DE3929858A1 - Verfahren zum trocknen von schuettgut in einem schuettgutbehaelter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von Schüttgut in einem Schüttgutbehälter gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Ein solches Verfahren ist beispielsweise in der DE-PS 31 31 471 beschrieben. Trockner, die nach dem beschriebenen Verfahren arbeiten, sind allgemein als Trockenlufttrockner bekannt.

Vor allem bei hitzeempfindlichem Schüttgut besteht die Forderung, daß die Trocknungstemperatur und die Trocknungszeit sehr genau eingehalten werden müssen. Hitzeempfindliches Schüttgut ist beispielsweise ein bestimmtes Kunststoffgranulat, das sich bei der Trocknung mittels eines derartigen Trockenlufttrockners bei längerem Verweilen auf der Trocknungstemperatur verändert. Beispielsweise verfärben sich bestimmte Kunststoffsorten von weiß auf gelb. Aus der Polyamidherstellung ist allgemein bekannt, das Verfärben von Schüttgut bei Trocknungsvorgängen dadurch zu vermeiden, daß dem Luftkreislauf Stickstoff zugeführt und das die Stickstoffkonzentration auf einem Grenzwert gehalten wird. Dies macht jedoch relativ aufwendige Maßnahmen erforderlich. Das in der obengenannten Literaturstelle genannte Verfahren versucht ein schädliches Aufheizen des Schüttgutes dadurch zu verhindern, daß die Ablufttemperatur gemessen und anhand dieser Meßgröße die Menge des Luftdurchsatzes durch den Schüttgutbehälter gesteuert wird.

Verändert sich die in dem Schüttgutbehälter enthaltene Materialmenge durch eine verstärkte Entnahme von getrocknetem Material oder durch ein verstärktes Zuführen von feuchtem Material, dann wird sich die Ablufttemperatur nur allmählich und mit einer großen Verzögerung ändern. Dies heißt jedoch, daß die Steuerung des Luftdurchsatzes erst sehr spät reagiert und dadurch unnötigerweise der Trocknungsprozeß gestört wird.

So führt z. B. eine kleine Unterbrechung der Materialentnahme dazu, daß zunächst weiterhin eine sehr hohe Menge Trockenluft dem Schüttgutbehälter zugeführt wird, bis allmählich die Ablufttemperatur ansteigt und der Durchsatz reduziert wird. Während dieser langen Verzögerungszeit wird unnötig Energie verbraucht und außerdem das Schüttgut zu stark bzw. zu lange erwärmt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Trocknen von Schüttgut zu schaffen, welches auf verändernde Parameter sehr schnell reagiert und damit ein schonender Umgang mit dem Schüttgut gewährleistet ist. Diese Aufgabe wird ausgehend von dem Oberbegriff des Hauptanspruchs durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Kerngedanke der Erfindung ist die unmittelbare Anpassung der benötigten Trockenluftmenge von dem Schüttgutdurchsatz. Dies bedeutet, daß die Regelung der Trockenluftmenge dadurch optimiert wird, daß diese vom tatsächlichen Schüttgutdurchsatz ausgeht, so daß einerseits bei fehlendem Durchsatz die Trockenluftmenge reduziert wird und bei einem höheren Durchsatz, der eine erhöhte Zufuhr von feuchtem Schüttgut bedeutet, die Trockenluftmenge erhöht wird. Der Schüttgutdurchsatz dient damit als Führgröße, welche als variable Größe in den Regelungskreis für die Trockenluftmenge eingreift. Wesentlicher Vorteil der Erfindung ist die Herstellung eines unmittelbaren Zusammenhangs zwischen dem tatsächlich zu trocknenden Schüttgut und der zugeführten Trockenluftmenge. So ist es nicht mehr erforderlich, über eine Temperaturmessung der Abluft, welche eine mittelbare Meßgröße darstellt, die Luftmenge zu regeln. Vielmehr löst der unmittelbar gemessene Schüttgutdurchsatz die Veränderung der Drosselklappenstellung für die Trockenluftmenge aus. Diese direkte Regelung ist daher durch den Wegfall einer Verzögerungszeit sowohl energiesparender als auch materialschonender.

Zur Bestimmung des Materialdurchsatzes gibt es verschiedene Meßmöglichkeiten. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, die Fördermenge, die bei einem Fördergerät voreingestellt ist, zur Bestimmmung des Materialverbrauchs heranzuziehen. Diese Fördermenge entspricht der Verarbeitungsmenge, so daß damit eine sehr genaue Bestimmung des Schüttgutdurchsatzes möglich ist. Andererseits ist natürlich auch die Materialmenge, die der Verarbeitungsmaschine bei jedem Arbeitszyklus zugeführt wird, konstant und vorbekannt. So ist beispielsweise aus dem Stückgutgewicht oder dem Stückgutvolumen pro Arbeitszyklus die entsprechende Schüttgutmenge definiert. Die Verwendung dieser Daten wird daher für die Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen.

Auch die Veränderung der Trockenluftmenge kann weiterbildungsgemäß durch verschiedene Einrichtungen vorgenommen werden. So besteht die Möglichkeit, vor dem Schüttgutbehälter eine Luftdrosselklappe vorzusehen, wobei die Stellung der Drosselklappe in Abhängigkeit von der von einer Luftmeßsonde gemessenen Luftmenge eingestellt wird. Ebenso kann die Trockenluftmenge auch über die Drehzahl des Gebläses variiert werden.

Zweckmäßigerweise ist die gesamte Regeleinrichtung in einem zentralen Schaltgerät untergebracht. Diesem werden die über Sensor oder über Taktgeber bzw. manuelle Vorgaben gelieferten Daten eingegeben. Abhängig von diesen Daten wird die Trockenluftmenge geregelt. Die zur Regelung erforderliche Messung der dem Schüttgutbehälter zugeführten Luftmenge kann zweckmäßigerweise über eine Luftmeßsonde erfolgen, die in der Zuluftleitung angeordnet ist.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens ist in Anspruch 9 aufgeführt. Ein Vorteil dieser Vorrichtung ist darin zu sehen, daß keine umfangreichen Eingriffe in bereits bestehende Trocknungsanlagen bei Anwendung des beschriebenen Verfahrens vorgenommen werden müssen. Da die Daten über die verbrauchte Materialmenge pro Zyklus in der Regel an der Verarbeitungsmaschine schon vorliegen und eine Luftdrosselklappe ebenfalls in der Zuluftleitung angeordnet ist, wird es allenfalls erforderlich, eine Luftmeßsonde in der Zuluftleitung anzubringen und das Schaltgerät mit den entsprechenden Einrichtungen zu verbinden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Trocknungsanlage für Granulate mit einem einzigen Schüttgutbehälter,

Fig. 2 eine Trocknungsanlage für mehrere Schüttgutbehälter,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Regeleinrichtung

Fig. 4 ein Diagramm zur Darstellung der benötigten Trockenluftmenge in Abhängigkeit von der Materialart.

Bei der Verarbeitung hygroskopischer bzw. feuchtigkeitsempfindlicher Kunststoffgranulate kann die im Werkstoff enthaltene Feuchtigkeit, sofern sie einen gewissen kritischen Wert überschreitet, an den gefertigten Formteilen Schlieren, Lufteinschlüsse, Materialschwund, Maß- und Formabweichungen oder unzureichende physikalische Eigenschaften verursachen und zu erhöhtem Ausschuß führen.

Die Gewährleistung eines entsprechenden Trocknungsgrads, der bei den meisten Granulaten im Bereich von 0,1 bis 0,02% Restfeuchte liegt, ist daher eine unabdingbare Voraussetzung für die Erzielung einer gleichmäßigen Produktionsqualität. Aus diesem Grund werden zur Erzeugung einer Trocknungsluft mit hohem Feuchtigkeitsaufnahmevermögen Lufttrockner eingesetzt, welche nach dem Adsorberdoppelbettverfahren arbeiten. Die zu trocknende Luft wird durch das Molekularsieb eines Bettes geblasen, dabei von ihrer Feuchtigkeit befreit und anschließend auf Trocknungstemperatur erhitzt. Ist das Molekularsieb mit Wasser gesättigt, wird nach Umstellung eines Strömungswegs durch ein zweites Bett adsorbiert und das erste Bett gleichzeitig regeneriert. Während der Regeneration wird das im Adsorberbett gespeicherte Wasser mittels erhitzter Luft desorbiert und das Molekularsieb anschließend gekühlt.

Der in Fig. 1 beschriebene Lufttrockner 10 ist beispielsweise aus der DE-PS 38 09 749 bekannt und braucht hier nicht näher erläutert zu werden. Die von diesem Lufttrockner 10 bereitgestellte trockene Luft gelangt über die Rohrleitung 11 zu einem Lufterhitzer 12, welcher die Luft auf die eingestellte Trocknungstemperatur erwärmt. Die erwärmte Luft wird in einen mit Granulat gefüllten Schüttgutbehälter 13 eingeblasen und nimmt die im Schüttgut enthaltene Restfeuchtigkeit auf. Die mit Feuchtigkeit belastete Abluft gelangt über die Rohrleitung 14 zurück zu dem Lufttrockner 10. Durch den geschlossenen Luftkreislauf zwischen Lufttrockner 10 und Schüttgutbehälter 13 arbeitet das Verfahren besonders wirtschaftlich, denn trotz Feuchtigkeitsaufnahme aus dem Granulat hat die Abluft unabhängig von äußeren Witterungsbedingungen einen weitaus geringeren Taupunkt und eine höhere Temperatur als die atmosphärische Luft.

Das Granulat wird üblicherweise durch den Einfüllstutzen 15 eingefüllt, wobei die zugeführte Menge in etwa der entnommenen Menge entspricht. Das am Auslauftrichter 16 des Schüttgutbehälters 13 entnommene Granulat wird unmittelbar oder über Fördereinrichtungen einer Kunststoffverarbeitungsmaschine 17 zugeführt und dort verarbeitet. In der Rohrleitung 11 befindet sich eine Luftdrosselklappe 18, welche motorisch betätigbar ist und über eine Leitung 19 mit einem Schaltgerät 20 verbunden ist. Der Luftdrosselklappe 18 ist in der Leitung 11 eine Luftmeßsonde 21 nachgeordnet. Deren Ausgangssignal wird über die Leitung 22 ebenfalls dem Schaltgerät 20 zugeführt. Dem Schaltgerät 20 wird ferner noch eine dem Schüttgutdurchsatz entsprechende Größe M/t über die Leitung 23 zugeführt. Diese Größe wird durch die Bearbeitungsmaschine 17 gebildet und ist beispielsweise der durch den Maschinentakt und die pro Taktzyklus verbrauchte Granulatmenge ermittelte Schüttgutdurchsatz. Anhand dieser Daten ermittelt das Schaltgerät die für den momentanen Schüttgutdurchsatz erforderliche Trocknungsluftmenge und gibt einen Stellbefehl S über die Leitung 19 an die Luftdrosselklappe, bis die ermittelte Luftmenge eingestellt ist. Die einzustellende Luftmenge wird über die Luftmeßsonde 21 gemessen und durch das Schaltgerät eingeregelt.

Der Lufterhitzer 12 arbeitet luftmengenabhängig, d. h. die jeweils zugeführte Luftmenge wird auf die eingestellte Trocknungstemperatur über einen eigenen Regelkreis erwärmt. Die Regelung der Trockenluftmenge in Abhängigkeit von dem Schüttgutdurchsatz kann stufenweise oder kontinuierlich erfolgen. Wesentlich ist, daß eine Veränderung des Schüttgutdurchsatzes sofort zu einer Anpassung der Trockenluftmenge führt. Insbesondere bei einem Stillstand der Bearbeitungsmaschine wird die Trockenluftmenge unverzüglich auf einen Wert eingestellt, der ausreicht, um den Trocknungsprozeß an den fehlenden Materialdurchsatz anzupassen und andererseits das Material nicht durch einen zu langen Trocknungsvorgang zu schädigen.

In Fig. 2 sind an einen Lufttrockner 10 mehrere Schüttgutbehälter 24, 25, 26 angeschlossen. Zu jedem Schüttgutbehälter führen über Rohrleitungen 24, 25, 26 entsprechende Teilluftströme. An jeder dieser Rohrleitungen 24 bis 26 ist eine Luftdrosselklappe 40, 41, 42 angebracht. Die trockene Luft wird, wie in Fig. 1 beschrieben über hier nicht näher dargestellte Lufterhitzer auf die Trocknungstemperatur gebracht und in den Schüttgutbehälter eingeblasen. Die feuchtigkeitsbeladene Luft wird über die Rohrleitung 27 dem Trocknungsbehälter wiederum zugeführt. An dem Schüttgutbehälter 30 befindet sich ein Fördergerät 31 für das feuchte, in den Schüttgutbehälter 30 einzuführende Schüttgut. An diesem Fördergerät kann die dem Schüttgutbehälter zugeführte Menge abgenommen und über die Leitung 32 einem Schaltgerät 33 zugeführt werden. Dem Schaltgerät 33 werden ferner noch über die Leitungen 34, 35 die Daten über die verbrauchte Menge an Granulat aus den Schüttgutbehältern 28, 29 zugeführt. Diese Daten werden beispielsweise den Bearbeitungsmaschinen als verarbeitete Menge pro Zeiteinheit entnommen. Sofern die Trockenluftmenge bei einer entsprechenden Luftdrosselklappenstellung bekannt ist - der Zusammenhang zwischen Klappenstellung und Luftmenge kann beispielsweise durch Versuch ermittelt werden - ist eine Luftmeßsonde nicht erforderlich. In diesem Fall wird direkt aus dem gemessenen Materialdurchsatz mittels des Schaltgeräts 33 die erforderliche Luftmenge an den jeweiligen Luftdrosselklappen eingestellt.

Wie in der Fig. 2 gezeigt, kann die Luftmengensteuerung bzw. -regelung in jeden Teilluftstrom für jeden Schüttgutbehälter vorgesehen werden. Die Steuerung bzw. Regelung kann ein gemeinsames Schaltgerät 33 übernehmen. Da in dem gemeinsamen Schaltgerät 33 sämtliche Daten über den Schüttgutdurchsatz zur Verfügung stehen, besteht auch die Möglichkeit, diese Daten dem Trockner 10 zu übertragen, um eine Optimierung des Trocknungsprozesses vorzunehmen.

In Fig. 3 ist die Funktion des Schaltgerätes 33 nochmals dargestellt. Einem Soll-Ist-Vergleicher 38 werden Daten über die Luftstrommessung (Block 39) und über den Materialverbrauch bzw. den Schüttgutdurchsatz (Block 36) zugeführt. Anhand vorgegebener Solldaten wird ein Soll-Ist-Vergleich vorgenommen und ein Stellglied 37, welches die Luftdrosselklappe 18 gemäß Fig. 1 darstellt, angesteuert. Diese Daten über die zuzuführende Luftmenge in Abhängigkeit von der Materialart und dem Materialverbrauch zeigt Fig. 4. In diesem Diagramm sind drei verschiedene Materialarten (Mat. 1, Mat. 2, Mat. 3) kennlinienmäßig aufgetragen. Um dem jeweils zu trocknenden Material die hierfür erforderliche Luftmenge zuzuführen, ist es erforderlich, daß die Materialart als weitere fest vorgegebene Größe - unter der Voraussetzung, daß in der Trocknungseinrichtung mehrere unterschiedliche Materialien verarbeitet werden - dem Schaltgerät 33 eingegeben wird.

Bezugszeichenliste

10 Lufttrockner
11 Rohrleitung
12 Lufterhitzer
13 Schüttgutbehälter
14 Rohrleitung
15 Einfüllstutzen
16 Auslauftrichter
17 Verarbeitungsmaschine
18 Luftdrosselklappe
19 Leitung
20 Schaltgerät
21 Luftmeßsonde
22 Leitung
23 Leitung
24 Rohrleitung
25 Rohrleitung
26 Rohrleitung
27 Rohrleitung
28 Schüttgutbehälter
29 Schüttgutbehälter
30 Schüttgutbehälter
31 Fördergerät
32 Leitung
33 Schaltgerät
34 Soll-Ist-Vergleicher
35 Block
36 Block
37 Stellglied
38 Soll-Ist-Vergleicher
39 Luftstrommessung
40 Luftdrosselklappe
41 Luftdrosselklappe
42 Luftdrosselklappe

Claims (9)

1. Verfahren zum Trocknen von Schüttgut in einem Schüttgutbehälter, bei dem in einem geschlossenen Luftkreislauf trockene, erwärmte Luft mittels eines Gebläses durch das Schüttgut bewegt wird, um dem Schüttgut Feuchtigkeit zu entziehen, anschließend die Abluft aus dem Schüttgutbehälter wieder getrocknet und mittels einer Heizeinrichtung aufgeheizt und dann erneut dem Schüttgutbehälter zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Schüttgutbehälter (13) zugeführte Luftmenge in Abhängigkeit von dem aus dem Schüttgutbehälter entnommenen oder zugeführten Schüttgut gesteuert wird, derart, daß ausgehend von einem hohen Schüttgutdurchsatz, bei dem eine maximale Luftmenge durch den Schüttgutbehälter geleitet wird, bis zu einem unterbrochenen Schüttgutdurchsatz, bei dem keine oder nur eine geringe Luftmenge durch den Schüttgutbehälter geleitet wird, eine Anpassung der Luftmenge an den Schüttgutdurchsatz erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schüttgutdurchsatz aufgrund der Fördermenge eines Fördergerätes (31) für das Schüttgut bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schüttgutdurchsatz aufgrund der einer Verarbeitungsmaschine (17) zugeführten Materialmenge bestimmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Anzahl der Arbeitszyklen der Verarbeitungsmaschine (17) und der Materialmenge pro Zyklus die entnommene Schüttgutmenge bestimmt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer Luftdrosselklappe (18), welche in der Leitung (11) zur Zuführung der getrockneten erwärmten Luft zum Schüttgutbehälter (13) angeordnet ist, die Einstellung der Luftmenge vorgenommen wird.

6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftmenge über die Drehzahl des Luftfördergebläses eingestellt wird.

7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zentrales Schaltgerät (20) vorgesehen ist, und dieses die Luftmenge in Abhängigkeit von der Schüttgutart, der Trocknungstemperatur und dem Schüttgutdurchsatz einstellt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die eingestellte Luftmenge über eine Luftmeßsonde (21) erfaßt wird und dem Schaltgerät (20) zur Regelung der Luftmenge zugeführt wird.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor (31) zur Ermittlung des Schüttgutdurchsatzes vorgesehen ist und dieses Sensorsignal einem Schaltgerät (20, 33) zugeführt wird, wobei das Schaltgerät (20, 33) eine Drosselklappe (18) in der Zuluftleitung für den Schüttgutbehälter (13) einstellt und wobei in der Zuluftleitung, der Drosselklappe (18) nachgeschaltet, eine Luftmeßsonde (21) vorgesehen ist, deren Signal ebenfalls dem Schaltgerät (20, 33) zugeführt wird zur Regelung der zugeführten Luftmenge in Abhängigkeit von dem Schüttgutdurchsatz.