Способ окорки лесоматериалов Советский патент 1981 года по МПК B27L1/00 

Изобретение относится к способам для окорки лесоматериалов и может быт использовано в лесной и деревообрабатывающей проглшшенности. Известен способ окорки бревен, заключающийся в погружении объекта обработки в жидкость и образовашш в последией высокого давления, которое после необходимой вьщержки резко сбра сывается до атмосферного р. Этот способ малопроизводителен вви ду того, что требует некоторой вьщерж ки под давлением и неоднок)атного пов торения процесса иагрзгжения и сброски воздействующего давления. Кроме того, отсутствуют оптимальные параметры, которые бы в полной мере характеризовали данный способ и позволяли с наименьшими затратами осуществить операцию окорки лесоматериала. Известен способ, заключающийся в том, что обрабатываемый лесоматериал погружают в жидкость и создают в последней мощные импульсные гидродинамические волны сжатия за счет высоковольтного разряда в данной среде Г2. Недостатками этого способа явл5потся низкая эффективность из-за быстрогго износа высоковольтных разрядников, невозможность сфокусирования разряда, чтобы получить большие плотности энергии, и, тем самым, снизить энергоемкость процесса, как следствие этого, понижение эффективности указанного процесса и снижение его производительности. Цель изобретения - повышение качества окорки любых пород лесоматериалов различного физического состояния и снижение энергоемкости процесса. Поставленная цель достигается тем, что импульс е гидродинамические вол1Ш в жидкой среде возбуждают с частотой Гц и давлением 0,2 9 МПа. Кроме того, импульсные гвдродинамические волны в жидкой среде возбуждают путем воздействия на нее лучом лазера с расположением фокуса на расстоянии 2-25 мм от поверхности окариваемого лесоматериала. Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. , Лесоматериал погружают в жидкостьзатем возбуждают в последней импульсные гидродинамические волны с частотой, равной или близкой значению собственной частоты системы среда-корадревесина лесоматериала, при этом давление на фронте гидродина1 шческих волн создают равным или выше значения критическйго предела прочности клеток камбиально-лубяного слоя окариваемого лесоматериала. Установлено, что собственные часто ты, колебаний системы среда-кора-древесина лесоматериала для различных физических состояний лесоматериалов и пород определяются интервалом 5-25 х X 10 Гц, а критические пределы прочиости клеток камбиально-лубяного слоя различных пород лесоматериалов и разного физического состояния - интервалом 0,2-9 Iffla. Гидродинамические волны с указанными параметрами, распространяясь в жидкой среде и взаимодействуя с окариваемой поверхностью лесоматериала, вызывают резонанс в колебатель%гой системе среда-кора-древесина лесоматериала. Следовательно, происходит резкое возрастание амплитуды колебаний коры при минимуме энергетических затрат, вкладывае1 в 1х во внеш нее периодическое воздействие со стороны жидкой среды на окариваемый лесоматериал. В результате этого проис ходит преобразование энергии импульс ных гидродинамических волн в механическую работу разрушения связей коры и стволовой древесины. Разрушение этих связей происходит по камбиальнолубяному сло|р за счет резонансных ударно-изгибных колебаний коры. Это объяснж тся тем, что клетки камбиально-лубяного слоя обладают наименьшей механической прочностью в сравнении с корой и стволовой древесивной, а при взаимодействии с импульсными гидродинамическими волнами в клетках возникают напряжения, которые превышают критические пределы их прочности (так как давление на фронте волн равно или выше значения критического предела этих клеток) . В результате этого и происходит отделение коры от лесоматериала. Импульсные гидродинамические волны в жидкой среде при осуществлении способа предлагается возбуждать за счет воздействия на нее излучением лазера в импульсном режиме с частотой импульсов, равной требуемой частоте возбуждаемых импульсов гидродинамических волн. В результате этого происходит поглощение жидкой средой энергии излучения лазера с образованием в ней мощных импульсных гидродинамических волн. Для усиления взаимодействия излучения с жидкой средой его фокусируют в данной жидкости. При этом, чтобы фокусировка осуществлялась без какихлибо дополнительных приспособлений (оптимальный вариант -т пучок излучения сам фокусируется в жидкой среде), плотность энергии в пучке излучения лазера создают равной или близкой к значению, обеспечивающему появление в используемой среде поперечного градиента нелинейного показателя преломления и возникновения волновода, уменьшающего сеч4ние пуска. Фокус лазера располагают на расстоянии 2-25 мм от окариваемого лесоматериала. Сфокусировавшись в точку, излучение мгновенно поглощается средой, высвобождая при этом свою энергию. Высвобождение энергии излучения сопровождаетсА резким повьш1ением давления и температуры в месте расположения фокуса. Мгновенное расширение канала поглощения излучения влечет за собой излучение импульса гидродинамической волны с давлением на своем фронте, равным или вьш1е значения критического предела прочности клеток камбиально-лубяного слоя лесоматериала. Предложенный способ окорки лесоматериалов позволяет повысить эффективность окорки любых пород лесоматериалов различного физического состояния, с одновременным уменьшением энергоемкости. Энергоемкость уменьщается также за счет возможности иметь высококонцентрированные носители энергии и изза самофокусировки данного носителя (использован оптимальный вариант-носитель энергии фокусирует сам себя). Проводилась окорка мерзлой ели диаметром 36 см, пролежавшей долгое время при температуре окружающего воздуха . С целью обработки ель погружают в воду t температурой +8с и заTeM иа воду воздействуют лучом опти$8ческого квантового генератора с частотой Гц. При этом в системе жидкость-кора-древесина возникают вынужденные резонансные колебания. В результате многократного импульсного сжатия лесоматериала кора и древесина деформируются на различную величи ну и, тем самым, Происходит полное отделение коры,по камбиальному слою, при этом качество окорки составляет 97-100%. При частотах f 2510 Гц окорка становится уже невозможной, так как упругое восстановление смятой коры и верхнего слоя древесины не будет успевать осуществляться за чрезвычайно короткий период меязду очередными деформируюв(ими воздействиями. В результате будет отсутствовать динамическое вибрирование коры и древесины С у аеличением толщины коры требуется деформировать лесоматериал на большую глубину и соответственно уменьшать частоту. При окорке тонкой коры частота дщнамического воздействия может быть увеличена. При частотах f 5 Гц время используется неэффективно и снижается производительность окорки. Формула изобретения 1.Способ окорки лесоматериалов, заключающийся в их погружении в жидкую среду и возбуждении в последней импульсных гидродинамических волн, отличающийся тем, что, с целью повышения качества окорки любых пород лесоматериалов различного физического состояния и снижения энергоёмкости процесса, импульсные гидродинамические волны в жидкой среде возбуждают с частотой 5-25-10 Гц и давлением 0,2-9 МПа. 2.Способ поп, 1, отличающийся тем, что импульсные гидродинамические волны в жидкой среде возбуждают путем воздействия на нее лучом лазера с расположением фокуса на расстоянии 2-25 мм от поверхности окариваемого лесоматериала. Источники инфгормации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США 2741283, кл. 144-309, 1956. 2.Труды ЩШИМЭ. Сб. № 91. О применении электрических разрядов в жидкости для окорки древесины, г. Химки, 1968, с, 156-163 (прототип). i