DE19648148A1 - Gleichstromtrockner - Google Patents

Description

Durchlauftrockner, bei denen das zu trocknende Gut, z. B. ein Band, berührungsfrei im Durchhang oder unterstützt durch Schwebedüsen durch den tunnelartig gestalte­ ten Trockner geführt wird, finden in der Oberflächentechnik, z. B. als Lacktrockner vielfältige Anwendung. Viele Lacke enthalten Lösungsmittel, deren Dämpfe beim Trocknen mit der zum Trocknen verwendeten Heißluft ein zünd- bzw. explosionsfä­ higes Gemisch bilden. Daher muß aus Gründen der Sicherheitstechnik ein derart großes Luftvolumen durch den Trockner geführt werden, daß für alle denkbaren Lö­ sungsmittelarten nirgendwo im Trockner der vorgeschriebene Sicherheitsabstand zwischen der Lösungsmittelkonzentration im Betrieb und der Lösungsmittelkonzen­ tration, bei welcher Explosionsgefahr besteht, unterschritten wird. Dies erfordert ei­ nen hohen Aufwand an Stellgliedern und Meßapparaturen, da der Bereich des Trockners, in welchem die höchste Lösungsmittelkonzentration auftritt, für unter­ schiedliche Lacke, z. B. Lacke mit hochsiedenden oder niedrig siedenden Lö­ sungsmitteln, sehr verschieden sein kann und daher alle Zonen des Trockners, ab­ gesehen vom Trockneranfang und -ende, in der Lage sein müssen, den hohen Lö­ sungsmittelanfall zu bewältigen. Die Folge sind hohe Fertigungs- und Installationskosten sowie ein hoher Aufwand an Regelungs-, Steuerungs- und Sicherheitstech­ nik.

Dieser nachteilige hohe Aufwand wird bei dem Trockner nach der Erfindung vermie­ den, indem der ohnehin aus wärmetechnischen und trocknungstechnischen Grün­ den recht hohe Volumenstrom, mit welchem das Trocknungsgut beblasen wird, ganz oder zu einem erheblichen Anteil im Gleichstrom in der Durchlaufrichtung des Trockengutes durch den Trockner geführt wird und folglich die höchste Konzentration des Lösungsmittels zwangsläufig am Ende des Trockners auftreten muß. Es genügt also diese Konzentration zu messen und einen Abluftvolumenstrom am Trockner­ ende derart abzuziehen, daß die Lösungsmittelkonzentration im unkritischen Bereich bleibt oder bei Kenntnis der Betriebssituation für höchsten Lösungsmittelanfall den am Ende des Trockners abzuziehenden Abluftvolumenstrom derart einzustellen, daß für diesen ungünstigsten Fall kein kritischer Zustand auftreten kann. Die Befreiung der aus dem Trockner abgezogenen Abluft vom Lösungsmittel erfolgt in üblicher Weise mit einer nachgeschalteten Abluftreinigung, z. B. einer thermischen oder ka­ talytischen Nachverbrennung.

Da die gesamte Trocknerabluft am Trocknerende abgezogen wird, muß die Trock­ nerzuluft am Trockneranfang zugeführt werden. Zusätzlich wird noch bei Trocknern mit direkter Beheizung, z. B. durch Gasbrenner, die für die Verbrennung notwendige Verbrennungsluft jeweils jedem Brenner zugeführt. Der Abluftmassenstrom kann also größer sein als der Zuluftmassenstrom, da sich der Verbrennungsgasmassen­ strom im Trockner zu dem am Trockneranfang eingespeisten Frischluftmassenstrom hinzuaddiert. Je nach Lösungsmittelanfall kann ein Teil des großen, im Gleichstrom mit dem Trocknungsgut durch den Trockner geführten Gasstromes durch einen Umluftkanal zum Trockneranfang geführt und dort der Frischluft beigemischt werden, so daß sich der Frischluftbedarf entsprechend verringert und auch der Leistungsbe­ darf zur Anwärmung der Frischluft auf die gewünschte Temperatur reduziert wird. Die Möglichkeit der Abluftrückführung zum Trockneranfang ist insbesondere dann gegeben, wenn bereits erhebliche Anteile des beim Trocknungsvorganges im Trock­ ner anfallenden Lösungsmitteldampfes in den offenen Beheizungseinrichtungen verbrannt werden, mit welchen dem Trockner die notwendige Prozeßwärme zuge­ führt wird. Diese Möglichkeit der internen thermischen Abgasreinigung durch Lö­ sungsmittelverbrennung ist bei dem Trockner nach der Erfindung gegenüber be­ kannten Trocknern dadurch gesteigert, daß erfindungsgemäß das im Gleichstrom durch den Trockner strömende Gasvolumen mehrfach an Beheizungseinrichtungen vorbeiströmt und folglich mehrfach in den Kontakt mit auf entsprechende Temperatur erwärmten Oberflächen, z. B. Flammrohren kommt, was das gesteigerte Ausbrennen von Lösungsmitteln bewirkt.

Ein großer trocknungstechnischer Vorteil des neuen Trockners ist noch, daß die Lö­ sungsmittelkonzentration am Trocknereingang, wo im Hinblick auf einen schonen­ den Beginn des Trocknungsvorganges auch die Temperaturen und/oder Wärme­ übergänge am geringsten gewählt werden, am niedrigsten ist. Folglich steht hier für den Trocknungsvorgang die größte Partialdruckdifferenz der Lösungsmitteldämpfe zur Verfügung. Diese Partialdruckdifferenz sinkt über die Trocknungslänge ab, gleichzeitig wird aber die Trocknungstemperatur erhöht, da am Trocknungsende zum Einbrennen der getrockneten Schicht eine bestimmte Mindesttemperatur erfor­ derlich ist. Durch die Erhöhung der Trocknungstemperatur erhöht sich die Trocknungsgeschwindigkeit. Diese Erhöhung der Trocknungsgeschwindigkeit fällt jedoch im Vergleich zu bekannten Trocknern moderat aus, da zugleich mit der in Durchlaufrichtung ansteigenden Trocknungstemperatur die Partialdruckdifferenz zwischen Lösungsmitteldampf an der Gutoberfläche und Lösungsmitteldampf in der Trockneratmosphäre reduziert wird. Dies ist ein großer Vorteil, da die Diffusion von Lösungsmitteln aus der Trocknungsschicht insbesondere bei größeren Trocknungs­ schichtstärken umso schwieriger wird, je weiter der Trocknungsvorgang fortgeschrit­ ten ist. Bei einer zu starken Trocknung kann Lösungsmittel schon in der Lackschicht verdampfen, bevor es durch Diffusion an die Oberfläche gelangt ist. Die Folge sind kraterartige Beschädigungen der Lackschicht, die bei hochwertigen Qualitätslackie­ rungen nicht auftreten dürfen.

Der neue Trockner nach der Erfindung weist also nicht nur einen technisch geringe­ ren Aufwand auf, wodurch sich der Trockner günstiger herstellen und betreiben läßt, sondern hat darüberhinaus auch noch erhebliche verfahrenstechnische Vorteile.

Der Trockner nach der Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei­ spieles beschrieben. Die Fig. 1 bis 4 dienen der Erläuterung. Es zeigt

Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch den Trockner,

Fig. 2 einen horizontalen Längsschnitt,

Fig. 3 einen vertikalen Querschnitt und

Fig. 4 drei Ansichten des Konvektionssystems, aus welchem der Trockner modular aufgebaut ist.

Das Trocknungsgut (1), im beispielhaften Fall ein Band, wird in der durch den Pfeil (2) angegebenen Richtung durch den Trockner bewegt. Dabei kann das Band (1) entweder im freien Durchhang oder durch Schwebedüsen 7o, 7u gestützt geführt werden. Es ist auch eine Kombination von Durchhang und Schwebedüsenunterstüt­ zung möglich, die insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn am Trockneranfang die starke zum schwebend Führen erforderliche Beblasung der Trockengutoberfläche aus Gründen der Oberflächenempfindlichkeit noch nicht möglich ist. Im Trockner sind die Konvektionsmodule (3), die in Fig. 4 nochmals separat dargestellt sind, gestaffelt angeordnet. Diese Konvektionsmodule bestehen jeweils aus einem seitlich vom Trocknungsgut positionierten Radialventilator (4) in einem 360°-Spiralgehäuse, einem Ausblasekanal (5), an dessen Ende sich eine hosenrohrartige Strömungstei­ lung anschließt, einem oberen (6o) und einem unteren (6u) Verteilkanal, an welchen die oberen (7o) bzw. die unteren (7u) Beblasungsrippen angeschlossen sind, zwi­ schen denen das Band (1) geführt wird. Am Ende des Verteilstückes (5), z. B. in den Eintrittsquerschnitten der hosenrohrartigen Strömungsaufteilung können Stellor­ gane, z. B. Klappen, angeordnet sein, mit welchen sich die Beblasungsstärke des Trocknungsgutes für Ober- und Unterseite getrennt einsellen läßt. Vorteilhaft ist die Gestaltung der Klappen (20) derart, daß diese beim Abdrosseln des Stromes zu den Düsenrippen gleichzeitig einen Bypass öffnen, so daß der vom Ventilator geförderte Volumenstrom trotz der verringerten Düsenausströmung möglichst wenig verändert wird. Diese Konvektionsmodule (3), sind, wie aus Fig. 2 ersichtlich, derart gestaffelt in den Trockner eingesetzt, daß, wie durch die Strömungspfeile (8) angedeutet, die Abströmung aus dem Düsenfeld des vorgeschalteten Konvektionsmoduls vom Venti­ lator des nachgeschalteten Konvektionsmoduls erfaßt und weitergefördert wird. Auf diese Art und Weise kommt es zu einer mäanderförmig geführten Strömung im Gleichstrom mit der Bewegungsrichtung (2) des Trockengutes (1). Um Platz für den Einbau der Beheizungseinrichtungen, im beispielhaften Fall der Brenner (9), zu schaffen, sind die Konvektionsmodule (3) in ihrer Richtung entsprechend dem Win­ kel (10) abgewinkelt. Dadurch steht seitlich neben jedem Düsenfeld ein Raum mit in Fig. 2 durch das Bezugszeichnen (11) gekennzeichneter etwa dreieckförmiger Grundfläche zur Verfügung. In diesem Raum ist die Unterbringung leistungsstarker Brenner, die von Flammrohren umgeben sein können, möglich. Es können auch noch besondere Einrichtungen zur Strömungsführung, wie z. B. Leitbleche, etc. vor­ gesehen werden, um den Kontakt der Trockneratmosphäre mit der Brennerflamme oder dem Flammrohr zu verbessern. Dieser Raum gestattet zugleich mit den groß­ zügigen Zugangsöffnungen (12), die z. B. durch Flügeltüren verschlossen sind, ein­ fachen Zugang zu Reinigungs- und Inspektionsarbeiten.

Der große Vorteil der mäanderartigen Führung des Gasstromes im Trockner ist noch, daß auch bei einseitiger Strömungszufuhr mit den Konvektionsmodulen ge­ mäß Fig. 4 keine unsymmetrische Trocknung über der Bandbreite auftreten kann, da die Strömungsrichtung von Modul zu Modul von Seite zu Seite wechselt und folg­ lich durch die Durchlaufbewegung des Trockengutes etwaige geringfügige Unter­ schiede ausgeglichen werden.

Die letzte Zone des Trockners (13) dient als Beruhigungs- und Haltezone bevor das Trocknungsgut in die nachgeschaltete, in den Figuren nicht dargestellte Kühlteil eintritt. Dieser Kühlteil besteht aus in konvektioneller Weise ausgeführten Luft-, Luft­ wasser- oder Wasserkühlzonen mit einer gegebenenfalls nachgeschalteten Zone für die Abblasung und/oder Trocknung der wasserfeuchten Oberfläche. Die letzte Zone (13) enthält den Abluftventilator (14), welcher die Abluft in den Abluftkanal för­ dert. Statt eines separaten Abluftventilators kann auch der Abluftstrom direkt vom Ventilator der thermischen Nachverbrennung gefördert werden. Außerdem enthält die Zone (13) einen Umluftventilator (15), welcher einen Teil des im Gleichstrom durch den Trockner geführten Gasstromes durch den Umluftkanal (16) zum Trock­ neranfang in die erste Zone (17) führt. In dieser Eingangszone (17) sind zwei Bebla­ sungsmodule (18o) und (18u) untergebracht, mit welchen, jeweils von einem separa­ ten Ventilator (19o) bzw. (19u) beschickt, eine Beblasung der Bandoberseite und der Bandunterseite erfolgen kann, wobei durch die getrennt mögliche unterschiedliche Drehzahleinstellung der Ventilatoren (19o) und (19u) die Beblasungsstärke für beide Seiten den jeweiligen Bedürfnissen angepaßt werden kann. Mit diesen Beblasungs­ modulen wird zugleich der mit dem Umluftkanal (16) herangeführte Umluftstrom in die Trockneratmosphäre eingemischt. Es ist vorteilhaft, in diese Umluftleitung auch Frischluft einzuspeisen, die zuvor mittels einer entsprechenden Beheizungseinrich­ tung auf die gewünschte Temperatur erwärmt wird. Die Frischluftvorwärmung kann auch in üblicher Weise mit der Abwärme der thermischen Nachverbrennung erfol­ gen, die im Regelfall zur Abluftreinigung verwendet wird. Die Frischlufteinspeisung und die Frischlufterwärmung erfolgen in bekannter Weise entsprechend dem Stand der Technik, so daß es sich erübrigt, die entsprechenden Einrichtungen in den Fig. 1 bis 4 darzustellen.

Claims (7)

1. Durchlauftrockner für ein flächenhaftes Gut mit Düsen zur Beblasung der Gut­ oberseite und -unterseite bei Führung des Gutes im Durchhang oder mit Schwe­ bedüsen oder Führung des Gutes mit einer Kombination der beiden vorgenannten Verfahren, mit seitlich vom Gut angeordneten Radialventilatoren zur Beblasung des Gutes mit der Trocknungsluft dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Ra­ dialventilator mit einem Teilstück des Düsenfeldes zur Gutbeblasung einen Modul bildet und die Abströmung von dem Düsenfeld dieses Moduls von dem nächsten auf der gegenüberliegenden Seite des Trocknungsgutes angeordneten Ventilator erfaßt, zu dem Düsenfeld des diesem Ventilators zugehörigen Düsenfeldteilstückes gefördert und wieder vom Radialventilator des übernächsten Moduls ange­ saugt wird, wodurch sich eine Durchströmung des Trockners mit der umgewälzten Trockneratmosphäre in Guttransportrichtung, also im Gleichstrom ergibt, wobei dieser im Gleichstrom fließende Volumenstroms mindestens so bemessen ist, daß nirgendwo im Trockner die zulässige Lösungsmitteldampfkonzentration über­ schritten wird.

2. Trockner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beblasungsstärke des Trocknungsgutes durch die oberen und unteren Düsen eines Beblasungsmo­ duls mittels Stellgliedern (20) am Ende des Ausblasstückes (5) erfolgen kann.

3. Trockner nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Stellglieder zur Veränderung der Beblasungsstärke der oberen und der unteren Düsen zugleich einen Bypass derart freigeben, daß bei hinreichender Beibehaltung des Ventila­ torbetriebspunktes der zur Trocknungsgutbeblasung nicht benötigte Volumen­ stromanteil unter Umgehung des Düsenfeldes durch die Bypassdüsenöffnungen dem Ventilator des nächsten Moduls zuströmt.

4. Trockner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Abführung der Trocknerabluft in der letzten Zone erfolgt.

5. Trockner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß in der letzten Zone mit einem separaten Ventilator der in diese Zone im Gleichstrom mit dem Trocknungsgut eintretende Gasstrom ganz oder teilweise durch einen Umluftkanal zum Trockneranfang zurückgefördert wird.

6. Trockner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß am Trockneranfang in der ersten Trocknerzone Rezirkulationsmodule zur Beblasung der Trockengutoberfläche vorgesehen sind.

7. Trockner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rezirkulationsmo­ dule jeweils für Gutober- und -unterseite getrennte Strömungssysteme darstellen so daß die Beblasungstärke für Gutober- und -unterseite getrennt eingestellt wer­ den kann.