Способ групповой пропитки лесоматериалов
WOOD PRODUCTS GROUP TREATMENT METHOD

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к способам защитной обработки древесины и может быть использовано в деревообрабатывающей промышленности при пропитке лесоматериалов, используемых в виде опор.
Уровень техники
Необработанная (натуральная) древесина разрушается и гниет под воздействием влаги, плесени. Древесину уничтожают вредные насекомые и грибы. Для защиты от вредных воздействий используют обработку древесины защитными составами - антисептиками.
По способу обработки антисептиками различают поверхностное нанесение (кистью, шпателем, аэрозолем) и пропитку. Поверхностная обработка не защищает внутренние объемы древесины. Поэтому основным способом наполнения древесины антисептиками (или другими жидкостями) является пропитка, причем в большинстве случаев - пропитка под давлением.
Известны способы пропитки под давлением. Наиболее часто используются способы автоклавной пропитки (Патякин В.И., Тишин Ю.Г., Базаров С.М. Техническая гидродинамика древесины. - М.: Лесн. пром-ть, 1990. С. 283-284; АС СССР 631335, кл. В27K 3/02, 1978: а.с. СССР 651948, кл. В27K 3/02, 1979).
Недостатками известных способов являются неравномерность распределения пропитывающего состава, наибольшее содержание состава в поверхностной области предметов труда, сложность осуществления технологического процесса и его высокая энергоемкость, невозможность осуществления пропитки только части сортимента - от торца на заданную длину.
Известен способ пропитки лесоматериалов, наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату. Это встречно-центробежный способ пропитки, когда в центробежном поле помещаются пропиточные цилиндры (емкости) с пропиточной жидкостью, расположенные на платформе центрифуги. В них поштучно загружают материал и начинают вращение платформы, в результате чего создается гидростатическое давление, максимальное по периферии окружности вращения. Под действием этого давления пропитывающая жидкость, вытесняя древесный сок, движется по капиллярам древесины к центру вращения платформы центрифуги (Патякин В.И., Соколова В.А. Эффективность способов пропитки древесины. Журнал «Вестник Красноярского аграрного университета, 2011, №5, с. 159-163 - прототип).
Недостатками известного способа-прототипа являются: сложность и длительность процесса поштучной загрузки-выгрузки материала в пропиточные емкости; необходимость дозированного пополнения каждой пропиточной емкости пропиточной жидкостью для осуществления последующего цикла пропитки; сложность и высокая материалоемкость (десятки тонн) оборудования для осуществления способа - центрифуги в виде рабочей платформы, на которой установлены емкости с пропиточной жидкостью; значительные энергетические затраты на работу привода центрифуги.
Раскрытие изобретения
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание нового способа пропитки лесоматериалов, при применении которого упрощается технологическое оборудование, загрузка осуществляются не поштучно в каждую, а групповым способом в одну пропиточную емкость, снижается энергоемкость процесса, повышается его производительность. Поставленная задача решается при применении способа групповой пропитки, включающего загрузку лесоматериалов в пропиточную емкость, их пропитку за счет гидростатического давления пропиточной жидкости, в котором, согласно изобретению, загрузку лесоматериалов в пропиточную емкость осуществляют групповым способом, размещая перед пропиткой пачку лесоматериалов вертикально в клети, ориентируя их комлевой частью вниз, пропитку осуществляют в пропиточной емкости за счет гидростатического давления столба пропиточной жидкости, высота которого равна глубине погружения нижних торцев лесоматериалов в пропиточную жидкость, при этом верхние торцы лесоматериалов распложены в пропиточной емкости над верхним уровнем пропиточной жидкости. При этом вес клети с лесоматериалами больше веса вытесняемой клетью с лесоматериалами пропиточной жидкости.
При размещении клети с вертикально расположенными лесоматериалами в зоне их нижних торцев на дне пропиточной емкости присутствует гидростатическое давление, величина которого тем больше, чем больше высота уровня столба жидкости в емкости. Это давление вытесняет клеточный сок из капиллярно-пористого пространства древесины. Сок движется вверх, а его место заменяется пропиточной жидкостью.
При пропитке лесоматериалов, используемых в виде опор, например опор линий передач, их высота достигает до 10 метров. Тогда гидростатическое давление в районе нижних торцев таких опор, почти полностью погруженных в пропиточную жидкость, превышает атмосферное давление в два раза (или иначе: в районе нижних торцев имеем давление в одну избыточную атмосферу). Этого давления достаточно, чтобы пропитать древесину опоры на высоту 1,5 метра (обычная величина заглубления опоры в грунт) приблизительно в течение часа.
Верхние торцы опоры должны быть размещены над поверхностью пропиточной жидкости, то есть соединены с пространством, в котором присутствует нормальное атмосферное давление.
Вес клети с лесоматериалами должен быть больше веса вытесняемой жидкости, что исключает всплытие клети с пачкой лесоматериалов при ее погружении в пропиточную жидкость.
Вертикальное размещение лесоматериалов комлями вниз способствует увеличению интенсивности пропитки, так как природное устройство капилляров древесины определяет преимущественное движение древесного сока снизу вверх.
Возможность размещения в пропиточной емкости достаточно большого количества лесоматериалов способствует повышению производительности процесса. Энергетические затраты на осуществления способа сводятся только к затратам на питание привода загрузочно-разгрузочного устройства, например крана. Пополнение пропиточной жидкости осуществляется насосом с визуальным контролем ее верхнего уровня.
Описание чертежей
На чертеже представлена схема участка для пропитки лесоматериалов.
Осуществление изобретения
Участок содержит канат 1, насос 2, пропиточную емкость 3 с пропитывающей жидкостью 4, клеть 5, лесоматериалы 6, пополнительную емкость 7.
Участок работает следующим образом.
Лесоматериалы 6, например бревна, загружают в клеть 5, установленную на сборочной площадке (на чертеже не показана). Затем клеть с лесоматериалами 6 канатом 1, соединенным с грузозахватным приспособлением (на чертеже не показано), поднимают и опускают на дно пропиточной емкости 3, заполненной пропиточной жидкостью 4 (например, антисептиком), и осуществляют процесс пропитки.
Завершив пропитку, клеть с бревнами вынимают из емкости, дают стечь пропиточной жидкости с поверхности бревен и подают клеть к месту разгрузки пропитанных бревен. Затем процесс повторяется.
Пропиточную емкость 3 пополняют пропиточной жидкостью 4 из пополнительной емкости 7 с помощью насоса 2.
Степень пропитки можно определять (как вариант) не весовым методом, а также по снижению уровня жидкости в период пропитки. Продолжительность пропитки для различных сортиментов устанавливают эмпирически, используя, например, подкрашенные пропиточные жидкости.
Пропиточная емкость может быть выполнена как в виде заглубленного бассейна, так и в виде емкости, основание которой размещено на уровне земли.
При осуществлении пропитки лесоматериалов по способам, описанным в изобретении и в прототипе, были использованы по 10 образцов древесины березы длиной 5,1 м, диаметром 0,2 м и влажностью 70%. Пропитка по способу, заявляемому в изобретении, была осуществлена за 30 мин на среднюю высоту 0,27 м. В установке по способу прототипа лесоматериалы пропитались за то же время, на ту же длину.
Сопоставительный анализ заявляемого способа и прототипа позволяет выявить следующие отличия.
При практически одинаковой интенсивности пропитки, энергозатраты на создание гидростатического давления, то есть пуск, вращение и остановка центрифуги с диаметром рабочей платформы 10 м, в прототипе в десятки раз выше затрат на создание такого же гидростатического давления пропиточной жидкости в оборудования, осуществляющем работу по заявляемому способу. Поштучная загрузка-выгрузка лесоматериалов в пропиточные стаканы прототипа - трудоемкая и длительная операция. Групповая загрузка пропиточной ванны образцами лесоматериалов продолжалась 1 мин, а пропиточных стаканов центрифуги - 15 мин. Центрифуга с платформой 10 м - это сложное, дорогое, материалоемкое оборудование, тогда как комплект оборудования для предлагаемого способа включает только емкость для размещения пропиточной жидкости. Объем обрабатываемых материалов в прототипе незначителен и определяется размерами платформы центрифуги, тогда как в предлагаемом способе размеры пропиточной емкости практически не ограничены.
Сопоставительный анализ заявляемого способа и прототипа выявляет наличие отличительных признаков у заявляемого способа по сравнению с наиболее близким аналогом, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию «новизна».
Наличие отличительных признаков дает возможность получить положительный эффект, выражающийся в создании нового способа пропитки лесоматериалов, при применении которого упрощается технологическое оборудование, снижается его стоимость и материалоемкость, упрощается и ускоряется загрузка и выгрузка лесоматериалов, снижается энергоемкость процесса, повышается его производительность.
Поскольку при исследовании объекта изобретения по патентной и научно-технической литературе не выявлено решений, содержащих признаки заявляемого изобретения, отличные от прототипа, следует сделать вывод, что заявляемое изобретения соответствует критерию «существенные различия».
Использование способа по заявляемому изобретению в деревоперерабатывающей промышленности обеспечивает ему соответствие критерию «промышленная применимость».