СПОСОБ СУШКИ ПИЛОМАТЕРИАЛА
SAWN TIMBER DRYING METHOD

Изобретение относится к технологии сушки древесины, в частности к способу сушки пиломатериала.
Известен способ сушки древесины по патенту РФ на изобретение №2550994 (опубликован 20.05.2015), в котором из пиломатериала слоями формируют штабель за счет установки между слоями разделительных элементов в виде реек, после чего в штабель между слоями пиломатериала устанавливают плоские инфракрасные излучатели, подводят к ним питание и осуществляют сушку пиломатериала с контролем температуры и отводом влаги, после чего над поверхностью верхнего слоя пиломатериала штабеля с зазором укладывают теплоизоляционный материал, затем по периметру боковых сторон на расстоянии, предотвращающем касание штабеля, выполняют охватывающий штабель контур, при этом отвод влаги во время сушки осуществляют путем конденсации ее паров с последующим стеканием по боковым поверхностям контура.
Недостатком способа является недостаточно равномерное по длине пиломатериала облучение его инфракрасным излучением, в частности, вблизи реек, разделяющих слои пиломатериала, происходит значительное локальное снижение излучения от плоских инфракрасных излучателей, что может привести к неравномерному высушиванию и короблению пиломатериала. Недостатком также является то, в техническом решении происходит повторное испарение сконденсированной влаги, что может приводить к большей увлажненности нижних поверхностей пиломатериалов (где эта влага скапливается при конденсации) по сравнению с верхними в нижнем слое пиломатериалов.
Технический результат, на получение которого направлено изобретение заключается в разработке способа, повышающего равномерность высушивания пиломатериала за счет повышения равномерности облучения плоскими инфракрасными излучателями по всей длине пиломатериала, в том числе, в местах установки разделительных элементов, а также за счет уменьшения возможности повторного испарения сконденсированной воды, что может приводить к большей увлажненности нижних поверхностей пиломатериалов по сравнению с верхними в нижнем слое пиломатериалов.
Технический результат достигается в способе, в котором  формируют штабель из слоев пиломатериала и, по крайней мере, из одного слоя в виде плоского инфракрасного излучателя, причем ширина и длина такого слоя не меньше, чем ширина и длина формируемого штабеля, при этом между слоями устанавливают слои разделительных элементов, после чего над поверхностью верхнего слоя штабеля с зазором укладывают теплоизоляционный материал, затем штабель оборачивают со всех боковых сторон на расстоянии, предотвращающем касание штабеля, мембраной паропроницаемой в одном направлении (в направлении от штабеля), подключают к, по крайней мере, одному слою в виде плоского инфракрасного излучателя питание и начинают сушку пиломатериалов с контролем температуры и влажности, при этом отвод паров воды, испаряемой из пиломатериала, осуществляют через указанную мембрану в окружающее пространство.
В одном из вариантов исполнения, плоский инфракрасный излучатель сформирован из нескольких элементов, располагаемых в одной плоскости и соединенных своими боковыми краями вплотную.
Предпочтительно осуществляют послойный контроль температуры пиломатериала и управление, по крайней мере, одним слоем в виде плоского инфракрасного излучателя во время сушки, при этом к каждому слою штабеля, выполненному в виде плоского инфракрасного излучателя, устанавливают датчик температуры и терморегулятор, связанные с выносным многоканальным терморегулятором.
В одном из вариантов исполнения, датчики температуры и терморегуляторы, связанные с выносным многоканальным терморегулятором, устанавливают к каждому элементу, по крайней мере, одного слоя в виде плоского инфракрасного излучателя.
Предпочтительно осуществляют послойный контроль температуры пиломатериала и управление, по крайней мере, одним слоем в виде плоского инфракрасного излучателя во время сушки, при этом связь с датчиков температуры и терморегуляторов, с выносным многоканальным терморегулятором осуществляется беспроводным способом, что исключает человеческий фактор, связанный с возможным обрывом проводов, делает мобильной саму установку для сушки пиломатериалов и дает возможность использовать данный метод в промышленном производстве при сушке больших объемов пиломатериалов.
Предпочтительно в штабеле установку слоев в виде плоского инфракрасного излучателя осуществляют на расстоянии от 0,2 м между ними по вертикали.
Предпочтительно устанавливают температуру сушки пиломатериала в диапазоне 35-70°C.
Предпочтительно разделительные элементы в каждом слое разделительных элементов выполняют одинаковой высотой из диапазона 0,0005-0,06 м, а шириной из диапазона 0,03-0,06 м.
Предпочтительно слои разделительных элементов окружающих слой в виде плоского инфракрасного излучателя выполняют из разделительных элементов высотой 0,0005-0,01 м.
Предпочтительно разделительные элементы выполняют в виде реек из дерева.
Предпочтительно мембраной паропроницаемой в одном направлении оборачивают штабель со всех боковых сторон на расстоянии из диапазона 0,0005-0,01 м от слоев пиломатериала, за счет выступающих за края его боковых сторон плоских инфракрасных излучателей и/или за счет размещенных на верхней поверхности штабеля каркасной рамки, и/или теплоизоляционного материала.
Предпочтительно штабель формируют на ровной поверхности пола, или почвы, или подложки с водоотводом выделившейся из пиломатериала воды, на слое из одинаковых поперечных брусков, установленных на одинаковом расстоянии друг от друга из диапазона 0,3 - 1,0 м.
В одном из вариантов исполнения под нижним слоем пиломатериала штабеля дополнительно располагают с зазором относительно пиломатериала слой теплоизоляционного материала.
В одном из вариантов исполнения слой теплоизоляционного материала под нижним слоем пиломатериала штабеля выполняют из элементов, которые располагают между слоями поперечных брусков, на которых формируется штабель.
В качестве теплоизоляционного материала используют вспененный полистирол с отражающим слоем, выполненным на одной его стороне, при этом теплоизоляционный материал укладывают отражающим слоем к пиломатериалу.
Теплоизоляционный материал над поверхностью штабеля выполняют параллельно поверхности верхнего слоя или с углом наклона к нему до 45,0° односкатным или двухскатным, при этом зазор, по меньшей мере, между одним краем теплоизоляционного материала и поверхностью верхнего слоя штабеля выполняют на расстоянии 0,1-0,15 м.
Укладка теплоизоляционного материала с зазором над поверхностью штабеля позволяет отражающему слою теплоизоляционного материала нагреться до температуры пиломатериала, что позволяет водяным парам во время сушки беспрепятственно выйти из верхнего слоя пиломатериала, не конденсируясь на поверхности отражающего слоя теплоизоляционного материала, и, под действием выходящих из древесины последующих водяных паров, переместиться к боковым сторонам контура, где водяные пары и удаляются через паропроницаемую в одном направлении мембрану в окружающее пространство.
Предпочтительно в штабеле каждый слой пиломатериала формируют из пиломатериалов с зазором в плоскости между ними.
При повышенном, по сравнению с проницаемостью мембраны, количестве испаряемой из пиломатериала при сушке воды, ее избыток может конденсироваться на внутренней поверхности мембраны с последующим стеканием вниз и последующим удалением и/или поглощением в основании (в полу или земле), на котором формируется штабель.
На фиг.1 схематично представлено поперечное сечение штабеля, сформированного при осуществлении способа, где:
1 - пол, 2 - поперечные бруски, 3 - слои пиломатериала, 4 - слои штабеля в виде плоских инфракрасных излучателей, 5 - слои разделительных элементов, 6 - каркасная рамка, 7 - теплоизоляционный материал, 8 - паропроницаемая в одном направлении мембрана, 9 - подводящие провода, 10 - терморегуляторы с устройством беспроводной связи, 11 - датчики температуры с устройством беспроводной связи, 12 - выносной многоканальный терморегулятор с устройством беспроводной связи.
Штабель формируют на ровном полу 1 с укладкой слоя поперечных брусков 2 одинаковой толщины, между которыми располагают теплоизоляционный материал 7. Штабель древесины выполняют на поперечных брусках 2 из слоев пиломатериала 3 и из слоев в виде плоских инфракрасных излучателей 4, а между слоями 3 и 4 устанавливают слои разделительных элементов 5, после чего над поверхностью верхнего слоя 3 штабеля укладывают каркасную рамку 6, и с зазором относительно верхнего слоя пиломатериала 3 укладывают теплоизоляционный материал 7, затем штабель оборачивают со всех боковых сторон на расстоянии, предотвращающем касание штабеля, мембраной 8 паропроницаемой в одном направлении (в направлении от штабеля), подключают к, по крайней мере, одному слою в виде плоского инфракрасного излучателя 4 питание и начинают сушку пиломатериалов 3 с контролем температуры и влажности, при этом отвод паров воды, испаряемой из пиломатериала 3 осуществляют через указанную мембрану 8 в окружающее пространство. Электрическое напряжение к слоям в виде плоского инфракрасного излучателя 4 подается при помощи подводящих проводов 9. Каждый слой в виде плоского инфракрасного излучателя 4 содержит терморегулятор 10, регулирующий его температуру и датчик температуры 11. Контроль и управление температурой каждого слоя в виде плоского инфракрасного излучателя 4 осуществляется при помощи выносного многоканального терморегулятора 12.
Предлагаемый способ сушки пиломатериала осуществляется следующим образом.
На ровный участок пола 1 на одинаковом расстоянии друг от друга раскладывают поперечные бруски 2 одинаковой толщины, между которыми укладывают вплотную теплоизоляционный материал 7. На поперечные бруски 2 на расстоянии в 0,1-0,2 м друг от друга укладывают первый слой пиломатериала 3 (досок или брусков) одинаковой толщины, которые подвергаются сушке. На первый слой пиломатериала 3, например досок, устанавливают первый слой поперечных разграничительных реек 5 одинаковой толщины. На первый слой разграничительных реек 5 устанавливают первый слой в виде плоского инфракрасного излучателя 4. Далее устанавливают второй слой поперечных разграничительных реек 5 одинаковой толщины, поверх которого на расстоянии в 0,1-0,2 м друг от друга укладывают второй слой пиломатериала 3 (досок или брусков) одинаковой толщины, которые необходимо высушить. В дальнейшем укладку слоев производят в той же последовательности до полного формирования штабеля:
- слой поперечных разграничительных реек 5,
- слой в виде плоского инфракрасного излучателя 4,
- слой поперечных разграничительных реек 5,
-слой пиломатериала 3.
По окончании формирования штабеля на его верхнюю поверхность укладывают каркасную рамку 6, края которой выступают за боковые стороны штабеля, а также поверх штабеля с зазором укладывают теплоизоляционный материал 7 с отражающим слоем, обращенный этим слоем к пиломатериалу 3. После чего штабель оборачивают с боковых сторон паропроницаемой в одном направлении (наружу от штабеля) мембраной 8 на расстоянии, предотвращающем касание штабеля по всей его высоте, с обеспечением герметичности соединения ее с теплоизоляционным материалом 7, при этом в нижней части мембрана 8 касается пола 1. При включении питания инфракрасных излучателей 4 пиломатериал 3 при заданной температуре прогревается и находящаяся в нем вода сначала свободная, а затем и связанная в виде паров вытесняется в пространство между слоями пиломатериала 3. Поскольку пространство между слоями пиломатериала небольшое, то последующие порции паров воды сразу же вытесняют первые к боковым сторонам штабеля к мембране 8, через которую удаляются во внешнее пространство. Пары воды также направляются вверх и вниз к теплоизоляционному материалу 7, но поскольку теплоизоляционный материал 7 имеет температуру, слой, то конденсации паров воды на отражающем слое теплоизоляционного материала не происходит. Все пары вытесненной воды поступают к мембране 8, через которую удаляются во внешнее пространство.
Продолжительность сушки пиломатериала 3 зависит от его толщины, влажности, пород древесины и составляет от 3-х до 14 суток.
Конкретный пример осуществления предлагаемого способа.
На ровный участок пола 1 на одинаковом расстоянии друг от друга в 0,6 м раскладывают поперечные бруски 2 одинаковой толщины 0,08 м × 0,08 м. На поперечные бруски 2, отступив от их края на 0,08 м, на расстоянии в 0,1-0,2 м друг от друга укладывают первый слой обрезного пиломатериала 3 (сосновые доски толщиной 0,04 м и длиной 6 м., размещенные на расстоянии в 0,01-0,2 м в плоскости слоя друг от друга) далее устанавливают первый слой поперечных разграничительных реек 5, на расстоянии в 0,6 м в плоскости между собой, с размерами в сечении 0,03 м × 0,03 м, определяющие расстояние между слоями штабеля. Далее устанавливают первый слой в виде плоского инфракрасного излучателя 4 с размерами 6 м × 1,2 м. Далее устанавливают второй слой поперечных разграничительных реек 5 с размерами в сечении 0,03 м × 0,03 м, поверх которого укладывают второй слой обрезного пиломатериала 3 (сосновые доски толщиной 0,04 м и длиной 6 м., размещенные на расстоянии в 0,01-0,2 м в плоскости слоя друг от друга) который необходимо высушить. В дальнейшем укладку слоев производят в той же последовательности до полного формирования штабеля:
- слой поперечных разграничительных реек 5 с размерами в сечении 0,03 м × 0,03 м,
- слой в виде плоского инфракрасного излучателя 4 с размерами 6 м × 1,2 м,
- слой поперечных разграничительных реек 5 с размерами в сечении 0,03 м × 0,03 м,
-слой пиломатериала 3 сосновые доски толщиной 0,04 м и длиной 6 м.
По окончании формирования штабеля на его верхнюю поверхность укладывают каркасную рамку 6 с размерами 6,2 м × 1,4 м, края которой выступают за боковые стороны штабеля на 0,1 м, а также поверх штабеля с зазором 0,01 м укладывают теплоизоляционный материал 7 с отражающим слоем, обращенный этим слоем к пиломатериалу 3. После чего штабель оборачивают с боковых сторон паропроницаемой в одном направлении (наружу от штабеля) мембраной 8 на расстоянии, предотвращающем касание штабеля по всей его высоте, которую вверху штабеля герметично соединяют с каркасной рамкой 6 (в варианте с выступающим теплоизоляционным материалом мембрану 8 герметично соединяют с теплоизоляционным материалом 7), при этом в нижней части мембрана 8 касается пола 1 и находится на расстоянии 0,02-0,1 м от боковых сторон штабеля. При включении питания инфракрасных излучателей 4 пиломатериал 3 по всей своей длине, в том числе, в местах установки разделительных элементов, прогревается при заданной температуре и находящаяся в нем вода сначала свободная, а затем и связанная, в виде паров вытесняется в пространство между слоями пиломатериала 3. Поскольку пространство между слоями пиломатериала 3, а также между слоями пиломатериала 3 и теплоизоляционным материалом 7 ограничено, то последующие порции паров воды сразу же вытесняют ранее выделенные порции паров воды к боковым сторонам штабеля к мембране 8, через которую удаляются во внешнее пространство. При этом конденсации паров воды на отражающем слое теплоизоляционного материала 7 не происходит, поскольку отражающий слой теплоизоляционного материала 7 имеет температуру, совпадающую с температурой слоев пиломатериала 3.
Контроль температуры и управление установленными в штабеле слоями плоских инфракрасных излучателей 4 во время сушки осуществляемый послойно при помощи  терморегуляторов 10 с устройствами беспроводной связи, датчиков температуры 11 с устройством беспроводной связи, и выносного многоканального терморегулятора 12 с устройством беспроводной связи, что позволяет выравнивать температуру слоев пиломатериала 3 штабеля и тем самым обеспечить качественную равномерную сушку пиломатериала 3 по всему объему штабеля.
Таким образом, разработан способ сушки пиломатериала повышающий равномерность его высушивания за счет повышения равномерности облучения плоскими инфракрасными излучателями по всей длине пиломатериала, в том числе, в местах установки разделительных элементов, а также за счет уменьшения возможности повторного испарения сконденсированной воды, за счет удаления паров воды через мембрану во внешнее пространство, чем достигается технический результат, на получение которого направлено изобретение.