СПОСОБ СУШКИ И ТЕРМОВЛАЖНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ КРУПНОМЕРНОЙ ДРЕВЕСИНЫ Российский патент 2014 года по МПК F26B3/04 F26B5/04 

Описание патента на изобретение RU2520272C1

Изобретение относится к технологии сушки крупномерной древесины и может быть использовано в деревообрабатывающей и других отраслях промышленности при изготовлении изделий из крупномерной древесины.

Известен способ термической обработки древесины для улучшения ее основных характеристик, включающий нагревание древесины до 140-150°С в атмосфере воздуха в течение 2-3 часов, дальнейший нагрев древесины в атмосфере водяного пара до 210-220°С в течение 2-3 часов, осуществляемый посредством постоянного дозированного впрыска воды в камеру и вытеснения воздуха и иных газов из камеры образующимся водяным паром, саморазогрев до 230-240°С в течение 30-60 мин, остановку саморазогрева с помощью управляемого впрыска воды и охлаждение древесины в атмосфере 100% пересыщенного водяного пара путем регулируемого впрыска воды, также описывается устройство для осуществления вышеописанного способа, содержащее теплоизолированный от окружающей среды корпус с герметично закрываемым отверстием для загрузки древесины, расположенную внутри корпуса камеру, соединенную через воздуховоды с тепловым высокотемпературным вентилятором для нагнетания воздуха, со скруббером для очистки выбрасываемой воздушной смеси, с блоком управления нагревом воздуха, включающим воздушные ТЭНы и управляющие термопары, датчики измерения и контроля температуры, сигналы с которых поступают в шкаф управления, связанный с впрыскивающим устройством для дозированной подачи воды, связанным с камерой, а также блоком нагрева и вентилятором, см. патент RU 2 277 045 C2, МПК B27K 3/02 (2006.01), B27K 3/10 (2006.01).

Недостатком данного способа является необходимость предварительной качественной сушки, что влечет дополнительные энергозатраты и увеличение продолжительности технологического процесса.

Известен способ, который включает в себя размещение древесного топлива, например отходов древесины, в топку для получения дымового газа, сжигание его и ввод высокотемпературного дымового газа в камеру, в которой размешена древесина для тепловой сушки. Причем в камере, кроме процесса сушки древесного материала, осуществляется и процесс термомодифицирования, включающий в себя стадию постепенного нагрева древесины до температуры 160-170°С путем подачи в камеру дымовых газов высокой концентрации, поддерживаемой на уровне 95-100 об.%, и их непрерывной многократной циркуляцией в камере, а при достижении 160-170°С происходит подача дымовых газов из топки в теплообменник, и дальнейший нагрев до 180-220°С осуществляется за счет теплопередачи между парогазовой смесью, циркулирующей в камере, и дымовыми газами, подаваемыми в теплообменник. Камера термомодифицирования представляет собой теплоизолированную металлическую камеру со створками, имеющую два газохода, снабженных шиберными заслонками. Внутри камеры находятся фальш-пол и фальш-потолок, система трубопроводов, по которым осуществляется циркуляция парогазовой смеси центробежным вентилятором, эжектирующие устройства. RU 2437043 C1, МПК F26B 3/04, F26B 9/06 (2006.01).

Недостатком такого способа сушки и термомодифицирования является то, что данный способ не позволяет осуществить качественную термомодификацию крупномерной высоковлажной древесины (брусы, кругляки) вследствие развития высоких внутренних напряжений в процессе высокотемпературной сушки.

Известен способ сушки и пропитки древесины, осуществляемый при удалении свободной влаги путем чередования стадии нагрева древесины при температуре 80-90°С с одновременными увлажнением и пропиткой и стадии вакуумирования, при котором увлажнение и пропитку древесины пропитывающей жидкостью проводят с одновременным нагревом древесины до заданной температуры, в процессе нагрева древесину умеренно- и труднопропитываемых пород круглого сечения диаметром более 180 мм полностью погружают в циркулирующую нагретую гидрофильную жидкость, после окончания стадии вакуумирования древесина подвергается воздействию воздушного давления в 2-2,5 атм на протяжении 10-15 мин, чередование стадий нагрева древесины в гидрофильной жидкости, выдержки под воздушным давлением и вакуумирования проводится до достижения среднеобъемной влажности 28-35% в зависимости от породы древесины, а при удалении связанной влаги стадию нагрева древесины проводят радиационно-контактным способом. RU 2386912 C1, МПК F26B 3/04, 5/04 2006 г.

Недостатком этого способа является нагрев древесины в жидкости, что применимо только для процессов одновременной сушки-пропитки древесины и что снижает экологичность древесины.

Задачей изобретения является создание способа сушки и одновременной термовлажностной обработки высоковлажной крупномерной древесины с целью сокращения времени сушки и возможностью равномерной термомовлажностной обработки крупномерной высоковлажной древесины по всей толщине. Термовлажностная обработка позволяет повысить биостойкость древесины без снижения ее экологичности.

Техническая задача решается способом сушки и термовлажностной обработки крупномерной древесины, осуществляемым при удалении свободной влаги путем чередования стадии нагрева древесины и вакуумирования, стадии создания воздушного давления на протяжении 10-15 минут, а при удалении связанной влаги стадию прогрева древесины проводят радиационно-контактным способом, в процессе нагрева древесину подвергают воздействию насыщенного водяного пара температурой 150-180°С, на стадии вакуумирования давление в аппарате поддерживается по закону

P = 3,0814 e 0,0334 ( T н а г р a T T ц . м T п о в . м R 2 τ )

где Tнагр - температура древесины после предыдущей стадии нагрева, °C; Tпов.м - температура поверхности древесины, °C; Tц.м - температура центра древесины, °С; R - радиус или половина толщины древесины, м; a т - коэффициент температуропроводности древесины, м2/с; τ - текущая продолжительность стадии вакуумирования, сек; разница температур поверхности и центра древесины (Tц.м-Tпов.м)=10÷12°C; после окончания стадии вакуумирования древесина подвергается воздействию воздушного давления 5-10 атм.

Отличительной особенностью способа является то, что в процессе нагрева древесину подвергают воздействию насыщенного водяного пара температурой 150-180°C, на стадии вакуумирования давление в аппарате поддерживается по закону

P = 3,0814 e 0,0334 ( T н а г р a T T ц . м T п о в . м R 2 τ )

где Tнагр - температура древесины после предыдущей стадии нагрева, °C; Tпов.м - температура поверхности древесины, °C; Tц.м - температура центра древесины, °C; R - радиус или половина толщины древесины, м; a т - коэффициент температуропроводности древесины, м2/с; τ - текущая продолжительность стадии вакуумирования, сек; разница температур поверхности и центра древесины (Tц.м-Tпов.м)=10÷12°C; после окончания стадии вакуумирования древесина подвергается воздействию воздушного давления 5-10 атм.

Пример осуществления способа поясняется чертежом, на котором представлена установка для сушки с одновременной термовлажностной обработкой крупномерной древесины (фиг.1).

Установка для сушки с одновременной термовлажностной обработкой (фиг.1) состоит из емкости 1 с маслом, куда вварены камеры 2 в виде труб. В камеры 2 через входное отверстие в торце помещается крупномерная древесина 3, затем камеры 2 герметично закрываются крышками 4. На дне емкости 1 помещен нагревательный бак 5 с водой, который по многочисленным трубам 6 соединен с камерами 2. В результате нагрева масла до t=150-180°С, в баке 5 нагревается и начинает вырабатываться пар, который по трубам поступает в полости камер 2.

В начальной стадии воздух из камер 2 стравливается с помощью поступающего пара через вентиль 7. Далее нагрев древесины осуществляется в насыщенной паровой среде под избыточным давлением для чего закрывают вентиль 7. Заданная температура нагрева древесины поддерживается в течении 3-5 часов в зависимости от целей, диаметра и породы крупномерной древесины.

Нижняя граница диапазона измерения температуры в камере в процессе нагрева 150°С используется для проведения только процесса сушки крупномерной древесины и обусловлена необходимостью аккумулирования достаточного количества тепловой энергии. Верхняя граница температурного диапазона 180°С используется для проведения сушки крупномерной древесины с одновременной термовлажностной обработкой, позволяющей повысить биостойкость крупномерной древесины, и обусловлена высоким давлением, которое создается насыщенным паром в процессе нагрева.

При температуре 180°С происходит разложение гемицеллюлозы и изменение цветовой гаммы материала, а благодаря высокому влагосодержанию развитие внутренних напряжений в древесине не происходит, тем самым не вызывая растрескивание материала.

Далее стадия нагрева сменяется стадией вакуумирования. Для этого включается в работу система создания вакуума 8 и отключается подача пара из бака 5 в камеры 2 путем закрытия вентелей 9. Тем самым в камерах создается разрежение до остаточного давления 20 кПа. На этой стадии удаление влаги из крупномерной древесины происходит за счет аккумулированной тепловой энергии. При этом важную роль в конечном качестве крупномерной древесины играет скорость понижения давления, поскольку чрезмерно быстрое создание разрежения ведет к растрескиванию древесины из-за вскипания влаги в крупномерной древесине. Медленное понижение давления увеличивает продолжительность процесса и снижает величину влагосъема за один цикл «прогрев-вакуумирование». Поэтому в результате проведенных экспериментальных исследований стадии вакуумирования, текущее давление в аппарате поддерживают согласно закону

P = 3,0814 e 0,0334 ( T н а г р a T T ц . м T п о в . м R 2 τ )

где Tнагр - температура древесины после предыдущей стадии нагрева, °C; Tпов.м - температура поверхности древесины, °С; Tц.м - температура центра древесины, °С; R - радиус или половина толщины древесины, м; a т - коэффициент температуропроводности древесины, м2/с; τ - текущая продолжительность стадии вакуумирования, сек; разница температур поверхности и центра древесины (Tц.м-Tпов.м)=10÷12°C; после окончания стадии вакуумирования древесина подвергается воздействию воздушного давления 5-10 атм.

Выбор разницы температур поверхности и центра древесины (Tцм.-Tпов.м.) в диапазоне 10÷12° обсловлен тем, что разница менее 10° вызывает увеличение продолжительности процесса, а разница температур более 12° приводит к растрескиванию древесины. Пример изменения давления на стадии вакуумирования применительно к древесине сосны диаметром 20 см и температурой нагрева 140°С представлен в виде таблицы 1.

Таблица 1 τвак, сек 0 600 1200 1800 2400 3000 3600 4200 4800 5400 6000 6600 7200 7800 Tнагр, °C 150 Tц.м, °С 150 150 142 134 126 118 112 105 97 93 85 80 76 67 Tпов.м °C 140 140 132 124 116 108 102 95 87 83 75 70 66 57 P, кПа 400 363,18 285,55 224,51 176,52 138,8 109,12 85,8 67,46 53,04 41,70 32,78 25,78 20,27

Стадия вакуумирования сменяется стадией воздушного давления в 5-10 атм в зависимости от температуры на последующей стадии нагрева. Стадия воздушного давления осуществляется включением компрессора 10 и длится 10-15 минут. В этот момент поры в древесине заполняются воздухом, что не дает на последующей стадии нагрева насыщенному пару глубоко проникнуть внутрь древесины, вызывая ее нагрев без значительного увлажнения.

Нижняя граница диапазона измерения воздушного давления 5 атм подбирается с учетом температуры насыщенного водяного пара на последующей стадии нагрева и соответствует температуре насыщенного пара при 150°С. Верхняя граница диапазона измерения давления 10 атм аналогично соответствует температуре насыщенного пара при 180°С.

Далее цикл «нагрев древесины-вакуумирование» повторяется до достижения древесиной влажности 35%. После чего стадия нагрева осуществляется без подачи водяного пара в камеры 2, а только за счет теплового излучения и контакта с горячими стенками камер 2, нагреваемых маслом. Процесс сушки заканчивается при достижении крупномерной древесиной влажности 12-15%.

Решение технической задачи позволяет осуществить одновременную сушку и термовлажностную обработку высоковлажной крупномерной древесины.

Похожие патенты RU2520272C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ СУШКИ И ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ 2010
  • Сафин Руслан Рушанович
  • Сафин Рушан Гареевич
  • Оладышкина Наталья Александровна
  • Разумов Евгений Юрьевич
  • Хасаншин Руслан Ромелевич
  • Кайнов Павел Александрович
  • Кузьмин Илья Александрович
  • Мазохин Михаил Александрович
  • Шайхутдинова Айгуль Равильевна
  • Ахтямова Татьяна Николаевна
  • Воронин Александр Евгеньевич
RU2425305C1
СПОСОБ СУШКИ И ПРОПИТКИ ДРЕВЕСИНЫ 2009
  • Сафин Руслан Рушанович
  • Сафин Рушан Гареевич
  • Галяветдинов Нур Равилевич
  • Хасаншин Руслан Ромелевич
  • Разумов Евгений Юрьевич
  • Байгильдеева Екатерина Игоревна
  • Валиев Фарит Габдулганиевич
  • Кайнов Петр Александрович
  • Тимербаев Наиль Фарилович
  • Зиатдинова Диляра Фариловна
RU2386912C1
СПОСОБ МОРЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 2010
  • Сафин Руслан Рушанович
  • Хасаншин Руслан Ромелевич
  • Разумов Евгений Юрьевич
  • Сафин Рушан Гареевич
  • Белякова Елена Александровна
  • Галяветдинов Нур Равилевич
  • Кайнов Павел Александрович
  • Оладышкина Наталья Александровна
RU2453426C1
СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ 2011
  • Сафин Руслан Рушанович
  • Хасаншин Руслан Ромелевич
  • Разумов Евгений Юрьевич
  • Сафин Рушан Гареевич
  • Данилова Регина Викторовна
  • Кайнов Павел Александрович
  • Оладышкина Наталья Александровна
  • Белякова Елена Александровна
RU2453425C1
СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ 2009
  • Сафин Руслан Рушанович
  • Сафин Рушан Гареевич
  • Разумов Евгений Юрьевич
  • Тимербаев Наиль Фарилович
  • Зиатдинова Диляра Фариловна
  • Хайрутдинов Салават Зиннурович
  • Кайнов Павел Александрович
  • Хасаншин Руслан Ромелевич
  • Воронин Александр Евгеньевич
  • Шайхутдинова Айгуль Равильевна
RU2422266C1
СПОСОБ СУШКИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ ПРИ ПОНИЖЕННОМ ДАВЛЕНИИ СРЕДЫ 2013
  • Чернышев Александр Николаевич
  • Сафин Руслан Рушанович
  • Дорняк Ольга Роальдовна
  • Ефимова Татьяна Владимировна
  • Кайнов Павел Александрович
  • Балахнов Алексей Владимирович
RU2522732C1
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО СУШКИ И ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ 2010
  • Сафин Руслан Рушанович
  • Сафин Рушан Гареевич
  • Разумов Евгений Юрьевич
  • Тимербаев Наиль Фарилович
  • Зиатдинова Диляра Фариловна
  • Хайрутдинов Салават Зиннурович
  • Хасаншин Руслан Ромелевич
  • Кайнов Павел Александрович
  • Кайнов Петр Александрович
  • Шайхутдинова Айгуль Равильевна
  • Воронин Александр Евгеньевич
  • Ахтямова Татьяна Николаевна
RU2437043C1
СПОСОБ СУШКИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ 2004
  • Сафин Руслан Рушанович
  • Воронин Евгений Константинович
  • Сафин Рушан Гареевич
  • Хасаншин Руслан Ромелевич
  • Расев Александр Иванович
  • Хайдаров Салават Амирович
  • Тимербаев Наиль Фарилович
  • Мухаметзянова Дина Анасовна
RU2279612C1
СПОСОБ СУШКИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ 2000
  • Сафин Р.Р.
  • Сафин Р.Г.
  • Лашков В.А.
  • Ильязов Р.А.
  • Хайруллин Н.Г.
RU2186305C2
УСТАНОВКА ДЛЯ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ 2008
  • Сафин Руслан Рушанович
  • Сафин Рушан Гареевич
  • Гильмиев Ринат Рафаилевич
  • Хасаншин Руслан Ромелевич
  • Тимербаев Наиль Фарилович
  • Зиатдинова Диляра Фариловна
  • Кайнов Павел Александрович
  • Миндубаев Ренас Рамзисович
RU2372569C1

Реферат патента 2014 года СПОСОБ СУШКИ И ТЕРМОВЛАЖНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ КРУПНОМЕРНОЙ ДРЕВЕСИНЫ

Изобретение относится к технологии сушки крупномерной древесины и может быть использовано в деревообрабатывающей и других отраслях промышленности при изготовлении изделий из крупномерной древесины. Способ сушки и термовлажностной обработки крупномерной древесины осуществляется при удалении свободной влаги путем чередования стадии нагрева древесины и вакуумирования, стадии создания воздушного давления на протяжении 10-15 минут, а при удалении связанной влаги стадию прогрева древесины проводят радиационно-контактным способом, в процессе нагрева древесину подвергают воздействию насыщенного водяного пара температурой 150-180°C, на стадии вакуумирования давление в аппарате понижается по закону

P = 3,0814 e 0,0334 ( T н а г р a T T ц . м T п о в . м R 2 τ )

где Tнагр - температура древесины после предыдущей стадии нагрева, °С; Tпов.м - температура поверхности древесины, °C; Tц.м - температура центра древесины, °C, R - радиус или половина толщины древесины, м; a т - коэффициент температуропроводности древесины, м2/с; τ - текущая продолжительность стадии вакуумирования, сек; разница температур поверхности и центра древесины (Tц.м-Tпов.м)=10÷12°C; после окончания стадии вакуумирования древесина подвергается воздействию воздушного давления 5-10 атм. Изобретение позволяет осуществить одновременную сушку и термовлажностную обработку высоковлажной крупномерной древесины. 1 ил., 1 табл.

Формула изобретения RU 2 520 272 C1

Способ сушки и термовлажностной обработки крупномерной древесины, осуществляемый при удалении свободной влаги путем чередования стадии нагрева древесины и вакуумирования, стадии создания воздушного давления на протяжении 10-15 минут, а при удалении связанной влаги стадию прогрева древесины проводят радиационно-контактным способом, отличающийся тем, что в процессе нагрева древесину подвергают воздействию насыщенного водяного пара температурой 150-180°С, на стадии вакуумирования текущее давление в аппарате поддерживают согласно закону
P = 3,0814 e 0,0334 ( T н а г р a T T ц . м T п о в . м R 2 τ )
где Tнагр - температура древесины после предыдущей стадии нагрева, °C, Tпов.м - температура поверхности древесины, °C; Tц.м - температура центра древесины, °C; R - радиус или половина толщины древесины, м; a т - коэффициент температуропроводности древесины, м2/с; τ - текущая продолжительность стадии вакуумирования, сек; разница температур поверхности и центра древесины (Tц.м-Tпов.м)=10÷12°C; после окончания стадии вакуумирования древесина подвергается воздействию воздушного давления 5-10 атм.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2014 года RU2520272C1

СПОСОБ СУШКИ И ПРОПИТКИ ДРЕВЕСИНЫ 2009
  • Сафин Руслан Рушанович
  • Сафин Рушан Гареевич
  • Галяветдинов Нур Равилевич
  • Хасаншин Руслан Ромелевич
  • Разумов Евгений Юрьевич
  • Байгильдеева Екатерина Игоревна
  • Валиев Фарит Габдулганиевич
  • Кайнов Петр Александрович
  • Тимербаев Наиль Фарилович
  • Зиатдинова Диляра Фариловна
RU2386912C1
СПОСОБ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ 1994
  • Терентьев Сергей Георгиевич
  • Абрамов Яков Кузьмич
  • Молокеев Владимир Алексеевич
RU2056602C1
СПОСОБ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1995
  • Боровков Ю.К.
  • Есипов И.В.
  • Коневских В.А.
  • Коростелев А.А.
  • Стенин Н.С.
RU2096703C1
US 0004246704 A1, 27.01.1981

RU 2 520 272 C1

Авторы

Сафин Руслан Рушанович

Хасаншин Руслан Ромелевич

Сафин Рушан Гареевич

Мухаметзянов Шамиль Рамилевич

Шайхутдинова Айгуль Равилевна

Галяветдинов Нур Равилевич

Кайнов Петр Александрович

Валиев Фарит Габдулганиевич

Зиатдинов Радис Решидович

Даты

2014-06-20Публикация

2012-12-05Подача