ВАКУУМНО-КОНВЕКТИВНАЯ ЛЕСОСУШИЛЬНАЯ КАМЕРА Российский патент 1998 года по МПК F26B5/04 F26B9/06 

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности.

Известны вакуумно-кондуктивные камеры для сушки пиломатериалов (см. рекламный проспект "Вакуумные лесосушильные камеры фирмы Maspell (Италия) LO-LA и TANDEM LO-LA"), в которых созданием температурного режима нагрева и вакуумирования внутрикамерного объема высушивают пиломатериалы лиственных и хвойных пород древесины определенной толщины до необходимой влажности. Они сдержат герметизированный и теплоизолированный корпус, насос с коллектором греющей воды, вакуумный агрегат, вентилятор, подштабельную тележку и, обладая высокой производительностью сушки, характеризуются большой трудоемкостью оборудования, значительной неравномерностью конечной влажности по толщине и высокими сушильными напряжениями пиломатериала.

Известна также установка для сушки древесины [1], состоящая из двойного цилиндрического корпуса с днищами, в котором устанавливаются тележки со штабелем древесины и к которому присоединяются трубопроводы, нагнетающие и всасывающие теплый и увлажненный воздух с помощью вентилятора, теплообменника, вакуумного насоса и конденсатора, расположенных с внешней стороны днища, при этом штабель окружен вертикальными и горизонтальными перегородками, организующими обдув его воздухом, а контроль за качеством сушки осуществляется психрометром. В этой установке с целью решения проблем корроадирующего влияния на оборудование выпаренных из древесины танинов все механизмы вынесены из внутреннего объема корпуса, что значительно ухудшает массогабаритные характеристики и компоновку промышленного образца и, следовательно, удорожает стоимость сушки, особенно при стремлении к высокой производительности за счет использования группы таких установок для создания крупных лесосушильных комплексов.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является конвективно-вакуумная сушилка CСП1ВК [2], состоящая из теплоизолированного и герметизированного корпуса, электровентилятора, циркуляционных экранов, вакуумных и водяных насосов, трубчатого конденсатора, конденсатосборника, системы трубопроводов и клапанов, штабельной тележки. Данная сушилка обеспечивает более качественную сушку и расширяет диапазон толщин пиломатериалов при относительном упрощении эксплуатации оборудования. Процесс сушки до необходимой влажности производится циклически, чередованием фаз нагрева при атмосферном давлении (используя электровентилятор, представляющий ротор-нагреватель циркулирующего по объему воздуха) и охлаждения в вакууме, глубиной которого регулируется скорость удаления влаги из внутренних слоев пиломатериалов. Принцип цикличности "прогрев-вакуум" в данной конструкции сушилки, однако, используется ограниченно.

Во-первых, применяемый аэродинамический нагрев поверхности древесины ограничен температурой 85^oC, что может быть недостаточным в случаях использования пород с высокой начальной влажностью и других возможных материалов растительного происхождения (торф, хмель и т.д.).

Во-вторых, чтобы избежать значительных деформаций при сушке древесины, вскипающая вода должна покидать древесину в условиях насыщенного пара, в данной же конструкции циркулирующий горячий воздух увлажняется только "древесины" паром, и возможности по снижению сушильных напряжений без дополнительной подпитки паром становятся ограниченными.

В-третьих, в данной конструкции работа конденсаторной системы предусмотрена только на стадии вакуумирования, когда ожидается наиболее интенсивное образование конденсата для его последующего сбора перед стадией нагрева; обоснованность такого решения спорна, ибо отбор конденсата все-таки должен идти не столь ограниченно.

Задачей, которую решают авторы, является создание вакуумно-конвективной лесосушильной камеры, в которой отсутствуют недостатки как аналогов, так и прототипа.

Указанная задача решается тем, что в известной вакуумно-конвективной лесосушильной камере, содержащей теплоизолированный и герметизированный корпус, электровентилятор, циркуляционные экраны, вакуумный и водяной насосы с электроприводом, трубчатый конденсатор, конденсатосборник, систему трубопроводов и клапанов, штабельную тележку, она дополнительно снабжена электрокалорифером и парогенератором; при этом электрокалорифер выполнен в виде набора трубчатых электронагревателей и расположен в верхней части торцевой стенки корпуса камеры у электровентилятора; причем парогенератор выполнен в виде теплоизолированного резервуара, в котором установлены трубчатые электронагреватели, водяной патрубок, предохранительный клапан, и контрольно-измерительных приборов и расположен на верхней цилиндрической части корпуса у торцевой двери; кроме того, трубчатый конденсатор распложен по всей боковой поверхности корпуса; при этом конденсатосборник расположен снаружи корпуса.

введение в камеру электрокалорифера и парогенератора, и выполнение первого и виде набора трубчатых электронагревателей, а второго в виде теплоизолированного резервуара, и их расположение у торцевых стенок камеры позволяет повысить скорость сушки и качество сушки, что увеличивает выход высушенной древесины с сохранением ее натурального вида и удешевления процесса сушки.

Из научно-технической и патентной информации авторам известны многочисленные вакуумные лесосушильные камеры, однако предложенная совокупность отличительных признаков позволяет утверждать, что предложенное решение отвечает как критерию "новизна", так и критерию "изобретательский уровень".

На чертеже изображена вакуумно-конвективная лесосушильная камера, общий вид.

Лесосушильная камера состоит из корпуса 1, теплоизолированного снаружи, покрытого защитной эмалью изнутри, герметизированного с обоих торцов; вакуумного 2 и водяного 3 насосов, конденсатосборника 4, электровентилятора, включающего электропривод 5 и центробежное колесо 6; парогенератора, включающего теплоизолированный резервуар 7, в дне которого установлены электронагреватели патрубок для слива воды, а на верхней крышке - предохранительный клапан 8 и контрольно-измерительные приборы (регулятор уровня, манометр, термометр и т.д.). Внутри корпуса размещены над центробежным колесом вентилятора электрокалорифер 9, состоящий из трубчатых электронагревателей, циркуляционный экран 10, на боковых стенках - трубчатый конденсатор 11, на рельсовом пути - штабельная тележка 12. Лесосушильная камера включает автоматизированную систему правления процессом сушки 13.

Работает устройство следующим образом.

Штабельная тележка 12 с пиломатериалами вкатывается по рельсовому пути в корпус 1, торцевая дверь закрывается, камера подготовлена к сушке, которая начинается с нагрева древесины при атмосферном давлении включением электрокалорифера 9 и электровентилятора. Нагреваемый электрокалорифером 9 воздух направляется центробежным колесом 6 через циркуляционный экран 10 на штабель пиломатериалов, температура древесины повышается, что сопровождается испарением влаги с ее поверхности. Температура и влажность организованной таким образом циркуляции воздуха в корпусе 1 и на поверхности древесины контролируется измерительными приборами, поддерживая состояние, близкое с насыщенному пару: при данной температуре количество водяного пара в воздухе должно быть максимальным (например, при температуре 100^oC и атмосферном давлении 101,3 кПа максимальная влажность 597,7 г/м³). При недостаточной влажности циркулирующий воздух увлажняется паром из парогенератора 7. После этого процесс нагрева и увлажнения древесины заканчивается и начинается вакуумирование корпуса 1 включением вакуумного насоса 2 и водяного насоса поз. 3 для подачи холодной воды в трубчатый конденсатор 11 (и охлаждения вакуумного насоса 2). При вакуумировании температура насыщенного пара снижается (например, при давлении 9,81 кПа температура кипения воды 45,5^oC, максимальная влажность 65,4 г/м³), начинается испарение влаги с поверхности материала при ее понижающейся температуре, а затем интенсивное движение влаги из внутренних слоев к поверхности под действием перепадов давления, влажности и температуры. Испаряемая влага конденсируется на трубах конденсатора 11 и затем стекает в конденсатосборник 4. Цикл вакуумирования заканчивается после достижения температуры в центре пиломатериала ниже температуры кипения воды, соответствующей давлению вакуума; вакуумный насос 2 выключается, внутренний объем корпуса 1 сообщается с атмосферой, начинается новый цикл нагрева воздуха и прогрева древесины. Число циклов "нагрев при атмосферном давлении - охлаждение в вакууме" определяется требуемым значением конечной влажности пиломатериалов. Режимы сушки древесины выбираются в зависимости от породы и толщины согласно технологическим рекомендациям. Управление работой лесосушильной камеры осуществляется автоматизированной системой 13, при этом камера может работать в трех режимах: ручном, полуавтоматическом и автоматическом.

Так, например, при опытной сушке сосновых пиломатериалов толщиной 40 мм от исходной влажности 90% до требуемой конечной влажности 10% первый нагрев древесины осуществлялся от температуры 23^oC до температуры 65^oC в течение 3 ч, при этом влажность уменьшилась до 85%, а первое вакуумирование до 20 кПа в течение 1,5 ч снизило температуру поверхности древесины до 55^oC и влажность до 75%. Конечная влажность была достигнута за 11 циклов в течение 48 ч.

По предложенному решению на нашем предприятии разработаны рабочие чертежи, изготовлен опытный образец лесосушильной камеры, на котором проводятся экспериментальные работы, по результатам которых разрабатывается Технологический регламент по сушке пиломатериалов в вакуумных камерах периодического действия.

В настоящее время на опытном производстве нашего предприятия запущена серия лесосушильных камер для создания лесосушильного комплекса в г. Кирове - заказчик Горьковская железная дорога.

Камеру используют в деревообрабатывающей промышленности. Лесосушильная камера содержит теплоизолированный и герметизированный корпус 1, электровентилятор, циркуляционные экраны 10, вакуумный и водяной насосы 2 и 3 с электроприводом, трубчатый конденсатор 11, конденсатосборник 4, штабельную тележку 12, электрокалорифер 9 и парогенератор 7. 4 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. Вакуумно-конвективная лесосушильная камера, содержащая теплоизолированный и герметизированный корпус, электровентилятор, циркуляционные экраны, вакуумный и водяной насосы с электроприводом, трубчатый конденсатор, конденсатосборник, систему трубопроводов и клапанов, штабельную тележку, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена электрокалорифером и парогенератором. 2. Камера по п.1, отличающаяся тем, что электрокалорифер выполнен в виде набора трубчатых электронагревателей и расположен в верхней части торцевой стенки корпуса камеры у электровентилятора. 3. Камера по п.1, отличающаяся тем, что парогенератор выполнен в виде теплоизолированного резервуара, в котором установлены трубчатые электронагреватели, водяной патрубок, предохранительный клапан, и расположен на верхней цилиндрической части корпуса у торцевой двери. 4. Камера по п.1, отличающаяся тем, что трубчатый конденсатор расположен по всей боковой поверхности корпуса. 5. Камера по п. 1, отличающаяся тем, что конденсатосборник расположен снаружи корпуса.