Der Einsatz von Vakuumpumpen und -systemen in der Holztrocknung

Das Vakuumsystem spielt während des Trocknungsprozesses eine Doppelrolle als "engine" und "exauspuff fan":

Herstellen und Aufrechterhalten der Vakuumumgebung: Dies ist die Grundfunktion, die die Bedingungen für das Sieden bei niedriger Temperatur und die Antriebskraft des Druckunterschieds schafft.

Entfernen nicht kondensierbarer Gase: Entfernt in erster Linie Luft aus den Holzzellhohlräumen und jegliche Luft, die durch Dichtungen eindringen könnte. Diese Gase kondensieren nicht, nehmen Platz ein, beeinträchtigen das Vakuumniveau und müssen kontinuierlich evakuiert werden.

Entfernen von kondensierbarem Wasserdampf: Dies ist die Hauptlast. Die Vakuumpumpe muss die große Menge an Wasserdampf, die aus dem Holz verdunstet, umgehend aus der Trockenkammer entfernen, um eine stabile Niederdruckumgebung aufrechtzuerhalten.

Bei der Holztrocknung folgen Vakuumpumpenkonfigurationen je nach Trocknungsprozess und -ausrüstung hauptsächlich zwei Mustern:

1. Intermittierende (zyklische) Vakuumtrocknung

Dies ist der am häufigsten verwendete Modus. Der Trocknungsprozess wechselt zwischen den Phasen "Heating" und "Vacuum".

Arbeitsablauf:

Heizphase: Die Vakuumpumpe ist ausgeschaltet. Heißes Wasser oder Dampf zirkuliert durch die Heizplatten und leitet Wärme in das Holz. Der Kammerdruck steigt (kann sogar leicht über dem atmosphärischen Druck liegen), wodurch Wärme in das Holz eindringen und die Feuchtigkeit erhitzen kann.

Vakuumphase: Die Heizung stoppt. Die Vakuumpumpe startet und reduziert den Kammerdruck schnell auf das Zielvakuumniveau. Bei niedrigem Druck verdampft die überhitzte Feuchtigkeit im Holz sofort und wird durch den Druckunterschied schnell herausgedrückt.

Zykluswiederholungen: Der Zyklus „"Heat – Vacuum"“ wird mehrmals wiederholt, bis das Holz den Zielfeuchtigkeitsgehalt erreicht.

Anforderungen an die Vakuumpumpe:

Hohe Pumpgeschwindigkeit: Erforderlich, um den Kammerdruck in kurzer Zeit vom atmosphärischen auf das Zielvakuum zu reduzieren und so die Dauer jedes Zyklus zu verkürzen.

Fähigkeit, große Mengen Wasserdampf zu verarbeiten: Jede Vakuumphase setzt einen Schwall Wasserdampf frei.

Gängige Pumpentypen:

Funktionsprinzip: Die Rootspumpe hat eine sehr hohe Pumpgeschwindigkeit, kann Gase jedoch nicht allein auf atmosphärischen Druck komprimieren; sie benötigt eine Flüssigkeitsring- oder Schraubenpumpe als "Vorpumpe", um den notwendigen Vordruck bereitzustellen.

Vorteile: Innerhalb des erforderlichen Vakuumbereichs ist die Pumpgeschwindigkeit des Systems viel höher als bei einer einzelnen Pumpe, was die Evakuierungszeit erheblich verkürzt und die Trocknungseffizienz verbessert. Relativ geringerer Energieverbrauch.

Nachteile: Höhere Anfangsinvestition, komplexeres System.

Vorteile: Einfache Struktur, robust und langlebig, kann Medien mit hohem Wasserdampfgehalt direkt verarbeiten, ist feuchtigkeitstolerant und selbst bei der Aufnahme geringer Mengen Sägemehl weniger anfällig für Beschädigungen. Relativ niedrige Kosten.

Nachteile: Das Endvakuum ist durch die Wassertemperatur begrenzt (typischerweise etwa -94 kPa), höherer Energieverbrauch, erfordert eine kontinuierliche Versorgung mit Brauchwasser und erzeugt warmes Wasser.

Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe: Dies ist eine sehr klassische und häufig verwendete Wahl.

"Roots-Gebläse + Vorpumpe"-System: Für große, effiziente industrielle Trocknungsgeräte ist dies eine hervorragende Option.

2. Kontinuierliche Vakuumtrocknung

Bei diesem Modus erfolgen Erwärmung und Vakuumanwendung gleichzeitig und kontinuierlich. In der Regel sind hierfür spezielle Heizsysteme erforderlich (z. B. Hochfrequenz-/Mikrowellenheizung oder in einer Vakuumumgebung wirksame Wärmequellen).

Anforderungen an die Vakuumpumpe:

Wasserdampf und nicht kondensierbare Gase müssen kontinuierlich und gleichmäßig entfernt werden.

Aufgrund des Dauerbetriebs sind Zuverlässigkeit und Haltbarkeit der Pumpe von entscheidender Bedeutung.

Gängige Pumpentypen:

Vorteile: Kein Arbeitsmedium im Pumpenraum, absolut wasserdampfbeständig, vermeidet Probleme wie Ölemulgierung oder Wasserverunreinigung. Lange Wartungsintervalle, zuverlässiger Betrieb. Geringerer Energieverbrauch als Flüssigkeitsringpumpen.

Nachteile: Höchste anfängliche Investitionskosten.

Trockene Schraubenvakuumpumpe: Bietet erhebliche Vorteile in diesem kontinuierlichen Modus.

Große Flüssigkeitsringpumpe: Kann die Aufgabe ebenfalls bewältigen, aber der langfristige Wasser- und Stromverbrauch sowie die Warmwasserabgabe müssen berücksichtigt werden.