УСТРОЙСТВО ДЛЯ СУШКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ

Полезная модель относится к лесной и деревообрабатывающей промышленности, в частности, к СВЧ устройствам для сушки изделий из древесины.
Известно устройство для сушки пиломатериалов, содержащее СВЧ-печь конвейерного типа, включающую камеру нагрева с впускным и выпускным устройствами, узел ввода СВЧ-энергии, связанный с камерой нагрева, и подающий механизм. СВЧ-печь снабжена парой неприводных горизонтальных валков, установленных за выпускным устройством СВЧ-печи, и генератором ультразвуковых колебаний, включающим вертикально установленный магнитострикционный преобразователь, связанный через акустический концентратор с одним из валков, причем размер межвалкового зазора выбирается меньшим толщины исходного материала на величину радиальной усушки (Патент на изобретение №2134388, МПК: F26B 003/347, F26B 005/02).
Однако в данном устройстве не решена проблема равномерности распределения внутренних источников тепла при СВЧ диэлектрическом нагреве, что отрицательно сказывается на качестве конечного продукта.
λ
λ
Известна установка для сушки изделий из древесины, содержащая рабочую камеру, СВЧ-генератор, подключенный к рупорным антеннам, вентилятор для подачи воздуха. При этом наружная поверхность рупорных антенн размещена от внутренней поверхности рабочей камеры на расстоянии h, определяемом из соотношения h=(1,7-1,8), где  - длина волны СВЧ-генератора (Заявка на изобретение №99118860/06, МПК: F26В 3/347).
Известно СВЧ-устройство для термообработки плоских диэлектрических материалов, содержащее СВЧ-генератор, подключенный к камере нагрева с периодичной замедляющей системой, содержащей штыри, связки и пластины, над которыми расположен нагреваемый материал.
Замедляющая система выполнена в виде секции многоэтажной двумерно-периодической системы, каждый этаж которой содержит три связки, смещенные одна относительно другой на 1/2 периода в направлении, перпендикулярном направлению распространения СВЧ-энергии, первая и вторая из которых электрически соединены со стороны СВЧ-генератора по всей длине пластиной, и две пластины, расположенные с двух торцевых сторон связок и электрически соединенные с ними (Патент РФ на изобретение №2027323, МПК: Н05В 6/64).
Недостатками данных устройств являются большие габаритные размеры, необходимость водяного охлаждения мощных генераторов СВЧ энергии, а также сравнительно низкая скорость сушки.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является устройство для сушки пиломатериалов в виде досок или брусьев, представляющее собой конвейерную СВЧ-печь, содержащую СВЧ-генератор, волновод, нагревательную камеру, ленточный транспортер, установленный с возможностью движения его ленты через нагревательную камеру, и два шлюза. В конвейерную СВЧ-печь с помощью конвейерной ленты непрерывно подают пакеты пиломатериалов повышенной влажности, нагревают их до температуры не более 80°С, сушат на стеллаже с помощью окружающего воздуха и контролируют влажность в процессе сушки (Патент РФ на изобретение №2066027, МПК: F26B 3/347).
Однако использование данного устройства требует больших затрат времени на проведение вспомогательных операций сборки-разборки пакетов пиломатериалов при их сушке вне СВЧ-печи с помощью окружающего воздуха. Кроме того, недостатками данного устройства являются относительно низкое качество сушки и низкая производительность процесса, обусловленная многократностью повторения цикла сушки до достижения требуемой конечной влажности.
Задача настоящей полезной модели заключается в создании малогабаритного СВЧ устройства для сушки досок с равномерным СВЧ диэлектрическим нагревом, позволяющим снизить количество брака и деформации досок, и характеризующегося повышенной скоростью сушки.
Поставленная задача решается тем, что устройство для сушки изделий из древесины, включающее блок сушки, содержащий рабочую камеру и подводящий волновод; источник СВЧ энергии, соединенный с подводящим волноводом, металлические шлюзы, примыкающие к рабочей камере, транспортирующее устройство, согласно предлагаемому техническому решению, содержит металлический лоток для размещения обрабатываемого изделия, подводящий волновод имеет однородный и неоднородный вдоль продольной оси участки, при этом металлический лоток расположен со стороны выхода неоднородного участка волновода и неразъемно соединен с однородным участком волновода, а рабочая камера образована стенками неоднородного участка волновода и металлическим лотком, транспортирующее устройство выполнено с возможностью возвратно-поступательного перемещения обрабатываемого изделия через рабочую камеру.
Устройство может содержать, по крайней мере, один дополнительный блок сушки, расположенный по направлению перемещения обрабатываемого изделия и соединенный с источником СВЧ энергии.
Подводящий волновод выполнен с прямоугольным сечением.
Неоднородный участок волновода выполнен высотой, линейно уменьшающейся в направлении, противоположном источнику СВЧ энергии.
Металлические шлюзы снабжены подпружиненными металлическими валиками, оси которых расположены перпендикулярно направлению перемещения обрабатываемого изделия.
Транспортирующее устройство может представлять собой соединенные посредством цепной передачи подвижную раму и электродвигатель или соединенные посредством ременной передачи ленточный транспортер и реверсивный двигатель.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена конструкция рабочей камеры с бегущей волной на прямоугольном волноводе, на фиг.2 - рабочая камера со шлюзами, на фиг.3 представлен сборочный чертеж СВЧ устройства для сушки досок (вид сбоку), на фиг.4 представлен сборочный чертеж СВЧ устройства для сушки досок (вид сверху).
Позициями на чертежах обозначены: 1 - рабочая камера на прямоугольном волноводе, 2 - источник СВЧ энергии (генератор), 3 - однородный участок волновода, 4 - неоднородный участок волновода, 5 - продольная ось волновода, 6 - металлический лоток, 7 - обрабатываемое изделие (доска), 8 - металлическая дверь, 9 - фланец, 10 - диэлектрическая пластина, 11 - металлический шлюз, 12 - подпружиненные валики, 13 - металлическая заглушка, 14 - подвижная рама, 15 - электродвигатель, 16 - цепная передача, 17 - подвижные валики.
Устройство для сушки изделий из древесины включает, по крайней мере, одну рабочую камеру 1, связанную с источником СВЧ-энергии 2 посредством прямоугольного волновода, образованного однородным 3 и неоднородным 4 вдоль продольной оси 5 волновода участками, при этом неоднородный участок волновода 4 выполнен с линейным уменьшением его высоты в сторону, противоположную источнику СВЧ-энергии 2 и совместно с металлическим лотком 6 для размещения обрабатываемой доски 7 (фиг.1) образует рабочую камеру 1. Лоток 6 со стороны источника СВЧ-энергии выполнен неразъемно соединенным с отрезком однородного волновода 3, а с противоположной стороны - снабжен металлической дверью 8, замыкающей рабочую камеру 1. Однородный участок волновода 3 подсоединен к источнику СВЧ энергии 2 (генератору) посредством фланца 9. В рабочей камере 1 на выходе неоднородного участка волновода 4 расположена диэлектрическая пластина 10, например, из фторопласта, герметизирующая пространство внутри прямоугольного волновода с целью защиты источника СВЧ энергии 2 от водяных паров, образующихся в процессе обработки. Для предотвращения утечки СВЧ энергии в окружающую среду в конструкции устройства предусмотрены металлические шлюзы 11, расположенные по направлению движения доски 7 и примыкающие к рабочей камере 1. Для уменьшения зазора между стенками шлюзов и доской 7, в шлюзах установлены подпружиненные металлические валики 12, ось которых расположена параллельно продольной оси 5 прямоугольного волновода, а с торцов доски, для предотвращения утечек СВЧ энергии при крайних положениях доски, расположены металлические заглушки 13, закрепленные, например, на подвижной раме 14, связанной с электродвигателем 15 посредством цепной передачи 16. Устройство также содержит подвижные валики 17, обеспечивающие свободное качение (возвратно-поступательное) доски 7. В качестве электродвигателя 15 может быть использован асинхронный двигатель с частотным регулятором скорости вращения. При использовании двух и более рабочих камер расстояние между ними выбирают в зависимости от размера обрабатываемого изделия и равномерного распределения в нем СВЧ энергии.
Для осуществления обработки доску 7 через металлическую дверь 8 помещают в лоток 6 рабочей камеры 1 и по отрезку однородного волновода 3 в рабочую камеру 1 подают СВЧ энергию от источника СВЧ энергии 2. При этом с помощью транспортирующего устройства, представляющего собой подвижную раму 14, связанную с электродвигателем, или ленточный транспортер, связанный с реверсивным двигателем, обеспечивают возвратно-поступательное движение доски 7. Отрезок неоднородного волновода 4 позволяет равномерно распределять внутренние источники тепла в обрабатываемом изделии. Влажность доски измеряют психометром (вручную). В зависимости от начальной влажности древесины и от скорости сушки задают режим работы генератора СВЧ энергии. При достижении влажности заданного значения перемещение доски 7 прекращают, доску вынимают из лотка 6, а на ее место устанавливают новую.
3
Пример. Заявляемое устройство с двумя рабочими камерами с расстоянием между ними 3 м и двумя СВЧ генераторами OM52S(31)ESHL Samsung мощностью 0,8 кВт, частотой 2450 МГц использовали для сушки стандартной обрезной доски длиной 6 м, сечением 30×250 мм. Прямоугольный волновод изготовлен из нержавеющей стали поперечным сечением 90×45 мм. В качестве электродвигателя использован асинхронный двигатель с частотным регулятором скорости вращения - 4А1008УЗ мощностью Рдв=1.5 кВт. Питание СВЧ генераторов осуществлялось от однофазной сети переменного тока напряжением 220±22 В, частотой 50±0,5 Гц. Скорость перемещения доски относительно рабочих камер составляла 0,06 м/с. Часть доски нагревалась одним генератором, а другая часть - вторым. При этом от устройства доска выдвигалась на три метра в каждую сторону (минимальный размер помещения для размещения устройства составил 9 м). В процессе сушки диэлектрическая проницаемость досок ε' изменялась от 2,2 до 5,4, а тангенс угла диэлектрических потерь tgδ от 0,12 до 0,24. Скорости сушки составила 1.8% влажности в час при начальной влажности доски 40-50%, а при начальной влажности 20-25% - 1.3-1.4% влажности в час. СВЧ нагрев позволяет получить и большую скорость сушки, но для получения качественных пиломатериалов она не должна превышать 2% влажности в час. Расходы на энергоресурсы при сушке составили в среднем 18-20 кВтч на уменьшение влажности на 1% в 1 м, разброс температуры внутри изделия - не более 5%.
Таким образом, использование предлагаемого устройства позволяет увеличить скорость и качество обрабатываемого материала, сократить расходы на обслуживание устройства. Использование, по крайней мере, двух рабочих камер на прямоугольном волноводе позволяет значительно уменьшить габариты устройства.