УСТАНОВКА ДЛЯ СУШКИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ Российский патент 1995 года по МПК F26B9/00 F26B9/06 

Изобретение относится к сушильной технике, а более конкретно к установкам для сушки пиломатериалов, и может быть использовано для высококачественной сушки пиломатериалов любых древесных пород и толщин до эксплуатационной влажности. Установка предназначена для работы в районах с умеренным, холодным и очень холодным климатом.

Известна установка для сушки пиломатериалов, содержащая сушильную камеру с загрузочной и разгрузочной дверями, рельсовый путь, вентилятор, установленный на тележке и прикрепленный к загрузочной двери, воздуховоды, расположенные над сушильной камерой и водораспылители, размещенные по всей ширине камеры. При этом загрузочная дверь выполнена выпуклой с плоскими наклоненными к вентилятору гранями, а с внутренней стороны разгрузочной двери по всей их ширине укреплен наклонный экран для направления сушильного агента в штабель пиломатериалов (Авторское свидетельство СССР N 623075, кл. F 26 B 9/06, 1978).

Недостатком известной установки для сушки пиломатериалов является невысокая эффективность сушки, так как наклонным экраном, направляющим сушильный агент на штабель пиломатериалов, не обеспечивается равномерное распределение потока сушильного агента по всему объему штабеля (часть потока используется непроизводительно), что создает неодинаковые условия для сушки в верхней и нижней частях штабеля. Наличие в установке двух дверей: загрузочной и разгрузочной, одну из которых (загрузочную) необходимо перед загрузкой пиломатериалов откатывать от установки вместе с закрепленным на ней вентилятором, создает неудобство в эксплуатации. Кроме того, такая установка может быть использована только в стационарных условиях и не приспособлена для транспортировки и быстрого развертывания в местах лесозаготовок.

Известно устройство для сушки пиломатериалов, содержащее теплоизолированный корпус, разделенный вертикальной перегородкой на две секции, снабженные калориферами и воздуховодами. Дополнительно над перегородкой установлен коллектор, к которому подключены воздуховоды секций, причем перегородка выполнена гофрированной из теплопроводного материала. Каждая из камер снабжена регулировочной заслонкой. Обе секции работают попеременно: то в высокотемпературном, то в низкотемпературном режимах (досушка пиломатериалов). Высокотемпературный режим проходит при закрытой регулировочной заслонке, а низкотемпературный режим при открытой заслонке. В низкотемпературном режиме сушильный агент нагревается не в калорифере, а о вертикальную перегородку и подается в штабель. Заданная степень насыщения сушильного агента регулируется степенью открытия регулировочных заслонок (Авторское свидетельство СССР N 1672172, кл. F 26 B 9/06, 1991).

Известное устройство не обеспечивает высокую эффективность сушки пиломатериалов, так как при высокотемпературном режиме сушки сушильный агент, подаваясь в секцию сверху вниз, имеет неодинаковую температуру по высоте штабеля, что ведет к неравномерной просушке штабеля по высоте. Регулирование заданной степени насыщения сушильного агента степенью открытия регулировочных заслонок практически трудноосуществимо с высокой степенью точности, что также снижает эффективность процесса сушки. Кроме того, известное устройство сложно в эксплуатации.

Наиболее близкой по совокупности признаков к предлагаемой является установка для сушки пиломатериалов, состоящая из двух блоков, расположенных в одном корпусе (теплоизолированном и герметичном) и разделенных перегородкой: сушильного блока и аппаратного блока. В сушильном блоке расположены рельсовый путь для загрузки и выгрузки штабелей пиломатериалов, воздуховоды, транспортные ворота и термометры (сухой и мокрый) для контроля температуры и влажности сушильного агента с системой смачивания. В аппаратном блоке установлены вентилятор с воздуховодами, калорифер, конденсирующее устройство с замкнутым охлаждающим контуром и поддон для сбора конденсата, удаляемого через сливную трубу. В качестве конденсирующего устройства используется компрессорная холодильная машина, работающая на фреоне. Она состоит из компрессора, испарителя хладагента, регулировочного крана и конденсатора (Расeв А. И. и др. Гидротермическая обработка и консервирование древесины. М. Лесная промышленность, 1987, с. 148, 329). Отработанный в сушильном блоке воздух через воздуховоды попадает в аппаратный блок, омывает трубы испарителя и охлаждается. При этом часть водяного пара конденсируется и попадает в поддон, откуда удаляется через сливную трубу. Остальной воздух, проходя через конденсатор фреона, нагревается и направляется вентилятором через калорифер по воздуховоду в сушильный блок.

Недостатком прототипа является низкая эффективность сушки пиломатериалов при недостаточном удобстве в эксплуатации. Это обусловлено тем, что сушильный агент в установке используется неэкономично без обеспечения равномерности его подачи на штабель пиломатериалов. Часть тепла теряется в воздуховоде, не доходя до торца штабеля. Кроме того, в установке не обеспечивается автоматический режим работы с увлажнением сушильного агента в процессе сушки. Это снижает эффективность сушки пиломатериалов, уменьшает производительность установки, требует дополнительных энергозатрат. Неудобство в эксплуатации создается громоздкостью и немобильностью установки, невозможностью ее транспоpтиpовки и быстрого развертывания в условиях отдаленной труднодоступной местности, максимально приближенной к местам лесозаготовок (требует специального фундамента, сложного обустройства). Кроме того, использование фреона существенно ухудшает экологическую обстановку и в будущем бесперспективно.

Изобретение направлено на решение следующей задачи: создать установку для эффективной сушки пиломатериалов при максимальном удобстве в эксплуатации (возможности простой транспортировки установки, быстрого монтажа для работы в различных климатических условиях, в том числе в местах труднодоступных, наиболее приближенных к местам лесозаготовок). Актуальность поставленной задачи объясняется тем, что в настоящее время не выпускаются установки для сушки пиломатериалов, отвечающие одновременно требованию эффективной сушки пиломатериалов и максимальному удобству в эксплуатации, в том числе возможности простой транспортировки, быстрой и простой сборки даже в местах труднодоступных, наиболее приближенных к лесозаготовкам. При осуществлении изобретения устраняются наиболее существенные недостатки известных технических решений: повышается качество сушки пиломатериалов, упрощается конструкция установки, достигается наибольшее удобство в эксплуатации.

Технический результат изобретения для сушки пиломатериалов достигается тем, что она содержит сушильный блок с теплоизолированным и герметичным корпусом с размещенными в нем воздуховодами, термометрами для контроля температуры и влажности с системой смачивания, рельсовым путем для загрузки и выгрузки штабеля пиломатериалов, транспортными воротами, и аппаратный блок с вентилятором с воздуховодами, калорифером, конденсирующим устройством с замкнутым охлаждающим контуром и поддоном для сбора конденсата. При этом сушильный и аппаратный блоки выполнены в виде модулей, стыкуемых с помощью разъемов и гибких связей, при этом сушильный модуль снабжен конфузором, асимметричным в вертикальной плоскости с коэффициентом асимметрии, находящимся в пределах К 1,3 1,5 и охватывающим по сечению штабель пиломатериалов, а конденсирующее устройство снабжено системой увлажнения сушильного агента, выполненной в виде сообщающегося через трубопровод с вентилятором закрытого бака с помещенной в него трубкой, оканчивающейся форсункой, расположенной между вентилятором и калорифером. Кроме того, система смачивания термометра выполнена в виде герметичной заполненной водой емкости, соединенной трубопроводом с поверхностью воды в резервуаре непосредственного смачивания термометра. Сушильный и аппаратный модули выполнены в виде транспортных контейнеров с зигованными наружными стенками, а рельсовый путь снабжен шарнирно соединенным откидным участком, фиксированным в вертикальном нерабочем положении рычагом.

Выполнение установки для сушки пиломатериалов в модульном исполнении: сушильного модуля и аппаратного модуля, оформленных в виде транспортных контейнеров с зигованными наружными стенками, стыкуемых с помощью разъемов и гибких связей, позволяет повысить эффективность сушки, так как при таком конструктивном выполнении возможно более рациональное размещение оборудования и экономия сушильного агента, более эффективное его использование. При этом достигается удобство в транспортировке, сборке и эксплуатации установки даже в труднодоступных местах наиболее приближенных к лесозаготовкам. Модульность повышает мобильность (доставку по частям) и автономность действия установки. Зиговка обеспечивает достаточную жесткость при загрузке-выгрузке и установке на нетвердые основания. Введение в сушильный модуль конфузора, асимметричного в вертикальной плоскости, с коэффициентом асимметрии, находящемся в пределах К 1,3 1,5 и охватывающим по сечению штабель пиломатериалов, обеспечивает пространственное и динамическое распределение сушильного агента по штабелю пиломатериалов и высокое качество сушки, так как при таком коэффициенте асимметрии (установлен экспериментально) сечение канала для прохода сушильного агента по штабелю пиломатериалов, образованного потолком сушильного модуля и нижней пологой поверхностью конфузора, практически постоянно:
S₁ S_n. При коэффициенте асимметрии К < 1,3 (конфузор с симметрично расходящимися поверхностями) часть сушильного агента будет проходить мимо штабеля, направляясь к основанию модуля, а давление и скорость прохождения сушильного агента в верхней и нижней части штабеля будут различными, так как в верхней части равномерному течению сушильного агента после конфузора препятствует потолок, в нижней части такого ограничения нет. Следствием чего явится неравномерная сушка штабеля пиломатериалов. При коэффициенте асимметрии конфузора К > 1,5 поток сушильного агента будет охватывать не все сечение штабеля пиломатериалов, не обеспечивая его качественную сушку, либо нарушится постоянство сечения потока сушильного агента.

Введение в конденсирующее устройство системы увлажнения сушильного агента, выполненной в виде сообщающегося через трубопровод с вентилятором закрытого бака с помещенной в него трубкой, оканчивающейся форсункой, расположенной между вентилятором и калорифером, также улучшает эффективность сушки пиломатериалов, позволяя в автоматическом режиме работы установки поддерживать необходимый уровень влажности сушильного агента. Такая система повышает удобство в эксплуатации за счет экономии воды при ее использовании в замкнутом цикле сушки без дополнительных энергозатрат. Вместе с этим улучшается экологичность установки.

Достоверность контрольных параметров влажности сушильного агента обеспечивается выполнением системы смачивания термометра в виде герметичной, заполненной водой емкости, соединенной трубопроводом с поверхностью воды в резервуаре непосредственного смачивания термометра. От достоверности показаний влажности сушильного агента зависит работа системы увлажнения сушильного агента, что в конечном итоге влияет на эффективность процесса сушки пиломатериалов.

Снабжение рельсового пути в сушильном модуле откидным участком, фиксированным в вертикальном нерабочем положении рычагом, также влияет на эффективность работы установки и удобство в эксплуатации, так как при этом экономится время при стыковке загрузочного и технологического рельсовых путей при любой конструкции транспортных ворот (створчатые, раздвижные). Откидной участок позволяет открывать (закрывать) ворота без относительного смещения рельсовых путей. Кроме того, при наличии откидного участка пути, обеспечивающего удобство в эксплуатации, уменьшается подготовительно-заключительное время при загрузке пиломатериалов, что повышает эффективность работы установки.

Предлагаемая установка для сушки пиломатериалов поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена установка для сушки пиломатериалов, общий вид в разрезе; на фиг.2 вариант выполнения системы увлажнения сушильного агента; на фиг.3 схема комбинации взаиморасположения модулей.

Установка для сушки пиломатериалов (фиг. 1) состоит из двух модулей: сушильного и аппаратного 2 модулей, выполненных в виде транспортных контейнеров с зигованными наружными стенками (на фиг.1 не показаны). Модули 1 и 2 состыкованы с помощью разъемов 3, гибких связей, например сильфонов 4, и закреплены болтами 5. Сушильный 1 модуль содержит теплоизолированный герметичный корпус 6, транспортные ворота 7, основание 8 корпуса с расположенным на нем неподвижным рельсовым путем 9, на котором установлена транспортная тележка 10 со штабелем 11 пиломатериалов. К неподвижному рельсовому пути 9 шарнирно присоединен откидной участок 12 рельсового пути для состыковки с технологическим рельсовым путем. В нерабочем вертикальном положении участок 12 рельсового пути фиксируется рычагом 13. На основании 8 модуля 1 вдоль его боковых стенок 14 расположены два всасывающих воздуховода 15, при этом основание и одна боковая стенка каждого воздуховода 15 образована основанием 8 и боковой стенкой 14 сушильного модуля 1. Для контроля температуры и влажности сушильного агента в процессе сушки на стенке 14 сушильного 1 модуля установлены сухой термометр (на фиг.1 не показан) и мокрый термометр 16 с системой смачивания, состоящей из наполненной водой емкости 17 непосредственного смачивания термометра, соединенной трубопроводом 18 с герметичной наполненной водой емкостью 19, расположенной в аппаратном 2 модуле. В сушильном 1 модуле перед штабелем 11 пиломатериалов установлен асимметричный относительно горизонтальной плоскости конфузор 20 с коэффициентом асимметрии
К где α угол, образованный верхней плоскостью конфузора и плоскостью, проходящей через горизонтальную ось А;
β соответственно, угол, образованный с нижней плоскостью конфузора.

Экспериментально установлено, что наиболее полная и равномерная подача сушильного агента на штабель пиломатериалов достигается при коэффициенте асимметрии конфузора, находящемся в пределах К 1,3 1,5. Конфузор 20 установлен таким образом, чтобы охватывать по сечению торец штабеля пиломатериалов, образуя канал для прохода сушильного агента между потолочной поверхностью сушильного модуля 1 и нижней пологой поверхностью 21 конфузора 20. В аппаратном модуле размещено оборудование, предназначенное для подготовки сушильного агента и поддержания заданного режима сушки древесины в автоматическом или ручном режимах. В аппаратном модуле расположены основной вентилятор 22, на напорном патрубке 23 которого установлен калорифер 24 для нагрева и подачи сушильного агента. Вентилятор 22, калорифер 24 и конфузор 20, установленный в сушильном модуле, расположены на одной горизонтальной оси А. Для конденсации влаги из отработанного сушильного агента в аппаратном модуле размещено конденсирующее устройство 25 с замкнутым охлаждающим водяным контуром. Оно состоит из конденсатора 26 влаги, соединенного трубопроводом 27 с насосом 28 для циркуляции воды и радиатора 29, охлаждаемого вентилятором 30. В аппаратном модуле расположены два воздуховода 31 и 32 для подачи отработанного сушильного агента непосредственно на основной вентилятор 22 (канал 31) и для прохождения части отработанного сушильного агента на конденсатор 26 для его охлаждения и конденсации (канал 32). Поддон 33 для сбора конденсата снабжен сливной трубой 34 с краном 35. Система 36 увлажнения сушильного агента состоит из закрытого наполненного водой бака 37 с помещенной в него трубкой 38, оканчивающейся форсункой 39, расположенной между основным вентилятором 22 и калорифером 24. Бак 37 через трубопровод 40 и кран 41 сообщен с основным вентилятором 22, а через трубопровод 42 и кран 43 соединен с поддоном 33 для сбора конденсата. При открытом кране 43 уровень воды в баке 37 и поддоне 33 будет одинаковым.

Другой вариант системы 36 для увлажнения сушильного агента (фиг.2) выполнен в виде бака 44 с помещенной в него конической трубкой 45, узкая часть которой расположена в потоке воздуха между основным вентилятором 22 и калорифером 24. Бак 44 соединен трубопроводом 42 с поддоном 33 для сбора конденсата через кран 43. Установка для сушки пиломатериалов может представлять из себя соединение нескольких сушильных 1 модулей с аппаратным 2 модулем, например два сушильных модуля, с помощью разъемов 3, сильфонов 4 и болтов 5 (фиг.3).

Установка для сушки пиломатериалов работает следующим образом. Сушильный 1 модуль состыковывают с аппаратным 2 модулем через разъемы 3 и закрепляют болтами 5. Сопряжение рабочих агрегатов, расположенных в модулях 1 и 2, выполняют с помощью сильфонов 4. От места формирования и размещения штабелей 11 пиломатериалов последние на грузовых тележках 10 подвозят по технологическому пути к сушильной установке. Штабеля 11, загружаемые в сушильный модуль 1, должны состоять из пиломатериалов одной породы древесины и одной толщины. Форма поперечного сечения штабеля должна быть прямоугольной, а торцы должны быть выровнены по вертикали с обеих сторон. Откидной участок 12 рельсового пути 9 приводят в горизонтальное положение и состыковывают с технологическим рельсовым путем, а затем закатывают штабель 11 в сушильный модуль. В модуле 1 может быть расположено до пяти штабелей пиломатериалов. После размещения штабеля 11 в модуле 1 откидной участок 12 рельсового пути поднимают, фиксируют рычагом 13 и закрывают транспортные ворота 7. Циркуляцию сушильного агента (показана стрелками на фиг.1) обеспечивает основной вентилятор 22. Нагретый калорифером 24 сушильный агент через асимметричный конфузор 20 поступает на штабель 11 пиломатериалов. Прогрев и сушку пиломатериалов производят согласно действующим нормативным параметрам режимов прогрева и сушки, установленных для различных пород древесины и толщины пиломатериалов. Сушильный агент через конфузор 20 равномерно и динамически поступает на штабель 11 пиломатериалов, так как канал, образованный потолочной поверхностью модуля 1 и нижней пологой поверхностью 21 конфузора 20 имеет практически постоянное сечение S₁ S_n (фиг.1). Сушильный агент после прохождения штабеля 11 пиломатериалов всасывается воздуховодами 15 и поступает по воздуховоду 31 аппаратного модуля 2 на основной вентилятор 22. Часть отработанного сушильного агента (10% ) по воздуховоду 32 аппаратного модуля 2 поступает на конденсирующее устройство 25, где происходит отбор влаги, испаренной из древесины. Вода, находящаяся в конденсаторе 26, нагревается в результате прохождения по воздуховоду 32 нагретого сушильного агента и нагнетается насосом 28 в радиатор 29, где охлаждается воздухом от вентилятора 30. Охлажденная таким образом вода вновь поступает в конденсатор 26. Влага, образовавшаяся в результате конденсации сушильного агента, собирается в поддон 33. После отбора влаги сушильный агент так же, как и основной поток, направляется в основной вентилятор 22. Контроль температуры и влажности сушильного агента в модуле 1 осуществляют с помощью сухого термометра и мокрого термометра 16 в двух точках: на входе сушильного агента в штабель 11 и на выходе его из последнего. При этом достоверность показаний термометра обеспечивается автоматическим поддержанием постоянного уровня воды в емкости 17 непосредственного смачивания термометра. По мере испарения воды из емкости 17 появляется зазор между концом трубопровода 18 и поверхностью воды в емкости 17. При этом вода из герметичной емкости 19 под действием силы тяжести потечет в емкость 17, пока не восстановится первоначальное состояние. По результатам контроля в случае снижения уровня влажности сушильного агента автоматически включается в работу система 36 увлажнения сушильного агента. При ее работе закрывается кран 43 и открывается кран 41. Вода из бака 37 под действием избыточного давления воздуха, нагнетаемого в бак по трубопроводу 40 от основного вентилятора 22, поднимается по трубке 38 и распыляется через форсунку 39 на калорифер 24. По достижении необходимого уровня влажности сушильного агента система 36 увлажнения отключается. В случае использования в установке для сушки пиломатериалов второго варианта системы 36 увлажнения сушильного агента (фиг.2) вода в баке 44 и поддоне 33 находится на одном уровне (сообщающиеся сосуды) при открытом кране 43. При включении в работу системы 36 кран 43 закрывается и вода из бака 44 поднимается по конической трубке 45 в результате перепада давлений в баке 44 и в потоке воздуха над узкой частью конической трубки. Вода из трубки 45 разбрызгивается в потоке сушильного агента, испаряется на калорифере 24 и в парообразном состоянии поступает через конфузор 20 на штабель 11 пиломатериалов. По окончании процесса сушки открывают транспортные ворота 7, опускают откидной участок 12 рельсового пути, состыковывают его с технологическим рельсовым путем и выкатывают высушенные штабели пиломатериалов.

Модульное выполнение установки для сушки пиломатериалов, введение асимметричного конфузора, встроенной в конденсирующее устройство системы увлажнения сушильного агента и откидного участка рельсового пути позволило повысить эффективность сушки пиломатериалов при максимальном удобстве ее транспортировки, сборки и эксплуатации. Установка экономично работает в автономном режиме, который реализуется замкнутыми системами: циркуляции сушильного агента, обеспечивающей равномерную подачу последнего в штабель пиломатериалов, системой конденсации, сбора и использования сконденсированной влаги для увлажнения сушильного агента и автоматизированной системой обслуживания контрольных термометров. Все это обеспечивает эффективность работы сушильной установки.

Как показали проведенные испытания опытных образцов установки, она обеспечивает высококачественную сушку пиломатериалов любых древесных пород и толщин, позволяя получать сухие пиломатериалы I, II и III категории качества.

В настоящее время ведется подготовка производства к серийному выпуску установки для сушки пиломатериалов.

Использование: для высококачественной сушки пиломатериалов любых древесных пород и толщин. Сущность изобретения: установка содержит сушильный и аппаратный блоки, выполненные в виде модулей. Они представляют собой транспортные контейнеры с зигованными наружными стенками, стыкуемыми при помощи разъемов, сильфонов и скрепляемых болтами. В сушильном блоке размещены воздуховоды, термометры для измерения температуры и влажности сушильного агента с системой смачивания, рельсовый путь и транспортные ворота. Сушильный блок снабжен также конфузором, асимметричным в вертикальной плоскости. Коэффициент асимметрии K 1,3 1,5. В аппаратном блоке расположены вентиляторы с воздуховодами, поддон для сбора конденсата, калорифер и конденсирующее устройство с системой увлажнения сушильного агента. Она выполнена в виде сообщающегося через трубопровод и кран с вентилятором закрытого бака с помещенной в него трубкой. На ее конце между вентилятором и калорифером расположена форсунка. Система смачивания термометра выполнена в виде герметичной заполненной водой емкости. Она расположена в аппаратном модуле и соединена трубопроводом с поверхностью воды в емкости непосредственного смачивания термометра. Рельсовый путь установки может быть снабжен откидным участком. Он шарнирно соединен с путем и фиксируется в нерабочем вертикальном положении рычагом. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. УСТАНОВКА ДЛЯ СУШКИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ, содержащая сушильный блок, включающий теплоизолированный герметичный корпус с размещенными в нем воздуховодами, термометрами с системой смачивания для контроля температуры и влажности, рельсовым путем, транспортными воротами, и аппаратный блок, включающий вентилятор с воздуховодами, калорифер и конденсирующее устройство с замкнутым охлаждающим контуром и поддоном для сбора конденсата, отличающаяся тем, что сушильный и аппаратный блоки выполнены в виде модулей, стыкуемых при помощи разъемов и гибких связей, при этом сушильный модуль снабжен конфузором, охватывающим по сечению штабель пиломатериалов, и выполненным асимметричным в вертикальной плоскости с коэффициентом асимметрии K 1,3 1,5, а конденсирующее устройство снабжено системой увлажнения сушильного агента, выполненной в виде закрытого бака с размещенной в нем трубкой, оканчивающейся форсункой, расположенной между вентилятором и калорифером. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что система смачивания термометра выполнена в виде герметичной емкости, заполненной водой и соединенной трубопроводом с поверхностью воды в резервуаре непосредственного смачивания термометра. 3. Установка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что сушильный и аппаратный модули выполнены в виде транспортных контейнеров с зигованными наружными стенками. 4. Установка по пп. 1 3, отличающаяся тем, что рельсовый путь снабжен откидным участком, соединенным с последним шарнирно, а корпус вертикально зафиксированным рычагом, взаимодействующим с откидным участком.