Forum: Mechanik, Gehäuse, Werkzeug Trockenschrank für Elektronik wie funktioniert es?


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von Stefan M. (derwisch)


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Hallo zusammen,

bei dem Thema Lufttrocknung bleibe ich gedanklich immer wieder hängen.
Es gibt diese Schränke, in denen elektronische Bauteile bei sehr 
niedriger Luftfeuchtigkeit (1%) gelagert werden.
Die Entfeuchtung geschieht dabei nicht(!) mittels Kondensation an kalten 
Flächen (Raumluftentfeuchter mit Kompressor).

Nach meiner Recherche ist es eher eine extrem hygroskopische Chemikalie, 
die dann wieder (thermisch?) entfeuchtet wird.

Meine Frage bezieht sich auf das exakte Verfahren das in diesen 
Schränken werkelt.
Wie ist es möglich, eine rel. Luftfeuchtigkeit von 1% zu erzeugen.

Mein Ziel ist es, sowas mit halbwegs einfachen Mitteln nachzubauen.
Etwas kleiner vielleicht, in Form einer "Kiste".

Mit Silica Gel etc. ist eine so niedrige Feuchtigkeit übrigens nicht 
erzielbar.
Daher mein Interesse an der detaillierten Funktionsweise.

von H. H. (hhinz)


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Stefan M. schrieb:
> Mit Silica Gel etc. ist eine so niedrige Feuchtigkeit übrigens nicht
> erzielbar.

Damit kommt man ganz locker weit unter 1%RH.

Und deshalb wird auch ganz genau das verwendet.

von Vanye R. (vanye_rijan)


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> Und deshalb wird auch ganz genau das verwendet.

Es gibt auch noch Calciumchlorid.

Vanye

von Gerald B. (gerald_b)


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Kupfersulfat enthält 5 mol Kristallwasser und ist blau. Erhitzt man es, 
verliert es sein Kristallwasser und wird weiß.
Es gibt einige Salze, die Kristallwasser enthalten. Gips z.B.
Schwefelsäure kann man auch zum Trocknen nehmen, weil sie hygroskopisch 
und nicht flüchtig ist.
Die Kunst besteht eben darin, etwas zu finden, was nicht flüchtig ist 
und wo sich der Vorgang umkehren lässt.

von Frank E. (ffje)


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...und Kupfersulfat, Magnesiumsulfat, Calciumsulfat, NaOH oder mal was 
Flüssiges: konz. Schwefelsäure...
Dein Freund ist eine Suchmaschine "trocken mittel drying agent solvent" 
oder so ähnlich.
mfG  fE

von Torsten B. (butterbrotstern)


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google.com/search?gbv=1&q="air+dryer+for+electronic+components"
de.wikipedia.org/wiki/Trocknung
de.wikipedia.org/wiki/Adsorptionstrocknung
oder Spülen mit Nafionmembran-getrockneter Luft:
de.wikipedia.org/wiki/Nafion
ph.parker.com/us/en/product-list/compressed-air-dryers-for-electrical-ca 
binets-and-enclosures

: Bearbeitet durch User
von Andreas R. (rebirama)


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Üblich ist auch die Lagerung von kritischen Bauteilen 
Stickstoffschränken. Die werden mit  Gas geflutet. Der Stickstoff wir in 
flüssiger Form angeliefert und vor der Nutzung verdampft. Das ist 
automatisch trocken und schließt jede Oxidation aus. Selbst Spuren von 
Contamination mit Halogenen (Chlorid...) wäre katastrophal...

: Bearbeitet durch User
von H. H. (hhinz)


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Vanye R. schrieb:
> Es gibt auch noch Calciumchlorid.

Kann nicht sinnvoll regeneriert werden.

von H. H. (hhinz)


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Gerald B. schrieb:
> Die Kunst besteht eben darin, etwas zu finden, was nicht flüchtig ist
> und wo sich der Vorgang umkehren lässt.

Und da landet man eben bei Silicagel.

von Stefan K. (stk)


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Mekko verwendet langsam rotierende Scheiben aus Zeolith die an einer 
Stelle durch heiße Luft getrocknet werden und in einem anderen Bereich 
die dürchströmende Luft trocknen.
https://www.mekko.co.uk/wp-content/uploads/2015/09/4a4_ad_engl3.pdf

von Frank E. (ffje)


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H. H. schrieb:

> Kann nicht sinnvoll regeneriert werden.
Calciumchlorid kann getrocknet werden bei/mit <260°C wieder getrocknet 
werden. Es könnte während der Nutzung als Trocknungsmittel aber durch 
Phenole, Alkohole, ...was mit "ol" endet, verunreinigt werden. Man muss 
sich für seine Objekte das passende Salz aussuchen. Und mal einen 
Exsikkator improvisieren, die haben einen Anschluss zur Erzeugung von 
Unterdruck. Diphosphorpentoxid wäre noch ein Kandidat, der reisst Wasser 
auch aus molekularen Bindungen.

von Stefan M. (derwisch)


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H. H. schrieb:
> Damit kommt man ganz locker weit unter 1%RH.
>
> Und deshalb wird auch ganz genau das verwendet.

Vielleicht versagt auch meine Messmethode.
Hygrometer und Silicagel landen zum Test in einer luftdichten Box 
(Tupper).
Keines der von mir getesteten Hygrometer (digital und analog) zeigte mit 
frisch regeneriertem oder neu ausgepacktem Silicagel weniger als 15%RH 
an.
Eventuell braucht man ja spezielle Hygrometer, die im unteren RH Bereich 
genau anzeigen.
Unter 15%RH komme ich reproduzierbar mit ganz simplem Zeitungspapier 
oder Karton (Pappe), das zuvor im Ofen bei max. 150°C getrocknet wird.

Alle Tests habe ich mindestens über 6 Stunden in der Tupperbox gelassen.

Danke für den Input bisher.

: Bearbeitet durch User
von H. H. (hhinz)


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Frank E. schrieb:
> Calciumchlorid kann getrocknet werden bei/mit <260°C wieder getrocknet
> werden.

Dann mach mal.

von H. H. (hhinz)


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Stefan M. schrieb:
> Eventuell braucht man ja spezielle Hygrometer, die im unteren RH Bereich
> genau anzeigen.

So ist es.

von H. H. (hhinz)


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Frank E. schrieb:
> Diphosphorpentoxid wäre noch ein Kandidat,

Nicht in Laienhand!

von Stephan (stephan_h623)


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Stefan M. schrieb:
> Keines der von mir getesteten Hygrometer (digital und analog) zeigte mit
> frisch regeneriertem oder neu ausgepacktem Silicagel weniger als 15%RH
> an.
> Eventuell braucht man ja spezielle Hygrometer, die im unteren RH Bereich
> genau anzeigen.
> Unter 15%RH komme ich reproduzierbar mit ganz simplem Zeitungspapier
> oder Karton (Pappe), das zuvor im Ofen bei max. 150°C getrocknet wird.

Naja. Wenn du mit Zeitungspapier und deinen Hygrometern unter 15% kommst 
liegt es (noch) nicht an den Hygrometern.
Aber das Silicagel kann nicht beliebig viel Feuchtigkeit aufnehmen. Und 
ist ab Werk, bzw. nach der Lagerung evtl. auch nicht ganz trocken. Bzw. 
es stellt sich halt ein Gleichgewicht zwischen Luftfeuchtigkeit und 
Feuchtigkeit im Silicagel ein.

von Gerald B. (gerald_b)


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Stephan schrieb:
> Aber das Silicagel kann nicht beliebig viel Feuchtigkeit aufnehmen. Und
> ist ab Werk, bzw. nach der Lagerung evtl. auch nicht ganz trocken. Bzw.
> es stellt sich halt ein Gleichgewicht zwischen Luftfeuchtigkeit und
> Feuchtigkeit im Silicagel ein.

1x das, und die chinesischen DHT Feuchtigkeitssensoren sind auch nur 
Schätzeisen.

von Stephan S. (uxdx)


Angehängte Dateien:

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Sensirion sagt im DB in Figure 3 zum SHT41, die würden auch unter 10% 
noch genau messen ...

: Bearbeitet durch User
von Vanye R. (vanye_rijan)


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> 1x das, und die chinesischen DHT Feuchtigkeitssensoren sind auch nur
> Schätzeisen.

Yep! Aber selbst gute sind empfindlich wenn da einmal was drauf 
kondensiert ist. Feuchtigkeit zu messen gehoert zu den schwierigeren 
Dingen.

Vanye

von Mehmet K. (mkmk)


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Vanye R. schrieb:
> Yep! Aber selbst gute sind empfindlich wenn da einmal was drauf
> kondensiert ist.

Die Sensirion-Sensoren die ich kenne haben alle eine Heizung, die man 
für diesen Fall aktivieren kann.

von Andrew T. (marsufant)


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H. H. schrieb:
> Frank E. schrieb:
>> Calciumchlorid kann getrocknet werden bei/mit <260°C wieder getrocknet
>> werden.
>
> Dann mach mal.

Ist problemlos machbar.
Zwischen 120C und 250C im Umluftofen 1..3h regenerieren.
Dann sind mehr als 95% des gebundnenen Wassers wieder raus.

Über 260C sollte man nicht gehen, da dann bei hohen Temperaturen CaCl2 
zerfällt.

Gleiche Prozedur regeneriert Silica Gel.

von Thomas (kosmos)


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Die Kammer muss eben geschlossen sein und Warme Umluft durch diese 
Silicakugeln oder Reis.

Andere Möglichkeit wäre Unterdruck erzeugen, so bekommen die 
Kältetechniker die Luftfeuchtigkeit aus der Leitung.

von H. H. (hhinz)


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Andrew T. schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Frank E. schrieb:
>>> Calciumchlorid kann getrocknet werden bei/mit <260°C wieder getrocknet
>>> werden.
>>
>> Dann mach mal.
>
> Ist problemlos machbar.
> Zwischen 120C und 250C im Umluftofen 1..3h regenerieren.
> Dann sind mehr als 95% des gebundnenen Wassers wieder raus.

Und der Ofen wegen des Nebenprodukts HCl im Eimer.


> Über 260C sollte man nicht gehen, da dann bei hohen Temperaturen CaCl2
> zerfällt.

Unsinn.

von Wilhelm S. (wilhelmdk4tj)


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Stefan M. schrieb:
> Mein Ziel ist es, sowas mit halbwegs einfachen Mitteln nachzubauen.
> Etwas kleiner vielleicht, in Form einer "Kiste".

Machst du das nur zur Forschung und 'just for fun' oder steht bei dir 
ein reales Projekt dahinter? Geht es da um grössere Objekte oder sollen 
nur ein paar Kleinteile bis zum Bersten getrocknet werden? Ist das nur 
für ein paarmal oder soll das etwas Dauerhaftes werden? Kommerziell oder 
privat?

Für Kleinteile und öftere Anwendungen schlage ich aus meiner Erinnerung 
an mein Studium folgende Lösung vor:

Exsikkator mit Silica-Gel und mit einer Wasserstrahlpumpe ein Vakuum 
darauf ziehen. Zuerst das Gut im Trockenschrank (Backofen) vortrocknen 
und dann in den Exsikkator.
So haben wir unsere Quantitativ-Analysen getrocknet bevor sie auf der 
Analysenwaage gewogen wurde. Zu den erreichbaren Prozenten kann ich 
nichts sagen, das war bei unserer Anwendung nicht wichtig.
Für die Gerätschaften müsstes du naturlich zuerst ein paae Euronen auf 
den Tisch legen.

Vielleicht bringt es dich weiter..., viel Erfolg.

73
Wilhelm

von Rüdiger B. (rbruns)


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Luft aus Druckluftflaschen von Tauchern hat nach einer Kompression auf 
200 Bar nur noch 0,5% rel. Feuchte.

von Mehmet K. (mkmk)


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Meine persönliche Erfahrung mit CaCl2:
Wegen der Feuchtigkeit in meinem Neubau (wohin ich immer noch nicht 
einziehen konnte) habe ich mir 10kg CaCl2 gekauft und diese in 
Plastikschalen (40 x 30 x 20cm) verteilt.
Alle paar Wochen schaue ich vorbei: in allen Schalen ist meist nur noch 
Wasser.
Dieses Wasser fülle ich 5L Behälter um, die ich dann in meiner 
Mietwohnung in einem grossen Topf soweit aufkoche, bis eine zähe 
Flüssigkeit entstand ist. Diese kippe ich dann in eine Silikon-Form, die 
dann in kurzer Zeit erhärtet.
Man muss nur beim Umgiessen in die Silikon-Form aufpassen. Etwaige 
Spritzer hinterlassen ganz böse Verbrennungen (von denen ich leider ein 
paar eingefangen habe).
Für einen Trockenschrank natürlich keine geeignete Methode. Aber für 
grosse Räume durchaus eine Alternative für einen Luftentfeuchter.

von Jakob L. (jakob)


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Rüdiger B. schrieb:
> Luft aus Druckluftflaschen von Tauchern hat nach einer Kompression auf
> 200 Bar nur noch 0,5% rel. Feuchte.

Wenn die zu trocknenden Bauteile eine signifikante Menge Feuchtigkeit 
abgeben dann muss man öfter mit frischer trockener Luft spülen. Da wäre 
ein chemisches Trockenmittel durchaus vorteilhaft. Zur groben 
Abschätzung: Laut dem PDF hier (Seite 9) sind es bis zu 0.5 
Gewichtsprozent:

https://www.zvei.org/fileadmin/user_upload/Presse_und_Medien/Publikationen/2013/september/Langzeitlagerfaehigkeit_von_Bauelementen_Baugruppen_und_Geraeten/Lagerfaehigkeit-Bauelemente-Baugruppen-Geraete.pdf

Anhand des Gewichts der Bauteile (in erster Näherung würde ich das 
Gewicht inklusive Gurt/Verpackung nehmen, das Plastik zieht ja auch 
Feuchtigkeit) und der Größe des Behälters kann man damit abschätzen wie 
viel Feuchtigkeit man da rausziehen kann und wie stark sich die relative 
Luftfeuchtigkeit erhöht wenn man die trockene Luft nicht austauscht.

Falls das mit gespeicherter Trockenheit eine gute Lösung ist könnte man 
auch über die folgenden Alternativen zu Taucher-Druckluftflaschen 
nachdenken:
* Argon Schutzgas (aus dem Schweißbedarf), das gibt es je nach 
benötigter Menge entweder als Einwegflasche oder als wiederbefüllbare 
große Flasche.
* CO2 aus SodaStream-Zylindern, die enthalten 425g CO2, entspricht ca. 
205l Gas bei Normalbedingungen und man kann den leeren Zylinder für ein 
paar Euro in der Drogerie tauschen. Bin mir aber nicht ganz sicher ob 
eine reine CO2-Atmosphäre einen negativen Einfluss auf die Bauteile hat.

von Andrew T. (marsufant)


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H. H. schrieb:
>> Über 260C sollte man nicht gehen, da dann bei hohen Temperaturen CaCl2
>> zerfällt.
>
> Unsinn.

Das was Du Unsinn nennst,
habe ich schon 1981 im Chemie-Praktikum erfolgreich im Experiment 
durchgeführt: CaCl2 zerfällt.

Standard Versuch im Grundpraktikum damals.

von H. H. (hhinz)


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Andrew T. schrieb:
> H. H. schrieb:
>>> Über 260C sollte man nicht gehen, da dann bei hohen Temperaturen CaCl2
>>> zerfällt.
>>
>> Unsinn.
>
> Das was Du Unsinn nennst,
> habe ich schon 1981 im Chemie-Praktikum erfolgreich im Experiment
> durchgeführt: CaCl2 zerfällt.
>
> Standard Versuch im Grundpraktikum damals.

Falsch. Was da zerfallen ist, das war ein niederes Hydrat. CaCl2 
schmilzt unzersetzt bei 772°C.

von Stefan M. (derwisch)


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Wilhelm S. schrieb:
> Machst du das nur zur Forschung und 'just for fun' oder steht bei dir
> ein reales Projekt dahinter?

Sagen wir mal es ist zur privaten Forschung.
Ich denke immer über eine Methode nach, die eine sehr effiziente 
Lufttrocknung erbringt, ohne jedoch zuviel Energie zu verbrauchen.

Ohne Energie geht es nicht, aber ich habe immer das Gefühl, dass alle 
bisherigen Methoden irgendwie "Steinzeit" mässig sind.
Besonders was den Energieverbrauch angeht.

Die Trockenschränke für Elektronik sind bisher jedenfalls das 
beeindruckenste, was ich kenne.
Daher wollte ich gern wissen, wie (ins Detail) das funktioniert.

Wenn es mir gelingt, einen ebenso effizienten Trockenschrank (Box) mit 
günstigen und leicht erhältlichen Bauteilen zu realisieren wäre das 
schon spannend und irgendwie wäre es ein Produkt, dass ich so noch nicht 
im Handel gesehen habe.

Trockene Lagerung von Optik etc.
Wärmefreies trocknen von Obst.
Trocknung von Schuhen und Kleidung mit wenig Energieverbrauch.

So ein Elektronik Trockenschrank zu kaufen, nur um es zu erforschen wäre 
aber etwas zu kostspielig.

: Bearbeitet durch User
von H. H. (hhinz)


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Stefan M. schrieb:
> Wenn es mir gelingt, einen ebenso effizienten Trockenschrank (Box) mit
> günstigen und leicht erhältlichen Bauteilen zu realisieren wäre das
> schon spannend und irgendwie wäre es ein Produkt, dass ich so noch nicht
> im Handel gesehen habe.

Du brauchst nur alternative Naturgesetze.

von Stefan K. (stk)


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Stefan M. schrieb:
> Die Trockenschränke für Elektronik sind bisher jedenfalls das
> beeindruckenste, was ich kenne.
> Daher wollte ich gern wissen, wie (ins Detail) das funktioniert.

Da halten sich die Hersteller sehr bedeckt. Neben dem oben schon 
genannten kontinuierlich arbeitenden System von Mekko gibt es wohl auch 
noch Systeme bei denen das Trockenmittel mit Hilfe verstellbarerer 
Klappen abwechselnd mit heißer Luft getrocknet wird und dann die 
Feuchtigkeit aus der Luft im Innenraum aufnimmt:

https://indeonline.in/inde/wp-content/uploads/2016/07/Humidity-Cabinets.pdf

Möglicherweise gibt es auch noch Schränke die mit Wärmepumpen trocknen.

von Andreas B. (bitverdreher)


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Stefan M. schrieb:
> Ich denke immer über eine Methode nach, die eine sehr effiziente
> Lufttrocknung erbringt, ohne jedoch zuviel Energie zu verbrauchen

Um Luft zu trocknen, braucht es Energie. Und zwar umso mehr, je 
trockener es werden soll (Sprich: Je aggressiver ein Trockenmittel ist). 
Weil naemlich ein Prozess, der reversibel sein soll, mindestens die 
gleiche Energie (2. Hauptsatz) zum Regenerieren des Trockenmittels 
benoetigt.

H. H. schrieb:
> Du brauchst nur alternative Naturgesetze.

Ignorieren reicht doch schon. ;-)

von Monk (roehrmond)


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Stefan M. schrieb:
> aber ich habe immer das Gefühl, dass alle bisherigen Methoden irgendwie
> "Steinzeit" mässig sind.
> Besonders was den Energieverbrauch angeht.

Stefan M. schrieb:
> Wärmefreies trocknen von Obst.
> Trocknung von Schuhen und Kleidung mit wenig Energieverbrauch.

Wenn es dazu eine elegante Lösung gäbe, stände sie mit Sicherheit bei 
Saturn in der Ausstellung.

von Andreas B. (bitverdreher)


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Stefan K. schrieb:
> Möglicherweise gibt es auch noch Schränke die mit Wärmepumpen trocknen.

Das sind die ganz normalen Raumlufttrockner mit einem Kuehlaggregat 
(oder neumodisch: Waermepumpe). Allerdings sind die alles andere als 
sparsam.

Beitrag #7698932 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Andreas B. (bitverdreher)


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Björn schrieb im Beitrag #7698932:
> Das Erkennen der Einheit des Seins als Nichtsein bzw. als Vakuumgas ist
> das Wesen der panbiologisch-wissenschaftlichen Transspezies-Erleuchtung.

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