ИНДУКТИВНО-КОНДУКТИВНЫЙ СПОСОБ СУШКИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
INDUCTIVE-CONDUCTIVE METHOD OF DRYING LUMBER MATERIALS AND DEVICE THEREFOR

Изобретение относится к технике сушки древесины, в том числе ее ценных пород.
В технике известны различные способы и устройства для сушки древесины: естественная с выдержкой древесины под действием атмосферного воздуха, искусственная с удалением влаги при повышенной температуре в сушильных камерах, вакуум-сушка ускоренное удаление влаги испарением при пониженном давлении в специальных вакуум-камерах, сушка в электрическом поле токов высокой частоты и др.
Известен способ сушки древесины (патент РФ №2096703, МПК F26В 5/04, 1995) путем ее нагрева с помощью термостатированных нагревательных элементов, выполненных из труб прямоугольного сечения, расположенных параллельно между собой в каждом ряду перпендикулярно направлению длины высушиваемого материала. Ввиду конструктивных особенностей примененных зонных нагревателей нагрев осуществляют позонно по длине высушиваемого материала.
Установка для реализации этого способа сушки древесины предполагает наличие камеры для вакуумирования, загрузочной тележки с комплексами термостатированных элементов и источника их питания, системы создания вакуума и средств регулировки давления в камере, системы регулирования температуры на термостатах.
Недостатками заявленного способа сушки является необходимость специального теплоносителя для нагрева труб, что требует наличия дополнительного оборудования, и высокая инерционность процесса нагрева.
Известен способ сушки материалов в слое и нагреватель для его осуществления (патент РФ №2185579, МПК7 F26B 3/34, F26B 23/04, 2000).
Изобретение относится к технике камерной сушки различных материалов в слое путем подвода тепла от электронагревательных элементов. Подвод тепла осуществляют по всей площади нагрева обрабатываемого материала в каждом слое штабеля с помощью двухсторонних радиационных нагревателей. В данном способе обеспечивают регулируемый радиационный нагрев материала в мягком режиме по всей площади сушки и высоте штабеля за счет фиксированного зазора сверху и снизу материала. Недостатками данного способа сушки является наличие фиксированных зазоров сверху и снизу материала, что приводит к рассеянию тепла в окружающее пространство, а отсутствие диэлектрического нагрева древесины к снижению эффективности установки в целом.
Известен также способ сушки древесины (патент РФ №2480691, МПК F26B3/34, F26B9/06, F26B 3/04, 2007), принятый за прототип. В способе, согласно изобретению, электроды устанавливаются с разных сторон подлежащей сушке древесины, контактируя с ней, а источник электрической энергии подключается с помощью электродов прямо к этой древесине. Когда электрический ток высокого напряжения, поступающий от источника, проходит через электроды и через древесину, то содержащаяся в древесине влага начинает выделяться по мере диэлектрического нагрева древесины. Недостатком этого способа является отсутствие нагрева электродов, что снижает эффективность устройства с понижением количества жидкости в древесине.
Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков известных способов сушки материалов и устройств, а именно повышение эффективности сушки за счет создания равномерного температурного поля за счет джоулевых потерь электронагревательных элементов, поля диэлектрических потерь под действием разности электрических потенциалов между соседними электронагревательными элементами и полей парциальных давлений паров влаги по всему объему пиломатериала за счет совместного действия электрического и магнитного полей.
Другими задачами изобретения являются расширение технологических возможностей, упрощение и удешевление оборудования для сушки, повышение удобства в эксплуатации.
Технический результат достигается в способе сушки материалов в слое путем подвода тепла от металлических пластин, причем подвод тепла в материал осуществляют с помощью джоулевых потерь в пластинах и диэлектрических потерь в материале, при этом регулируют степень нагрева и миграции паров влаги в материале путем изменения величины и частоты тока и напряжения, приложенных к пластинам.
Устройство для сушки материалов в слое содержит металлические нагревательные пластины, закрепленные по концам в изоляционных элементах, причем нагревательные пластины выполнены в виде сплошных полос, соединенных последовательно металлическими перемычками.
Способ сушки древесины с помощью пара из собственной жидкости древесины включает подачу электрической энергии к электропроводящим пластинам 2, которые располагают на противоположных сторонах подлежащего сушке пиломатериала 1 (фиг.1). Пластины приводят в контакт с источником тока (клеммы к1, к2, к3, к4) таким образом, чтобы направление токов в пластинах было встречным и с источником напряжения (клеммы к5, к6). При этом пар по существу производят из жидкости пиломатериала 1 с помощью нагрева пластин 2 от джоулевых потерь электрической энергии и диэлектрического нагрева материала от переменного электрического поля между пластинами, определяемого частотой питающего напряжения, выбор которой осуществляется для каждого вида древесины.
Одновременно с этим, при протекании в пластинах электрического тока вокруг них создается переменное магнитное поле, которое выталкивает пар наружу через капилляры древесины в направлении меньшего градиента напряженности магнитного поля. Дополнительное выталкивающее воздействие на жидкость оказывает электроосмос в капиллярах, возникающий при взаимодействии магнитного и электрического полей и направленный вдоль пиломатериала 1. Для одноименно заряженных частиц жидкости выталкивающая сила имеет однонаправленное действие при переменной частоте питающего напряжения. Температурой нагрева пластин управляют путем изменения величины и частоты тока и напряжения, приложенных к пластинам. Генерируемый в пиломатериале 1 пар выталкивается наружу через капилляры древесины под действием парциального давления от температурного и электромагнитного полей.
Установка для осуществления способа содержит камеру (не показана), которая имеет фальш-стены и фальш-потолок, причем в верхней части фальш-потолка имеются отверстия для выхода пара, которые одновременно служат для предохранения штабеля высушиваемого материала от конденсации влаги из атмосферы камеры на поверхности материала непосредственно. Камера имеет также отверстия в нижней части стен по всему периметру для отвода конденсата. На диэлектрическое основание камеры укладывается первый слой электронагревательных пластин 2, изготовленных из ряда сплошных металлических полос и соединенных последовательно металлическими перемычками 3 (фиг. 2). По концам пластины скреплены элементами из изоляционного материала (не показаны) для образования слоевой активной матрицы с целью многократной переноски, транспортировки и установки в штабель. На слоевую активную матрицу укладывают слой пиломатериала. При этом ширина пиломатериала должна была менее ширины пластин на 5-10 мм. Далее процесс повторяют до образования штабеля требуемой высоты. Подключают матрицы к источнику тока и источнику напряжения таким образом, чтобы в двух соседних матрицах направление тока и напряжения было противоположным.
Источники тока и напряжения выполнены с возможностью регулирования величины и частоты для управления процессом высушивания древесины. Частоты источников тока и напряжения синхронизированы во времени.
Изобретение должно обеспечить быструю и бездефектную сушку древесины, а устройство может быть хорошо интегрировано в различные производственные линии на лесопильных заводах в деревообрабатывающей промышленности, производящих распиленный лесоматериал.