Способ сушки пиломатериалов и устройство для его осуществления

 

Способ сушки пиломатериалов и устройство для его осуществления относится к деревообрабатывающей промышленности. Сущность изобретения заключается в том, что одновременно с процессом сушки ведут влаготермообработку пиломатериалов многократно посредством периодического включения и отключения конденсатора, пропуская через него часть воздуха, циркулирующего через штабель, поддерживая постоянную заданную температуру воздуха по сухому термометру на весь период сушки. На штабель оказывают вибрационное воздействие. По окончании процесса сушки давление в герметичной сушильной камере изменяют периодически со скоростью сброса давления, многократно превышающей скорость увеличения давления. Устройство, посредством которого осуществляется способ, снабжено двумя основными рельсовыми путями и дополнительными рельсовыми путями. Внутри герметичной сушильной камеры установлен ложный потолок, с внешней ее стороны вдоль и сверху на длину штабеля установлены воздухораспределительные левый и правый кожуха. Тележка с торцевых сторон снабжена съемными поддонами для воды, с обеих ее сторон установлен занавес. Задняя передаточная тележка имеет съемный каркас и полог. С обеих сторон штабеля установлены скользящие перегородки - торцы штабеля накрыты тканью, концы которой опущены в съемные поддоны с водой. Герметичная сушильная камера выполнена проходной периодического действия. Внутри камеры установлено устройство для генерации колебаний. Изобретение должно обеспечить высокое качество сушки и снижение энергозатрат. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, а именно к способам и устройствам для сушки пиломатериалов, и может найти применение при камерной сушки пиломатериалов в лесной и деревообрабатывающей промышленности.

Известен способ и устройство для сушки древесины по патенту РФ № 2128811, кл. F 26 В 7/00 от 10.04.99 г., в котором способ включает нагревание древесины в камере с паром при постоянной температуре не более 110°С, под давлением выше атмосферного, при достижении заданной пороговой концентрации пар в камере заменяют воздухом при том же давлении и при температуре на 0-10°С ниже температуры пара, через регулируемые выходы осуществляют выброс воздуха из камеры и в течение всего периода сушки с постоянной скоростью испарения поддерживают параметры воздуха - температуру, давление, расход и влажность, а при переходе к периоду сушки с падающей скоростью испарения параметры воздуха - температуру, давление, расход и влажность изменяют таким образом, чтобы в каждый заданный отрезок времени скорость влагоотделения была максимальной, сушку прекращают при достижении заданной конечной влажности древесины.

Устройство для сушки древесины по патенту № 2128811 содержит герметичную камеру, средства конденсации и удаления парогазовой среды, средства удаления влаги, средства управления, датчики температуры, датчики давления, датчики влажности и интерфейс, средства создания и поддержания условий максимальной скорости выделения смолистых веществ, выделения углекислого газа, метана, средства создания и поддержания условий максимального влагоотделения при сушке воздухом в периоды постоянной и падающей скорости испарения.

Недостатком известного аналога является повышенный расход энергоносителя из-за сложной конструкции устройства и необходимости периодического отключения и включения (остывания) сушильной камеры. Кроме того, достигается невысокое качество сушки древесины вследствие того, что происходит растрескивание торцов пиломатериалов из-за повышенного испарения влаги с торцов пиломатериалов, и наблюдается неравномерность сушки пиломатериалов из-за неравномерного распределения потоков горячего воздуха, так как часть воздуха циркулирует в камере мимо штабеля. Кроме того, поддерживаемая максимальная скорость влагоотделения приводит к растрескиванию пиломатериалов.

Наиболее близким по технической сущности аналогом к заявляемому изобретению является способ сушки материалов по патенту РФ № 2157957, кл. F 26 В 7/00, от 20.10.2000 г, в котором процесс сушки осуществляется в замкнутом контуре в несколько этапов, нагрев ведут одновременно с изменением давления, с последующими, плавно меняющимися одновременно циклами - снижение температуры сопровождается уменьшением давления и наоборот до получения относительно равномерной температуры и влагосодержания внутри материала, в последующем эти циклы сопровождаются искусственным снижением влагосодержания воздуха, рециркулируемого в замкнутом контуре. Устройство, реализующее этот способ, содержит герметичную сушильную камеру с дверью, рубашку, разделенную перегородкой, коллекторы, вентилятор, нагревательную установку, регулирующее устройство, всасывающие и нагнетательные патрубки, воздуховоды, кондиционер, компрессор и вагонетку.

Так же, как и предыдущий аналог, наиболее близкий способ и устройство имеет сложную, трудоемкую конструкцию и увеличенные энергозатраты на сушку пиломатериалов. Обуславливается это тем, что в качестве конденсатора используется внутренняя поверхность сушильной камеры, а также вследствие того, что во время циклов сушки наблюдается отрицательный градиент влажности пиломатериала при увеличении давления при наличии свободной влаги в пиломатериалах. Кроме того, из-за отсутствия в процессе сушки влаготермообработки не достигается качественная сушка древесины, часть воздуха циркулирует мимо штабеля.

Технической задачей изобретения является создание способа сушки, обеспечивающего высокое качество сушки и снижение удельных энергозатрат, при этом реализуемого наиболее простым и надежным в эксплуатации устройством с наименьшими энергозатратами.

Решается техническая задача тем, что в предлагаемом способе помимо сушки пиломатериалов в герметичной сушильной камере (признак, сходный с ближайшим аналогом) введены новые, отличительные признаки, заключающиеся в том, что одновременно с процессом сушки осуществляют влаготермообработку пиломатериалов, многократно, посредством периодического включения и отключения конденсатора, пропуская через него часть воздуха, циркулирующего через штабель, поддерживая при этом постоянную заданную температуру воздуха по сухому термометру. При отключенном конденсаторе влажность воздуха в сушильной камере повышают до максимальной. При включенном конденсаторе влажность воздуха уменьшают до заданной величины. На весь период сушки на штабель пиломатериалов постоянно оказывают вибрационное воздействие устройством для генерации колебаний изменяющейся частотой колебания, приближенной к резонансной частоте колебаний, и осуществляют контроль за изменением частоты колебаний штабеля. По окончании процесса сушки давление в герметичной сушильной камере изменяют периодически со скоростью сброса давления, многократно превышающей скорость увеличения давления. Устройство, реализующее данный способ, помимо наличия герметичной сушильной камеры с дверцами, вентиляторов, конденсатора, нагревательной установки, компрессора, регулирующего устройства, всасывающего и нагнетательного патрубка и воздуховодов (признаки, сходные с ближайшим аналогом) имеет новые, отличительные от аналога признаки, заключающиеся в том, что устройство снабжено двумя, параллельно расположенными друг к другу в горизонтальном направлении, основными рельсовыми путями, имеющими длину, составляющую не менее трех длин герметичной сушильной камеры, и дополнительными рельсовыми путями, расположенными между ними и перпендикулярно к ним, один из основных рельсовых путей установлен с передней и задней стороны сушильной камеры на передаточные тележки. Внутри герметичной сушильной камеры, по всей ее длине установлен ложный потолок, который выполнен съемным и секционным, с занавесом, по середине и снизу изменяющимся по длине в соответствии с высотой штабеля, а с внешней стороны сушильной камеры по ее боковым сторонам, вдоль и сверху нее, на длину штабеля пиломатериалов установлены левый и правый воздухораспределительные кожуха. Тележка для пиломатериалов с торцевых сторон снабжена съемными поддонами для воды, с обеих сторон, по всех длине установлен занавес длиной до корпуса герметичной сушильной камеры. Задняя передаточная тележка имеет съемный каркас и полог, который представляет собой камеру остывания. С обеих сторон штабеля пиломатериалов, посередине на всю его высоту, вертикально установлены скользящие перегородки, которые одним ребром плотно прилегают к торцевым дверям герметичной сушильной камеры, а другим ребром заходят в штабель пиломатериалов, в котором торцы его накрыты тканью, нижние концы которой опущены в съемные поддоны с водой для создания постоянной влажности воздуха у торцов штабеля.

Герметичная сушильная камера выполнена проходной и периодического действия, внутри нее в любом заданном месте расположено устройство для генерации колебаний.

Совокупность существенных признаков способа сушки и устройства для его реализации обеспечивают высокое качество сушки, причем непрерывным процессом подачи пиломатериалов в сушильную камеру, сушки, за счет равномерного распределения горячего воздуха по сечению штабеля, предотвращения циркуляции воздуха мимо штабеля пиломатериалов за счет наличия занавеса и скользящих перегородок, а также за счет защиты торцов пиломатериалов от повышенного влагоотделения.

Применение ткани на торцах штабеля и ее свисание над поддонами с водой обеспечивает поддержание постоянной влажности у торцов штабеля, а влажность наружных слоев пиломатериалов поддерживается за счет многократных циклов влаготермообработки, а за счет вибрационного воздействия на штабель пиломатериалов устройством для генерации колебаний увеличивается движение влаги в пиломатериалы. Наличие в устройстве камеры остывания, параллельно расположенных основных рельсовых путей и дополнительных рельсовых путей, расположенных между основными, обеспечивают непрерывность процесса подготовки пиломатериалов к сушке, сушку и остывание пиломатериалов с одновременным транспортированием готовой продукции.

На фиг.1 показано устройство в общем виде, аксонометрия, на фиг.2 - общий вид устройства, вид сбоку, на фиг.3 - вид сверху, на фиг.4 показана герметичная сушильная камера, вид сбоку, на фиг.5 - то же, вид сверху, на фиг.6 - то же, сечение по А-А на фиг.4, на фиг.7 - график изменения влажности и температуры воздуха в герметичной сушильной камере.

Устройство содержит герметичную сушильную камеру 1 цилиндрической формы, периодического действия, проходного типа продольной загрузки и расположенные параллельно друг другу, основные рельсовые пути 2 и 3, длина которых составляет не менее трех длин герметичной сушильной камеры 1. Основной рельсовый путь 2 с передней и задней стороны герметичной сушильной камеры 1 установлен на переднюю передаточную тележку 4 и заднюю передаточную тележку 5 таким образом, что основной рельсовый путь 2 проходит через герметичную сушильную камеру 1 и предназначен для транспортировки тележки 6 с пиломатериалами в зону сушки и в зону остывания. Передаточные тележки 4 и 5 (соответственно передняя и задняя) предназначены для перемещения тележки 6 со штабелем 40 пиломатериалов с одного основного рельсового пути 2 на другой, ему параллельный, основной рельсовый путь 3 по дополнительным рельсовым путям 7, установленным поперек между этими основными рельсовыми путями 2 и 3, перпендикулярно к ним.

Для циркуляции воздуха в поперечном направлении, внутри и по всей длине герметичной сушильной камеры 1 установлен ложный потолок 8, выполненный съемным и секционным, с занавесом 9 посередине снизу ложного потолка 8. На съемном секционном ложном потолке 8 установлены по длине герметичной сушильной камеры 1 и образующие продольную перегородку осевые вентиляторы 10, соединенные приводным валом 11, выведенном из герметичной сушильной камеры 1 через герметичный узел 12, с электродвигателем 13. Между съемным секционным ложным потолком 8 и корпусом герметичной сушильной камерой 1, вдоль с обеих ее сторон имеются два зазора для перемещения воздуха в герметичной сушильной камере 1 и поворотные заслонки 14 для регулировки подачи воздуха.

Для циркуляции воздуха в поперечном направлении через штабель пиломатериалов, нагревания и осушки воздуха на герметичной сушильной камере 1, сверху на ее корпусе установлены центробежный вентилятор 15, конденсатор 16 и нагревательная установка 17, а в любом заданном месте внутри сушильной камеры расположено устройство 18 для генерации колебаний, состоящее из датчиков, блока управления и непосредственно генератора колебаний.

Устройство для сушки содержит компрессор 19 для повышения давления в сушильной камере 1, устройство 20 для контроля и регулирования давления, температуры и влажности воздуха в герметичной сушильной камере 1 и контроля влажности пиломатериалов в штабеле 40.

Герметичная сушильная камера 1 с передней и задней стороны снабжена открывающимися вертикально вверх торцевыми дверями 21 и 22. С боковых сторон герметичной сушильной камеры 1, вдоль ее, сверху, на длину штабеля 40 пиломатериалов установлены воздухораспределительные боковой левый кожух 23 и боковой правый кожух 24 для равномерного распределения воздуха от центробежного вентилятора 15, которые с сушильной камерой 1 соединены всасывающими патрубками 25 и нагнетательными патрубками 26, всасывающим патрубком центробежный вентилятор 15 подсоединен к воздухораспределительному боковому левому кожуху 23, нагнетательным патрубком центробежный вентилятор 15 подсоединен к двум параллельным между собой воздуховодам 27 и 28 с поворотными заслонками 29 и 30 и конденсатором 16 в воздуховоде 28. Воздуховоды 27 и 28 соединены за конденсатором 16 и подсоединены ко входу нагревательной установки 17, которая на выходе подсоединена к воздухораспределительному боковому правому кожуху 24.

Тележка 6 с торцевых сторон снабжена съемными поддонами 31 и 32 для воды, по боковым сторонам этой тележки, с обеих ее сторон, вдоль и по всей длине установлен занавес 33, выполненный из ткани, длиной до корпуса герметичной сушильной камеры 1, который предназначен для предотвращения движения воздуха мимо штабеля 40 пиломатериала.

Штабель 40 пиломатериала с торцевых сторон накрывается тканью 34, нижние концы которой опущены в поддоны 31 и 32 для создания постоянной влажности у торцов штабеля 40. С обоих торцов штабеля пиломатериала, посередине, на всю его высоту, вертикально установлены скользящие перегородки 35 и 36, которые одним ребром плотно прилегают к торцевым дверям 21 и 22, другим ребром заходят в штабель 40 пиломатериала на 10-20 см.

Задняя передаточная тележка 5 имеет съемный каркас 37 и полог 38 и представляет собой камеру остывания пиломатериала. Рядом с сушильной камерой 1 установлена емкость 39 для сбора конденсата от конденсатора 16.

Для уменьшения теплопотерь все элементы устройства, подвергаемые нагреванию и контактирующие с внешним окружающим воздухом, покрыты теплоизоляционным материалом.

Работает устройство следующим образом. Тележку 6 с пиломатериалами загружают в зоне складирования и подают по рельсовому пути 3 к передней передаточной тележке 4, которой перемещают тележку 6 с пиломатериалами с рельсового пути 3 по дополнительным рельсовым путям 7 на параллельный рельсовый путь 2 ко входу сушильной камеры 1. Через вертикально открытую переднюю дверь 21 сушильной камеры 1 перемещают тележку 6, загруженную пиломатериалами, с установленными поддонами 31 и 32 для воды и скользящими перегородками 35 и 36, накрытыми по торцам штабеля 40 тканью 34, концы которой опущены в поддоны 31 и 32, таким образом в зоне торцов создается постоянная повышенная влажность воздуха, позволяющая предотвратить пересыхание и растрескивание торцов пиломатериалов. Тележку 6 подают в герметичную сушильную камеру 1, при этом занавес 9 опущен вниз до штабеля, а занавес 33 опущен до корпуса сушильной камеры 1. Закрывают дверь 21 сушильной камеры 1 и включают компрессор 19, который нагнетает избыточное давление воздуха внутри сушильной камеры 1 ступенчато, с выдержкой времени до величины, обеспечивающей безопасное состояние пиломатериалов в штабеле 40. В таком состоянии пиломатериал в штабеле выдерживают в течение заданного времени, поддерживая постоянное давление в сушильной камере 1 регулирующим устройством 20. Включают центробежный вентилятор 15 при закрытых поворотных заслонках 14 и 30 и открытой поворотной заслонки 29 и нагревательную установку 17 и в герметичной сушильной камере 1 происходит циркуляция воздуха через пиломатериалы с постепенным повышением температуры воздуха до заданной величины в зависимости от режима сушки и от вида пиломатериалов. Центробежный вентилятор 15 обеспечивает равномерный прогрев пиломатериалов в штабеле 40 и создание влажности воздуха в герметичной камере 1 до 100%. Включают осевые вентиляторы 10 для увеличения скорости воздуха, проходящего через штабель 40 с пиломатериалами и зазоры по обеим сторонам съемного секционного ложного потолка 8, и конденсатор 16, при этом положение поворотных заслонок 14, 29 и 30 выбирается в зависимости от режима сушки. Осуществляется процесс сушки пиломатериалов в штабеле 40 циркуляцией воздуха от центробежного вентилятора 15 по воздуховодам 27 и 28 через боковые всасывающие 25 и нагнетательные 26 патрубки и левый 23 и правый 24 боковые кожуха, обеспечивающие равномерное распределение воздуха по длине штабеля 40, и от осевых вентиляторов 10, направление распределения воздуха от которых задается съемным секционным ложным потолком 8, последний легко снимается отдельными секциями при необходимости перераспределения направления циркуляции воздуха в штабеле пиломатериалов и при техническом обслуживании осевых вентиляторов 10.

В течение всего периода работы герметичной сушильной камеры 1 работает с заданными амплитудой и изменяющейся частотой колебаний устройство 18 для генерации колебаний в штабеле 40, при этом место установки этого устройства и количество определяется видом пиломатериалов. Определяют резонансную частоту колебаний штабеля по датчику устройства 18 для генерирования колебаний, затем изменяют частоту вибрационного воздействия на штабель выше и ниже резонансной частоты, таким образом, изменение частоты вибрационного воздействия осуществляют постоянно. В процессе сушки пиломатериалов устройством для генерации колебаний осуществляют контроль изменения резонансной частоты колебаний штабеля и в соответствии с этими изменениями изменяются частоты вибрационного воздействия на штабель.

Сбор конденсата от конденсатора 16 осуществляется емкостью 39. Устройством для контроля и регулирования давления, температуры и влажности воздуха осуществляют контроль влажности и температуры воздуха в сушильной камере, влажности и температуры пиломатериалов и давления в герметичной сушильной камере 1. По достижению заданной конечной влажности пиломатериалов процесс сушки закончен.

Через заднюю дверь 22 тележку 6 с высушенным нагретым пиломатериалом выкатывают на заднюю передаточную тележку 5, под полог 38, удерживаемый каркасом 37, для постепенного остывания и одновременно подают в герметичную сушильную камеру 1 через переднюю дверь 21 новую тележку 6 с пиломатериалами, что исключает время простоя сушильной камеры 1. После остывания пиломатериалов задней передаточной тележкой 5 тележка 6 перемещается по дополнительным рельсовым путям 7 на параллельный рельсовый путь 3 и по нему перемещается в зону складирования готовой продукции.

Параллельно с процессом сушки пиломатериалов осуществляют многократно влаготермообработку пиломатериалов посредством периодического включения и отключения конденсатора 16, пропуская через него часть воздуха, циркулирующего через штабель 40, при этом поддерживают постоянную заданную температуру воздуха по сухому термометру, периодически включая и отключая конденсатор 16. При отключенном конденсаторе 16 влажность воздуха в сушильной камере доводят до максимальной, т.е. до 100%, затем конденсатор 16 включают и уменьшают влажность до заданной величины, затем снова отключают конденсатор 16 и снова увеличивают влажность воздуха в сушильной камере до максимально возможной, изменяющейся величины, таким образом, процесс отвода влаги из древесины повторяется многократными циклами (см. график на фиг.7, на котором показаны влажность в сушильной камере 100% (1), изменение влажности воздуха в сушильной камере (2), изменение температуры воздуха в сушильной камере по сухому термометру (3) и изменение температуры воздуха в сушильной камере по мокрому термометру (4)), что позволяет снимать внутренние напряжения в древесине и исключить пересыхание наружного слоя древесины в штабеле, что в свою очередь способствует удалению влаги из внутренних слоев пиломатериалов обеспечивая тем самым высокое качество пиломатериалов.

По мере высыхания пиломатериала в штабеле повышается заданная температура сухого термометра. При стабилизации температур сухого и влажного термометра по окончании процесса сушки изменяют периодически давление в герметичной сушильной камере в заданном диапазоне со скоростью сброса давления, многократно превышающей скорость увеличения давления.

Предлагаемое изобретение по сравнению с аналогами (по патенту № 2157957, а также № 2128811) обеспечивает высокое качество сушки пиломатериалов, причем не только с внешних, но и глубинных слоев пиломатериалов.

Устройство, реализующее данный способ, имеет по сравнению с аналогами упрощенную конструкцию и надежно в работе.

Коэффициент использования герметичной сушильной камеры увеличивается на 50-70%, а энергозатраты при работе устройства уменьшаются на 15-20%.

Формула изобретения

1. Способ сушки пиломатериалов, включающий сушку пиломатериалов в герметичной сушильной камере, отличающийся тем, что одновременно с процессом сушки осуществляют многократно влаготермообработку посредством периодического включения и отключения конденсатора, пропуская через него часть воздуха, циркулирующего через штабель пиломатериалов, поддерживая при этом постоянную заданную температуру воздуха по сухому термометру, причем при отключенном конденсаторе влажность воздуха в сушильной камере повышают до максимальной, при включенном конденсаторе влажность воздуха уменьшают до заданной величины, при этом на весь период сушки на штабель постоянно оказывают вибрационное воздействие устройством для генерации колебаний с изменяющейся частотой колебаний, приближенной к резонансной частоте колебаний штабеля, и осуществляют контроль за изменением резонансной частоты колебаний штабеля, а по окончании процесса сушки давление в герметичной сушильной камере периодически изменяют со скоростью сброса давления, многократно превышающей скорость увеличения давления.

2. Устройство для сушки пиломатериалов, включающее сушильную герметичную камеру с дверями, вентилятор, конденсатор, нагревательную установку, компрессор, регулирующее устройство, всасывающий и нагнетательный патрубки и воздуховоды, отличающееся тем, что оно снабжено двумя параллельно расположенными друг к другу в горизонтальном направлении основными рельсовыми путями и дополнительными рельсовыми путями, расположенными между ними, причем один из основных рельсовых путей установлен с передней и задней сторон сушильной камеры на передаточные переднюю и заднюю тележки, внутри герметичной сушильной камеры по всей ее длине установлен ложный потолок, выполненный съемным и секционным с занавесом по середине и снизу, а с внешней стороны сушильной камеры по ее боковым сторонам, вдоль и сверху нее, на длину штабеля пиломатериалов установлены левый и правый воздухораспределительные кожуха, тележка для пиломатериалов с торцевых сторон снабжена съемными поддонами для воды, с обеих сторон, по всей длине установлен занавес длиной до корпуса герметичной сушильной камеры, а задняя передаточная тележка имеет съемный каркас и полог, представляющий собой камеру остывания, причем с обеих сторон штабеля пиломатериалов посередине на всю его высоту вертикально установлены скользящие перегородки, которые одним ребром плотно прилегают к торцевым дверям герметичной сушильной камеры, а другим ребром заходят в штабель пиломатериалов, в котором торцы его накрыты тканью, нижние концы ткани опущены в съемные поддоны с водой для создания постоянной влажности воздуха у торцов штабеля, причем в сушильной камере в любом заданном ее месте расположено устройство для генерации колебаний.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что герметичная сушильная камера выполнена проходной и периодического действия.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что занавес на ложном потолке выполнен изменяющимся по длине в соответствии с высотой штабеля пиломатериалов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7