Способ ориентирования древесных частиц
METHOD OF WOOD PARTICLES ORIENTATION

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано в производстве древесностружечных плит из ориентированной стружки.
Известен способ ориентации древесных частиц, включающий подачу стружки на направляющие элементы и перемещение смежных направляющих элементов в противоположных направлениях вдоль направления ориентирования с одинаковыми скоростями [RU №2315689, МПК B27N 3/14, Способ ориентации древесных частиц. - опубл. 27.01.2008. Бюл. №3].
При реализации известного способа угол укладки частиц в стружечный ковер зависит от их длины, которая в одном потоке частиц может различаться в несколько раз. Это снижает качество ориентирования.
Известен способ параллельной укладки удлиненных лигноцеллюлозных частиц, включающий подачу частиц на направляющие элементы и перемещение смежных направляющих элементов в противоположных направлениях [US №4295557, B65G 47/34. Apparatus and method for aligning elondated lingo-cellulosic strands into parallelism. - опубл. 15.11.1977].
При реализации данного способа частицы, не достигшие угла разворота, который достаточен для прохождения между направляющими элементами за один цикл их перемещения, возвращаются в исходное состояние и препятствуют прохождению вновь подаваемых частиц, что ведет к нарушению процесса ориентирования.
Известен способ ориентирования древесных частиц (стрендов), включающий подачу частиц на направляющие элементы и возвратно-поступательное перемещение смежных направляющих элементов вдоль и против направления ориентирования [US №3478861, B27N 3/14. Orienting wood strands. - 18.11.1969].
Известный способ эффективен только для коротких частиц. Если длинная частица не успевает развернуться направляющими элементами в период их перемещения в одном направлении, то при перемещении элементов в обратном направлении частица разворачивается в обратную сторону, оказываясь в исходном положении, происходит засорение ориентирующего устройства.
Известен способ для выравнивания частиц, осуществляющийся устройством [US №4506778, B65G 47/24. Flake aligner including reciprocating baffles. - 26.03.1985], включающим направляющие элементы, размещенные на раме, соединенной с приводом (кривошипно-шатунным механизмом), выполненным с возможностью возвратно-поступательного перемещения рамы.
Известны способы ориентации, осуществляемые различными устройствами для ориентации древесных частиц [SU №1595642, B27N 3/14. Устройство для ориентации древесных частиц. - 1990, Бюл. №36], [SU №574347, B29J 5/04. Формирующая машина для настила ковра из древесных частиц. - 1977, Бюл. №36].
В известных способах ориентирование частиц происходит за счет незначительного изменения угла частиц при вибрации направляющих элементов, что является малоэффективным, поэтому данные устройства обеспечивают низкое качество ориентирования и имеют малую производительность.
Известен способ ориентирования древесных частиц, осуществляющий устройством для ориентирования частиц [US №3478861, B27N 3/14. Orienting wood strands. - 18.11.1969] В известном способе частицы, не развернувшиеся между направляющими элементами за один цикл их перемещения, возвращаются в исходное состояние и препятствуют прохождению вновь подаваемых частиц, что ведет к нарушению процесса ориентирования и снижает его качество.
Известен также способ ориентирования древесных частиц [RU №2534263, B27N 3/14. Способ ориентирования древесных частиц и устройство для его осуществления. - 2014, Бюл. №33], включающий подачу частиц на направляющие элементы и возвратно-поступательное перемещение смежных направляющих элементов вдоль и против направления ориентирования.
1
2
2
1
1
В известном способе направляющие элементы в прямом направлении перемещают в течение времени t в 3-10 раз медленнее, чем в обратном направлении в течение времени t. Если время t определяется только условием проскальзывания древесной частицы, то время t определяет угол разброса частиц в стружечном ковре. Данный угол зависит от высоты падения частицы и отношения расстояния между смежными направляющими элементами и длиной древесной частицы. Кроме того, от момента попадания на направляющие элементы до падения с них в стружечный ковер частица может разворачиваться за несколько циклов «разворота-проскальзывания». В известном способе время t не определено, поэтому угол разброса частиц в стружечном ковре может быть большим, что ухудшает качество ориентирования.
Изобретение решает задачу повышения качества ориентирования древесных частиц.
Техническим результатом от использования изобретения является повышение качества ориентирования за счет уменьшения угла разброса частиц в стружечном ковре.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе ориентирования древесных частиц, включающем подачу частиц на направляющие элементы и возвратно-поступательное перемещение смежных направляющих элементов вдоль и против направления ориентирования, согласно изобретению перемещение направляющих элементов в направлении ориентирования осуществляют в течение времени (с), определяемого по формуле:
где H - высота падения частиц от направляющего элемента до поверхности стружечного ковра, м;
n - число циклов разворота частицы;
- отношение расстояния между направляющими элементами и средней длиной древесной частицы.
Заявляемый способ ориентирования древесных частиц отличается заданием конкретного времени перемещения направляющих элементов в прямом направлении в зависимости от высоты падения частиц, отношения расстояния между смежными направляющими элементами и длиной древесной частицы, а также от числа циклов «разворота-проскальзывания».
1
На чертеже представлены зависимости времени t перемещения направляющих элементов в прямом направлении от отношения λ для высоты падения частиц Η=0,2 м и числа циклов перемещения направляющих элементов: 1-n=1; 2-n=2; 3-n=3.
Формула периода времени прямого перемещения направляющих элементов, при котором частицы укладываются в стружечный ковер с минимальным углом разброса, выведена авторами впервые.
н
н
ср
Расстояние между смежными направляющими элементами (шаг ориентирования) составляет h. Отношение этого расстояния к средней длине частицы  или h=λ⋅l.
ср
Расстояние L, на которое должны переместиться смежные направляющие элементы для того чтобы частица средней длины l могла пройти между ними, определяем по выражению Пифагора:
Для обеспечения минимального угла разброса частиц в стружечном ковре перемещение смежных направляющих элементов в противоположных направлениях должно осуществляться со скоростью V (м/с), определяемой по формуле:
где Н - средняя высота падения древесных частиц после схода их с направляющих элементов, м [RU №2315689, B27N 3/14. Устройство для ориентации древесных частиц, 2008, Бюл №3].
При данной скорости в момент схода с направляющих элементов частица получает вращающий импульс, разворачивающий ее за время падения на минимальный угол относительно направления ориентирования.
Разворот древесной частицы может быть осуществлен за η циклов (циклов «разворота-проскальзывания»). При этом один из направляющих элементов перемещается относительно другого с двойной скоростью. Время перемещения направляющих элементов в прямом направлении:
После подстановки (1) и (2) в (3) получим:
Здесь коэффициент 25,91 имеет размерность .
Формула (4), связывающая высоту падения частиц, их длину, расстояние между смежными направляющими элементами, числом циклов «разворота-проскальзывания» и периодом времени прямого перемещения направляющих элементов, выведена авторами впервые.
Способ осуществляют следующим образом.
1
2
2
Период подачи прямого хода направляющих элементов t настраивают согласно выражению (4), а период обратного хода t настраивают равным времени разжатия пружин, связанных с направляющими элементами (например, t=0,3 с). Направляющие элементы перемещают в противоположных направлениях, причем скорость в прямом направлении V задают согласно выражению (2), а скорость в обратном направлении определяют временем разжатия пружин, связанных с направляющими элементами.
1
2
1
Древесные частицы подают на направляющие элементы. Часть частиц, падающих преимущественно вдоль направления ориентирования, проваливается между направляющими элементами. Оставшиеся частицы, упавшие поперек или диагонально направляющим элементам, в период t разворачиваются смежными направляющими элементами, движущимися со скоростью V, в направлении ориентирования. При этом более короткие частицы проваливаются и укладываются в стружечный ковер, а длинные частицы остаются «полуразвернутыми» на направляющих элементах. В период t направляющие элементы движутся в обратном направлении с высокой скоростью, находящиеся на них частицы проскальзывают, преимущественно сохраняя свое положение. В следующие периоды t недоразвернутым частицам придаются один или несколько дополнительных разворотов до их полного прохождения между направляющими элементами и укладки в стружечный ковер. Тем самым предотвращается засорение устройства вновь подаваемыми частицами, т.е. исключается нарушение процесса ориентирования частиц и повышается его качество.
Пример осуществления способа
Стружечный ковер формировали из древесной стружки средней длиной 0,1 м. Расстояние между смежными направляющими элементами составляло 0,02 м. Отношение расстояния между смежными направляющими элементами и средней длиной древесных частиц λ составляло, таким образом, 0,2.
1
Скорость перемещения направляющих элементов рассчитывалась по формуле (2) и устанавливалась в пределах 0,1±0,012 м/с. Средняя высота между уровнем схода частиц с направляющих элементов и поверхностью стружечного ковра H составляла 0,2 м. Время t прямого хода направляющих элементов с учетом того, что частицы разворачиваются за n=2 прохода, рассчитывалось по формуле (4):
1
1
Результаты экспериментов показали, что при значении t, рассчитанном по формуле, предложенной авторами, средневзвешенный угол разброса частиц в стружечном ковре составлял 9,4° и являлся минимальным по сравнению с углами, полученными при иных значениях t.
Изобретение позволяет повысить качество ориентирования древесных частиц и, следовательно, повысить прочность древесностружечных плит из ориентированной стружки.