- Mittelachse
- 14
- Wandungsabschnitt
- 15
- Längsachse
- 16
- Heizrohrinnenraumbereich
- 17
- Wärmeabstrahlfläche
- 18
- Wärmestrahlung
- 19
- Punktförmige Schweißnaht
- 20
- Längsschweißnaht
- 21
- Grundrohr
