Изобретение относится к способу сушки пиломатериалов и сушилке для пиломатериалов и может быть использовано в деревообрабатывающей промышленности при сушке различных пород древесины.
Известен способ сушки древесины, который осуществляется путем ее обдува нагретым воздухом, отвода выделяющихся паров, вакуумирования и охлаждения, при этом перед обдувом древесину предварительно выдерживают под вакуумом, а затем обдув проводят при заданной температуре с одновременным отводом выделяющихся паров, а охлаждение проводят воздухом при постоянно меняющейся температуре и скорости воздуха (SU 1067319 А, 15.01.84).
Недостатком известного способа является неравномерность сушки древесины, что приводит к снижению ее качества из-за резкого изменения температуры и принудительного отвода выделяющихся паров из камеры.
Известна сушилка для пиломатериалов, содержащая корпус, вакуумный насос для создания разрежения в сушильной камере, средство для нагревания сушильной камеры, средство конденсации для конденсирования пара и средство для отвода конденсата в сборники конденсата (RU 2115871 С1, 20.07.1998).
Недостатком известной сушилки является неравномерность сушки древесины, что приводит к снижению ее качества из-за неравномерного прохождения нагретого воздуха по всему штабелю пиломатериала и образования застойных зон в средней части штабеля.
Задачей настоящего изобретения является повышение качества пиломатериалов, снижение энергозатрат и повышение эффективности работы сушилки.
Поставленная задача достигается согласно первому варианту осуществления изобретения посредством способа сушки пиломатериалов, который включает загрузку пиломатериалов в сушильную камеру, нагревание ее посредством нагревательного средства с обеспечением испарения влаги из пиломатериалов и создания пара в камере, конденсирование пара, обеспечиваемое за счет соприкосновения последнего со средством конденсации, и отвод конденсата пара в сборники конденсата, при этом создают разрежение в сушильной камере в пределах 90-100 мм рт.ст. и нагревают ее до температуры в пределах от 25 до 39°С для создания насыщенного пара или близкого к насыщенному для обеспечения пропарки пиломатериалов и испарения влаги с поверхностных слоев последних, измеряют влажность пара внутри камеры и при достижении влажности более 98% включают подачу проточного хладагента в средство конденсации для обеспечения естественной конвекции в камере посредством перемещения холодного воздуха от средства конденсации вниз, а горячего воздуха от нагревательного средства вверх для охлаждения поверхностных слоев пиломатериалов и конденсирования части пара из камеры, а при достижении влажности менее 70% возобновляют нагревание пиломатериалов, создают разрежение в сушильной камере в пределах 90-75 мм рт.ст. и нагревают сушильную камеру до температуры в пределах 70-75°С для обеспечения испарения связанной влаги, находящейся в стенках клеток пиломатериалов, по всей площади доски.
Согласно второму варианту осуществления изобретения способ сушки пиломатериалов включает загрузку пиломатериалов в сушильную камеру, нагревание ее посредством нагревательного средства, обеспечивая испарение влаги из пиломатериалов и создание пара в камере, конденсирование пара, обеспечиваемое за счет соприкосновения последнего со средством конденсации, и отвод конденсата пара в сборники конденсата, при этом нагревают сушильную камеру и поддерживают в ней температуру в пределах от 25 до 39°С для создания насыщенного пара или близкого к насыщенному для обеспечения пропарки пиломатериалов и испарения влаги с поверхностных слоев последних, при достижении указанного верхнего значения температуры включают подачу проточного хладагента в средство конденсации для обеспечения естественной конвекции в камере посредством перемещения холодного воздуха от средства конденсации вниз, а горячего воздуха от нагревательного средства вверх для охлаждения поверхностных слоев пиломатериалов и конденсирования части пара из камеры, а при достижении указанного нижнего значения температуры возобновляют нагревание пиломатериалов, создают разрежение в сушильной камере в пределах 90-75 мм рт.ст. и нагревают сушильную камеру до температуры в пределах 70-75°С для обеспечения испарения связанной влаги, находящейся в стенках клеток пиломатериалов, по всей площади доски.
При этом измеряют влажность внутри камеры при помощи средства измерения влажности и контролируют температуру внутри камеры посредством средства регулирования температуры. Сушильным агентом является пар.
Предпочтительно нагревательное средство, выполненное в виде нагревательных труб, располагают на внутренней поверхности сушильной камеры.
При достижении указанного верхнего значения температуры в камере прекращают нагревание сушильной камеры и обеспечивают остывание поверхностных слоев пиломатериалов с увеличением градиента движения влаги от средних слоев к более холодным поверхностным слоям.
Пиломатериалы, загруженные в камеру, укладывают в штабель, который разделяют на две части, оставляя промежуток между ними и между каждой доской, для прохождения пара вверх, а холодного хладагента вниз со скоростью 0,8-1 м/сек для обеспечения естественной конвекции в камере.
Преимущественно остаточная влажность пиломатериала составляет 4-5%.
Поставленная задача достигается также посредством создания сушилки для пиломатериалов, которая содержит корпус, образующий сушильную камеру для загрузки пиломатериалов, вакуумный насос для создания разрежения в сушильной камере, средство для нагревания сушильной камеры, средство конденсации для конденсирования пара и средство для отвода конденсата в сборники конденсата, средство конденсации выполнено в виде конденсатных труб, размещенных в верхней части сушильной камеры по всей ее длине с расположенным под ними средством для отвода конденсата, включающим лоток и коллектор для сбора и отвода конденсата, а нагревательное средство выполнено в виде нагревательных труб, которые размещены в нижней части внутренней поверхности сушильной камеры, при этом нагревательные трубы, размещенные в нижней части внутренней поверхности сушильной камеры, занимают две трети этой поверхности.
Корпус сушильной камеры предпочтительно выполнен цилиндрическим.
Сушилка включает средство измерения влажности, выполненное в виде датчика и установленное внутри сушильной камеры, и средство регулирования температуры, выполненное в виде датчика измерения температуры и установленное внутри сушильной камеры, а нагревательное средство представляет собой электрический котел.
Снаружи торцевой стенки корпуса сушильной камеры расположен рабочий отсек для размещения основных средств и пульта управления и контроля за работой сушилки.
При этом нагревательные трубы объединены в нижней части сушильной камеры в одну трубу обратной подачи, которая выведена в рабочий отсек.
Преимущественно основные средства включают вакуумный насос, электрический котел с системой защиты для аварийных ситуаций, расширительный бак мембранного типа, вакууметр для измерения вакуума в сушильной камере, циркуляционный насос для принудительного прохождения воды в нагревательных трубах и сборники для конденсата, а пульт управления включает дисплей для определения показаний регулирующего датчика измерения температуры и датчика измерения влажности внутри сушильной камеры, и регулирующего датчика измерения температуры внутри электрического котла, а сборники для конденсата имеют смотровые окна, вентили для слива конденсата и выравнивающий вентиль.
Далее изобретение будет более подробно описано со ссылкой на чертежи, на которых:
на фиг.1 изображен схематический вид сушилки для пиломатериалов согласно изобретению;
на фиг.2 изображен поперечный разрез А-А на фиг.1;
на фиг.3 изображен рабочий отсек с размещенным в нем оборудованием;
на фиг.4 изображен поперечный разрез сушилки с размещенным в ней штабелем пиломатериалов.
Сушилка для пиломатериалов включает (фиг.1-4) горизонтальный цилиндрический корпус 1, образующий сушильную камеру 2 с нагревательными трубами 3, расположенными в нижней части на внутренней поверхности камеры, и конденсатными трубами 4, размещенными в верхней части сушильной камеры по всей ее длине. Нагревательные трубы занимают не более двух третей внутренней поверхности камеры для того, чтобы не нагревались конденсатные трубы, расположенные в верхней части камеры. С другой стороны, если нагревательные трубы будут занимать менее двух третей внутренней поверхности камеры, она не будет набирать заданную температуру в требуемое время. Конденсатные трубы проходят по всей длине верхней части камеры с тем, чтобы увеличить площадь соприкосновения пара с холодными конденсатными трубами. Нагревательные трубы объединены на дне сушильной камеры 2 в одну трубу 5 обратной подачи с выводом в рабочий отсек. Под конденсатными трубами 4 размещено средство для отвода конденсата, включающее лоток 6 и коллектор 7 для сбора и отвода конденсата. Конденсат стекает в сборники 8 для конденсата, имеющий смотровые окна, вентили для слива конденсата и выравнивающий вентиль. Внутри сушильной камеры 2 установлены регулирующий датчик измерения температуры 9 и датчик измерения влажности 10.
В рабочем отсеке расположены основные средства: вакуумный насос 11 для создания разрежения в сушильной камере, электрический котел 12 с системой защиты при аварийных ситуациях, расширительный бак 13 мембранного типа, вакууметр 14 для измерения вакуума в сушильной камере, циркуляционный насос 15 для принудительного прохождения воды в нагревательных трубах и пульт управления 16, включающий дисплей для определения показаний регулирующего датчика 9 измерения температуры, датчика измерения влажности внутри сушильной камеры, регулирующего датчика измерения температуры внутри электрического котла и датчиков измерения влажности древесины.
Основным отличием предложенного изобретения является осуществление сушки пиломатериалов от начала до конца в присутствии насыщенного пара или близкого к насыщенному, который образуется в результате испарения влаги из пиломатериалов. При постоянном присутствии пара пиломатериалы сохнут без внутренних напряжений и деформаций. Такая технология сушки достигается за счет расположения конденсатных труб в верхней части сушильной камеры и нагревательных труб в нижней ее части, укладки штабеля и графика сушки, который разбит на три этапа.
В соответствии с первым вариантом осуществления изобретения на первом этапе обеспечивают так называемую пропарку пиломатериалов. В сушильной камере создают температуру 25-39°С и разрежение 90-100 мм рт.ст. в течение 24 часов. Если температура в камере будет ниже 25°С, пиломатериалы могут покрываться плесенью, а при температуре выше 39°С могут образовываться мелкие трещины в пиломатериалах, и даже может происходить их деформация. При указанных выше условиях создают насыщенный пар или близкий к насыщенному, т.е. пар, который находится в равновесии с образующей его жидкостью, которая испаряется из пиломатериалов. Происходит испарение влаги с поверхностных слоев пиломатериалов. Пар в разреженном воздухе собирается внизу и постепенно поднимается вверх. При заполнении всего объема сушильной камеры образуется насыщенный пар. При этом испарение влаги из пиломатериалов прекращается. Такую пропарку пиломатериалов при создании разрежения в сушильной камере осуществляют для твердых пород древесины, которая хорошо проводит тепло, и при создании разрежения внутреннее давление такой древесины будет снижаться, соответственно будет увеличиваться испарение влаги с поверхности пиломатериалов.
В соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения первый этап - пропарку пиломатериалов обеспечивают только при создании температуры 25-39°С внутри сушильной камеры, но без разрежения. Такую пропарку пиломатериалов без создания разрежения в камере осуществляют для пористых пород древесины, которая плохо проводит тепло. Соответственно пропарку такой древесины можно обеспечивать при атмосферном давлении с тем, чтобы увеличить испарение влаги с поверхности пиломатериалов. Последующие стадии проведения способа сушки обеспечивают по существу при одинаковых условиях.
На втором этапе после пропарки подают проточный хладагент в конденсационные трубы. Пар при соприкосновении с конденсатными трубами начинает конденсировать. Конденсат стекает вниз по коллектору в сборники для конденсата. Холодный воздух от конденсатных труб устремляется вниз со скоростью 0,8-1 м/сек по промежутку между двумя частями штабеля пиломатериалов, который расположен в центре штабеля, приводя в движение паровую рубашку, а горячий воздух от нагревательных труб поднимается вверх. Так происходит естественная конвекция. При достижении верхнего значения температуры датчик на пульте управления отключает нагревательное средство (электрический котел).
Это способствует остыванию поверхностных слоев пиломатериалов, что увеличивает градиент движения влаги от средних слоев к более холодным поверхностным слоям. Такая пауза также обеспечивает экономию элетроэнергии, поскольку котел отключен и остывание происходит естественным путем. При включении подачи проточного хладгента температура в сушильной камере падает на 5-7°С. Датчик измерения температуры, размещенный внутри камеры, при понижении температуры дает команду на включение электрического котла, и температура снова повышается до необходимого значения. Такой процесс нагревания-остывания обеспечивается на протяжении всего процесса сушки. При выходе конденсата из камеры происходит нарушение степени насыщенности пара, это способствует медленному, мягкому режиму выхода влаги из пиломатериала, т.е. из пиломатериала выходит ровно столько влаги, сколько вышло конденсата, это приблизительно составляет 5-10 литров в час.
При выходе свободной влаги из клеток пиломатериалов, когда датчики измерения влажности древесины показывают влажность 25-35%, происходит смена напряжений в пиломатериалах. Поэтому необходимо провести влаготермообработку древесины для снятия внутренних напряжений. Для этого прекращается подача хладагента в конденсатные трубы, и снова создаются условия для создания насыщенного пара или близкого к насыщенному в течение 24 часов.
На последней стадии сушки для удаления связанной влаги из пиломатериалов создают разрежение в камере 90-75 мм рт.ст. и нагревают камеру до температуры 70-75°С. При этом хладагент поступает в конденсатные трубы постоянно. Начинается закипание влаги по всему сечению пиломатериалов и испаряется связанная влага, находящаяся в стенках клеток.
Окончание сушки происходит после отсутствия выхода конденсата из приемных баков в течение последних суток. Признаками окончания сушки являются: показания влагомера 5-8%, существенное снижение количества выхода конденсата до 4-5 литров за последние 24 часа. После этого отключается нагревательное средство, пиломатериалы начинают остывать, что способствует окончательному выравниванию влажности по толщине доски и всему объему штабеля. Через 24 часа остывания разрежение в камере уменьшается до 375 мм рт.ст. Последние 24 часа давление в камере выравнивается с атмосферным, прекращается подача хладагента в конденсатные трубы. Камеру можно открыть.
Работа сушилки происходит следующим образом. Укладывают пиломатериалы на загрузочную тележку и закатывают тележку в сушильную камеру, закрывают крышку при помощи гаек крепления. Обеспечивают доступ проточной воды к вакуумному насосу и включают вакуумный насос. Согласно первому варианту осуществления изобретения создают разрежение в камере до 100 мм рт.ст. На пульте управления выставляют температуру внутри камеры 39°С. В течение 24 часов производят пропарку пиломатериалов. Включают холодную воду, подаваемую в конденсатные трубы. При достижении влажности пиломатериалов 40-50% устанавливают температуру в камере 75°С. При достижении влажности пиломатериалов 30% создают разрежение до 75 мм рт.ст. Если такое разрежение не обеспечивается, значит в камере много пара. В течение 1-2 дней повторно создают разрежение до указанного значения. Определяют влажность пиломатериалов посредством датчиков по шкале с учетом поправок на определенную породу древесины. По окончании сушки выключают систему нагревания и выдерживают пиломатериалы в закрытой сушильной камере до полного охлаждения. Затем выравнивают давление в камере с атмосферным. Открывают сушильную камеру, проверяют выборочно влажность древесины, чтобы убедиться, что процент влаги соответствует требуемой влажности. Выгружают пиломатериалы в сухое помещение и складируют в штабель.
При закрытии крышки корпуса в результате работы вакуумного насоса внутри корпуса камеры создается пониженное давление воздуха, благодаря чему увеличивается интенсивность испарения влаги из древесины, уложенной в штабель на тележке.
Интенсивность испарения еще более увеличивается при повышении температуры воздуха от горячих нагревательных труб. Сочетание пониженного давления и повышенной температуры воздуха внутри сушильной камеры обеспечивает высококачественную сушку пиломатериалов.
Образующийся при сушке пар соприкасается с холодными стенками конденсатных труб, конденсируется, и конденсат стекает в лоток, из которого поступает в коллектор. Из коллектора конденсат стекает в сборник для конденсата.
Нагретая электрическим котлом жидкость подается по трубопроводу водяным насосом в нагревательные трубы. Возврат жидкости из нагревательных труб осуществляется по трубопроводу. При расширении жидкости от нагревания ее излишек поступает в расширительную емкость, которая вместе с клапаном предохраняет систему от повышения давления воды. Давление жидкости в системе контролируется по манометру. Для выпуска воздуха из системы служит клапан.
Необходимая температура сушки пиломатериалов задается с помощью указателя температур на пульте управления и в дальнейшем поддерживается автоматически посредством термопары.
Для конденсации пара может быть использована техническая вода с температурой 10-15°С из оборотной системы водоснабжения предприятия. Если используется замкнутая система водоснабжения с использованием насоса, то необходимо использовать емкость не менее 5 м3 воды на одну сушильную камеру.
Сборники для конденсата установлены ниже корпуса сушильной камеры, вследствие чего конденсат из камеры стекает по трубопроводу в накопительный бак самотеком.
В систему нагревания можно заливать водопроводную воду, незамерзающую жидкость или дистиллированную воду (во избежании накипи в электрическом котле). В нижней части рабочего отсека имеется общий ввод холодной воды, который обеспечивает заправку нагревательной системы, наполняет конденсатные трубы внутри камеры и обеспечивает подачу холодной воды к вакуумному насосу.
Для качественной сушки необходимо правильно уложить пиломатериалы на загрузочную тележку. Пиломатериалы загружаются вручную на прокладки по всему объему камеры. В середине камеры оставляется промежуток 50-100 мм для того, чтобы холодный воздух от конденсатных труб опускался вниз, а теплый от нагревательных труб поднимался вверх. По краям штабеля следует обязательно выдерживать полусферу, что дает возможность теплому воздуху проникать между досками и осуществлять естественную конвекцию.
Датчики определения влажности пиломатериалов устанавливают во внутренней части штабеля вверху и внизу ближе к середине штабеля. Прокладки изготавливаются из любых пиломатериалов размером 20×30 мм, шаг установки прокладок: для доски толщиной 40-60 мм - не более 70 см, для доски толщиной 25-30 мм - не более 40 см. Первую и последнюю прокладки устанавливают от края штабеля не более 10 см.
Основными преимуществами заявленной сушилки являются следующие:
универсальный график сушки, обеспечивающий сушку любых пород древесины любой толщины,
экологичность, поскольку не производятся какие-либо выбросы в атмосферу,
естественная конвекция, так как не применяются вентиляторы, использование метода прогрева-остывания пиломатериалов, что способствует экономии электроэнергии,
пиломатериалы не меняют своих природных качеств (прочность, цвет, текстура),
отсутствует брак после сушки, перепад влажности по площади доски и всему штабелю не превышает 1%.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ СУШКИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2006 |
|
RU2319086C1 |
АГРЕГАТ ДЛЯ СУШКИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ | 2000 |
|
RU2194229C2 |
АГРЕГАТ ДЛЯ СУШКИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ | 2001 |
|
RU2192590C2 |
УСТАНОВКА И СПОСОБ СУШКИ И ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ | 2022 |
|
RU2780600C1 |
Устройство для термической обработки древесины | 2018 |
|
RU2694109C1 |
АГРЕГАТ ДЛЯ БАРОВАКУУМНОЙ СУШКИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ | 2003 |
|
RU2246081C2 |
СПОСОБ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2009 |
|
RU2400684C1 |
РЕЦИРКУЛЯЦИОННАЯ СУШИЛКА ДЛЯ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ | 1996 |
|
RU2115871C1 |
Лесосушильная конденсационная камера | 2016 |
|
RU2633977C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СУШКИ И ОБРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ | 2001 |
|
RU2182293C1 |
Изобретение может быть использовано в деревообрабатывающей промышленности при сушке различных пород древесины. Способ сушки пиломатериалов по первому варианту включает загрузку пиломатериалов в сушильную камеру, нагревание ее посредством нагревательного средства, обеспечивая испарение влаги из пиломатериалов и создание пара в камере, конденсирование пара за счет соприкосновения пара со средством конденсации и отвод конденсата пара в сборники конденсата, при этом создают разрежение в сушильной камере в пределах 90-100 мм рт.ст. и нагревают ее до температуры 25-39оС для создания насыщенного пара или близкого к насыщенному, измеряют влажность пара в камере и при достижении влажности более 98% обеспечивают подачу проточного хладагента в средство конденсации а при достижении влажности менее 70% возобновляют нагревание пиломатериалов. Предложена также сушилка для осуществления способа сушки. Посредством предложенного способа и сушилки обеспечивается высокое качество пиломатериалов. 3 н. и 24 з.п. ф-лы, 4 ил.
КАМЕРА СУШИЛЬНАЯ ВАКУУМНАЯ | 2002 |
|
RU2215954C1 |
Авторы
Даты
2006-06-10—Публикация
2004-07-15—Подача