Устройство для пропитки древесины
WOOD IMPREGNATION DEVICE

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности, к оборудованию для сквозной пропитки древесины жидкостями.
Известно устройство для пропитки древесины (Пат. РФ №2684312; МПК В27К 3/10; опубл. 05.04.2019), в котором с одного торца заготовки создается избыточное давление, а с другого торца - разрежение.
Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет пропитывать заготовки длиной более 800 мм.
Известно устройство для пропитки древесины под давлением (Пат. РФ №2227779; МПК В27К 3/10; опубл. 27.04.2004), позволяющее осуществить сквозную пропитку крупномерных сырых бревен.
Недостатком известного устройства является то, что оно позволяет пропитывать лишь легкопропитываемые породы - березу, ольху, осину, тополь, так как избыточное давление в устройстве не может превышать 1,2 МПа.
Известно устройство для пропитки древесины с торца под давлением (Пат. РФ №2511302; МПК В27К 3/02; опубл. 10.04.2014), включающее автоклав, в крышку и в стенки которого по длине вмонтированы ультразвуковые излучатели, пневмогидравлический аккумулятор давления, конусные насадки, емкость с пропиточной жидкостью, гидравлический насос, гидравлический пульсатор, манометр. Перед пропиткой древесины пропиточной жидкостью заготовка помещается в автоклав и закрепляется конусными насадками. Гидравлический насос подает пропиточную жидкость в автоклав, создавая при этом заданное давление. Пропитка осуществляется посредством гидравлического пульсатора, подающего пропиточную жидкость в торец заготовки, и ультразвуковых излучателей, действующих в ее поперечном направлении. За счет создания импульса давления, ультразвукового поля и больших избыточных давлений можно пропитать сырые заготовки длиной до 3 м практически любой породы. Принято за прототип.
Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет создать равномерное содержание пропиточной жидкости по всему сечению заготовки: в устройстве пропиточная жидкость движется, в первую очередь, по крупным капиллярам, в результате чего образуются непропитанные участки.
Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, - обеспечение равномерности распределения пропиточного раствора по всему сечению заготовки.
Для решения поставленной задачи устройство для пропитки древесины, включающее автоклав, в крышку и в стенки которого по длине вмонтированы ультразвуковые излучатели, ультразвуковой генератор, ножи, бак с пропиточной жидкостью, перекачивающий насос, гидравлический пульсатор, манометр, согласно изобретению, для создания реверса движения пропиточного раствора и, как следствие, равномерного распределения пропиточного раствора по сечению заготовки дополнительно содержит силовой гидроцилиндр, гидроцилиндр подачи пропиточного раствора, дроссель для регулировки амплитуды колебаний пропиточного раствора и предохранительный клапан.
В процессе движения пропиточного раствора по макро- и микрокапиллярам вдоль волокон наименьшее сопротивление движению будет в наиболее крупных анатомических элементах - сосудах и трахеидах. В микрокапиллярах из-за трения о стенки скорость движения будет значительно меньше, а в некоторых случаях будет отсутствовать. Вследствие этого некоторые участки древесины будут оставаться непропитанными. Простой реверс движения пропиточного раствора не даст эффекта равномерности, так как она будет двигаться по тем же капиллярам, только в обратном направлении. Равномерность распределения пропиточного раствора может быть достигнута при изменении его амплитуды колебаний с одновременным созданием противодавления на торце заготовки, противоположном торцу, с которого поступает пропиточный раствор.
На фиг. 1 представлена общая схема устройства для пропитки древесины.
Устройство для пропитки древесины содержит гидростанцию 1, силовой гидроцилиндр 2, гидроцилиндр 3 подачи пропиточного раствора, автоклав 4, в крышку и в стенки которого по длине вмонтированы ультразвуковые излучатели (на фиг. не показаны), блок клапанов 5, заготовку 6, дроссель 7 для регулировки амплитуды колебаний пропиточного раствора, предохранительный клапан 8, гидравлический пульсатор 9, нож 10, манометр 11, напорный клапан 12, нож 13, соленоидный клапан 14, пульт управления 15, бак 16 с пропиточным раствором, магистраль 17 нагнетания пропиточного раствора в заготовку 6, магистраль 18 нагнетания пропиточного раствора в автоклав 4, манометр 19, вентиль 20, электронный контактный манометр (ЭКМ) 21, перекачивающий насос 22, предохранительный клапан 23, вентиль 24, фильтры 25.
Устройство для пропитки древесины работает следующим образом.
Заготовка 6 загружается в автоклав 4 и насаживается на ножи 10 и 13. Гидростанция 1 обеспечивает гидравлической энергией силовой гидроцилиндр 2, осуществляющий возвратно-поступательное движение жестко связанного с ним гидроцилиндра 3 подачи пропиточного раствора в автоклав 4 и заготовку 6. Независимо, в какую сторону движется силовой гидроцилиндр 2, блок клапанов 5 обеспечивает постоянный поток пропиточного раствора в одном направлении. Подача пропиточного раствора в автоклав 4 происходит по магистрали 18 нагнетания пропиточного раствора. После этого включаются ультразвуковые излучатели, которые ускоряют движение пропиточного раствора во всех направлениях.
Магистраль 17 нагнетания пропиточного раствора через гидравлический пульсатор 9 обеспечивает импульсную подачу пропиточного раствора в торец заготовки 6 через нож 10. Давление, создаваемое пропиточным раствором на заготовку 6, закрепленную ножами 10 и 13, наблюдается на манометре 11. Частота колебаний пропиточного раствора задается на пульте управления 15 путем изменения числа оборотов электрического двигателя гидравлического пульсатора 9, который обеспечивает частоту колебаний пропиточного раствора от 1 до 30 Гц. Давление и скорость перемещения штока гидроцилиндра 3 подачи пропиточного раствора регулируются на панели гидростанции 1 в обоих направлениях. С начала технологического процесса вентиль 20, установленный перед напорным клапаном 12, открыт. Его закрытие производится после прохождения через заготовку 6 50-80 л пропиточного раствора.
Амплитуда колебаний пропиточного раствора формируется при помощи дросселя 7 для регулировки амплитуды колебаний и предохранительного клапана 8, установленного в магистрали 17 нагнетания пропиточного раствора в заготовку 6. Для равномерной и ускоренной пропитки заготовки 6 с другой стороны на выходе с автоклава 4 встроен напорный клапан 12, позволяющий создать противодавление (контроль на манометре 19) и направлять поток в обратную сторону по незаполненным пропиточным раствором каналам.
Магистраль 18 нагнетания пропиточного раствора в автоклав 4 в момент пуска устройства через соленоидный клапан 14 (нормально открытый) от гидроцилиндра 3 подачи пропиточного раствора подает его в автоклав 4 и создает внутри него давление, согласно верхнему пределу, установленному на ЭКМ 21. При достижении этой величины соленоидный клапан 14 закроется, и пропиточный раствор пойдет через гидравлический пульсатор 9 по магистрали 17 нагнетания пропиточного раствора для пропитки заготовки 6. В момент снижения давления в автоклаве 4 до нижней настройки ЭКМ 21 напорный клапан 12 снова откроется, таким образом поддерживая заданное давление внутри автоклава 4. Предохранительный клапан 23, вмонтированный в корпус, предохраняет автоклав 4 от избыточного давления. После завершения процесса пропитки заготовки 6 происходит сброс давления в автоклаве 4 путем плавного открытия вентиля 24. Пропиточный раствор сливается в бак 16 с пропиточным раствором при помощи перекачивающего насоса 22. Путем открытия крышки заготовка 6 снимается с ножей 10 и 13 и извлекается из автоклава 4. По завершении цикл пропитки повторяется. Фильтрация пропиточного раствора производится с помощью фильтров 25.
Использование заявляемого устройства позволяет осуществить равномерную пропитку по всему сечению и всей длине заготовки древесины. Разброс концентрации пропиточного раствора составляет от 4 до 8% от массы древесины, в результате чего полностью отсутствуют непропитанные участки.