Исследование процесса вакуумно-импульсной пропитки пиломатериалов

ГИДРОДИНАМИКА, ТЕПЛО-И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ, ЭНЕРГЕТИКА

УДК 621.52

А. В. Гаврилов

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВАКУУМНО-ИМПУЛЬСНОЙ ПРОПИТКИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ

Ключевые слова: вакуумно-импульсный метод, пропитка пиломатериалов.

В статье описывается экспериментальный стенд и методика проведения эксперимента по пропитке пиломатериалов вакуумно-импульсным методом. Приведены результаты пропитки образцов трех пород древесины различными методами.

Key words: va^um-impulse method, impregnated timber

The paper describes the experimental bench and methodology for conducting an experiment on the vacuum impregnation of sawn-pulse method. Results of impregnation of the samples of three species of wood by various methods.

Во многих отраслях промышленности широко используется технология пропитки изделий из различных материалов жидкими и жидко - дисперсными средами. Главная трудность данной технологии заключается в недостаточной степени проникновения пропитывающей среды в мелкие поры и каналы. В конечном итоге это приводит к снижению качества изделий и повышению их себестоимости. Поры в пропитываемых заготовках всегда заполнены воздухом, который мешает проникновению пропитывающих составов в них. Вследствие этого, даже если процесс пропитки повторяется, обеспечить полное заполнение пор и необходимое качество изделий трудно.

Повышения качества пропитки можно достичь благодаря увеличению степени проникновения пропитывающей среды в мелкие поры за счет эффективной передачи энергии движущимся молекулам пропитывающей среды путем резкого создания разряжения и последующего повышения давления до атмосферного [1].

Для исследования процессов вакуумно-импульсной обработки материалов на кафедре «Вакуумная техника электрофизических установок» КГТУ был спроектирован и собран экспериментальный стенд [2].

Описание экспериментального стенда и методики проведения эксперимента по

исследованию процесса пропитки

Стенд включает в себя: систему откачки на базе золотникового агрегата АВЗ-20; рабочую камеру (рис.1); камеру с пропиточной жидкостью (рис.2); ресивер; соединительную и запорную арматуру; средства измерения давления, температуры и влажности.

Давление в камерах, ресивере и на входе в агрегат АВЗ-20 измеряется деформационным вакуумметром.

Методика проведения эксперимента

1. Пропиточная жидкость заливается в камеру CV1 (до начала эксперимента эту жидкость рекомендуется дегазировать) (рис.3).

2. Изделие помещается в камеру CV3. Включается насос NL1 и откачивается камера CV3 до давления ~ 10^15 мм рт. ст. по показаниям вакуумметра PD1 .

3. Кран УП3 закрыт. Открывается кран УП3 - жидкость из камеры СУ1 под действием разности давлений перетекает по трубопроводу в камеру СУ3. Изделие выдерживается определенное время и открывается напускной клапан УП5, напускается сухой воздух до давления равного атмосферному.

4. Кран УП3 закрыт. Открывается клапан УП2 и откачивается камера СУ1.

5. Закрывается клапан УП2, открывается кран УП3 - жидкость из камеры СУ3 перетекает в камеру СУ1. Закрывается кран УП3.

6. Открывается клапан УП3 и откачивается рабочая камера СУ3 до давления - 10^15 мм рт. ст. - показания по РЭ1. УП2 закрывается, открывается УП5, напускается сухой воздух до давления в камере равного атмосферному. Открывается камера СУ3 и изделие вынимается. Выключается насос.

Рис. 3 - Вакуумная схема экспериментального стенда

Количество описанных циклов, а также время выдержки изделия в жидкости зависит от материала изделий, пропитывающей жидкости, а также их количества.

Обсуждение результатов

Эксперименты проводились на образцах пиломатериалов из сосны, березы и осины размерами 50*50*110 мм с начальной влажностью « 8%. Пропитка образцов осуществлялась тремя различными методами:

1) выдержка в пропитывающем растворе под атмосферным давлением в течение 24

часов;

2) вакуумная пропитка (давление над помещенным в раствор образцом понижалось плавно);

3) вакуумно-импульсная пропитка (подача пропиточной жидкости в рабочую камеру и последующее повышение давления в этой камере до атмосферного осуществлялось «резко» -импульсно).

В качестве пропиточной жидкости использовался антисептический состав «Pinotex Classic» при температуре 298 К.

Результаты измерений приведены на рис.4.

60 50

£ 40

30 20

о

Я 10 м

0

Пропитка при атмосферном давлении

Ф Осина

Береза Д Сосна

х А__А

Пропитка под вакуумом

Вакуумно-импульсный метод

Способ пропитки

Рис. 4 - Глубина пропитки при различных методах пропитки

В первой серии эксперимента образцы были выдержаны в растворе с пропиточной жидкостью в течение суток. Глубина проникновения жидкости составляла от 1^1,5 мм (сосна) до 15 мм (осина).

Во втором эксперименте образцы, помещенные в пропиточную жидкость, выдерживались под вакуумом. За счет разности давления в камере и в порах образца пропиточная жидкость проникает в поры глубже, чем в первом эксперименте (глубина пропитки: 3 мм - для сосны и ~ 35 мм - для образцов из осины).

В третьей серии экспериментов на образцы, находящиеся в пропиточной жидкости, воздействовали резким импульсом атмосферного давления, за счет этого импульса глубина пропитки увеличивалась: 5 мм (сосна) и 55 мм (осина).

Из вышесказанного следует, что при пропитке пиломатериалов вакуумно-импульсным методом глубина проникновения пропиточного раствора почти в пять раз больше, чем при обычной выдержке этих же образцов в жидкости при атмосферном давлении и заметно больше, чем при «традиционной» вакуумной пропитке.

Литература

1. Абрамов, Я.К. Новые технологии в обработке древесины (вакуум-импульсная сушка) / Я.К. Абрамов, В.Ф. Мадякин, А.В. Бурмистров, А.В. Гаврилов, М.С. Курбангалеев, С.И. Саликеев // Матер. межд. науч.-технич. и метод. конф. «Современные проблемы специальной и технической химии», Казань - 2006. - С.560-563.

2. Гаврилов, А.В. Комбинированный экспериментальный стенд для исследования процессов сушки и пропитки материалов вакуумно-импульсным методом / А.В. Гаврилов // Вестник Казан. технол. унта. - 2010. - №9. - С. 459-463.

© А. В. Гаврилов - канд. техн. наук, доц. каф каф. вакуумной техники электрофизических установок КГТУ, vacuum-ag@yandex.ru.