УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОРИЕНТАЦИИ ДРЕВЕСНЫХ ЧАСТИЦ Российский патент 2008 года по МПК B27N3/14 

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано в производстве древесных плит, в частности плит из ориентированной стружки (плиты OSB).

Известно устройство для ориентации осмоленных лигноцеллюлозных частиц, включающее гибкий орган, выполненный в виде бесконечной ленты, соседние ветви которого выполнены с возможностью перемещения в противоположных направлениях [Патент ФРГ №2730403, М. кл⁵ В29J 5/04. Vorrichtung zum Ausrichten von mit einem Bindemittel versehenen lignozellulosehaltigen Teilchen. 1980].

Недостаток данного устройства заключается в неизменности расстояния между ветвями гибкого органа. Короткие ориентируемые частицы проходят гибкий орган без разворота (ориентации), а длинные частицы, попадая сразу на три и более ветви, не проходят гибкий орган. Таким образом, в данном устройстве качество ориентации снижено.

Известно устройство для ориентации древесных частиц, включающее систему соединенных между собой шарнирно планок с размещенными на них роликами, огибаемыми бесконечным гибким органом, соседние рабочие ветви которого движутся в противоположных направлениях, пневмоцилиндр, шток которого соединен с одной из планок, параллельной направлению ориентации, блок формирования сигнала, прямой и инверсный выходы которого через усилители мощности подключены к электромагнитным клапанам, размещенным на входном и выходном патрубках пневмоцилиндра [SU №161334, М. кл. B27N 3/14. Устройство для ориентации древесных частиц, 1990, БИ №46].

В известном устройстве происходит автоматическая очистка гибкого органа от крупных частиц, однако шаг ориентации может лишь случайно соответствовать длине ориентируемых частиц, поэтому качество ориентации будет низкое.

Известно устройство для ориентации древесных частиц, включающее систему, соединенных между собой шарнирно планок с размещенными на них роликами, огибаемыми бесконечным гибким органом, соседние рабочие ветви которого движутся в противоположных направлениях [SU №1449344, М. кл.⁶ B27N 3/14. Устройство для ориентации древесных частиц, 1989, БИ №1].

В данном устройстве изменение расстояния между соседними рабочими ветвями гибкого органа (шаг ориентации h_г) возможно только вручную. Однако размеры ориентируемых частиц меняются в процессе производства, поэтому шаг ориентации далеко не всегда будет оптимальным (по критерию максимума количества ориентируемых частиц). Это снижает качество ориентации, т.е. качество готовой плиты.

Наибольшее количество частиц без засорения устройства будет ориентироваться при соотношении h_г/l=0,5, где h_г - расстояние между соседними рабочими ветвями гибкого органа (шаг ориентации);

l - длина ориентируемых частиц.

При соотношении h_г/l менее 0,5 возрастает вероятность засорения устройства частицами, упавшими более чем на две ветви гибкого органа. При соотношении h_г/l более 0,5 снижается количество ориентированных частиц. При h_г>l частицы либо вообще не попадают на ветви гибкого органа, либо падают только на одну ветвь, поэтому их разворота (ориентации) не будет, качество ориентации ухудшается.

Изобретение решает задачу повышения качества ориентации древесных частиц.

Техническим результатом от использования изобретения является повышение качества ориентации древесных частиц.

Технический результат достигается тем, что устройство для ориентации древесных частиц, включающее систему соединенных между собой шарнирно планок с размещенными на них роликами, огибаемыми бесконечным гибким органом, соседние рабочие ветви которого движутся в противоположных направлениях, согласно изобретению содержит датчик массы стружки, датчик толщины ковра, датчик перемещения штока, амплитудный детектор, фильтр, блок умножения, блок извлечения корня, масштабирующий и суммирующий усилители и позиционный электропривод, причем датчик массы стружки через амплитудный детектор и фильтр подключен к первому входу блока умножения, ко второму входу которого подключен датчик толщины ковра, выход блока умножения через блок извлечения корня и масштабирующий усилитель подключен к первому входу суммирующего усилителя, второй вход которого подключен к датчику перемещения штока, а выход соединен с входом позиционного электропривода, шток которого соединен с одной из планок, параллельной направлению ориентации.

Заявляемое устройство для ориентации древесных частиц отличается наличием датчика массы стружки, датчика толщины ковра, датчика перемещения штока, амплитудного детектора, фильтра, блока умножения, блока извлечения корня, масштабирующего и суммирующего усилителей и позиционного электропривода, а также связями между данными элементами.

Повышение качества ориентации древесных частиц достигается за счет автоматического поддержания оптимального соотношения шага ориентации и длины ориентируемых частиц, при котором ориентируется максимум частиц без засорения устройства.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство для ориентации древесных частиц состоит из системы планок 1, соединенных между собой шарнирно, с размещенными на них роликами 2, огибаемыми бесконечным гибким органом 3, соседние рабочие ветви которого выполнены с возможностью перемещения в противоположных направлениях над окном 4 за счет приводных роликов 5. Устройство содержит датчик 6 массы стружки, например, типа ИРДМ-1 [Отлев И.А. Интенсификация производства древесно-стружечных плит. - М.: Лесн. пром-сть, 1989, страница 149], установленный в потоке подаваемой на ориентацию стружки. Датчик 7 толщины ковра установлен над сформированным стружечным ковром непосредственно после ориентирующего устройства и выполнен, например, в виде потенциометрического. Устройство содержит также датчик 8 перемещения штока, амплитудный детектор 9, фильтр 10, блок умножения 11, блок извлечения корня 12, масштабирующий усилитель 13, суммирующий усилитель 14 и позиционный электропривод 15, выполненный, например, в виде электродвигателя постоянного тока и передачи винт-гайка, соединенной со штоком 16. Датчик 6 массы стружки через амплитудный детектор 9 и фильтр 10 подключен к первому входу блока умножения 11, ко второму входу которого подключен датчик 7 толщины ковра, выход блока умножения 11 через блок извлечения корня 12 и масштабирующий усилитель 13 подключен к первому входу суммирующего усилителя 14, второй вход которого подключен к датчику 8 перемещения штока, а выход соединен с входом позиционного электропривода 15, шток 16 которого соединен с одной из планок 1, параллельной направлению ориентации. Длина хода D штока 16:

D=d_max-d_min,

где d_max, d_min, - соответственно расстояние между крайними рабочими ветвями гибкого органа в разжатом и сжатом положении планок 1.

Шаг ориентации h_г и длина хода D штока 16 связаны соотношением

m - число рабочих ветвей гибкого органа (на чертеже m=6. Здесь d=d_min, h_г=min, т.к. планки l показаны в сжатом положении).

Считая оптимальным соотношение h_г/l=0,5, с учетом формулы (1) получим необходимое для поддержания оптимального соотношения h_г/l изменение длины хода штока 16:

где Δl - изменение длины древесной частицы.

Объем древесной частицы (стружки) равен произведению l·b·h,

где l, b, h - соответственно длина, ширина и толщина частицы.

Длина, ширина и толщина стружки связаны определенным соотношением, поэтому объем частицы можно выразить через один из ее линейных размеров, например через длину к · l³,

где к - коэффициент пропорциональности.

Например, в [Поташев О.Е., Лапшин Ю.Г. Механика древесных плит. - M.: Лесн. пром-сть, 1982, страницы 49-50] рекомендуется рациональное соотношение 1:b:h=100:10:1. При этом выраженный через длину объем частицы будет равен l·10^-3, т.е. коэффициент пропорциональности к=10^-3.

Устройство работает следующим образом.

Расстояние между соседними ветвями гибкого органа 3 (шаг ориентации h_г), находящимися над окном 4, устанавливают таким, чтобы оно составляло половину средней длины ориентируемых частиц. Коэффициент усиления усилителя 13 устанавливают равным , например при m=10, к=10 данный коэффициент имеет значение 45.

Приводят в движение приводные ролики 5, которые перемещают гибкий орган 3, причем его соседние ветви движутся в противоположных направлениях. Приводят в движение формирующий транспортер (на чертеже не обозначен). Древесные частицы через окно 4 подают на формирование ковра. Частицы, упавшие параллельно ветвям гибкого органа 3 (направление ориентации), проваливаются на формирующий транспортер, а частицы, упавшие перпендикулярно или диагонально направлению ориентации, разворачиваются соседними ветвями гибкого органа 3 и проваливаются на формирующий транспортер параллельно направлению ориентации. Таким образом, на формирующем транспортере образуется ковер из ориентированных частиц.

При изменении размеров подаваемых на ориентацию частиц импульсы с датчика 6 массы стружки изменятся пропорционально l³. Этот сигнал детектируется в амплитудном детекторе 9 и подается на вход фильтра 10, постоянная времени которого выбрана обратно пропорциональной периоду соударения частиц с чувствительным элементом датчика 6 (на чертеже не обозначен). На выходе фильтра 10 будет сигнал, пропорциональный средней массе частицы, т.е. пропорциональный величине ρ_д·к·l³,

где ρ_д - плотность древесины частицы (стружки).

Данный сигнал поступает на первый вход блока умножения 11. При работе формирующей машины с объемно-массовым дозированием [Шварцман Г.М., Щедро Д.А. Производство древесно-стружечных плит. - М.: Лесн. пром-сть, 1987, стр.201] с увеличением плотности стружки автоматически снижается количество подаваемой стружки, т.е. снижается толщина формируемого стружечного ковра при постоянстве его массы. Поэтому значение толщины стружечного ковра Н_к будет обратно пропорционально плотности древесины стружки ρ_д. Сигнал с выхода датчика 7 толщины ковра, пропорциональный величине l/ρ_д, подается на второй вход блока умножения 11, на выходе которого будет сигнал, пропорциональный к·l³. Этот сигнал поступает на вход блока извлечения корня 12, из величины сигнала извлекается кубический корень, и на выходе блока 12 будет сигнал, пропорциональный длине ориентируемой стружки . Данный сигнал подается на вход масштабирующего усилителя 13 с коэффициентом усиления, равным , на выходе усилителя 13 будет сигнал, пропорциональный длине хода штока 16, соответствующей формуле (2). Данный сигнал поступает на первый (отрицательный) вход суммирующего усилителя 14, на второй (положительный) вход которого подается сигнал с датчика 8 перемещения штока 16. Разностный усиленный сигнал с выхода усилителя 15 подается на вход позиционного электропривода 15, который перемещает шток 16 до величины, при которой сигналы на первом и втором входах суммирующего усилителя не сравняются. При этом шток 16 выдвинется позиционным электроприводом 15 на величину, при которой шаг ориентации гибкого органа 3 h_г составит половину длины ориентируемых частиц.

При увеличении длины ориентируемых частиц сигнал на выходе фильтра 10 возрастет, сигнал на выходе блока умножения 11 возрастет, сигнал на выходе масштабирующего усилителя 13 также возрастет, а на выходе суммирующего усилителя 14 уменьшится. Шток 16 переместится в сторону, при которой шаг ориентации гибкого органа 3 увеличится и станет равным половине длины ориентируемых древесных частиц.

При увеличении плотности ориентируемых частиц без увеличения их длины (например, при переходе на древесину более твердой породы) сигнал на выходе фильтра 10 и на первом входе блока умножения 11 возрастет, высота стружечного ковра уменьшится, поэтому сигнал на втором входе блока умножения 11 также уменьшится, сигнал на выходе блока умножения 11 не изменится. Положение штока 16 и шаг ориентации не изменятся.

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано в производстве древесных плит, в частности плит из ориентированной стружки (плиты OSB). Устройство для ориентации древесных частиц содержит датчик массы стружки, который через амплитудный детектор и фильтр подключен к первому входу блока умножения, ко второму входу которого подключен датчик толщины ковра. Выход блока умножения через блок извлечения корня и масштабирующий усилитель подключен к первому входу суммирующего усилителя, второй вход которого подключен к датчику перемещения штока, а выход соединен со входом позиционного электропривода, шток которого соединен с одной из планок, параллельной направлению ориентации. Повышение качества ориентации древесных частиц достигается за счет автоматического поддержания оптимального соотношения шага ориентации и длины ориентируемых частиц, при котором ориентируется максимум частиц без засорения устройства. 1 ил.

Устройство для ориентации древесных частиц, включающее систему соединенных между собой шарнирно планок с размещенными на них роликами, огибаемыми бесконечным гибким органом, соседние ветви которого выполнены с возможностью перемещения в противоположных направлениях, отличающееся тем, что устройство содержит датчик массы стружки, датчик толщины ковра, датчик перемещения штока, амплитудный детектор, фильтр, блок умножения, блок извлечения корня, масштабирующий и суммирующий усилители и позиционный электропривод, причем датчик массы стружки через амплитудный детектор и фильтр подключен к первому входу блока умножения, ко второму входу которого подключен датчик толщины ковра, выход блока умножения через блок извлечения корня и масштабирующий усилитель подключен к первому входу суммирующего усилителя, второй вход которого подключен к датчику перемещения штока, а выход соединен со входом позиционного электропривода, шток которого соединен с одной из планок, параллельной направлению ориентации.