УСТАНОВКА ДЛЯ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ

Полезная модель относится к деревопереработке, в частности к конструкциям вакуумных установок для сушки древесины, например, мебельной и может быть использовано на предприятиях переработки древесины мягких и твердых пород.
Широко известны установки для сушки древесины, содержащие непосредственно камеру с герметично закрывающейся дверью и калорифером с вентилятором, подающим нагретый воздух в полость камеры.
Недостатками таких установок является длительный процесс сушки древесины от 8 до 20 дней в зависимости от пород древесины, низкое качество сушки, поскольку связанная в капиллярах влага практически из древесины на таких установках не удаляется, а также большие энергозатраты.
Известна более совершенная установка сушки строительных материалов с использованием вакуума и многократного чередования циклов нагрева с одновременной продувкой материала теплоносителем и вакуумирования. Известная установка содержит камеру сушки, вакуумный насос, которые связаны с ресивером при помощи трубопроводов и клапанов. См. а. с СССР №1000701,
кл. F 26 B 5/04, публ. 1981 год. В известной установке для сушки древесины в каждом цикле между нагревом и вакуумированием осуществляют адиабатическую выдержку, продолжительность которой равна продолжительности продувки. Продувку осуществляют газо-воздушной смесью с температурой 160 градусов С и влажностью 15 г/кг в течение 6 минут. Вакуумирование проводят в течение двух минут при остаточном давлении 300 мм. рт.ст.
К недостаткам известной установки можно отнести его большую энергоемкость и длительность процесса сушки, и низкое качество древесины по поперечному сечению и по краям штабеля.
Известен способ и установка для сушки древесины в сушильной камере, заключающийся в многократном чередовании циклов обдува древесины нагретым воздухом при помощи калорифера и вентилятора с отводом выделяющихся паров при вакуумировании, причем продолжительность операций нагрева к продолжительности операций вакуумирования составляет от трех к одному до шести к одному, при продолжительности вакуумирования 45-120 с, охлаждение осуществляют в атмосферных условиях. См. патент Франции №2351366 М. кл. F 26 В 3/04 Публ. 1990 г.
Недостатками известной установки являются значительные капитальные затраты на изготовление специального оборудования для обеспечения сброса давления в камере сушки с атмосферного в вакуум до давления паров микрокапиллярной влаги за 1-30 с, а также большая энергоемкость процесса сушки.
Наиболее близким техническим решением - прототипом - является установка для сушки древесины по патенту России №2213309 М. кл. F 26 В 9/06, F 26 В 5/04.
Установка содержит нагревательную сушильную вакуумную камеру, соединенную при помощи трубопровода с быстродействующим клапаном с ресивером и вакуумным насосом. При этом установка снабжена второй сушильной камерой, соединенной, как и первая сушильная камера, при помощи
трубопровода с быстродействующим клапаном, с ресивером, который по объему выполнен равным объему одной сушильной камеры после заполнения ее древесиной, снабжен шлюзовой камерой и связан с ней при помощи трубопровода и клапана. Трубопроводы соединяющие сушильные камеры с ресивером, установлены тангенциально по отношению к ресиверу, а трубопровод выполнен заданного математической формулой сечения.
Древесину загружают в сушильную камеру, плотно закрывают камеру и осуществляют нагрев древесины и сушильной камеры. Одновременно в ресивере вакуумным насосом создают вакуум, после чего проводят резкий сброс - импульс - давления в сушильной камере, путем быстрого открывания быстродействующего клапана и соединения ресивера с камерой сушки. После этого древесину в камере сушки подвергают вакуумированию - выдержке при создавшемся вакууме в течение определенного времени, после чего выполняют второй и последующие вакуумные импульсные воздействия на древесину. Указанные операции повторяют многократно до достижения заданной влажности древесины и глубины вакуума. Глубина заданного вакуума в процессе импульсного вакуумирования создается за счет ресивера. Установка позволяет значительно повысить производительность работ при сушке древесины по сравнению с существующими аналогами.
Однако известная установка - прототип обладает некоторыми неудовлетворительными эксплуатационными качествами. Отсутствие отдельных конструктивных элементов не позволяет в полной мере и с высокой эффективностью использовать установку для получения конечного результата.
Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков прототипа, в частности создание более простой по конструкции установки с высокими эксплуатационными свойствами в части снижения капитальных затрат, снижения энергетических затрат и повышения производительности сушки древесины.
Поставленная задача достигается тем, что установка снабжена, по крайней мере, двумя ресиверами и не менее чем одним трубопроводом
соединяющим быстродействующие клапана сушильной камеры и первый ресивер, расположенный, например, горизонтально и вторым ресивером, расположенным горизонтально над первым, выполненными в виде цилиндрических емкостей, соединенных между собой не менее чем одним вертикальным трубопроводом, шлюзовой камерой расположенной горизонтально под первым ресивером и соединенной с ресивером не менее чем одним трубопроводом, при этом вакуумный насос подсоединен к верхнему ресиверу.
Ресивера, по объему внутренней полости выполнены равными.
Ресивера по объему внутренней полости выполнены различными.
Трубопровод, соединяющий верхний и нижний ресивера входит в нижний ресивер на глубину не менее одного диаметра трубопровода соединяющего по касательной нижний ресивер и быстродействующий клапан.
Трубопровод, соединяющий быстродействующий клапан сушильной камеры, и нижний ресивер направлен по касательной к окружности сечения в верхней цилиндрической поверхности ресивера и выполнены с возможностью направления потоков паро-капельной среды выходящей из сушильной камеры через быстродействующие клапана в ресивер навстречу друг другу с возможностью закручивания паро-капельного потока по спирали внутри ресивера.
Трубопровод, соединяющий быстродействующий клапан сушильной камеры, и нижний ресивер направлен по касательной к нижней цилиндрической поверхности ресивера
Трубопроводы, соединяющий быстродействующие клапана сушильных камер с нижним и верхним ресиверами направлены по касательной к окружности сечения, например, в верхней или нижней цилиндрической поверхности ресивера и выполнены со смещением друг относительно друга по горизонтали.
Шлюзовая камера оборудована трубопроводом с клапаном для слива жидкости из камеры и клапана для соединения внутренней полости шлюзовой камеры с атмосферой.
Шлюзовая камера оборудована уровнемером для жидкости, смонтированным в нижней точке полости шлюзовой камеры.
Герметизирующие уплотнение торцевой полуцилиндрической стенки выполнено напротив торцевых стенок сушильной камеры прямоугольного сечения.
Сушильные камеры расположены относительно ресиверов симметрично на одинаковом от ресиверов расстоянии.
Крыльчатка вентилятора смонтирована перпендикулярно продольной оси сушильной камеры внутри, например, каждой полуцилиндрической стенки, связана при помощи вала с электродвигателем, смонтированным с наружной стороны полуцилиндрической стенки при помощи герметичного вакуумного уплотнения.
Герметичное вакуумное уплотнение снабжено сальниковыми манжетами, подшипниками, каналами для смазки и тавотницами.
Признаки полезной модели, заключающиеся в том, что установка снабжена, по крайней мере, двумя ресиверами и не менее чем одним трубопроводом соединяющим быстродействующие клапана сушильной камеры и первый ресивер расположенный, например, горизонтально, вторым ресивером, расположенным горизонтально над первым, выполненными в виде цилиндрических емкостей, соединенных между собой не менее чем одним вертикальным трубопроводом, шлюзовой камерой расположенной горизонтально под первым ресивером и соединенной с ресивером не менее чем одним трубопроводом, а вакуумный насос подсоединен к верхнему ресиверу - являются признаками существенными, обеспечивают достижение поставленной полезной моделью задачи, раскрывают наличие и конкретное конструктивное выполнение отдельных узлов и элементов сушильной камеры и промышленно выполнимы.
Признаки, раскрывающие расположение элементов конструкции сушильной камеры относительно друг друга, в частности, то, что ресивера, по объему внутренней полости выполнены равными и как вариант разными, трубопровод, соединяющий верхний и нижний ресивера входит в нижний ресивер на глубину не менее одного диаметра трубопровода, соединяющего по касательной нижний ресивер и быстродействующий клапан, трубопровод, соединяющий быстродействующий клапан сушильной камеры, с верхним и нижним ресиверами направлен по касательной к верхней цилиндрической и нижней цилиндрической поверхности ресивера и выполнены с возможностью направления потоков паро-капельной среды, выходящей из сушильной камеры через быстродействующие клапана в ресивер навстречу друг другу с возможностью закручивания паро-капельного потока по спирали внутри ресивера, шлюзовая камера оборудована уровнемером жидкости и трубопроводом с клапаном для слива жидкости из камеры и клапана для соединения внутренней полости шлюзовой камеры с атмосферой - раскрывают конкретное элементное выполнение каждого из основных признаков, направленных на обеспечение и достижение положительного результата, являющегося задачей настоящей полезной модели.
Признаки полезной модели, раскрывающие выполнение трубопроводов, соединяющих быстродействующие клапана сушильных камер с нижним и верхним ресиверами направленных по касательной к окружности сечения, например, в верхней или нижней цилиндрической поверхности ресивера и выполнены со смещением друг относительно друга по горизонтали позволяют интенсифицировать процесс отделения влаги, приводит к дополнительному перемешиванию паро-капельной воздушной смеси и как следствие к повышению эффективности процесса сушки древесины.
На фиг.1 схематично представлена предлагаемая установка для сушки древесины.
Предлагаемая установка для сушки древесины состоит из двух сушильных камер 1 и 2 выполненных в поперечном сечении прямоугольной
формы, связанных трубопроводами 3 и 4 с ресиверами 5 и 6 направленными по касательной к горизонтальной верхней и как вариант к нижней цилиндрической поверхности ресивера 5. Соединение ресиверов 5 и 6 осуществлено при помощи трубопровода 7 направленных по касательной к цилиндрической поверхности ресивера 6. Сушильные камеры 1 и 2 могут быть выполнены цилиндрической формы, на внутренние поверхности которых нанесено антикоррозионное покрытие, а их торцевые стенки соответственно полусферическими. Сушильные камеры 1 и 2 оборудованы теплоизоляцией. На трубопроводах 3 и 4 сушильных камер 1 и 2 установлены пневматические быстродействующие клапана 8 и 9. Вакуумный насос 10 при помощи трубопровода 11 с шаровым краном 12 соединен с ресивером 6. Шлюзовая камера 13 соединена с ресивером 6 при помощи трубопровода 14, смонтированного в нижней его точке при помощи пневматического клапана 15. Шлюзовая камера 13 имеет пневматический клапан 16 для соединения с атмосферой и пневматический клапан 17 для слива жидкости и уровнемер (на чертеже не показан). Компрессор 18 через пульт 19 обеспечивает систему управления установкой сжатым воздухом. Каждая камера сушки 1 и 2 расположены по отношению к ресиверам симметрично на одинаковом расстоянии и имеет кран 20 и 21 для соединения внутреннего объема камер с атмосферой и уровнемеры 22, 23 для контроля за уровнем влаги в сушильных камерах 1, 2 и краны 24 для слива жидкости из сушильных камер 1 и 2. В торцевых стенках сушильных камер открываемых, как навстречу друг другу, так и друг от друга, и выполненных полуцилиндрическими, смонтировано не менее одного блока нагревательных элементов - калориферов 25, и не менее одного вентилятора 26 с системой 27 распределения воздушного потока внутри камер при помощи аэродинамических направляющих, причем, по крайней мере, одна из них смонтирована на корпусе сушильной камеры на шарнирах и имеет винтовые зажимы и фланцевое герметизирующее уплотнение. Корпуса сушильных камер 1, 2 и их торцевые стенки снабжены ребрами жесткости. Крыльчатка вентилятора 26 смонтирована
перпендикулярно продольной оси каждой сушильной камеры 1, 2, причем электродвигатель вынесен за пределы полости сушильной камеры и смонтирован на внешней стороне полуцилиндрических торцевых стенок. Герметичное вакуумное уплотнение вала электродвигателя вентилятора 26 оборудовано сальниковыми манжетами, подшипниками, каналами для смазки и тавотницами. В потолочной прямоугольной части сушильных камер 1 и 2 смонтировано не менее одного отвода для установки быстродействующих клапанов 8 и 9. Трубопровод с форсунками (на чертеже не показан) для подачи воды или пара смонтирован в полости сушильных камер 1 и 2, при этом форсунки расположены в зоне аэродинамических направляющих.
Установка для сушки древесины работает следующим образом.
Подготовка установки к работе. Пиломатериал - древесина, предназначенная для сушки, укладывается штабелем на выдвигаемые по рельсам из камер сушки тележки, которые вместе с древесиной по рельсам закатываются после загрузки, внутрь каждой камеры 1 и 2. Камеры 1 и 2 в загруженном состоянии холодные, полуцилиндрическая торцевая стенка - двери и клапана 8, 9 и краны 24 герметично закрыты.
Включением вакуумного насоса 10, при открытом клапане 12 в ресиверах 5 и 6 начинает создаваться вакуум до 1-30 мм. рт.ст. Одновременно с вакуумным насосом 10, включаются компрессор 18 калориферы 25 и вентиляторы 26 одной из камер сушки, например камеры 1, и производится набор давления в ресивере компрессора до 5-6 атм., и нагрев пиломатериала до температуры 80-100 градусов С. Нагрев пиломатериала во второй сушильной камере проведение последующих операций сушки осуществляется с интервалом в 30 минут.
После достижения заданной температуры пиломатериала - древесины в первой сушильной камере 1 через пульт управления 19 открывают быстродействующие пневмоклапана 8, соединяющие ресивер 5 с камерой сушки 1. Соотношение свободного, незаполненного древесиной пространства полости сушильной камеры и объема ресиверов равными, обеспечивает
оптимальное сочетание происходящих в древесине процессов ее сушки. Соединение быстродействующего клапана и нижнего ресивера по отношению к горизонтальным верхней и нижней его поверхностям позволяет увеличить интенсивность отбора и максимально отделить влагу из паро-капельного потока. При воздействии вакуума на пиломатериал температура последнего уменьшается на 20-30 градусов. При этом свободная влага начинает выходить из пиломатериала - древесины и скапливается на дне камеры сушки. Уровень влаги в камере сушки контролируется по уровнемеру 22. Выдержку древесины под создавшимся вакуумом делают в течение, в зависимости от вида древесины - 15-60 минут, после чего пневмоклапана 8 закрывают, отсоединив тем самым камеру от ресивера. После закрытия пневмоклапанов 8, в ресивере вновь начинают создавать прежний уровень вакуума в 1-30 мм. рт.ст., а в сушильной камере древесину выдерживают под остаточным вакуумом в течение 15-60 минут, постоянно подогревая древесину до температуры в 80-100 градусов С. Затем вышеописанные операции с древесиной в камере сушки 1 повторяют два-три раза, после чего приступают к удалению связанной влаги. При этом, электродвигатель вентилятора 26, находящийся снаружи сушильной камеры не претерпевает импульсных воздействий вакуума и сохраняет работоспособность более длительное время. Ребра жесткости, выполненные на корпусе и торцевых стенках сушильной камеры, обеспечивают надежную без разгерметизации работу установки.
Для удаления связанной влаги вновь проводят нагрев древесины при закрытом кране 24 и быстродействующих клапанах 8 до среднеобъемной температуры 80-100 градусов С. За время нагрева в ресиверах 5 и 6 вновь создается вакуум в 1-30 мм. рт.ст. После достижения указанных параметров температуры и вакуума приступают к импульсному вакуумному воздействию на древесину. Для этого за время 0,1-0,5 сек с помощью быстродействующих клапанов 8 производят соединение сушильной камеры 1 с ресиверами 5, 6 после чего за время 0,5-5 сек производят сброс давления в камере сушки 1 до давления ниже равновесного давления насыщенного пара для данной
температуры при открытых клапанах 8 и делают выдержку в создавшемся вакууме в течение 15-60 минут. Теплоизоляция сушильных камер и герметизирующие уплотнения обеспечивают заданные технологические режимы по температуре и вакууму. Время выдержки под вакуумом определяется скоростью понижения температуры древесины, причем это время для различных пород древесины различно. Указанное время в 15 минут определено для древесины из сосны, в частности - доска с размерами (50×200×6000) мм. При сушке твердых пород древесины - дуба, бука время выдержки в вакууме и при остаточном давлении возрастает с 15 до 60 минут, а общее время сушки с 10 часов до 20 часов.
В дальнейшем указанные циклы, включающие вышеперечисленные операции, повторяют до достижения необходимой влажности пиломатериала.
При сушке твердых пород древесины, для удаления связанной влаги, требующей большей выдержки под вакуумом, используют масляный вакуумный насос вместо водокольцевого насоса.
Через каждые два цикла сушки из шлюзовой камеры 13 производят удаление жидкости, для чего предварительно закрывают пневмоклапан 15 и открывают клапана 17 и 16. После слива жидкости клапана 17 и 16 закрывают, а клапан 15 открывают.
После завершения процесса сушки, при закрытых пневмоклапанах 8 открывают шаровой кран 20 и этим соединяют сушильную камеру с атмосферой, в которой создают атмосферное давление. Калориферы и вентиляторы отключают. Открывают камеру сушки и сухой пиломатериал - древесину, находящуюся на тележке, выкатывают по рельсам из камеры и отправляют на склад.
Операции, описанные для камеры сушки 1, повторяют для камеры сушки 2 со сдвигом на 30 минут. Указанные режимы опробованы на промышленной установке с загрузкой в каждую камеру 10-ти м.куб. древесины.
Для обеспечения равномерности нагрева древесины по всему объему камеры в последней на боковых стенках предусмотрена система аэродинамических направляющих.
Опытная промышленная установка для сушки древесины была изготовлена с двумя камерами сушки объемом загрузки по 10 м.куб. древесины каждая. Время сушки доски сосны составило 10 часов, дубовой доски - 36 часов при исходной влажности 60%. Конечная влажность составила 10%.
Предложенная установка не вызывает трудностей при ее изготовлении для промышленного использования. Все входящие в нее узлы и аппараты серийно изготавливаются и могут быть изготовлены в промышленности. Качество сушки древесины хорошее.