КАМЕРА ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ

Полезная модель относится к лесной и деревообрабатывающей промышленности и может быть использована для термообработки цельной древесины, которая используется в строительстве.
Известна лесосушильная камера, содержащая корпус с криволинейными экранами, рециркуляционный вентилятор, воздуховоды и воздухообменные каналы, отличающаяся тем, что источник тепла выполнен в виде газопиролизного теплогенератора, расположенного в рабочем объеме камеры и имеющего возможность загрузки топливом снаружи камеры (патент на полезную модель РФ №32584, опубл. 20.09.2003).
При проведении патентных исследований выявлены технические решения, относящиеся к данной теме: JP 2010249467, US 2004261285, WO 9522035 (А1), JPH 11241833, FR 2907884.
Наиболее близким техническим решением, выбранным заявителем в качестве прототипа, является конструкция камеры содержащей корпус с предохранительным клапаном, источник теплового потока, который соединен с корпусом посредством трубопровода (патент на изобретение РФ №2479807, опубл. 10.12.2011).
Недостатком данной конструкции является то, что в процессе обработки в камере происходит обгорание коры, неравномерный прогрев древесины вызывает ее коробление, скручивание, отслоение годовых колец, выпадение сучков и обугливание отдельных участков древесины.
Технической задачей заявляемой полезной модели является повышение качества термообработки древесины, уменьшение брака.
Технический результат - повышение однородности температурного поля парогазовой смеси на входе в камеру за счет подачи воды в поток газа и формирование турбулентного потока.
Техническая задача достигается тем, что в камере для термообработки древесины, содержащей корпус с предохранительным клапаном, источник теплового потока, который соединен с корпусом посредством трубопровода, согласно полезной модели, источник теплового потока содержит камеру сгорания, переходящую в камеру впрыска воды, снабженную форсунками, выполненными с возможностью регулирования подачи воды посредством клапана, на выходе из камеры впрыска воды установлен завихритель, выход с которого соединен с трубопроводом, который теплоизолирован, корпус камеры термообработки выполнен герметичным и теплоизолированным, в котором расположен вентилятор, в корпусе дополнительно установлен патрубок для отвода излишков парогазовой смеси. В корпусе дополнительно установлен водопроводный контур для подвода воды в камеру, предназначенной для охлаждения штабеля и камеры.
Сравнение заявляемой полезной модели с прототипом показывает, что она отличается следующими признаками:
- источник теплового потока выполнен сблокированным из камеры сгорания, которая соединена с завихрителем;
- выход с завихрителя соединен с камерой впрыска воды, снабженную форсунками;
- форсунки выполнены с возможностью регулирования подачи воды посредством клапана;
- выход из камеры впрыска посредством трубопровода, соединен с корпусом камеры термообработки;
- корпус камеры термообработки, выполненным герметичным и теплоизолированным, в котором распложен вентилятор;
- в корпусе дополнительно установлен патрубок для отвода излишков парогазовой смеси.
Поэтому можно предположить, что заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна».
Полезная модель может быть изготовлена на стандартном оборудовании, поэтому она соответствует критерию «промышленная применимость».
На Фиг. 1 показан источник теплового потока камеры термообработки, на Фиг. 2 показана камера термообработки, вид сбоку, на Фиг. 3 показан вид камеры сверху, на Фиг. 4 поперечное сечение камеры А-А, на Фиг. 5 показан вид В (увеличено), на Фиг. 6 показано состояние поверхности бревен после термообработки и окорки.
Камера для термообработки древесины содержит блок 1, в котором установлена камера сгорания 2, переходящая в камеру впрыска воды 3 с форсунками 4, выполненными с возможностью регулирования посредством клапана 5. На выходе из камеры впрыска воды 3 установлен завихритель 7, выход с которого соединен с трубопроводом 8. Топливо подается в камеру сгорания 2 по трубопроводу 9.
По трубопроводу 8, который термоизолирован, парогазовая смесь подается в камеру 10.
К трубопроводу 8 подключен парогазовый трубопровод 11, для подачи парогазовой смеси в камеру 10), или другие камеры. Подача парогазовой смеси через трубопровод 8 и парогазовый трубопровод 11 осуществляется через впускные клапана 12.
Камера 10 (Фиг. 2, 3) представляет из себя корпус с герметичными дверями 13, который может быть выполнен, например, на базе 20-ти или 40-ка футового морского контейнера.
Наружная стенка 14 камеры 10 (Фиг. 5) утеплена изнутри утеплителем 15, а внутренняя стенка 16 выполнена из тонкостенной нержавеющей стали стойкой к агрессивной среде при высоких температурах.
Двери 13 также утеплены утеплителем 15 и покрыты изнутри внутренней стенкой 16 из нержавеющей стали, образуют герметичную емкость, полностью препятствующую попаданию кислорода воздуха внутрь камеры 10.
В нижней части на полу камеры 10 (Фиг. 4), пол которой также утеплен утеплителем 15 и покрыт изнутри нержавеющей сталью 16, установлены продольные рельсовые направляющие 17, по которым на роликах (колесах) 18, перемещается тележка 19, с установленным на нее штабелем лесоматериалов 20.
В верхней части камеры 10 (Фиг. 2.) установлен клапан предельного давления 21, который при превышении нормативного давления через патрубок 22 сбрасывает излишнее давление парогазовой смеси в атмосферу.
Кроме того, также наверху камеры 10 установлен клапан 23, который через трубопровод 24 может отводить излишки тепла парогазовой смеси в другие камеры, например, в случае предварительного прогрева в них лесоматериалов, только что поступивших на термическую обработку.
Для обеспечения турбулентности потока парогазовой смеси внутри камеры 10 и обеспечения однородной температуры по всему объему камеры с торца камеры 10 установлен вентилятор 25 имеющий привод от электродвигателя 26.
На торцах дверного проема камеры 10 установлены датчики 27, подающие сигнал оператору установки о том, что двери 13 камеры 10 герметично закрыты и устройство готово к работе.
Камера для термообработки древесины работает следующим образом.
После загрузки штабеля лесоматериалов 20, например, неокоренные бревна, на тележку 19, она по рельсовым направляющим 17 закатывается внутрь камеры 10, после чего плотно закрываются двери 13, обеспечивая герметичность камеры 10 от попадания внутрь кислорода воздуха.
Как только оператор установки убедился, что двери 13 камеры 10 герметично закрыты, о чем оператор получает сигнал от датчиков 27, что внутри камеры находится штабель лесоматериалов, который нужно подвергнуть термообработке, оператор подает топливо, например, газ в камеру сгорания 1, дальше поток сгоревших газов с температурой около 1200°С попадает в камеру впрыска воды 3, где в него через форсунки 4 подается вода. Регулировка подачи воды производится при помощи клапана 5, при этом достигается температура парогоразовой смеси в пределах 100-300°С. Далее паргогазовая смесь попадает в завихритель 7 и через сопло 8 подается в трубопровод 7 и далее в камеру 10. Таким образом, на входе в камеру 10 получается парогазовой смеси однородным температурным полем. После окончания термообработки в водопроводный контур 28 с душевыми насадками 29 подается вода, которая попадает на горячий штабель пиломатериалов, и испаряется, охлаждая штабель, при этом сокращается время цикла термообработки.
В заявляемой полезной модели органическое топливо (природный газ, дизельное топливо) подается в камеру сгорания источника теплового потока, где образуются высокотемпературные, до 1200°С, продукты сгорания, которые сначала преобразуются в турбулентный поток, в который затем, с помощью форсунок, впрыскивается вода, при испарении которой образуется парогазовую смесь. Такой принцип формирования парогазовой смеси позволяет очень точно устанавливать температуру производимой парогазовым генератором парогазовой среды, например, в диапазоне 100-300°С, с высокой однородностью температурного поля, который заводится в камеру.
Следует отметить, что обработанные бревна используются в строительстве деревянных домов, бань, беседок и т.п. Поэтому к обработанным бревнам предъявляются высокие требования к поверхности, в частности на поверхности не должно быть трещин и участков с деформированными сучками, для того чтобы снизить влияние влаги на состояние древесины в процессе эксплуатации.
После проведенной обработки бревна подвергаются окорке, а в случае необходимости поверхность обрабатывается при помощи фрезы. Как известно на поверхности древесины существуют четыре вида сучков: твердый сучек, сухой сучек, сучек обрамленный корой дерева, мягкий сучек. Результаты экспериментальных исследований показали, что в результате такой обработки поверхность в районе сучков остается плотной, т.е. сучки не «взрываются» и не текут. Экспериментальные исследования проводились с тонкомером сосны в коре, диаметром 14 см, исходная влажность 80%, длина бревен - 4 метра, температура теплового потока подаваемого в камеру - 240°С, время термообработки - 120 часов. Состояние поверхности бревен после обработки показано на Фиг. 6. Также на поверхности бревен отсутствуют существенные трещины. Важным параметром, в частности для тонкомерных бревен является искривление по длине. Результаты испытаний показали снижение искривления на 10-15% относительно бревен, которые подвергались термообработке по способу прототипа.
Таким образом, заявляемая полезная модель позволяет повысить качество термообработки древесины, уменьшить брак.