Способ и устройство для сушки дров
METHOD AND DEVICE FOR DRYING OF FIREWOOD

Область техники
Заявленное изобретение относится к сушильному устройству, предназначенному для сушки дров из древесины, которое дополняет твердотопливный котел. Кроме того, изобретение относится к способу сушки дров из древесины, согласно которому высушиваемый материал сушится в сушильном устройстве, дополняющем твердотопливный котел.
Уровень техники
При использовании дров из древесины, цельных или колотых, подлежащих сжиганию в твердотопливных котлах, предназначенных для отопления загородных домов, дач, производственных площадей до 1500 кв.м., одним из наиболее важных показателей качества является сухость материала с максимальной влажностью - 30%. При эксплуатации котла с использованием дров, влажность которых превышает 30%, время работы котла на одной закладке будет примерно на 30% меньше максимально возможного показателя (вместо 12 часов 8 часов). Соответственно, увеличивается расход дров и уменьшается КПД котла. Обычно уменьшение влажности древесных дров, предназначенных для сжигания в твердотопливных котлах для отопления загородных домов, дач, производственных площадей до 1500 кв.м., сводится к высушиванию их в помещении, например в сарае, и на открытом воздухе, в например в поленнице. При таком высушивании возможно присутствие насекомых-древоточцев, появление плесени и дефектов, кроме того, качество и продолжительность высушивания зависит от времени года. В большинстве случаев дрова не достигают необходимого максимально допустимого или ниже процента влажности их приходиться досушивать, а именно необходимое количество дров для одной топки досушивают в помещении с котлом, например, на полу, что неудобно, так как занимает много места и неэффективно, дрова в горке на полу обволакиваются теплым воздухом только сверху и те дрова, что находятся в нижнем и внутреннем ярусах горки медленнее высушиваются, их необходимо перемещать наверх, а верхние вниз, что приводит к трудозатратам и мусору.
Известно решение «Котел водогрейный на дровах и отходах деревообработки КВГ-0,2А», предназначенный для отопления помещений и получения горячей воды давлением до 0,6 МПа (6,0 кгс/см≤). Используется в системах теплоснабжения производственных и административных зданий для сушки досок в сушильных камерах». Данное решение имеет специальный накопитель дров, имеющий совместную стенку с топочной камерой. В накопитель дров загружают дрова (щепу, опилки), которые высушиваются в процессе топки котла за счет тепла, проходящего через совместную стенку и сразу же подаются в топочную камеру по средствам толкателя. Недостатком данного решения является то, что дрова сразу же подаются в топочную камеру, т.е. самые нижние дрова не успеют высохнуть до необходимого процента влажности, кроме того, дрова просыхают неравномерно, соответственно, увеличивается выделение сажи, смол и дегтя на внутренних поверхностях котла, уменьшается КПД котла, увеличивается расход дров, так же недостатком является громоздкость конструкции и невозможность отсоединить накопитель дров при необходимости, http://www.agrometall.ru/kotel/kvg02a/.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является разработка такого технического решения, которое позволяет эффективно равномерно просушить древесные дрова цельные и/или колотые до максимально допустимого процента влажности в 30% на базе уже существующего твердотопливного котла любой конструкции с использованием только тепла, дающего самим котлом в процессе топки и позволяющего сушить дрова как для уже идущего процесса топки, так и в прок.
Заявленная задача решается посредством способа и устройства, охарактеризованных в независимых пунктах формулы, и их вариантов в зависимых пунктах формулы.
Способ для сушки дров основан на принципе передачи тепла от твердотопливного котла к высушиваемым дровам посредством воздуха, осуществляется при помощи устройства. Устройство при помощи крепежных элементов крепится прямо на корпус твердотопливного котла, не меняя его внутренней конструкции, и состоит из корпуса и креплений, закладка дров может быть осуществлена перед началом топки и/или в процессе топки котла, теплый воздух, нагретый котлом, свободно проходит через устройство, в которое загружены дрова, теплый воздух, идущий с той стороны, на которой закреплено устройство, прогревает дрова, расположенные в устройстве со стороны котла, теплый воздух, проходящий под устройством, поднимаясь вверх, прогревает дрова снизу устройства и со второй боковой стороны, теплый воздух, поднимаясь вверх, свободно проходит через устройство и между дровами и прогревает дрова, расположенные в середине, древесина прогревается, свободная и связанная влага в древесине превращается в пар, который, поднимаясь вверх, поглощается нагретым воздухом помещения.
В основу способа заложен принцип передачи тепла от твердотопливного котла к высушиваемым дровяным дровам посредством воздуха, т.е. в процессе горения внутри твердотопливного котла нагревается рубашка с жидкой средой, которая, в свою очередь, передает тепло воздушной среде вокруг котла, теплые воздушные потоки проходят через устройство, в которое загружены древесные дрова, древесина прогревается, свободная и связанная влага в древесине превращается в пар, который потом поглощается нагретым воздухом помещения, при этом древесные дрова свободно пропускают воздушные потоки между собой.
Благодаря заявленному устройству для сушки дров процесс высушивания проходит равномерно, так как устройство имеет такую конструкцию, при которой теплый воздух эффективно прогревает дрова со всех сторон. Нагретый воздух от твердотопливного котла идет непосредственно с той стороны, на которой навешано устройство, и прогревает дрова, расположенные в устройстве со стороны котла, также теплый воздух проходит под устройством и, поднимаясь вверх, прогревает дрова снизу устройства и со второй боковой стороны, кроме того, теплый воздух, поднимаясь вверх, свободно проходит между дровами и прогревает дрова, расположенные в середине, испаряющаяся влага поднимается вверх и поглощается теплым воздухом помещения.
Способ для сушки дров, основанный на принципе передачи тепла от твердотопливного котла к высушиваемым дровам посредством воздуха, осуществляется при помощи устройства, которое при помощи крепежных элементов крепится прямо на корпус твердотопливного котла, закладка дров может быть осуществлена перед началом топки и/или в процессе топки котла, теплый воздух, нагретый котлом, свободно проходит через устройство, в которое загружены дрова, теплый воздух, идущий с той стороны, на которую закреплено устройство и прогревает дрова, расположенные в устройстве со стороны котла, теплый воздух, проходящий под устройством, поднимаясь вверх, прогревает дрова снизу устройства и со второй боковой стороны, теплый воздух, поднимаясь вверх, свободно проходит через устройство и между дровами и прогревает дрова, расположенные в середине, древесина прогревается, свободная и связанная влага в древесине превращается в пар, который, поднимаясь вверх, поглощается нагретым воздухом помещения.
Устройство для сушки дров по одному из вариантов осуществления изобретения состоит из корпуса и креплений, корпус состоит из рам и полотна, одна из двух рам корпуса имеет крепления, с помощью которых устанавливается на котел параллельно его вертикальной боковой стенке, вторая рама расположена под углом ≈60°-90° по отношению к первой, узел соединения рам расположен внизу и может быть в виде сварного шва и/или петли.
В частном случае выполнения пространство, образуемое между рамами сзади и сверху устройства, и пространство между элементами рам может быть заполнено сетчатым полотном и/или тонкими элементами в виде троса, и/или брусков, и/или цепей, и/или проволоки, или любых других тонких элементов, достаточно прочных и устойчивых к деформациям, элементы расположены на расстоянии друг от друга параллельно и/или под разными углами, а также дополнительно может иметь пластины усиления между элементами рам.
Устройство для сушки дров в другом варианте осуществления изобретения состоит из корпуса и креплений, корпус состоит из рам и полотна, одна из двух рам корпуса имеет крепления, с помощью которых устанавливается на котел параллельно его вертикальной боковой стенке, вторая рама расположена под углом ≈60° по отношению к первой, узел соединения рам расположен внизу и может быть в виде сварного шва и/или петли, пространство, образуемое между рамами сзади и сверху устройства, и пространство между элементами рам может быть заполнено сетчатым полотном и/или тонкими элементами в виде троса, и/или брусков, и/или цепей, и/или проволоки или любых других тонких элементов, достаточно прочных и устойчивых к деформациям, элементы расположены на расстоянии друг от друга параллельно и/или под разными углами.
Устройство для сушки дров в другом варианте осуществления изобретения состоит из корпуса и креплений, корпус состоит из рам и полотна, одна из двух рам корпуса имеет крепления, с помощью которых устанавливается на котел параллельно его вертикальной боковой стенке, вторая рама расположена под углом ≈90° по отношению к первой, узел соединения рам расположен внизу и может быть в виде сварного шва и/или петли, пространство, образуемое между рамами сзади и сверху устройства, и пространство между элементами рам может быть заполнено сетчатым полотном и/или тонкими элементами в виде троса, и/или брусков, и/или цепей, и/или проволоки, или любых других тонких элементов, достаточно прочных и устойчивых к деформациям, элементы расположены на расстоянии друг от друга параллельно и/или под разными углами.
В указанных вариантах исполнения устройства его корпус состоит из двух рам (РАМА –
1) плоская или пространственная стержневая система, элементы которой (стойки, ригели) жестко соединены между собой во всех или некоторых узлах. Металлические, железобетонные и деревянные рамы служат несущими конструкциями зданий, мостов, эстакад и других сооружений; 2) несущая часть машины или установки. Большой Энциклопедический словарь. 2000), соединенных между собой одной стороной, например при помощи навесных петель или сваренные между собой, угол меду рамами может быть выполнен в диапазоне от ≈60°-90°, пространство, образуемое между рамами сзади и сверху устройства, и пространство между элементами рам может быть заполнено сетчатым полотном и/или тонкими элементами в виде троса, и/или брусков (БРУС (стержень) (в строительной механике) - конструктивный элемент, поперечные размеры которого малы по сравнению с длиной. Большой Энциклопедический словарь. 2000), и/или цепей, и/или проволоки, или любых других тонких элементов, достаточно прочных и устойчивых к деформациям, элементы расположены на расстоянии друг от друга параллельно и/или под разными углами.
Следует заметить, что те варианты устройства, в которых соединение рам осуществлено при помощи петель, способны при отсутствии необходимости высушивания дров складываться и не занимать место в помещении, без демонтажа с корпуса котла.
Устройство для сушки дров в отличном от предыдущих вариантов осуществления изобретения состоит из корпуса и креплений, корпус выполнен на основе вертикально ориентированного параллелепипеда, у которого отсутствует верхняя грань для загрузки дров через верх, передняя грань может быть подвижной или сдвижной, или открывающейся, или отсутствовать, а остальные грани выполнены с перфорацией или из сетчатого материала.
В частных случаях исполнения данного варианта устройство имеет укороченную переднюю грань, благодаря чему в нижней части устройства образуется свободное пространство и появляется возможность загрузки дров через верх. Внутреннее пространство устройства может иметь полки, благодаря которым дрова удобно размещать для сушки, а также наличие полок способствует улучшению циркуляции теплого воздуха и испарений внутри устройства.
Краткое описание чертежей:
фиг. 1 - схематичное изображение устройства для сушки 1 вариант, вид справа;
фиг. 2 - схематичное изображение устройства для сушки 1 вариант, вид спереди;
фиг. 3 - схематичное изображение устройства для сушки 1 вариант, вид слева;
фиг. 4 - схематичное изображение устройства для сушки 1 вариант, вид сверху;
фиг. 5 - схематичное изображение устройства для сушки 1 вариант, в проекции;
фиг. 6 - схематичное изображение устройства для сушки 1 вариант, установленное на твердотопливный котел, вид спереди;
фиг. 7 - схематичное изображение устройства для сушки 1 вариант, установленное на твердотопливный котел, вид слева;
фиг. 8 - схематичное изображение устройства для сушки разновидность 1 варианта, вид справа;
фиг. 9 - схематичное изображение устройства для сушки разновидность 1 варианта, вид спереди;
фиг. 10 - схематичное изображение устройства для сушки разновидность 1 варианта, вид слева;
фиг. 11 - схематичное изображение устройства для сушки разновидность 1 варианта, вид сверху;
фиг. 12 - схематичное изображение устройства для сушки разновидность 1 варианта, в проекции;
фиг. 13 - схематичное изображение устройства для сушки разновидность 1 варианта, установленное на твердотопливный котел, вид спереди;
фиг. 14 - схематичное изображение устройства для сушки разновидность 1 варианта, установленное на твердотопливный котел, вид слева;
фиг. 15 - схематичное изображение устройства для сушки 2 вариант, установленное на твердотопливный котел, вид спереди;
фиг. 16 - схематичное изображение устройства для сушки 2 вариант, установленное на твердотопливный котел, вид слева;
Обозначение конструктивных элементов:
1 - котел;
2 - камера сгорания;
3 - рубашка;
4 - корпус котла;
5 - устройство для сушки дров;
6 - дрова;
7 - теплый воздух;
7.1 - теплый воздух, прогревающий дрова, расположенные вдоль стенки котла;
7.2 - теплый воздух, проходящий внизу под устройством;
8 - испарение;
9.1 - рама 1 корпуса устройства для сушки дров;
9.2 - рама 2 корпуса устройства для сушки дров;
10 - петля;
11 - тонкие элементы в виде троса, и/или брусков (БРУС (стержень) (в строительной механике) - конструктивный элемент, поперечные размеры которого малы по сравнению с длиной. Большой Энциклопедический словарь. 2000), и/или цепей, и/или проволоки;
12 - зацепы;
13 - пластинки для усиления.
Осуществление изобретения
Осуществление способа сушки дров
Устройство (5) при помощи крепежных элементов (12) крепится с одной стороны справа или слева фиг. 6, 7, 13, 14, 15, 16, прямо на корпус (4) твердотопливного котла (1). В устройство (5) закладывают дрова (6) сверху фиг. 15, 16 или спереди фиг. 6, 7, 13, 14 в зависимости от вида установленного устройства. Закладку дров (6) в устройство (5) осуществляют перед началом топки и/или в процессе топки котла (1). В процессе горения внутри твердотопливного котла (2) теплый воздух (7) нагревает рубашку (3) с жидкой средой, которая, в свою очередь, передает тепло воздушной среде вокруг котла (7.1) фиг. 6, 7, 13, 14, 15, 16, теплый воздух (7.1, 7.2) проходит через устройство (5), в которое загружены древесные дрова (6), теплый воздух (7.1) от твердотопливного котла идет непосредственно с той стороны, на которой закреплено устройство (5), и прогревает дрова, расположенные в устройстве (5) со стороны котла, также теплый воздух (7.2) проходит под устройством (5) и, поднимаясь вверх, прогревает дрова (6) снизу устройства (5) и со второй боковой стороны, кроме того, теплый воздух, поднимаясь вверх, свободно проходит между дровами и прогревает дрова, расположенные в середине, древесина прогревается, свободная и связанная влага в древесине превращается в пар (8), который, поднимаясь вверх, поглощается нагретым воздухом помещения, при этом древесные дрова свободно пропускают теплый воздух и пар между собой.
В одном из частных случаев осуществления изобретения при помощи 1 варианта устройства (5) фиг. 1-7 одна из рам (9.1) корпуса уставлена на котел (1) фиг. 6 при помощи зацепов (12) фиг. 5 прямо за корпус котла (4) фиг. 6 параллельно его вертикальной боковой стенке, вторая рама (9.2) по отношению к первой (9.1) расположена под углом ≈60°, узел соединения рам петля (10) расположен внизу фиг. 5, 6, при таком расположении рам (9.1, 9.2) высушиваемые дрова (6) фиг. 6 располагаются с увеличением объема к верху, благодаря чему теплый воздух (7.1), идущий от котла (1) в сторону, прогревает те дрова (6), которые расположены вдоль стенки котла, а теплый воздух, идущий внизу (7.2) под устройством, поднимается вверх, сталкивается с дровами (6), которые опираются на вторую раму (9.2) и прогревает их. Почти отсутствие полотна в рамах позволяет беспрепятственно проходить теплым воздушным потокам (7, 7.1, 7.2) через устройство к дровам (6) (фиг. 6) и выходить пару (8).
В другом из частных случаев осуществления изобретения при помощи 1 варианта устройства (5) фиг. 8-14 одна из рам (9.1) корпуса установлена на котел (1) фиг. 13 при помощи зацепов (12) фиг. 12 прямо за корпус котла (4) фиг. 13 параллельно его вертикальной боковой стенке, вторая рама (9.2) по отношению к первой (9.1) расположена под углом ≈90°, узел соединения рам, петля (10), расположен внизу, при таком расположении рам высушиваемые дрова (6) располагаются с увеличением объема к низу (фиг. 6), но с уменьшением толщины дров в удалении от котла, благодаря чему теплый воздух (7.1), идущий от котла (1) в сторону, прогревает те дрова, которые расположены вдоль стенки котла, а теплый воздух, идущий внизу (7.2) под устройством, прогревает дрова (6), которые опираются на вторую раму (9.2). Почти отсутствие полотна в рамах позволяет беспрепятственно проходить теплым воздушным потокам (7, 7.1, 7.2) через устройство к дровам (6) (фиг. 13) и выходить пару (8).
В одном из частных случаев осуществления изобретения при помощи 2 варианта устройства (5) фиг. 15-16 корпус выполнен на основе вертикально ориентированного параллелепипеда, все грани которого выполнены с перфорацией или из сетчатого материала. Устройство не имеет верхней грани, благодаря чему появляется возможность загрузки дров через верх. Дрова лежат прямо на дне, дно как и все остальные грани имеет перфорацию. Теплый воздух (7.1), идущий от котла (1) в сторону, прогревает стенку устройства (5), которая прогревает прилегающие к ней дрова (6), а также через отверстия перфорации теплый воздух (7.1) проходит внутрь устройства и также прогревает дрова (6), теплый воздух (7.2), идущий внизу под устройством (5), проходит через отверстия перфорации, прогревает дрова (6) внутри устройства (5). Древесные дрова (6) свободно пропускают теплый воздух (7.1, 7.2) и пар (8) между собой.
В другом из частных случаев осуществления изобретения при помощи 2 варианта, устройство (5) может иметь укороченную переднюю грань, благодаря чему в нижней части устройства образуется свободное пространство, через которое теплый воздух более эффективно будет поступать в устройство для сушки.
В третьем из частных случаев осуществления изобретения при помощи 2 варианта, устройства (5), передняя грань может быть подвижной, сдвижкой или открывающейся, или может вообще не иметь передней грани, благодаря чему появляется возможность загрузки дров для сушки спереди.
В четвертом из частных случаев осуществления изобретения при помощи 2 варианта, устройства (5), внутреннее пространство устройства может иметь полки, благодаря которым дрова удобно размещать для сушки, а также наличие полок способствует улучшению циркуляции теплого воздуха и испарений внутри устройства.
Примерами получения заявленного технического результата могут служить данные приведенные в таблице 1, «показатели температуры и влажности дров при использовании устройства для сушки».
2
3
Условия проведения замеров: объем помещения - 300 м, влажность воздуха в помещении - 50-60%, температура воздуха в помещении - 21,4°C, марка котла, на котором установлено устройство для сушки дров - ПК10, средняя температура котла - 77,7°C, объем одной закладки дров для сушки - 0,05 м, время сушки одной закладки - 8-9 часов. Замер влажности дров проводился прибором для измерения влажности дров и стройматериалов TESTO 616, влажность и температура воздуха в помещении гигрометром Center 310 (внесен в госреестр 22129-04).