УСТРОЙСТВО ДЛЯ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ Российский патент 1995 года по МПК F26B3/20 

Изобретение относится к сушильной технике, а именно к устройствам для сушки древесины, и может быть использовано на предприятиях деревообрабатывающей промышленности.

Широкое использование устройств для искусственной сушки древесины (как правило, в различного рода сушильных камерах) требует решения проблемы эффективного подвода тепла к древесине в процессе сушки и снижения вредного воздействия повышенных температур на высушиваемый материал.

Одним из решений указанных проблем является применение устройств для вакуумной сушки древесины, позволяющих снизить температуру нагрева высушиваемого материала. При этом конвективные методы нагрева в вакуумной камере исключаются, а передачу тепла к древесине осуществляют высокочастотным нагревом или контактными методами, например, с помощью нагревательных панелей, послойно уложенных в штабель древесины. Снижение вредных воздействий от термической обработки древесины достигается использованием устройств для зажима и фиксации, например, пиломатериалов в штабеле, предотвращающих их коробление в процессе сушки, а также устройств для влаготеплообработки древесины, снимающих внутренние напряжения в древесине, возникающие из-за неравномерного поля влажности материала.

Известно, например устройство с контактным способом теплопередачи для сушки плоских древесных материалов ("дыхательный процесс"), содержащее подвижные плиты, нагреваемые паром [1] Между плитами укладывают высушиваемый материал (например, листы шпона). Плиты периодически сжимаются, нагревая древесину, и разжимаются, давая выход образовавшимся парам влаги.

Устройство имеет сложную конструкцию со многими движущимися элементами, не обеспечивает непрерывности процесса нагревания и испарения влаги, применимо лишь для высушивания тонких слоев древесины (шпона) и неудобно для размещения его в вакуумной камере.

Для предотвращения коробления древесины при сушке в штабеле используются различные зажимающие и нагружающие устройства, фиксирующие слои древесины в штабеле. Для этой цели, например, на верхнюю поверхность штабеля можно положить груз весом 3-5 т или использовать различные пружинные и рычажные зажимы.

Известно, например, устройство для фиксации пиломатериалов в штабеле [2] выполненное в виде системы рычагов, шарнирно связанных между собой, снабженное прижимными балками и противовесами, обеспечивающими непрерывную фиксацию штабеля в процессе сушки.

Однако устройство сложно конструктивно, имеет ручное регулирование, требующее доступа к нему в процессе сушки, громоздко и неудобно для эксплуатации в вакуумной камере.

Известно устройство, содержащее вакуумную камеру, в которой размещается платформа для укладки штабеля, состоящего из послойно уложенной древесины и нагревательных плит; камера снабжена также гидравлическим прессом, зажимающим древесину между нагревательными плитами. Для реализации процесса сушки камеру вакуумируют, плиты нагревают паром или другим источником тепла, а гидравлическим прессом создают усилие сжатия до 150 кгс/см², приложенное к верхней поверхности.

Описанная конструкция содержит дорогостоящее, энергоемкое гидравлическое оборудование и достаточно жесткие, высокопрочные нагревательные плиты, способные выдержать и передать механическую нагрузку до 150 кгс/см² на всю поверхность древесины, зажатой между плитами. Кроме того, нагревательные плиты, зажимающие слои древесины, закрывают доступ к ее поверхности, необходимой для проведения влаготеплообработки.

Задачей изобретения является создание устройства для сушки древесины, обеспечивающего эффективную передачу тепла к древесине при сушке в вакууме, и повышение качества высушиваемой древесины путем предотвращения коробления и обеспечения влаготеплообработки ее в процессе сушки.

Эта задача решается тем, что для эффективной передачи тепла к древесине, уложенной в штабель на платформе, находящейся в вакуумной камере, используют нагревательные панели, размещенные между слоями древесины в штабеле, которые выполнены в виде трехслойной мембраны, изготовленной из двух плоских металлических листов, между которыми расположен гибкий нагревательный элемент. Это обеспечивает беспрепятственную эвакуацию паров с поверхности древесины, а малая строительная высота панели увеличивает полезный объем штабеля.

На внешней поверхности каждой нагревательной панели целесообразно установить, по меньшей мере, четыре планки, расположенные поперек штабеля. Это дает возможность образовать зазор между поверхностью древесины и панели, в котором создают необходимый влажностный и тепловой режим при проведении влаготеплообработки. Величина зазора, выбранная в пределах 1-2,5 мм, обеспечивает необходимые условия влаготеплообмена между древесиной и панелью.

Задача предотвращения коробления древесины решается тем, что древесина послойно зажимается между вышеупомянутыми планками с помощью зажима, установленного на платформе и снабженного нагружающим устройством, выполненным в виде силового цилиндра с поршнем и штоком. При этом одна полость цилиндра сообщается с атмосферой, вторая с внутренней полостью вакуумной камеры, а шток цилиндра посредством тяги связан с поперечной балкой, уложенной на планки нагревательной панели на верхней поверхности штабеля. Это дает возможность зафиксировать каждый слой древесины в собственной плоскости и предотвратить коробление в процессе сушки.

На чертеже схематически изображено устройство для сушки древесины.

Устройство для сушки древесины содержит вакуумную камеру 1, внутри которой установлена платформа 2, на которой размещен штабель послойно уложенных древесины 3 и нагревательных панелей 4, зафиксированных зажимом 5. Нагревательные панели 4 выполнены в виде трехслойной мембраны, состоящей из двух плоских металлических листов 6 и гибкого нагревательного элемента 7, размещенного между листами 6.

На внешней поверхности нагревательной панели 3 установлены по меньшей мере четыре планки 8, расположенные поперек штабеля. Толщина планок 8 выбирается в пределах 1-2,5 мм, что обеспечивает наличие зазора между поверхностью нагревательной панели 4 и высушиваемой древесины 3. Зажим 5 для фиксации древесины в штабеле включает нагружающее устройство, выполненное в виде силового цилиндра 9 с поршнем 10 и штоком 11. Поршень 10 разделяет цилиндр 9 на две полости, одна из которых (атмосферная) сообщается с атмосферой вне камеры 1, а другая (вакуумная) с внутренней полостью упомянутой камеры. Шток 11 посредством тяги 12 связан с балкой 13, уложенной поперек штабеля на планки 8 верхней нагревательной панели 4.

Устройство работает следующим образом.

На платформу 2, находящуюся вне вакуумной камеры 1, послойно укладывают древесину 3, например доски и нагревательные панели 4. При этом панели 4 располагают таким образом, чтобы планки 8 размещались друг над другом в одной вертикальной плоскости. На верхнюю поверхность штабеля укладывают поперечную балку 13 так, чтобы она располагалась в одном ряду с планками 8. Концы балки 13, выступающие за пределы ширины штабеля, посредством тяги 12 соединяют со штоком 11 силового цилиндра 9.

После сборки штабеля платформу 2 закатывают в вакуумную камеру 1. Нагревательные панели 4 соединяют с источником тока, а атмосферные полости силового цилиндра 9 соединяют, например, через общий коллектор с атмосферой. Вакуумную камеру 1 закрывают, вакуумируют и подают электропитание в нагревательные панели. Тепло с поверхности панели 4 передается на поверхность древесины 3 излучением, конвекцией в зазоре между панелью 4 и древесиной 3 и контактным путем в местах касания панели и древесины. Так как панель 4 выполнена в виде мембраны, имеющей свободу перемещения по нормали к своей плоскости, она "отслеживает" поверхность слоя древесины и не препятствует эвакуации влаги с этой поверхности.

Силовые цилиндры 9 за счет разности давлений в атмосферной и вакуумной полостях создают нагрузку, которая воспринимается балкой 13 и через планки 8 передается по вертикали на каждый слой древесины в штабеле. Комплект нагружающих устройств, состоящих из силовых цилиндров 9 и поперечных балок 13, распределяется вдоль штабеля с некоторым шагом, например 0,5-1 м, в зависимости от породы и сортамента высушиваемой древесины, и, зажимая каждый слой между планками 8 нагревательных панелей 4, предотвращает коробление ее в процессе сушки.

Для снятия внутренних напряжений, возникающих в древесине в процессе сушки, ее необходимо подвергать влаготеплообработке, промежуточной между этапами сушки или окончательной в конце процесса сушки. Влаготеплообработка заключается в том, что пересушенную (по сравнению с глубинными слоями) поверхность древесины выдерживают во влажной среде при повышенной температуре. Реализовать такой режим позволяет наличие планок 8 на поверхности нагревательной панели 4, которые создают зазор между панелью и древесиной. В процессе сушки влага, выпариваемая из древесины, отводится из полости камеры 1 путем прокачки камеры атмосферным воздухом или с помощью конденсатора. Поэтому влажность среды над поверхностью древесины невелика. Для проведения влаготеплообработки эвакуацию влаги из камеры прекращают, а нагрев панелей продолжают. При этом в зазоре над поверхностью древесины создается микроклимат, необходимый для влаготеплообработки, т.е. среда насыщается до 100% относительной влажности при температуре нагревания панели. Насыщение происходит за счет испарения остаточной влаги из древесины. Воздействие влажной среды и повышенной температуры на поверхность древесины позволяет выровнять поле влажности по толщине слоя древесины и снять тем самым внутренние напряжения, возникающие в процессе сушки. Нижний предел величины зазора 1 мм выбирают из условия беспрепятственной эвакуации влаги с поверхности в процессе сушки. Верхний предел величины зазора 2,5 мм выбирается, чтобы не создавать большого термического сопротивления при передаче тепла с поверхности нагревательной панели 4 к поверхности древесины 3.

Устройство применимо для проведения ускоренной вакуумной сушки древесины на предприятиях деревообрабатывающей промышленности. Положительный эффект от его применения обусловлен следующими его преимуществами:
исполнение нагревательных панелей в виде гибкой мембраны, допускающей перемещение по нормали к собственной плоскости, обеспечивает беспрепятственную эвакуацию паров из зазора между панелью и древесиной, а малая строительная высота (толщина) мембраны увеличивает полезный объем штабеля;
использование нагревательных панелей, снабженных планками, образующими зазор между панелью и древесиной, позволяет не только эффективно передавать тепло к древесине в процессе сушки и эффективно отводить влагу, выпаривающуюся с поверхности, но и реализовать процесс влаготеплообработки, создавая необходимый влажностный и температурный режим над поверхностью древесины;
одновременно те же планки выполняют и другую функцию зажимают каждый слой древесины, фиксируя его в горизонтальной плоскости и предотвращая коробление древесины в процессе сушки;
силовые цилиндры нагружающих устройств, работающие за счет разности давлений вне и внутри вакуумной камеры, автоматически создают необходимую нагрузку на штабель при откачке камеры, предельно просты конструктивно и в эксплуатации.

Использование: в сушильной технике. Сущность изобретения: в воздушной камере установлена платформа для штабеля послойно уложенной древесины. Между слоями расположены нагревательные панели в виде мембран. Последние образованы двумя плоскими металлическими листами и расположенными между ними гибкими нагревательными элементами. На внешней поверхности каждой панели установлены планки толщиной 1 2,5 мм поперек штабеля. Зажим для фиксации древесины снабжен нагружающим устройством в виде силового с расположенным в нем на штоке поршнем. Поршень делит полость цилиндра на верхнюю и нижнюю части. Верхняя часть сообщена с атмосферой, а нижняя часть с внутренней полостью камеры. На верхних планках штабеля уложена поперечная балка, связанная тягой со штоком. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ, содержащее вакуумную камеру и установленную в ней платформу для штабеля послойно уложенной древесины и нагревательных панелей, расположенных между слоями, снабженную зажимами, фиксирующими слои древесины в штабеле, отличающееся тем, что нагревательные панели выполнены в виде мембраны, образованной двумя плоскими металлическими листами и расположенными между ними гибкими нагревательными элементами. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на внешней поверхности каждой нагревательной панели установлены по крайней мере четыре планки, расположенные поперек штабеля. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что толщина планок лежит в интервале 1 2,5 мм. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что зажим для фиксации древесины в штабеле снабжен нагружающим устройством, выполненным в виде установленного на платформе силового цилиндра с расположенным в нем на штоке поршнем, делящим полость цилиндра на верхнюю и нижнюю части, первая из которых сообщена с атмосферной, вторая с внутренней полостью камеры, при этом на планках нагревательной панели, расположенной сверху штабеля, уложена поперечная балка, связанная тягой со штоком.