Способ управления процессом окорения и устройство для его осуществления

 

Использование: лесная промышленность, а именно, методы и средства окорки древесины. Сущность изобретения: для управления процессом окорения в окорочном барабане, применяются помещенные рядом с окорочным барабаном блоки для измерения веса барабана. Измерительные сигналы, полученные от пил используются при расчете степени заполнения барабана, и эти данные используются для регулирования положения разгрузочного люка, чтобы достичь нужной степени заполнения. Более того, отслеживается степень окорения бревен, а данные о степени окорения используются в качестве основы при контроле скорости вращения барабана, управления и положения загрузочного люка. 2 с. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к способу и устройству для управления процессом окорения и может быть использовано при переработке древесины.

Поскольку из древесной коры может быть получено только низкокачественное волокно, и поскольку для коры требуется использование множества химических реактивов, а ее использование связано с трудностями, которые вызывают примеси и извлекаемые вещества, бревна перед роспуском на волокна подвергают окорению. Необходимость окорения зависит в первую очередь от вида продукции, которую намечено выпускать, а также от оборудования и процесса, используемого для роспуска на волокна. Процесс производства отбеленной сульфатом древесины хвойных пород допускает присутствия некоторого количества коры, в то время как производство древесной массы обычно требует, чтобы бревна были полностью очищены от коры. В современной практике окорение балансовой древесины производится главным образом в окорочных барабанах.

Окорочный барабан представляет собой вращающийся стальной цилиндр, бревна в который загружают с одного конца. Барабан несколько наклонен в продольном направлении. Вращение цилиндра приводит бревна в движение, заставляя их тереться друг о друга удаляя кору. В то же время благодаря наклону бревна перемещаются вперед в продольном направлении и выгружаются с другого конца барабана. Кора, отделенная от бревен, удаляется через продольные прорезы в кожухе барабана.

Удаление коры с бревен производится до достижения желательной степени окорения. В то же время обдирается и крошится часть самой древесины. Эта древесина удаляется вместе с корой и представляет собой потери древесины. Естественно, что ставится задача поддерживать эти потери на как можно более низком уровне. Обычно потери древесины во время окорения варьируются в пределах 1,5-5% в зависимости от качества древесины и способа управления оборудованием для окорения. Степень окорения бревен в окорочном барабане возрастает в зависимости от величины абразивного воздействия, которому они подвергаются.

Производительность окорочного барабана по различным видам древесины зависит от размеров и скорости вращения барабана. Барабаны определенных размеров обеспечивают окорения определенного сортамента древесины до желательной степени частоты (степень окорения) при определенной производительности. На практике окорение бревен варьируется в зависимости от сортамента древесины, времени года, температуры и содержания твердых материалов в древесине.

Для того, чтобы избежать влияния температуры, бревна можно нагревать или до, или после окорения так, чтобы растопить присутствующей в них лед, путем подачи тепловой энергии в окорочный барабан в форме воды или пара.

Для того чтобы компенсировать эффект варьирования сортамента древесины, варьируется скорость вращения барабана. Для древесины с более прочно приросшей корой используется более высокая скорость и наоборот.

Для того чтобы осуществить эффективный и экономичный процесс окорения важно обеспечить правильное заполнение окорочного барабана. Так, например, при поперечном окорении, когда отношение длины бревен к диаметру барабана составляет максимум 0,7, оптимальная степень заполнения равна 50-60% В этом случае достигается наиболее сильное трение между бревнами и желательная степень окорения достигается за минимальное время. Кроме того, к минимуму сводятся потери древесины при окорении. Это показано исследованиями, проведенными Пигготом и Томпсоном /1,2/.

На практике управление загрузкой, выгрузкой и степенью заполнения окорочного барабана на основе наблюдений оператора и управляющих действий ведет к колебаниям, вызывающим отклонения в степени окорения и высокие потери древесины.

Задачей изобретения является создание такого способа и устройства для его осуществления, которое позволили бы обеспечить минимальные потери древесины при окорении.

Данная задача решена благодаря тому, что в способе управления процессом окорения в окорочном барабане с использованием блоков, измеряющих вес барабана и размещенных совместно с ним, рассчитывают степень заполнения барабана, определяют положение загрузочного люка барабана для достижения требуемой степени заполнения барабана, осуществляют наблюдение за окорением бревен, на основании чего контролируют скорость вращения барабана и положение загрузочного люка.

Согласно варианту исполнения изобретения степень заполнения рассчитывают с помощью измерительных сигналов, полученных от весоизмерительных блоков и на основе данных степени плотности и укладки бревен.

Целесообразно контролировать скорость вращения для получения требуемой производительности по окорению.

Согласно другой модификации изобретения измеряют температуру коры, и данные по температуре коры и степень окорения используют для контроля подачи энергии, необходимой для оттаивания бревен.

Настоящее изобретение позволяет автоматизировать управление окорочным барабаном и оборудованием, используемым совместно с ним. Изобретение позволяет автоматически регулировать загрузку барабана и положение разгрузочного люка, определяющее разгрузку барабана.

На фиг. 1 дан график зависимости степени окорения бревен от величины проделанной абразивной работы; на фиг. 2-4 устройство окорочного барабана; на фиг. 5 принципиальная схема автоматического управления процессом окорения по способу, согласно изобретения; на фиг. 6 окорочный барабан со стороны разгрузочного люка.

На фиг. 1 количество абразивной работы показано в форме длительности окорения и скорости вращения барабана, отложенных по горизонтальной оси. По кривой, показывающей степень окорения и вычерченной на основе точки наблюдения можно видеть, что степень окорения бревен возрастает в зависимости от количества приложенной к ним абразивной работы, как уже указывалось выше.

Как показано на фиг. 2, окорочный барабан состоит из кожуха барабана 1, главного зубчатого колеса 2, опорных колец 3 и 4, опорных конструкций 5a и 6a, снабженных опорными колесами и направляющими роликами, приводного двигателя 7a, вращающего барабан, загрузочного конца 8, разгрузочного конца 9, разгрузочного люка 21, гидравлического блока 10 для управления положением разгрузочного люка и конвейера для корм 11, бревна перемещаются слева направо как показано стрелками.

Окорочный барабан обычно представляет собой цилиндр 1, вращающийся на двух опорах, как показано стрелками на фиг. 3 (разрез А-А) и 4 (разрез В-В), внутри которого перемещаются бревна 12. Барабан оборудован блоками 13a, 13b, 14a и 14b, предназначенными для измерения нагрузки на опорные конструкции 5a, 5b, 6a и 6b, т.е. весы барабана. Эти устройства располагаются в верхней части опорных конструкций таким образом, чтобы измерительный блок 13a находился между опорными колесами 15a и 15b, относящимися к опорной конструкции 5a, и, аналогичны образом, измерительный блок 13b находился между опорными колесами 15с и 15d, относящимися к опорной конструкции 5b. Аналогичным образом измерительные блоки 14a и 14b размещены в опорных конструкциях 6a и 6b между опорными колесами 16a и 16b относящимися к ним. Измерительные блоки 13a, 13b, 14a и 14b выдают электрический измерительный сигнал, который поступает в компьютер 17, снабженный логическим устройством управления и выполняющий расчеты, необходимые для определения степени заполнения барабана. На опорных конструкциях 5a и 5b на одном из концов размещены приводные двигатели 18a и 18b, снабжены инверторами и обеспечивающие вращение окорочного барабана 1 и представляющие собой приводные средства для управления скоростью вращения барабана 1. Передача усилия от двигателей к окорочному барабану 1 осуществляется через главное зубчатое колесо 2.

Загрузочный конвейер 19 барабана 1 снабжена устройством для измерения производительности 20, измеряющим, например, вес бревен на конвейере и скорость конвейера. Разгрузочный люк 21 барабана 1 снабжен блоком для определения его положения 22. Более того, барабан снабжен блоком 23 для измерения скорости вращения и устройством 25 для измерения подачи 24 энергии для растапливания. Вместе с конвейером для коры 11 под барабаном расположен блок 26 для измерения температуры коры.

Данные о весе каждого конца барабана 27, полученные от опорных конструкций 5a, 5b, 6a и 6b барабана, направляются в компьютер 17, который рассчитывает степень заполнения барабана на основе распределения бревен, определяемого с помощью других данных производственного процесса. На основе определенной степени заполнения компьютер 17 управляет положением разгрузочного люка 21 так, чтобы поддерживать желательную постоянную степень заполнения даже при измерении возможностей загрузки или скорости вращения барабана. Перед началом использования барабана с помощью опытных прогонов оборудования определяют исходное положение разгрузочного люка, требующееся для получения нужной степени заполнения. Данные о положении барабана получают от указателя положения, состоящего из потенциометра 22, соединенного с люком 21 посредством тонкого провода (фиг. 6). Движение затвора ведет к натягиванию или ослаблению провода, так что потенциометр 22 проворачивается в соответствии с положением люка. На фиг. 6 пунктирной наклонной линией показано положение люка в соответствии с количеством бревен, показанных на рисунке. Временные изменения степени заполнения могут быть также достигнуты с помощью управления загрузочным конвейером.

Данные о температуре коры могут использоваться для регулирования подачи энергии для растопления. Она может также зависеть от данных, представляющих степень окорения, что может предупредить подачу энергии, если степень окорения достаточно. Степень окорения можно определить с помощью визуального осмотра оператора, который вводит оценку в компьютер согласно установленным правилам. Степень окорения может также определяться автоматически с помощью ПЭС-камеры с последующей обработкой изображения широко известной методикой.

Скорость вращения и степень загрузки барабана используются для достижения желательной степени окорения. Это делается путем эксплуатации барабана при предварительно установленной степени загрузки и контроля скорости вращения таким образом, чтобы достигалась нужная степень окорения. Скорость барабана контролируется с помощью эталона скорости приводных двигателей, которым дается первоначальное значение, определенное в ходе испытаний. За счет измерения скорости разгрузки 31 появляется также возможность контролировать скорость вращения барабана таким образом, чтобы уменьшить колебания количества древесины, выгружаемой на конвейер 32.

Специалисту в данной области техники ясно, что различные варианты осуществления изобретения не ограничиваются примерами, описанными выше. Они могут варьироваться в пределах пунктов формулы изобретения.

Формула изобретения

1. Способ управления процессом окорения, включающий загрузку бревен во вращающийся окорочный барабан, измерение веса барабана, удаление из барабана отделенной от бревен коры и выгрузку бревен из барабана, отличающийся тем, что рассчитывают степень заполнения барабана, определяют положение загрузочного люка барабана для достижения требуемой степени заполнения барабана, осуществляют наблюдение за окорением бревен, на оновании чего контролируют скорость вращения барабана и положение загрузочного люка.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что степень заполнения рассчитывают с помощью измерительных сигналов, полученных от весоизмерительных блоков, и на основе данных, представляющих степень плотности и укладки бревен.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что скорость вращения контролируют для достижения требуемой производительности по окорению.

4. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что измеряют температуру коры, а данные, представляющие температуру коры и степень окорения, используют для контроля подачи энергии, необходимой для оттаивания бревен.

5. Устройство для управления процессом окорения, содержащее окорочный барабан, снабженный приводными средствами для управления скоростью вращения барабана и положением загрузочного люка, блоками для измерения веса барабана, отличающееся тем, что оно снабжено компьютером, блоком для определения положения загрузочного люка барабана и блоком для контролирования скорости вращения барабана, при этом упомянутые блоки подсоединены к компьютеру, который также связан с приводными средствами для управления скоростью вращения барабана и положением загрузочного люка.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что оно снабжено ПЗС-камерой, расположенной рядом с разгрузочным конвейером окорочного барабана и соединенной с компьютером для обеспечения слежения за степенью окорения.

7. Устройство по пп.5 и 6, отличающееся тем, что оно имеет блок для измерения температуры коры и что компьютер контролирует подачу энергии, используемой для оттаивания бревен с помощью данных, представляющих степень окорения и температуры коры.

8. Устройство по пп.5 7, отличающееся тем, что блоки для изменения веса барабана помещены в опорные конструкции окорочного барабана.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6