УСТАНОВКА ДЛЯ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ ПРОПИТКИ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ

Установка для центробежной пропитки лесоматериалов относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использована при пропитке лесоматериалов различными модифицирующими составами с целью придания им особых физико-химических свойств.
Известна центробежная установка (Описание изобретения к авторскому свидетельству SU 631335, приоритет от 22.04.1977, опубликовано 05.11.1978), в которой капилляры пропитываемых лесоматериалов оказываются в контакте с пропиточным составом, подающимся к их предварительно увлажненным торцам. Пропиточный состав вводится в лесоматериал из емкости центробежной установки под действием центробежных сил при вращении установки вокруг оси, перпендикулярной плоскости радиального расположения лесоматериалов.
Недостатком известной центробежной установки является невысокое качество пропитки лесоматериалов, которое снижается в результате уменьшения гидростатического давления пропиточного состава от торца лесоматериала, находящегося в контакте с этим составом, к центру вращения. Кроме того, в связи с тем, что плоскость радиального расположения лесоматериалов перпендикулярна оси вращения центробежной установки, в ней затруднена пропитка длинномерных лесоматериалов из-за больших габаритных размеров и большой разницы в окружных скоростях вращательного движения торцов, двигающихся по малому и большому радиусу, пропитываемых лесоматериалов.
Известна установка для пропитки лесоматериалов (Описание изобретения к патенту RU 2187428, приоритет от 31.01.2001, опубликовано 20.08.2002), включающая приводной двигатель, который через карданную передачу связан с емкостью установки, в периферийное отделение которой из бака подают пропиточный состав. В этот состав целиком помещают лесоматериалы, параллельно оси вращения, по периферии емкости. За пределами емкости расположена камера для сбора клеточного сока лесоматериалов, который стекает в бак. Установка имеет защитное ограждение.
Недостатками известной установки являются сложность конструкции и недостаточная эффективность процесса пропитки, обусловленная тем, что пропиточный состав будет поступать в древесину пропитываемых лесоматериалов только в радиальном по отношению к ее годичным слоям направлении, в направлении, перпендикулярном капиллярам (поперек волокон), в котором движение влаги значительно хуже, нежели в направлении вдоль капиллярных каналов (вдоль волокон).
Наиболее близким по своей сущности и взятым за прототип является известное устройство для пропитки лесоматериалов (Описание к патенту на полезную модель RU 95590, приоритет от 26.03.2010, опубликовано 10.07.2010), включающее ротор с осью вращения, емкость для пропиточной жидкости и приспособление для размещения лесоматериалов. Ротор содержит платформу и приводной вал, размещенный в опоре вращения по оси вращения. Емкость для пропиточной жидкости выполнена в виде смонтированного по периметру ротора соосно с его осью вращения и жестко соединенного с ротором полого тора, имеющего кольцевое щелевое отверстие для подачи в устройство пропиточной жидкости. Тор содержит ребра жесткости, сохраняющие форму его поперечного сечения при силовом воздействии лесоматериалов и пропиточной жидкости при вращении ротора. Полость ротора выполнена так, чтобы верхний уровень пропиточной жидкости при ее достаточном объеме до периода вращения ротора был ниже верхней плоскости платформы. Приспособление для размещения лесоматериалов выполнено в виде смонтированных на поверхности ротора ложеобразных элементов, сообщающихся с тором посредством отверстий, выполненных в торе. Ложеобразные элементы имеют крепления, предотвращающие выброс лесоматериалов вверх.
Недостатками устройства является сложность конструкции и невозможность пропитки лесоматериалов большой длины в связи с тем, что лесоматериалы расположены радиально в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора. При необходимости пропитки длинномерных лесоматериалов потребуется установка большого диаметрального размера, кроме того, будет наблюдаться большая разница в окружных скоростях вращательного движения торцов, двигающихся по малому и большому радиусу, пропитываемых лесоматериалов, что негативно отразится на качестве и скорости процесса пропитки.
Технический результат предлагаемого устройства заключается в повышении качества пропитки, производительности процесса и обеспечении возможности пропитки длинномерных лесоматериалов.
Достигается технический результат тем, что приспособления для размещения лесоматериалов выполнены в виде герметичных пеналов, равномерно расположенных по окружности, описанной вокруг оси вращения ротора, и при этом установленных вдоль оси вращения ротора под острым углом к ней, таким образом, что при вращении вокруг оси ротора вместе с ним они описывают траекторию образующей усеченного конуса, внутри приспособлений для размещения лесоматериалов со сторон наиболее удаленных от оси вращения ротора поверхностей установлены упорные элементы, причем каждое из приспособлений для размещения лесоматериалов заполнено пропиточной жидкостью и снабжено одним или более штуцерами для залива и слива пропиточной жидкости.
На фиг. 1 представлена установка для центробежной пропитки лесоматериалов в продольном разрезе. На фиг. 2 представлено сечение А-А установки для центробежной пропитки лесоматериалов. На фиг. 3 представлен вид Б установки для центробежной пропитки лесоматериалов.
Установка для центробежной пропитки лесоматериалов включает ротор 1 с осью 2 вращения, приспособления 4 для размещения лесоматериалов 6. Приспособления 4 для размещения лесоматериалов 6 смонтированы на поверхности ротора 1 и выполнены в виде пеналов, равномерно расположены по окружности 5 описанной вокруг оси 2 вращения ротора 1 и установлены вдоль оси 2 вращения ротора 1 под острым углом к ней таким образом, что при вращении вокруг оси 2 ротора 1 вместе с ним они описывают траекторию образующей усеченного конуса. Внутри каждого из приспособлений 4 для размещения лесоматериалов 6 со стороны наиболее удаленной от оси 2 вращения ротора 1 поверхности 7 установлены упорные элементы 8. Каждое из приспособлений 4 для размещения лесоматериалов 6 снабжено одним или более штуцерами для залива 9 и слива 3 пропиточной жидкости 10.
Упорные элементы 8 обеспечивают наличие зазора между пропитываемым лесоматериалом 6, находящимся в приспособлении 4 для размещения лесоматериалов 6 и сплошной внутренней поверхностью 7 приспособления 4 для размещения лесоматериалов 6, к которой под действием центробежных сил будет стремиться прижаться пропитываемый лесоматериал 6 во время вращения ротора 1. Кроме того, они будут предотвращать прогиб пропитываемых лесоматериалов 6 под действием центробежных сил при работе устройства для пропитки лесоматериалов. Для обеспечения процесса пропитки упорные элементы 8 должны свободно пропускать пропиточную жидкость 10, например быть выполнены с перфорированной отверстиями поверхностью 7 контакта с пропитываемыми лесоматериалами 6 или быть выполнены в виде узких полос, распределенных вдоль поверхности 7 приспособления 4 для размещения лесоматериалов 6.
Работает предлагаемая установка для центробежной пропитки лесоматериалов следующим образом. В приспособления 4 помещаются подлежащие пропитке лесоматериалы 6, их герметично закрывают и через штуцер 9 заполняют пропиточной жидкостью 10. Посредством электродвигателя и передаточного механизма (не показано) приводят во вращение ротор 1, который вращают с заданной скоростью определенный промежуток времени в зависимости от геометрических размеров и породы пропитываемых лесоматериалов. По прошествии заданного промежутка времени ротор 1 останавливают и из приспособлений 4 извлекают пропитанные лесоматериалы 6, а на их место помещают новые и повторяют цикл работы установки для центробежной пропитки лесоматериалов.
При необходимости слива пропиточной жидкости из приспособления 4 для пропитки лесоматериалов 6 используют штуцер 3.
При вращении ротора 1 по мере увеличения скорости вращения под действием центробежных сил лесоматериалы 6 будут прижиматься к упорным элементам 8, которые обеспечивают наличие зазора между пропитываемым лесоматериалом 6 и поверхностью 7 приспособления 4 для размещения лесоматериалов, а также предотвращают чрезмерно большое прогибание пропитываемых лесоматериалов 6 под действием центробежных сил. Для того чтобы обеспечить свободное движение пропитывающей жидкости через древесину лесоматериалов 6, упорные элементы имеют небольшую площадь контакта с поверхностью лесоматериалов для чего их выполняют с перфорированной отверстиями поверхностью 7 контакта с пропитываемыми лесоматериалами 6 или в виде узких проставок, распределенных вдоль поверхности 7 приспособления 4 для размещения лесоматериалов 6.
В результате действия центробежных сил, обусловленных вращением ротора 1 вокруг оси 2 с размещенными на нем в приспособлениях 4 пропитываемыми лесоматериалами 6, лесоматериалы 6 будут испытывать значительные гидростатические давления, которые будут вытеснять имеющуюся влагу из капиллярно-порового пространства древесины лесоматериалов 6 за их пределы и заполнять освободившиеся поры пропиточной жидкостью, находящейся во внутреннем пространстве приспособлений 4 для пропитки лесоматериалов 6, обеспечивая тем самым пропитку лесоматериалов 6 по всему их объему.
Установка для центробежной пропитки лесоматериалов может быть использована не только при пропитке лесоматериалов различными модифицирующими составами с целью придания им особых физико-химических свойств, но и с целью центробежной сушки лесоматериалов. В этом случае приспособления 4 для размещения лесоматериалов 6 пропиточной жидкостью не заполняются.
При пропитке лесоматериалов, ориентированных вдоль оси вращения и расположенных своими пластями к оси вращения, центробежным способом пропиточная жидкость поступает в лесоматериалы за счет диффузии через толщу клеточных оболочек и через окаймленные поры в поперечном направлении. Известно, что поперечная проницаемость обычно значительно меньше продольной. Благодаря тому что в предлагаемой установке для центробежной пропитки лесоматериалов лесоматериалы 6 располагаются под острым углом к оси 2 вращения ротора 1 таким образом, что при вращении вокруг оси 2 ротора 1 вместе с ним они описывают траекторию образующей усеченного конуса, движение пропиточного состава в древесине лесоматериалов 6 будет осуществляться не только в поперечном, но и продольном направлениях.
Известно, что влага в древесине всегда перемещается в направлении убывающей влажности за счет капиллярных сил натяжения, возникающих в микрокапиллярах клеточных стенок. При центробежной обработке в первую очередь влага удаляется с той поверхности лесоматериалов, которая находится наиболее далеко от оси вращения. В установке для центробежной пропитки лесоматериалов - это поверхность 7 лесоматериалов 6. Поскольку лесоматериалы 6, находящиеся в приспособлениях 4, расположены под углом к оси 2 вращения ротора 1, то и на разных участках их поверхности 7, описывающей траекторию образующей усеченного конуса, будут действовать различные центробежные силы, определяемые радиусом окружности, описываемой той или иной точкой поверхности 7 лесоматериала 6, за счет чего влага в древесине лесоматериалов 6 будет проходить не только в поперечном, но и продольном направлениях. По мере удаления имеющейся в лесоматериалах 6 влаги их древесина будет насыщаться пропиточной жидкостью. Все это будет способствовать повышению показателей процесса пропитки - повышению качества пропитки, повышению производительности процесса, обеспечению возможности пропитки длинномерных лесоматериалов.
Источники информации
1. Описание изобретения к авторскому свидетельству SU 631335, приоритет от 22.04.1977, опубликовано 05.11.1978.
2. Описание изобретения к патенту RU 2187428, приоритет от 31.01.2001, опубликовано 20.08.2002.
3. Описание к патенту на полезную модель RU 95590, приоритет от 26.03.2010, опубликовано 10.07.2010.