Установка для термической обработки материалов Российский патент 2024 года по МПК F26B9/06 F26B5/04 

Изобретение относится к области термической обработки материалов, в частности, к сушке древесины и может быть использовано в деревообрабатывающей, мебельной, пищевой промышленности.

Из уровня техники известна сушильная камера (RU № 2022215, МПК F26B 3/04, F26B 9/06, опубликовано 30.10.1994), содержащая корпус, снабженный устройством для создания вакуума, газовыми магистралями с коллекторами, источниками тепла и пневмораспределительной аппаратурой. Камера снабжена отражателями газа и коллекторами подачи-отвода газа, подключенными отверстиями к корпусу симметрично его оси с противоположных сторон, причем профиль отверстий коллекторов подачи-отвода выполнен в виде сопла Лаваля, а отражатели газа выполнены с возможностью изменения их формы.

Общими признаками аналога с заявленным техническим решением является наличие корпуса с устройством для создания вакуума.

Недостатком аналога является более длительное время сушки в газовой среде за счет цикличности сушки. Сначала идет этап вакуумирования, потом подачи газов. Пиломатериал прогревается только во время подачи газов и не прогревается во время этапа вакуумирования.

За прототип принято устройство для термической обработки древесины (RU № 2694109, МПК F26B9/06, опубликовано 09.07.2019), представляющее собой теплоизолированную вакуумную сушильную камеру, содержащую загрузочное отверстие с крышкой, и жесткое днище, на котором размещается штабель древесных досок, а внутри камеры размещены нагревательные плиты, между которыми располагают древесину, подвергающуюся тепловой обработке, с системой нагрева; при этом устройство содержит вакуумный насос, вакуумный клапан и систему охлаждения, отличающееся тем, что камера выполнена в форме параллелепипеда и снабжена крышкой, содержащей мембрану из эластомера, оказывающую давление на штабель; при этом устройство содержит систему нагрева, представляющую собой замкнутый контур циркуляции теплоносителя, подключенный к нагревательным панелям через высокотемпературные рукава высокого давления и содержащий последовательно соединенные термостойким и коррозионностойким трубопроводом, нагревательный котел, теплообменник, циркуляционный насос; при этом в качестве теплоносителя используется термомасло или иные высокотемпературные синтетические теплоносители; при этом система охлаждения теплоносителя представляет собой теплообменник холодной воды, снабженный краном, установленный поверх контура циркуляции теплоносителя; при этом камера соединена с вакуумным насосом через вакуумный обратный клапан; при этом камера соединена с влагоприемником для удаления образующейся в камере влаги; при этом камера оборудована аварийным средством замещения отрицательного атмосферного давления, которое представляет собой баллон с углекислым газом, или азотом, или инертным газом, соединенный с камерой через электроклапан.

Общими признаками прототипа с заявленным техническим решением является наличие нагревательных панелей, находящихся в герметичном корпусе сушильной камеры, в которой периодически с помощью вакуумного насоса создается вакуум.

Недостатком устройства является то, что при откачке воздуха с помощью вакуумного насоса в камере образуется среда разной плотности пара, а значит разной влажности, так же конденсат, образованный на потолке камеры капает на верхние слои материала, повышая его влажность. Материал в результате сушки выходит разной влажности во высоте штабеля и по длине.

Задача заявляемого изобретения заключается в создании устройства термической модификации материалов, позволяющего равномерно нагревать материал по всей площади в среде равномерной влажности и более эффективно удалять из камеры конденсат, образующийся в процессе сушки.

Технический результат заключается в повышении качества сушки материала за счет равномерного удаления среды насыщенного пара по всей площади материала и принудительного удаления влаги скопившейся на потолке камеры, которая попадает на верхние слои материала.

Указанный технический результат достигается тем, что установка для термической обработки материалов, включающая герметичную камеру и вакуумный насос, согласно изобретению, в нижней части герметичной камеры по периметру выполнены отверстия, предназначенные для слива конденсата, которые сообщены трубопроводом с конденсатосборником, размещенным за пределами герметичной камеры, а в верхней части герметичной камеры жестко закреплена вакуумно-заборная вилка с отверстиями на двух концах периметру, сообщенная трубопроводом с вакуумным насосом, размещенным за пределами герметичной камеры. Для загрузки материала в герметичную камеру используют вагонеточную платформу с рельсовыми путями, на которой размещают штабель материалов с нагревательными панелями, сообщенными полыми трубками с распределительными коллекторами.

Наличие отличительных признаков, позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Выполнение внутри герметичной камеры вакуумно-заборной вилки позволяет равномерно откачивать пар и воздух внутри камеры по всей ее площади.

Наличие отверстий для слива конденсата, размещенных в нижней части по периметру герметичной камеры, позволяет стекать конденсату по трубопроводу в конденсатосборник и не оставлять на полу мест скопления влаги, которая находясь на дне камеры начинает испаряться, попадать на нижний слой материала и увлажнять его. Что влияет на неравномерную влажность по высоте штабеля материала.

Так, например, у аналога (RU № 2022215, МПК F26B 3/04, F26B 9/06, опубликовано 30.10.1994), дно камеры выполнено с уклоном, а в самой нижней его точке установлена труба влагоприемника, на входе и выходе которой установлены краны с сервоуправлением.

Недостатком данного решения является то, что камеры большего объема, от 5 м³ трудозатратно грузить пиломатериал без вагонеточной платформы. Чем больше объем, тем больше габариты и глубже дно, и достаточно сложно вручную складывать пиломатериал в камеру.

Предлагаемое техническое решение реализуется с вагонеточной платформой и рельсами, проходящими по дну камеры и если дно будет с уклоном, то в камере с уклоном тяжело реализовать рельсы в горизонтальный уровень 180° на одном уровне с вагонеткой, а если делать рельсы по дну камеры с уклоном в уровень, то вагонетка будет всегда закатываться в камеру, и груженую вагонетку будет сложно выкатывать из камеры. Предложенное решение позволяет эффективно удалять скопившуюся влагу на дне камеры не оставляя на полу мест скопления влаги и беспрепятственно закатывать и выкатывать вагонетку по рельсам в горизонтальной плоскости.

Кроме того, при заполнении камеры воздухом, через отверстия вакуумной-заборной вилки воздух попадает на потолок камеры, сбивая влагу, скопившуюся на нем. Влага скатывается по стенам камеры вниз и собирается в конденсатосборнике и тем самым влага не попадает на материал и не мочит его, что не следует явным образом из известного уровня техники и подтверждает соответствие заявляемого изобретения условию патентоспособности «изобретательский уровень».

У аналогов забор вакуума происходит с одной стороны камеры, за счет этого пар удаляется только с одной стороны камеры, при этом остальное пространство внутри камеры остается с тем же количеством пара. Поэтому одна часть материала находится в паровом облаке повышенной влажности и материал, находящийся в этой части камеры имеет большую влажность. Как итог неравномерная влажность материала в процессе сушки.

Например, камера объемом загрузки 18 м³ откачивает за раз вакуум за 20-25 минут. За один цикл может быть проведено 10 откачек вакуума. Соответственно за 1 цикл (200 минут), материал находится в области разной влажности. Как видно из данного примера, за 1 цикл сушки продолжительностью около 200 минут, материал находится под влиянием разной плотности пара, впитывает его всё это время и приобретает разную влажность, поэтому потребуется дополнительное время сушки для того, чтобы выровнять влажность во всем объеме материала.

В заявляемом устройстве удаление пара происходит равномерно. И материал находится в зоне однородной насыщенности пара. Этот пар одинаково влияет на влажность материала. За счет этого, обеспечивается равномерная влажность по всему объему материала.

Заявленное устройство поясняется чертежами, где на чертеже приведена схема установки для термической обработки материалов.

Установка для термической обработки материалов, содержит герметичную камеру 1, оснащенную дверью 2, герметичная камера 1 сообщена трубопроводом 3 с конденсатосборником 4, размещенным за пределами герметичной камеры 1, в верхней части герметичной камеры 1 жестко закреплена вакуумно-заборная вилка 5 в которой выполнены отверстия на двух концах по всему периметру для равномерной откачки пара по всей площади герметичной камеры 1 и для подачи воздуха в герметичную камеру 1, во время которого сбивается конденсат скопившийся на потолке камеры в процессе сушки материала, вакуумно-заборная вилка 5 сообщена трубопроводом 6 с вакуумным насосом 7, размещенным за пределами герметичной камеры 1.

Установка для термической обработки материалов работает следующим образом. На вагонетку 8 поочередно укладывают нагревательные панели 9 и материал 10 (в установке возможна термообработка различных материалов, например: пиломатериал, пищевые продукты, звукоизоляция и т.д.).

Полученный штабель закатывают с помощью рельсовых путей 11 в герметичный корпус камеры 1 и закрывают дверь 2. С помощью нагревательных панелей 9 производят нагрев материала. В процессе нагрева происходит испарение влаги. Затем включают вакуумный насос 7, который соединен при помощи трубопровода 6 с вакуумно-заборной вилкой 5 жестко закрепленной вдоль верхней части корпуса герметичной камеры 1. Воздух с паром из герметичной камеры 1 откачивается равномерно и не создается зон с разной влажностью внутри герметичной камеры 1. Пар скапливается на стенках и потолке герметичной камеры 1, охлаждаясь превращается в конденсат. Периодически через вакуумно-заборную вилку 5 подается воздух, который нормализует давление внутри камеры и сбивает конденсат, скопившийся на потолке на стенки герметичной камеры 1, по которым он скатывается на дно и через трубопровод 3 поступает в конденсатоприемник 4.

По истечении заданного времени влажность в материале доходит до нужных значений и процесс сушки останавливается, дверь 2 открывается. Материал со штабелем выкатывается из установки.

Изобретение относится к области термической обработки материалов, в частности к сушке древесины и может быть использовано в деревообрабатывающей, мебельной, пищевой промышленности. Установка для термической обработки материалов включает герметичную камеру и вакуумный насос, в нижней части герметичной камеры по периметру выполнены отверстия, которые сообщены трубопроводом с конденсатосборником, размещенным за пределами герметичной камеры, а в верхней части герметичной камеры жестко закреплена вакуумно-заборная вилка с отверстиями на двух концах по всему периметру, сообщенная трубопроводом с вакуумным насосом, размещенным за пределами герметичной камеры. Технический результат: повышение качества сушки материала. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Установка для термической обработки материалов, включающая герметичную камеру и вакуумный насос, отличающаяся тем, что в нижней части герметичной камеры по периметру выполнены отверстия, которые сообщены трубопроводом с конденсатосборником, размещенным за пределами герметичной камеры, а в верхней части герметичной камеры жестко закреплена вакуумно-заборная вилка с отверстиями на двух концах по всему периметру, сообщенная трубопроводом с вакуумным насосом, размещенным за пределами герметичной камеры.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что для загрузки материала в герметичную камеру используют вагонеточную платформу с рельсовыми путями, на которой размещают штабель материалов с нагревательными панелями, сообщенными полыми трубками с распределительными коллекторами.