СПОСОБ ПРОПИТКИ ДРЕВЕСИНЫ
METHOD OF WOOD IMPREGNATION

Изобретение относится к пропитке заготовок древесины для железнодорожных шпал, столбов и свай.
Известен способ пропитки древесины при помощи ультразвука (Коновалова Н.Н. Установление оптимальных режимов комбинированной обработки древесины дуба ультразвуком и теплом для ускорения созревания коньячных спиртов при их резервуарной выдержке. - Автореф. Дисс. Канд. Техн. наук, М.: МГУПП, 2004, аналог).
Недостатком данного способа является то, что скорость пропитки ускоряется только при пропитке поперек волокон (пропитка по малому размеру). В данном способе ультразвук используется для ускорения скорости диффузии спиртов в древесину.
Известен способ автоклавной пропитки древесины, в котором пропитка производится путем чередования статического и динамического давлений (патент РФ №2124434, кл. В27К 3/08, 10.01.1999, бюл. №6, аналог).
Недостатками данного способа являются длительное время пропитки (10 циклов по 15 минут) и то, что пропитывается только поверхностный слой древесины на глубину 10-15 мм. По этому способу невозможно пропитать весь объем древесины.
Известен способ пропитки сырых цилиндрических заготовок древесины, в котором создают давление с одного торца заготовки 3 МПа, а просачивание поперек волокон исключается механически (патент РФ №2227779 кл. В27К 3/10, 27.04.2004, бюл. №12, прототип).
Недостатком указанного способа является низкое качество пропитки древесины хвойных пород, а также трудоемкость процесса и длительное время пропитки.
Изобретение решает задачу повышения качества и сокращения времени пропитки и дает возможность пропитывать цилиндрические заготовки древесины длиной до 6 м.
Это достигается тем, что способ для пропитки древесины под давлением пропитывающей жидкостью сырых цилиндрических заготовок с торца реализован при помощи устройства, которое, согласно изобретению, снабжено смонтированной на станине металлической трубой, к торцам которой прикреплены конусные насадки, зажимающие между собой внутри трубы цилиндрическую заготовку. Причем внутри левой насадки установлен ультразвуковой излучатель, а правая насадка перемещается при помощи гидроцилиндра. Для предотвращения растрескивания заготовки в полость между трубой и заготовкой перед началом пропитки закачивается пропиточная жидкость под давлением, равным статическому давлению жидкости в рабочей головке. В качестве пропиточной жидкости используется маслянистый антисептик (ЖТК или каменноугольное масло).
На чертеже представлена общая схема устройства для реализации способа.
Устройство содержит станину 1, с закрепленной на ней металлической трубой 2, левую конусную насадку 3, правую конусную насадку 4, ультразвуковой излучатель 5, емкость с пропиточной жидкостью 6, гидравлический насос 7, манометр 8, пневмогидравлический аккумулятор давления 9, гидропульсатор 10 с обратным клапаном, вспомогательный трубопровод 11, емкость для сбора воды 12, горизонтальный гидроцилиндр 13.
Способ пропитки осуществляется следующим образом. Оцилиндрованное сырое бревно укладывают в трубу 2, затем бревно зажимают между рабочей 3 и вспомогательной 4 головками при помощи гидроцилиндра 13. Происходит полная герметизация устройства. Маслянистый антисептик из емкости 6 под давлением, создаваемым насосом 7, подается через гидропульсатор 10 в полость левой конусной насадки 3, а также в аккумулятор давления 9 и в полость между трубой и бревном. В полости между бревном и трубой создается гидравлическое давление, равное давлению жидкости в древесине во время пропитки. Это необходимо для предотвращения растрескивания бревна при пропитке.
Пневмогидравлический аккумулятор давления служит для поддержания постоянного статического давления при пропитке. Гидропульсатор служит для создания переменного давления. Переменное давление и ультразвуковые колебания пропиточной жидкости позволяют разрушать поперечные стенки сосудов. При этом процесс пропитки проходит достаточно быстро даже для бревна длиной 6 м. Выходящая из противоположного торца вода поступает в емкость 12. После прекращения выхода воды отключают гидропульсатор, а пропиточную жидкость из полости между трубой и заготовкой откачивают насосом в емкость 6. Затем пропитанное бревно извлекают из установки и цикл повторяется.
2
2
Требуемое статическое давление пропитки 4-5 МПа, так как при давлении ниже 4 МПа скорость пропитки неоправданно низкая, а при давлении выше 5 МПа скорость пропитки увеличивается незначительно. Требуемая интенсивность ультразвука 13-17 Вт/см, так как при интенсивности ультразвука ниже 13 Вт/см2 заготовка не пропитывается на всю длину, а при интенсивности ультразвука выше 17 Вт/см прочность заготовки снижается. Величина переменного давления принимается равной 1 МПа.
2
Пример 1. Для пропитки оцилиндрованного сырого бревна из березы диаметром 20 см и длиной 3 м маслянистым антисептиком его укладывают в трубу. Затем бревно зажимают между рабочей и вспомогательной головками. Происходит полная герметизация устройства. Маслянистый антисептик из емкости под статическим давлением 4 МПа и импульсами переменного давления амплитудой 1 МПа подается в полость левой конусной насадки. Одновременно с этим включают ультразвук с интенсивностью колебаний 13 Вт/см. Время пропитки при этом составляет 4 минуты.
2
Пример 2. Для пропитки оцилиндрованного сырого бревна из ели диаметром 30 см и длиной 3 м маслянистым антисептиком его укладывают в трубу. Затем бревно зажимают между рабочей и вспомогательной головками. Происходит полная герметизация устройства. Маслянистый антисептик из емкости под статическим давлением 5 МПа и импульсами переменного давления амплитудой 1 МПа подается в полость левой конусной насадки. Одновременно с этим включают ультразвук с интенсивностью колебаний 17 Вт/см. Время пропитки при этом составляет 180 минут.
Преимуществом данного способа является то, что он позволяет пропитывать заготовки древесины любой породы, длины, диаметра, влажности и с большим содержанием сучков и смолы, как видно из таблицы 1.
Таблица 1
№
Порода заготовки древесины диаметром 30 см длиной 3 м (пропиточная жидкость - каменноугольное масло при температуре 70°С)
Время пропитки, мин
По предлагаемому способу
По патенту РФ №2227779
По патенту РФ №2124434
1
Береза
6
12
22
2
Береза с сучками
52
79
200
3
Сосна (ядро)
105
355
660
4
Ель (ядро)
180
-
-
5
Осина (спелая древесина)
40
-
-
6
Осина с сучками (спелая древесина)
215
-
-
7
Лиственница
400
-
-