УСТРОЙСТВО ДЛЯ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ

Устройство для сушки древесины относится к технике сушки пиломатериалов и может найти применение в лесной, деревообрабатывающей и других отраслях промышленности. В частности, полезная модель может быть использована на небольших деревообрабатывающих предприятиях, а также при сушке бруса, шпал, горбыля и досок в полевых условиях.
Известна установка для сушки древесины, включающая сушильную камеру с приточным вентилятором, выходным отверстием и тепловой насос (см. патент на полезную №147857 Российская Федерация МПК F26В 9/06 (2006.01) Установка для сушки древесины / Андреев С.Α., Судник Ю.А., Рудобашта СЛ., Семина А.А. - 2014112298/06; заявл. 01.04.2014; опубл. 20.11.2014. Бюл.№32).
Недостатком такой установки является неравномерная сушка древесины вследствие сложности удаления влаги из ее внутренних слоев, а также невысокая производительность процесса.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение качества и производительности сушки древесины.
Такой технический результат достигается тем, что устройство для сушки древесины, включающее сушильную камеру с приточным электровентилятором, выходной шахтой и тепловым насосом, дополнительно снабжена входными и выходными воздуховодами, двухпозиционным исполнительным механизмом и двумя регулирующими органами, блоком управления, коммутирующим устройством, источником напряжений и сигнализатором, при этом в качестве теплового насоса использован полупроводниковый термопреобразователь, разделяющий сушильную камеру на две части, причем первый, второй и третий входы коммутирующего устройства подключены к первому, второму и третьему выходам источника напряжений соответственно, управляющий вход - к блоку управления, первый выход - к тепловому насосу, второй выход - к двухпозиционному исполнительному механизму, а третий выход - к приточному электровентилятору, второй выход блока управления подключен к сигнализатору, входные воздуховоды пневматически соединены с приточным электровентилятором и подведены к двум частям сушильной камеры через ее боковую стенку, выходная шахта пневматически соединена с выходными воздуховодами, подсоединенными к двум частям сушильной камеры через ее верхнюю стенку, а двухпозиционный исполнительный механизм механически связан с двумя регулирующими органами, установленными в местах соединения входных воздуховодов с приточным электровентилятором и выходных воздуховодов с выходной шахтой.
На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для сушки древесины.
Устройство для сушки древесины включает сушильную камеру 1, представляющую собой, например, каркасную металлическую конструкцию в форме параллелепипеда, обшитую металлическими листами, покрытыми теплоизоляционным материалом. Внутри сушильной камеры 1 установлен тепловой насос 2, представляющий собой полупроводниковый термопреобразователь на эффекте Пельтье, выполненный в виде пластины, состоящей из набора полупроводниковых термопар. Противоположные грани теплового насоса 2 представляют собой поверхности отбора (холодная поверхность) и выделения теплоты (горячая поверхность) при протекании через термопары электрического тока. Тепловой насос 2 разделяет сушильную камеру 1 на две (первую и вторую) части, при этом его холодная и горячая поверхности обращены в разные части сушильной камеры 1.
Снаружи боковой стенки сушильной камеры 1 установлен приточный электровентилятор 3, который посредством входных воздуховодов 4 и 5 пневматически соединен с ее двумя частями. Над верхней стенкой сушильной камеры 1 расположена выходная шахта 6, представляющая собой вертикально расположенную трубу, разветвляющаяся снизу на два выходных воздуховода 7 и 8. Выходные воздуховоды 7 и 8 пневматически соединены с двумя частями сушильной камеры 1. В местах соединения входных воздуховодов 4 и 5 с приточным электровентилятором 3 и выходных воздуховодов 7 и 8 с выходной шахтой 6 установлены регулирующие органы 9, представляющие собой заслонки, управляемые внешними механическими воздействиями. Регулирующие органы 9 механически связаны с двухпозиционным исполнительным механизмом 10, установленным снаружи сушильной камеры 1 и представляющим собой, например, соленоидное электромеханическое устройство дискретного принципа действия, имеющее два рабочих положения.
Источник 11 напряжений включен в электрическую сеть и имеет три выхода, различающиеся по величине и роду электрических напряжений. Например, на первом выходе источника 11 напряжений - постоянное напряжение величиной 9…48 В, на втором - постоянное напряжение величиной 110 В, на третьем - переменное напряжение с частотой 50 Гц и величиной 220 В. Первый, второй и третий выходы источника 11 напряжений подключены к первому, второму и третьему входам коммутирующего устройства 12, являющегося многоцепным коммутатором на полупроводниковых приборах в ключевых режимах. К управляющему входу коммутирующего устройства 12 подключен выход блока 13 управления, представляющего собой электронное устройство, реализующее выдачу команд в соответствии с заложенной программой и корректирующим заданием оператора. Второй выход блока 13 управления подключен к сигнализатору 14, представляющего собой, например, источник звуковых или световых воздействий (громкоговоритель, сигнальные лампы и т.д.). Первый выход коммутирующего устройства 12 подключен к тепловому насосу 2, второй выход - к двухпозиционному исполнительному механизму 10 и третий выход - к приточному электровентилятору 3.
Устройство для сушки древесины работает следующим образом.
Сушимая древесина загружается внутрь первой и второй частей сушильной камеры 1. Оператор включает устройство для сушки древесины в сеть и настраивает блок 13 управления в зависимости от выбранного режима сушки и вида сушимой древесины. Постоянное напряжение величиной 9…48 В с первого выхода источника 11 напряжений подается на первый вход коммутирующего устройства 12. Блок 13 управления выдает команду на управляющий вход коммутирующего устройства 12, в результате чего с его первого выхода напряжение величиной 9…48 В подается на тепловой насос 2. В соответствии с эффектом Пельтье при протекании постоянного тока через термопары полупроводникового термопреобразователя происходит перенос теплоты с одной грани теплового насоса 2 на другую. Поскольку тепловой насос противоположными гранями контактирует с пространством разных частей сушильной камеры 1, в одной из них (например, первой) происходит поглощение теплоты, а в другой (например, во второй) - ее выделение. Это явление сопровождается снижением температуры в первой части сушильной камеры 1 и повышением ее во второй.
Одновременно со второго выхода источника 11 напряжений постоянное напряжение величиной 110 В подается на второй вход коммутирующего устройства 12. Блок 13 управления подает команду на управляющий вход коммутирующего устройства 12 и через его второй выход постоянное напряжение величиной 110 В подается на двухпозиционный исполнительный механизм 10. Двухпозиционный исполнительный механизм 10 срабатывает и передает механическое воздействие на регулирующие органы 9, переводя их в положение, при котором входной воздуховод 4 и выходной воздуховод 7 оказываются закрытыми, а входной воздуховод 5 и выходной воздуховод 8 - открытыми.
Закрытое состояние входного воздуховода 4 и выходного воздуховода 7, а также снижение температуры поверхности отбора теплоты теплового насоса 2 в первой части сушильной камеры 1 приводит к значительному снижению температуры находящейся в ней древесины и замерзанию содержащейся внутри влаги. По мере замерзания влаги в структуре древесины происходят изменения, сопровождающиеся расширением пор, которое частично сохраняется при последующем прогреве древесины.
В то же время блок 13 управления подает команду на управляющий вход коммутирующего устройства 12 и через его третий выход переменное напряжение величиной 220 В и частотой 50 Гц подается на приточный электровентилятор 3. Приточный электровентилятор 3 подает воздух из окружающей среды через открытый входной воздуховод 5 во вторую часть сушильной камеры 1, из которой воздух выходит наружу через открытый выходной воздуховод 8 и выходную шахту 6.
Благодаря повышенной температуре за счет работы теплового насоса 2 и воздухообмену, обеспечиваемому приточным электровентилятором 3, во второй части сушильной камеры 1 происходит сушка находящейся в ней древесины при благоприятных условиях.
Через заданный интервал времени блок 13 управления через второй выход подает команду на сигнализатор 14, оповещающий оператора об окончании сушки древесины во второй части сушильной камеры 1. Оператор должен извлечь высушенную древесину из второй части сушильной камеры 1 и заложить в нее новую партию. Одновременно блок 13 управления подает команду на управляющий вход коммутирующего устройства 12, в котором происходит инверсия полярности постоянного напряжения величиной 9...48 В, подаваемого с его первого выхода к тепловому насосу 2. При этом в соответствии с явлением Пельтье происходит изменение направления переноса теплоты с одной грани теплового насоса 2 на другую. Теперь грань теплового насоса, контактирующая с пространством первой части сушильной камеры 1, нагревается, а грань, контактирующая с пространством второй части сушильной камеры 1, охлаждается. Одновременно блок 13 управления подает команду на управляющий вход коммутирующего устройства 12 и на его втором выходе напряжение пропадает. Это приводит к обесточиванию двухпозиционного исполнительного механизма 10 и передачу механического воздействия на регулирующие органы 9, переводя их в положение, при котором входной воздуховод 4 и выходной воздуховод 7 оказываются открытыми, а входной воздуховод 5 и выходной воздуховод 8 - закрытыми. В то же время приточный вентилятор 3 продолжает работать, но теперь воздухообмен происходит в первой части сушильной камеры 1.
Древесина, находящаяся в первой части сушильной камеры 1, начинает нагреваться и подвергаться вентиляции. Эта древесины сушится с повышенной эффективностью, поскольку раскрытые в ее структуре поры позволяют вывести влагу из глубинных слоев. По мере сушки древесины в первой части сушильной камеры 1 происходит замораживание второй партии древесины во второй части. По окончании сушки древесины в первой части сушильной камеры 1 происходит выдача команды блоком 13 управления на сигнализатор 14, который оповещает оператора о необходимости изъятия высушенной древесины из первой части сушильной камеры 1 и загрузки в нее новой партии.
Далее процесс сушки повторяется. При этом части сушильной камеры 1 постоянно меняют свое функциональное назначение (от замораживания к нагреву и вентиляции древесины и наоборот).
Предложенная полезная модель позволяет повысить качество сушки древесины, поскольку при ее реализации удается извлечь влагу из более глубоких слоев сушимого материала. В то же время использование принципа теплового насоса для одновременного охлаждения и нагрева разных частей сушильной камеры за счет явления переноса теплоты позволяет существенно сократить энергозатраты.
Заявляемая полезная модель может быть также использована при сушке других объектов, например зерна производственного назначения, кормов, а также пищевого сырья и сельскохозяйственных продуктов.