Спосіб неруйнівного вимірювання та контролю напружень в гігроскопічних матеріалах у процесі сушіння

Реферат: Спосіб для неруйнівного непрямого вимірювання та контролю напружень у гігроскопічних матеріалах в процесі сушіння, включає визначення напружено-деформівного стану у пиломатеріалах. При цьому здійснюють вимірювання температури агента сушіння на вході, виході та температури пиломатеріалів усередині штабеля. UA 72200 U (54) СПОСІБ НЕРУЙНІВНОГО ВИМІРЮВАННЯ ТА КОНТРОЛЮ НАПРУЖЕНЬ В ГІГРОСКОПІЧНИХ МАТЕРІАЛАХ У ПРОЦЕСІ СУШІННЯ UA 72200 U UA 72200 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до деревообробної галузі і може бути використана для неруйнівного вимірювання та контролю напружень на поверхні пиломатеріалів у процесі сушіння за параметрами агента сушіння і, відповідно, для підвищення їх показників якості та інтенсифікації технологічного процесу. Відомий спосіб неруйнівного вимірювання напружено-деформівного стану капілярнопористих колоїдних матеріалів у процесі сушіння, який заснований на випромінюванні ультразвукових хвиль в дослідний матеріал та прийманні трьома парами п'єзоперетворювачів, що попарно розташовані на трьох координатних площинах поверхонь, а визначення напруженодеформівного стану матеріалу проводять за різницею часу проходження ультразвукових коливань між парами п'єзоперетворювачів, де відстань між випромінюючим та приймальним перетворювачем кожної пари вибрана однаковою [1]. Недоліком цього способу є непряме вимірювання компонентів напружень, пов'язаних зі зміною вологості у матеріалах в процесі сушіння на основі часу проходження ультразвукових імпульсів, а також значна чутливість ультразвукових п'єзоперетворювачів до зміни поверхні контакту з висушуваним капілярно-пористим матеріалом. Суть запропонованої корисної моделі полягає у визначенні та контролі напруженого стану капілярно-пористих матеріалів у процесі сушіння за виміряними значеннями температури агента сушіння на вході та виході у штабель пиломатеріалів, доповненої додатковими давачами температури усередині штабеля пиломатеріалів. Поставлена задача вирішується тим, що у наявні контрольно-вимірювальні та регулюючі пристрої підключаються давачі температури агента сушіння на вході і виході штабеля пиломатеріалів у камері сушіння, а також усередині штабеля. За даними вимірювання температури агента сушіння визначається значення напружень на поверхні і усередині висушуваних пиломатеріалів на основі розрахункових співвідношень. На кресленні показано схему можливої реалізації способу. У лісосушильній камері (1) періодичної дії нагріте повітря за допомогою вентилятора (2) подається у калорифери (3) і надходить у штабель з пиломатеріалами (4). На вході у штабель та на виході з нього додатково розміщені давачі температури (5), за допомогою яких вимірюється значення температур tвx і tвux. Різниця цих температур залежить від режимів процесу сушіння та від кількості повітря, яка забирається з поверхонь пиломатеріалів. За допомогою психометричного вузла (6) і вимірювального пристрою (7), у якому ідентифікується значення термоопору сухого і вологого термометрів, визначається відносна вологість агента сушіння. Для вимірювання вологості деревини у таких штабелях розміщені давачі вологості кондуктометричного типу (8), показання яких надходять у вимірювальний пристрій (9). Для корекції значень температури пиломатеріалів, які змінюються від температури вологого термометра tM на початковому етапі процесу сушіння до температури сухого термометра tc у штабелі пиломатеріалів встановлюються додатково давачі температури (10), значення яких надходять на вимірювальний пристрій (7). Ці додаткові давачі температури (10) можуть використовуватись для зменшення похибок вимірювання вологості (8) за рахунок внесення поправок для вимірювання вологості (9). За виміряними значеннями температури на вході tвx і виході tвux штабеля пиломатеріалів з врахуванням відомого співвідношення [2] отримаємо значення біжучої вологості деревини у процесі сушіння: W  W( Wp , ,l1,l2 , t вх  t вих , A, d), (1) де W p - рівноважна вологість, , d - густина та вологовміст агента сушіння на вході у штабель, l1, l2 - геометричні розміри пиломатеріалу, А=A(tвx). Визначення напружено-деформівного стану гігроскопічних матеріалів у процесі сушіння базується на вимірюванні значень локальної вологості (9) та визначення за залежністю (1) середньої вологості за виміряними значеннями температури на вході і виході штабеля пиломатеріалів. Величини напруженого стану (вологісні в і залишкові 3 напруження) визначаються за формулами [3], які запишемо у вигляді: В (n , x)  E( W ) /(1  n W0 )  ( W )( W(n , x)  W(n )) ; (2) n  З ( n , x )  E 0 ( W ) /(1  n W0 )   ( W )R( n   j , x )( W (  j , x )  W (  j , )) j , (3) j 1 55 де W 0 - початкова вологість пиломатеріалів, n - моменти вимірювання значень вологості і температури;  - коефіцієнт всихання матеріалу. Через E(W), R(n-) позначені реологічні характеристики матеріалу (модуль пружності і функція реологічної поведінки деревини), які визначаються за відомими методиками до процесу сушіння. 1 UA 72200 U 5 10 Запропонований спосіб забезпечує непряме, неруйнівне вимірювання та контроль напружень у процесі сушіння гігроскопічних матеріалів за вимірюваними значеннями температури агента сушіння на вході і виході штабеля пиломатеріалів і температури матеріалу у штабелі. Він дає змогу виявляти та контролювати розвиток напруженого стану у пиломатеріалах в процесі сушіння і відповідно підвищити показники якості висушуваної деревини за рахунок виявлення граничних значень напружень, які не перевищуватимуть границю міцності матеріалу. Джерела інформації: 1. Патент на винахід № 22071. АМКЛ G05H/00. Опубл. 30.04.98, бюл. №2. 2. Доработка и экспериментальная проверка метода измерения влажности древесины по изменению параметров сушильного агента // Отчет по теме № 2 р. 78250034. Сверд. НИИП Древ, 1982. 3. Соколовський Я.І. Технологічні напруження і деформації деревини у процесі сушіння // Науковий вісник: Зб. наук.-техн. праць. – Львів, УкрДЛТУ. - 1998. - Вип. 8.1. - С. 156-165. 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Спосіб для неруйнівного непрямого вимірювання та контролю напружень у гігроскопічних матеріалах в процесі сушіння, який відрізняється тим, що визначення напруженодеформівного стану у пиломатеріалах проводиться на основі вимірювання температури агента сушіння на вході у штабель пиломатеріалів і виході з нього, та температури пиломатеріалів усередині штабеля. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2