СПОСОБ СВЧ-СУШКИ КРУПНОМЕРНЫХ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2005 года по МПК F26B3/347 F26B9/06 

Изобретение относится к оборудованию лесопромышленного комплекса по обработке древесины и, в частности, технологическим процессам СВЧ-сушки лесоматериалов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемому является способ СВЧ-сушки лесоматериалов, включающий в себя установку пакетов лесоматериалов в кассету коробчатого сечения с открытыми участками и термообработку через эти участки пакетов лесоматериалов импульсным потоком ЭМЭ СВЧ (см., например, патент РФ №2151691, В 27 М 1/02 от 23.03.99 г.).

Недостатком этого способа является то, что индивидуальный нагрев бруска осуществляется в коротком волноводе (кассете), длина которого меньше длины волны ЭМЭ СВЧ, что не позволяет создать управляемых положительных градиентов температуры и парциального внутреннего давления паровоздушной смеси по длине бруска для перемещения влаги (воды) по капиллярам древесины вдоль волокон к торцевым поверхностям и поперек волокон на боковые поверхности.

Техническим результатом, на достижение которых направлен заявляемый способ и устройство, являются возможность сушки крупномерных лесоматериалов при снижении энергозатрат, а также повышение производительности и качества сушки крупномерных лесоматериалов в виде 6-метровых брусьев сечением 25×25 см, или оцилиндрованных бревен диаметром 25 см, или пиломатериалов, уложенных в плотный беспрокладочный пучок сечением 25×25 см и длиной 6 м.

Для достижения указанного технического результата в известном способе СВЧ-сушки лесоматериалов, включающем в себя установку пакетов лесоматериалов в кассету коробчатого сечения с открытыми участками и термообработку через эти участки пакетов лесоматериалов импульсным потоком ЭМЭ СВЧ, формируют пакеты лесоматериалов на верхней ветви шагового транспортера за пределами кассеты, открывают одну створку кассеты, перемещают транспортером пакеты лесоматериалов и устанавливают в кассету так, чтобы боковые поверхности пакета лесоматериалов с двух сторон совпадали с рупорами согласования волноводов ЭМЭ СВЧ на полуметровых открытых участках, которые установлены в продольные проемы равными длине участков лесоматериала, обрабатываемого одним магнетроном мощностью 1 кВт (0,5 м), закрывают торцевые створки для герметизации кассеты, воздействуют потоком ЭМЭ СВЧ через продольные проемы в кассете с двух сторон на боковые поверхности лесоматериалов (по высоте 2 бруса) от середины к концам пакетов с нагревом по полуметровым участкам до температур, снижающихся к торцам, вначале воздействуют на узкие площадки шириной 10-20 см полуметровых участков пакетов лесоматериалов импульсами СВЧ длительностью 20-60 сек с интервалами 60-180 сек, а затем на полные полуметровые участки, нагревают многократным импульсным расширением зоны обогрева ("массажем") на первом этапе с убывающими температурами от 65°С в центре до 35°С с торцов, повторяют эту процедуру, воздействуя вначале на узкие площадки шириной 10-20 см полуметровых участков пакета лесоматериалов импульсами СВЧ длительностью 20-60 сек с интервалами 60-180 сек, а затем на полуметровые участки, прогревая их на втором этапе до 60-90°С, и вновь повторяют указанную процедуру, воздействуя вначале на узкие площадки шириной 10-20 см полуметровых участков пакета лесоматериалов импульсами СВЧ длительностью 20-60 сек с интервалами 60-180 сек, а затем на полные полуметровые участки, прогревая их на третьем этапе до 75-105°С, после окончания прогрева и достижения оптимального значения снижающегося парциального давления паровоздушной смеси вдоль лесоматериала от середины длины к торцам, образующегося в процессе нагрева древесины по длине пакета до оптимальных параметров температур, осуществляют циркуляцию паровоздушной смеси от вентиляторов магнетронов в камере кассеты для омывания пакета лесоматериалов этой смесью, которую затем отсасывают вентиляторами, расположенными в створках кассеты, а другую створку кассеты открывают и включают привод транспортера для выведения пакета высушенных лесоматериалов из кассеты.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемому является устройство для СВЧ-сушки крупномерных лесоматериалов, содержащее раму, на которой установлена кассета (главный волновод) с обрабатываемым пакетом лесоматериалов и открытыми с двух сторон (боков) зонами, к которым примыкают рупора-волноводы электромагнитной энергии СВЧ от магнетронов малой мощности, связанных через стандартные волноводы с рупорами перехода и согласования [см., например, патент РФ №2151691, В 27 М 1/02 от 23.03.99 г.].

Недостатком этого устройства является его невысокая эффективность, поскольку оно обеспечивает СВЧ-сушку лесоматериалов (брусков малых размеров) только с нагревом с одного торца.

Техническим результатом, не достижение которого направлено заявляемое устройство, является повышение его эффективности благодаря возможности сушки пакета лесоматериалов с нагревом его продольных боковых сторон вдоль длины (6 м) с двух сторон с выдавливанием ее от середины длины по капиллярам к торцам с большой интенсивностью и на боковые поверхности с малой интенсивностью. Этим достигается высокое качество сушки за счет создания оптимальных градиентов температур и парциального давления паровоздушной смеси от середины к торцам и трехступенчатой обработки пакета лесоматериалов потоками импульсов ЭМЭ СВЧ при трех уровнях температура.

Для достижения указанного технического результата в известном устройстве для СВЧ-сушки лесоматериалов, содержащем раму, на которой установлена кассета с обрабатываемыми лесоматериалами и открытыми с двух сторон зонами, к которым примыкают рупора-волноводы электромагнитной энергии СВЧ от магнетронов малой мощности, связанных через стандартные волноводы с рупорами перехода и согласования, кассета выполнена в виде боковых продольных стенок с прорезями (открытыми зонами), нижней стенки и верхней стенки, ограничивающих камеру в виде изолированного 6-метрового тоннеля, причем в боковых стенках выполнены образующие указанную открытую зону, полуметровую по длине, продольные проемы для примыкания рупоров согласования, длина и высота (0,5×0,5 м) которых равна поперечному сечению рупоров согласования, прикрепленных к кассете с двух сторон в количестве по 6 рупоров согласования на четверть двух боковых поверхностей, т.е. по 6 рупоров согласования с магнетроном от центра длины кассеты с двух сторон, всего 24 магнетрона на кассету, которая с торцов закрыта откидными герметизирующими камеру створками, с которыми трубопроводами связаны вентиляторы для отсасывания из камеры паровоздушной смеси, возникающей в процессе сушки, а каждый магнетрон снабжен охлаждающим его обдувом вентилятором, обеспечивающим подачу воздуха, нагретого при охлаждении магнетрона по входящему трубопроводу в ресивер, связанный с камерой выходными каналами в верхней стенке кассеты для прохода нагретого воздуха и обдува боковых поверхностей лесоматериалов с целью уноса и перемещения паровоздушной смеси от центра длины к торцам, выдавленной на поверхность ЭМЭ СВЧ, а в выходных каналах в каждую полуметровую зону примыкания рупоров согласования камеры установлены тэны для регулирования температуры воздуха, омывающего лесоматериалы по длине, и перемещающие паро-воздушную смесь к торцевым откидным створкам, расположенным с двух концов (торцов) кассеты, в которые вмонтированы всасывающие патрубки мощного центробежного вентилятора, отсасывающие и выбрасывающие паровоздушную смесь наружу из кассеты, над нижней стенкой которой расположена верхняя ветвь шагового транспортера, на которой установлены обрабатываемые крупномерные лесоматериалы в виде брусьев длиной 6 м и поперечным сечением 25×25 см, или оцилиндрованных бревен длиной 6 м и диаметром 25 см, или пиломатериалов, набранных в плотный беспрокладочный пучок такого же размера, образованные двумя стопами по ширине кассеты и двумя штуками по ее высоте, обращенными боковыми сторонами к проемам в боковых стенках и замкнутые на рупора согласования 0,5×0,5 м, каждый из которых имеет поворотную заслонку, избирательно устанавливаемую механизмом поворота в открытое и закрытое положения, и постепенно расширяющимся многократно импульсным воздействием ЭМЭ СВЧ полуметровый участок по длине нагревается до заданной температуры, причем один ряд лесоматериалов уложен на подкладку так, чтобы горизонтальные щели между двухрядной их укладкой на прокладки по высоте не совпадали, т.е. отношение толщины нижней подкладки под один брус из двух в первом горизонтальном ряду к прокладкам между брусьями по высоте должно составлять 4-3, а второй брус укладывается по ширине и высоте так, чтобы между ними была 2-3-сантиметровая щель.

На фиг.1 изображено устройство для СВЧ-сушки лесоматериалов, вид сверху.

На фиг.2. изображено то же, вид сбоку.

На фиг.3 изображено то же, вид с торца.

Устройство для СВЧ-сушки лесоматериалов содержит раму 1, на которой установлена кассета для обработки лесоматериалов, ограниченная продольными боковыми стенками 2, нижней стенкой 3 и верхней стенкой 4, которые образуют камеру, имеющую форму изолированного тоннеля. В боковых стенках 2 выполнены продольные проемы, длина которых равна длине пакета брусьев крупномерных лесоматериалов, которые подвергаются сушке (например, 6 м). С торцов кассета закрыта откидными створками 5 для герметизации камеры. Со створками 5 при помощи трубопроводов 6, 7 соединены вентиляторы 8, 9 для отсасывания паровоздушной смеси, которая создается при сушке древесины. Сверху вдоль нижней стенки 3 расположена верхняя ветвь 10 шагового транспортера, который может быть выполнен цепным или роликовым. На этой ветви транспортера установлены обрабатываемые крупномерные лесоматериалы, образованные, например, из брусьев 11, например, по два бруса (стопы) по ширине и по два бруса по высоте в каждом пакете. Левые брусья пакета (фиг.3) имеют больше высоту, чем правые брусья пакета, за счет установки под нижним брусом левой стороны подкладки 12. Между брусьями обоих пакетов установлены деревянные прокладки 13. Отношение толщины подкладки 12 к толщине прокладок 13 составляет 3-4, что является оптимальным, поскольку проскоки ЭМЭ СВЧ через левую сторону брусьев будут нагревать брусья левой по середине, что является оптимальным и обеспечивает 100-процентную гарантию невозможности проскока потока ЭМЭ СВЧ с магнетрона на магнетрон. Подкладка 12 и прокладки 13 расположены так, чтобы между брусьями по ширине и высоте создавались горизонтальные и вертикальные щели для обдува воздухом поверхности брусьев и уноса паровоздушной смеси по длине брусьев. Стопы брусьев установлены на ветви 10 транспортера с зазором в вертикальной плоскости "а", составляющим 50 мм. С одной стороны кассеты расположены генераторы электромагнитной энергии СВЧ (магнетроны) 14 с волноводами стандартного размера 15 и волноводами-рупорами перехода 16, к которым примыкают волноводы-рупора согласования 17, входящие в продольные проемы боковых стенок кассеты и установленные на опорах 18. С другой стороны кассеты расположены аналогичные магнетроны, рупора согласования которых установлены на опорах 19, высота которых меньше высоты опор 18 так, что оси магнетронов, расположенных с противоположных сторон кассеты, смещены по высоте относительно друг друга. Волноводы-рупора согласования 17 имеют поворотные заслонки 20, а сами рупора 17 располагаются группами по 6 штук в две стороны от середины длины пакета к торцам, с каждой стороны пакета лесоматериалов располагаются 12 магнетронов ЭМЭ СВЧ так, что заслонки магнетронов, расположенных по группам от середины длины пакета к торцам с одной стороны пакета, поворачиваются в противоположных направлениях к торцам с помощью механизма поворота 21 относительно осей заслонок 22. Каждый магнетрон 14 для охлаждения оборудован вентилятором 23, приводимым двигателем 24. Кожухи охлаждения магнетронов трубопроводами 25 связаны с ресивером нагретого воздуха 26, патрубки которого выведены в кассету по полуметровым участкам в зоны действия отдельных магнетронов для нагрева в ее камере воздуха. В патрубках ресивера установлены маломощные тэны 27, управляющие температурой воздуха, омывающего поверхности лесоматериалов и уносящего паровоздушную смесь из камеры.

Способ СВЧ-сушки лесоматериалов осуществляют следующим образом. На верхней ветви 10 шагового транспортера, за пределами кассеты (вначале шагового транспортера) укладывают пакет крупномерных лесоматериалов 11 (например, брусьев, уложенных по два бруса по ширине и по два бруса по высоте, т.е. всего в пакете 4 бруса с открытыми с одной стороны боковыми поверхностями и уложенными брусьями друг на друга через прокладки устанавливают в вертикальный зазор "а" относительно друг друга. Затем открывают створки 5 (с правой стороны фиг.1), включают привод транспортера и перемещают пакет брусьев 11 в кассету и закрывают створку 5 для герметизации камеры кассеты. Одновременно с загрузкой пакета в кассету ранее высушенный пакет тем же шаговым транспортером выгружается в зону охлаждения лесоматериалов. Боковые поверхности пакетов условно разбивают на 12 участков по 6 участков от середины длины пакета брусьев вправо и влево к торцам с образованием полуметровых участков, на каждом из которых по высоте расположен один магнетрон 14, нагревающий по высоте 2 бруса на полуметровом участке по длине. Вначале с помощью системы управления (не показана) поворачивают заслонки 20 механизмом поворота 21 вокруг оси 22 в положение, при котором они образуют 10-20-сантиметровую щель и ЭМЭ СВЧ от магнетронов через рупора согласования направляется на узкие площадки расположенные правые справа и левые слева симметрично от центра длины в начале полуметровых участков шириной 10-20 см (положение заслонок показано сплошными линиями на фиг.1). Включают магнетроны 14, расположенные, например, с правой стороны пакета, и производят нагрев правой пары брусьев импульсами длительностью 20-60 сек с интервалами 60-180 сек. Затем отключают магнетроны, например, расположенные с правой стороны пакета лесоматериалов, и включают расположенные с левой стороны и производят нагрев через боковые поверхности второй пары брусьев с перепадом (градиентом) температур по полуметровым участкам по длине пакета. Сначала импульсами ЭМЭ СВЧ нагреваются узкие 10-20-сантиметровые полосы, а затем при повороте заслонок импульсный нагрев расширяется на весь полуметровый участок. В результате достигается прогрев узких 10-20-сантиметровых площадок и полностью полуметровых участков на первом этапе (ступени) до температур, убывающих на величину градиента по полуметровым участкам от центра к торцам, например, 35-65°С. После удаления (истечения) части влаги из лесоматериалов повторяют нагрев узких площадок и полуметровых участков при более высоких температурах с убывающим градиентом от середины к торцам, например, 60-90°С (2 ступень), и на 3 ступени температур производят нагрев, например, до убывающих температур 75-105°С. Одновременно с нагревом лесоматериалов изнутри осуществляют омывание их поверхностей нагретым воздухом путем циркуляции паровоздушной смеси маломощными вентиляторами 23 охлаждения магнетронов 14 и мощным вентилятором, отсасывающим паровоздушную смесь с торцов кассеты, которая этими же вентиляторами 8, 9, расположенными в створках 5 кассеты, выбрасывается наружу и конденсируется.

Использование: для СВЧ-сушки крупномерных лесоматериалов. Способ СВЧ-сушки лесоматериалов включает установку пакетов лесоматериалов в кассету с продольными проемами в боковых стенках, через которые проводят обработку пакетов импульсным потоком электромагнитной энергии СВЧ, в котором формируют пакеты лесоматериалов на верхней ветви транспортера, заводят пакет в кассету и проводят обработку пакета лесоматериалов от середины пакета к его концам импульсами СВЧ в три этапа, на первом из которых нагревают пакеты до температуры 35-65°С, на втором этапе нагревают пакеты до температуры 60-90°С и на третьем этапе нагревают пакеты до температуры 75-105°С, осуществляют циркуляцию паро-воздушной смеси, омывающей нагретые пакеты и затем вентиляторами отсасывают эту смесь. Устройство СВЧ-сушки лесоматериалов, содержащее раму, на которой установлена кассета с лесоматериалами, к продольным проемам которой примыкают магнетроны, а кассета выполнена в виде ограничивающих ее боковых, нижней и верхней стенок и закрыта с торцов створками, а каждый магнетрон снабжен вентилятором для подачи нагретого магнетроном воздуха в камеру для омывания пакетов лесоматериалов. Изобретение должно обеспечить повышение качества сушки. 2 н. и 3 з.п. ф-лы., 3 ил.

1. Способ СВЧ-сушки крупномерных лесоматериалов, включающий в себя установку пакетов лесоматериалов в кассету коробчатого сечения с открытыми участками и термообработку через эти участки пакетов лесоматериалов электромагнитной энергии СВЧ, отличающийся тем, что формируют пакеты лесоматериалов из брусьев, или оцилиндрованных бревен, или пучков пиломатериалов на верхней ветви шагового транспортера за пределами кассеты в пакеты, открывают створки кассеты, перемещают транспортером пакеты лесоматериалов в кассету, открытые участки которой образованы продольными проемами, равными длине пакетов лесоматериалов, закрывают створку для герметизации кассеты, воздействуют потоком электромагнитной энергии СВЧ через продольные проемы кассеты от середины к концам пакетов с уменьшающимися температурами на градиент, например в начале на узкие площадки шириной 10-20 см полуметровых участков пакетов лесоматериалов импульсами СВЧ длительностью 20-60 с с интервалами 60-180 с, а затем на полные полуметровые участки, прогревая их на первом этапе до 35-65°С, повторяют эту процедуру, воздействуя вначале на узкие площадки шириной 10-20 см полуметровых участков пакетов лесоматериалов импульсами СВЧ длительностью 20-60 с с интервалами 60-180 с, а затем на полуметровые участки, прогревая их на втором этапе до 60-90°С, и вновь повторяют указанную процедуру, воздействуя вначале на узкие площадки шириной 10-20 см полуметровых участков пакетов лесоматериалов импульсами СВЧ длительностью 20-60 с с интервалами 60-180 с, а затем на полные полуметровые участки, прогревая их на третьем этапе до 75-105°С, после окончания прогрева осуществляют циркуляцию паровоздушной смеси от вентиляторов магнетронов в кассете для омывания пакетов лесоматериалов этой смесью, которую затем отсасывают вентиляторами, расположенными в створках кассеты, а створки кассеты открывают и включают привод транспортера для выведения пакета высушенных лесоматериалов из кассеты.2. Устройство для СВЧ-сушки крупномерных лесоматериалов, содержащее раму, на которой установлена кассета (главный волновод) с обрабатываемым пакетом лесоматериалов и открытыми с двух сторон боковых стенок кассеты продольными проемами, к которым примыкают рупора-волноводы электромагнитной энергии СВЧ от магнетронов малой мощности, связанных через стандартные волноводы с рупорами перехода и согласования, отличающееся тем, что кассета выполнена с продольными проемами в боковых стенках для примыкания волноводов и рупоров согласования нижней стенки и верхней стенки таким образом, что продольные проемы в боковых стенках кассеты по длине пакета лесоматериалов разделены на полуметровые участки симметрично от середины его длины к торцам кассеты, которая с торцов закрыта откидными створками для герметизации кассеты, над нижней стенкой кассеты расположена верхняя ветвь шагового транспортера, на которой уложен пакет обрабатываемых крупномерных лесоматериалов, образованный двумя стопами брусьев, или оцилиндрованных бревен, или пучков пиломатериалов, обращенными боковыми сторонами к продольным проемам боковых стенок, в которых установлены рупоры согласования, каждый из которых имеет поворотную заслонку, избирательно устанавливаемую механизмом поворота в открытое и закрытое положения и расширяющуюся зону обогрева полуметрового участка, причем пакет брусьев установлен на ветви транспортера так, чтобы горизонтальные щели, образованные прокладками между двумя брусьями, по высоте не совпадали, то есть под одну стопу уложена подкладка, а между брусьями по высоте установлены прокладки.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отношение толщины подкладки к толщине каждой прокладки составляет 3-4.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на каждой створке смонтирован вентилятор, связанный трубопроводом с камерой для отсасывания из нее паровоздушной смеси, возникающей в процессе сушки.5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый магнетрон снабжен приводимым двигателем, вентилятором для подачи нагретого магнетроном воздуха по входящему трубопроводу в ресивер, связанный с камерой выходными трубопроводами для прохода нагретого воздуха, а в зоне выхода каждого из эти трубопроводов в камеру установлен тэн для регулирования температуры воздуха, расположенный под верхней стенкой кассеты.