УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ

Полезная модель относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использована при термической обработке древесины, древесных материалов, а также многообразных изделий из древесины: досок, брусков, паркета, заготовок и изделий различной формы и пр. и особенно эффективна полезная модель для сушки и тонирования древесины ценных и малоценных пород.
Из уровня техники известно устройство для сушки древесины, содержащее сушильную камеру, в которой размещают штабель заготовок, приточный и вытяжной воздуховоды, калориферы, вентилятор и увлажнительное устройство (RU 2023963, F26B 3/04, 1994). Известное устройство предназначено для высушивания древесины твердых пород при максимальной температуре теплоносителя (влажного пара) не более 85°С. При этом обрабатываемая древесина не нагревается выше температуры ее взаимодействия с кислородом воздуха, при которой происходит возгорание древесины.
Известно также устройство для сушки древесины, содержащее камеру, в которой установлены сопла для подачи горячего воздуха к штабелю древесины (SU 94719, F27K 5/04, 1960). В известном устройстве для изменения скорости конденсации пара в камере одна из ее стенок выполнена из теплопроводного материала и перекрыта снаружи откидными керамическими подушками. В результате обеспечивается возможность регулирования скорости сушки. Однако в известном устройстве имеет место неоднородный прогрев штабеля древесины вдоль его длины, что обусловлено неравномерным расходом горячего воздуха по длине штабеля, вследствие уменьшения давления в соплах с увеличением расстояния и расположения от вентилятора.
Известно устройство для обработки древесины, содержащее камеру, имеющую зону, предназначенную для размещения штабеля древесины, нагревательные элементы и побудитель циркуляции теплоносителя, находящегося в камере, включающий вход и выход (RU 2182293, F26B 9/06, 2002). В известном устройстве в зоне, предназначенной для размещения штабеля древесины, размещен контейнер, в котором выполнены стеллажи для размещения обрабатываемых заготовок или контейнер может быть снабжен прокладками, располагаемыми между слоями древесины, образующими штабель. В противоположных стенках контейнера, например, в полу и потолке, выполнены отверстия, площадь которых зависит от площади входного и выходного отверстий средства для циркуляции среды, заполняющей камеру. Тем самым обеспечивается равномерный расход среды, заполняющей камеру через штабель древесины вдоль его длины. Однако, с другой стороны, наличие стенок не позволяет полностью выровнять расход среды, заполняющей камеру, при обработке штабеля древесины, а также увеличивает сопротивление среды, заполняющей камеру, при ее циркуляции внутри камеры.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к настоящему изобретению является устройство для обработки древесины, содержащее камеру, имеющую зону, предназначенную для размещения штабеля древесины, нагревательные элементы и побудитель циркуляции теплоносителя, находящегося в камере, которая разделена, по крайней мере, одной перегородкой на две полости с возможностью перетекания теплоносителя из одной полости в другую полость через зону, предназначенную для размещения штабеля древесины, причем вход побудителя циркуляции теплоносителя гидравлически соединен с одной полостью, а выход - с другой (RU 2235636, В27К 5/00, 10.09.2004). Известное устройство позволяет производить обработку древесины с большой эффективностью и качеством, в частности обеспечивается возможность обработки древесины, толщина которой более 200 мм, расширяется ассортимент пород деревьев, древесина которых подвергается термообработке, уменьшается средняя величина остаточной влажности обработанной древесины, уменьшается равновесная влажность, повышается однородность древесной структуры, повышается равномерность ее плотности и снижаются энергетические затраты на обработку древесины.
Однако при проходе теплоносителя через зону, предназначенную для размещения штабеля древесины, расход теплоносителя через данную зону в направлении, перпендикулярном продольной оси камеры, неодинаков. В результате имеют место отличия в обработке древесины, находящейся в различных местах штабеля вдоль его продольной оси. Это обусловлено тем, что в объеме штабеля древесины имеет место явление запирания потока теплоносителя, а также тем, что наблюдается клапанный эффект. Это приводит к росту гидравлического сопротивления объема штабеля древесины. Кроме того, в объеме штабеля древесины образуется непроточная зона, которая лимитирует интенсивность теплообмена в штабеле древесины.
Раскрытие полезной модели
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является разработка устройства для термической обработки древесины, обеспечивающего получение древесной структуры со стабильными свойствами, как по длине, так и в поперечной плоскости, в частности, более однородными характеристиками.
В результате решения данной задачи возможно получение технических результатов, заключающихся в том, что обеспечивается возможность более однородной термообработки древесины, из которой сформирован штабель древесины, уменьшаются затраты на прокачку теплоносителя (рабочего тела) за счет существенного снижения вихревых перетоков теплоносителя по полостям камеры, уменьшается средняя величина остаточной влажности обработанной древесины, уменьшается равновесная влажность, повышается однородность древесной структуры, повышается равномерность ее плотности.
Для решения поставленной задачи и получения технического результата в устройстве для термообработки древесины, содержащем сушильную камеру для размещения штабеля древесины, средство циркуляции предварительно нагретого воздушного потока, находящегося в сушильной камере, которая разделена, по крайней мере, одним штабелем древесины на две части, образующие входную и выходную полости для перемещения нагретого воздушного потока через полости, образованные между древесиной, уложенной в штабель, во входной полости сушильной камеры по направлению воздушного потока, по меньшей мере, в один ряд одна за другой расположены управляемые направляющие, служащие для распределения воздушного потока по длине и высоте штабеля, при этом оси поворота направляющих расположены со смещением от боковой поверхности сушильной камеры в направлении воздушного потока.
Возможны и другие варианты выполнения полезной модели, согласно которым необходимо, чтобы:
- во входной части сушильной камеры по направлению воздушного потока управляемые направляющие были бы установлены в два параллельно расположенных ряда, при этом оси поворота направляющих расположены со смещением от боковой поверхности камеры в направлении воздушного потока.
- упомянутые направляющие были бы выполнены различными по высоте и/или по форме поперечного сечения и в плане.
- упомянутые направляющие были бы выполнены с индивидуальным управлением.
- упомянутые направляющие были бы выполнены с объединенным управлением.
- упомянутые направляющие были бы сгруппированы, первая группа из которых имеют объединенное управление, а другие - индивидуальное.
- сушильная камера имела бы в поперечном сечении прямоугольную форму или форму круга или форму, соответствующую форме штабеля.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности существенных признаков, достаточных для достижения технического результата, а именно обеспечивается возможность более однородной термообработки древесины, из которой сформирован штабель древесины, уменьшаются затраты на прокачку воздушного потока за счет существенного снижения вихревых перетоков теплоносителя по полостям камеры, уменьшается средняя величина остаточной влажности обработанной древесины, уменьшается равновесная влажность, повышается однородность древесной структуры, повышается равномерность ее плотности.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
на фиг.1 изображен вид устройства сбоку;
на фиг.2 - вид сверху;
на фиг.3 - пример выполнения управляемых направляющих воздушного потока.
Полезная модель поясняется конкретным примером выполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения данной совокупностью существенных признаков заданного технического результата.
Согласно полезной модели устройство (фиг.1, 2, 3) для термообработки древесины содержит сушильную камеру 1 для размещения штабеля древесины, при этом сушильная камера 1 в поперечном сечении может иметь прямоугольную форму или форму круга или форму, соответствующую форме штабеля. Наиболее предпочтительное решение, когда форма поперечного сечения сушильной камеры соответствует форме штабеля.
В сушильной камере 1 расположено средство 2 циркуляции теплоносителя, находящегося в сушильной камере 1, которая разделена, по крайней мере, одним штабелем 8 древесины на две части 3, 4 - входную и выходную, с возможностью перетекания теплоносителя из входной части 3 в другую часть 4 через полости 5, образованные между древесиной, уложенной в штабель.
Во входной части 3 сушильной камеры 1 по направлению воздушного потока (показано стрелкой) расположены управляемые направляющие 6, служащие для распределения воздушного потока по длине и высоте штабеля 8.
В одном из вариантов выполнения полезной модели направляющие 6 могут быть выполнены с индивидуальным управлением, например, стержневым фиксатором 7 (фиг.3), т.е. каждая направляющая 6 имеет самостоятельное управление положением, независимым от других, или с объединенным управлением, когда элементы управления направляющими 6 связаны между собой с возможностью единовременного и одинакового изменения положения направляющих 6 в пространстве.
В другом варианте выполнения полезной модели направляющие 6 сгруппированы, при этом первая группа направляющих имеют объединенное управление, а другая группа - индивидуальное управление, что позволяет подстраивать режим термообработки в зависимости от вида древесины, его количества и размеров, а также их расположения в сушильной камере 1. Устройство согласно полезной модели работает следующим образом. Предварительно древесина в виде пиломатериалов укладывается в штабель 8 на транспортную тележку и закатывается с передней стороны в сушильную камеру 1 по рельсам 10, которая после этого закрывается по возможности герметично. Сушильная камера 1 представляет собой удлиненный полый корпус, выполненный цилиндрической формы или в виде прямоугольного параллелепипеда. Температура в сушильной камере 1 контролируется термоэлектрическими датчиками, а давление манометром. Термообработка осуществляется по заданному температурному и временному циклу путем нагрева и охлаждения древесины. С целью повышения эффективности термообработки, особенно в удаленных местах штабеля 8, предусмотрена система дифференцированного направления потока горячего воздуха в полости 5 штабеля по всей длине, ширине и высоте штабеля 8 за счет введения в конструкцию управляемых направляющих 6, предназначенных для равномерного распределения воздушного потока по длине и высоте штабеля 8. При этом, направляющие 6 (фиг.1) расположены в один ряд, одна направляющая 6 за другой, оси поворота направляющих 6 расположены со смещением в сторону от боковой поверхности 9 камеры 1 по направлению воздушного потока. Направляющие 6 установлены с возможностью принудительного поворота относительно оси и фиксации в заданном положении, например при помощи стержневого фиксатора 7. Таким образом, можно обеспечить различный установочный угол поворота направляющих 6 по длине сушильной камеры 1, исходя из условия равномерного распределения воздушного потока по длине и высоте штабеля 8. Для усиления решения этой задачи, направляющие 6 могут быть выполнены различными по форме в плане, так, на фиг.3 направляющие 6 выполнены расширяющимися к низу (показано пунктиром), при этом в поперечном сечении направляющие могут иметь дугообразную, Г-образную и другие формы.
Такое решение позволяет получение древесной структуры со стабильными свойствами, как по длине пиломатериалов, так и в поперечной плоскости, в частности, с более однородными характеристиками.