Прес-вакуумна сушильна камера для деревини

Реферат: Прес-вакуумна сушильна камера для деревини містить корпус сушильної камери, рамку, кришку з гумовою мембраною, термоізолятор, нагрівальні пластини, гумові шланги, вакуумний насос, циркуляційний насос, нагрівач, вакуумметр та контролер управління процесом сушіння. Являє собою жорстку конструкцію, яка за допомогою вакууму чинить тиск на пластини, завдяки чому деревина залишається ідеально гладкою та рівною, без деформацій та тріщин. UA 103088 U (54) ПРЕС-ВАКУУМНА СУШИЛЬНА КАМЕРА ДЛЯ ДЕРЕВИНИ UA 103088 U UA 103088 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до пристроїв для сушіння деревини, і може бути використана в деревообробній галузі та в сфері виробництва меблів. Протягом багатьох років існування деревообробної галузі в світі було винайдено безліч різних пристроїв і способів для сушіння деревини. Серед яких, на даний час, найпоширенішими є конвективні та конденсаційні способи. Проте, не зважаючи на велику місткість матеріалу, такі способи потребують великих енергозатрат. Альтернативою конвективним та конденсаційним камерам є спосіб сушіння деревини в середовищі вакууму. Вакуумні сушильні камери дозволяють скоротити час сушіння, покращити якість, зменшити собівартість висушеної деревини. Так, в патенті України № 93713 було запропоновано пристрій для сушіння деревини, що має геометричну основу, яка разом з гнучким кожухом утворюють навколо штабеля деревини корпус сушильної камери, вакуумний насос, джерело теплоти, систему зливу конденсату, транспортну систему, засоби для забезпечення необхідної температури і вакууму в камері. Однак серед недоліків відомого технічного рішення можна виділити: великогабаритні розміри, великі затрати енергії, складність експлуатації та транспортування, висока імовірність деформації деревини. Основними відмінними рисами та перевагами заявленої корисної моделі є: - на відміну від патенту № 93713 прес-вакуумна сушильна камера являє собою жорстку конструкцію і за допомогою вакууму чинить тиск на пластини, завдяки чому деревина залишається ідеально гладкою та рівною, без деформацій та тріщин; - штабель з деревиною, яка сушиться, здавлюється зверху гумовою мембраною з тиском до 9,5 тонн/ кв. м, тобто фактично створюється ефект пресу; - нагрівання деревини плоскими нагрівальними елементами з водяним нагрівом дає можливість використовувати будь-який тип енергії для сушіння деревини; - волога з деревини конденсується на стінках камери та відкачується вакуумним насосом через теплообмінник, в якому також здійснюється процес конденсації рідини, що випаровується. Найбільш близьким до запропонованої корисної моделі за технічною суттю і результатом, який досягається, є патент України № 269, в якому представлена вакуумна установка для сушіння деревини, котра містить камеру, корпус якої виконаний з використанням еластичного матеріалу. В установці є плити для розміщення деревини, камера з'єднана з вакуумним насосом за допомогою вакуумного трубопроводу. На відміну від відомого технічного рішення, яке передбачає еластичну оболонку камери для сушіння, в запропонованій корисній моделі камера для сушіння являє собою жорстку конструкцію, яка за допомогою вакууму чинить тиск на пластини, що дозволяє деревині залишатися рівною та без пошкоджень. Крім того, в патенті № 269 не передбачено способу перевірки готовності висушеної деревини, що може призвести до пошкодження деревини в разі невчасного вимкнення установки. Натомість, в запропонованій корисній моделі може використовуватись два способи перевірки готовності деревини: 1) залежно від кількості води, яка вийшла з деревини; 2) залежно від ваги деревини. Варто зазначити, що дуже важливо підібрати правильну температуру для сушіння, оскільки різні види деревини потребують спеціальних умов для сушіння. Прес-вакуумна сушильна камера для деревини обладнана контролером, який повністю контролює процес сушіння, в тому числі дозволяє підібрати температурний режим та інші умови сушіння для різних видів деревини. Контролер контролює процес сушіння в залежності від ступеню вологи в деревині. В разі досягнення необхідного рівня, процес сушіння зупиняється автоматично без додаткового вимикання, що дозволяє не слідкувати за процесом сушіння. Отже, головними недоліками відомих технічних рішень є великі об'єми, складний спосіб загрузки і розгрузки деревини, великі затрати енергії та часу для сушіння, висока вірогідність виникнення тріщин та деформацій деревини, неможливість здійснення контролю за процесом сушіння. В основу корисної моделі поставлена технічна задача - створення мобільної та простої в експлуатації прес-вакуумної сушильної камери для швидкого, якісного, малозатратного сушіння як хвойних, так і листових порід деревини в середовищі вакууму з можливістю контролювання процесу сушіння. Основною перевагою корисної моделі є те, що на відміну від відомих технічних рішень, пресвакуумна сушильна камера для деревини наділена такими якостями: 1. невеликі об'єми загрузки дозволяють легко завантажувати деревину в камеру; 2. висока швидкість сушіння допомагає досягти високих показників по об'єму висушеної деревини; 1 UA 103088 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3. ефект пресу забезпечує стабільність геометрії пиломатеріалу та попереджує розтріскування та короблення деревини; 4. мобільність камери забезпечує можливість організації сушильного виробництва на новому місці без нових затрат, оскільки для роботи камери необхідно лише наявність електрики, приміщення, що обігрівається, та можливість для відводу конденсату; 5. наявність контролеру для управління процесом сушіння. В прес-вакуумній сушильній камері для деревини реалізовано всі принципи для ефективного вивільнення вологи з деревини та отримання ідеально гладкого та рівного матеріалу при високій якості деревини. Особливою відмінною ознакою заявленої корисної моделі є наявність контролера, який виконує наступні функції: - вимірювання і підтримка заданої температури нагрівальних елементів; - включення вакуумного насоса і вимір тиску в камері; - вимірювання в трьох точках вологості висушуваного матеріалу; - управління технологічним процесом сушіння в автоматичному режимі; - підтримання параметрів процесу в поточній залежності від вологості деревини; - цифрова індикація температури, тиску, вологості деревини; - індикація аварійного стану. Отже, головними перевагами прес-вакуумної сушильної камери є: 1. Швидкість сушіння (до 3-8 разів швидше від традиційних камер). 2. Якість сушіння. Рівномірний розподіл вологи, при якому деревина не деформується, а навпаки вирівнюється. Використання пресу при сушінні не дає можливості деревині викривлюватись, і навіть знімає вже наявні деформації та нерівності. Дошки виходять абсолютно рівні. Зберігається колір деревини. Практично відсутні внутрішні тріщини. Смола хвойних порід при вакуумуванні кристалізується та перетворюється в тверду масу, яка не прилипає та не пристає інструментів, якими вона обробляється. 3. Виробнича гнучкість та можливість оперативно реагувати на зміни ринкової ситуації. 4. Економічність. В 2-3 рази економічніша за показники енергоспоживання. Можливість використання тепла, яке виділяється в процесі сушіння, для обігріву приміщення в зимовий час. 5. Мобільність та простота в експлуатації. Прес-вакуумна сушильна камера для деревини з легкістю поміщається в залізничному та автомобільному контейнері, автомобілі. Стандартні програми сушіння не потребують наявності додаткового висококваліфікованого персоналу. 6. Безпечність. Простота пристрою, немає рухомих частин. 7. Монтаж і підключення відбувається протягом однієї робочої зміни та не потребує капітального будівництва. За рахунок малогабаритних розмірів установлюється на наявних площах. Не виникає проблем з орендою. 8. Сумісність з традиційними камерами для сушіння. Можливість комбінування попереднього сушіння в традиційній камері, а потім в пресвакуумній. Виправлення браку деревини після сушіння її в традиційних камерах. Отже, як бачимо, в запропонованій корисній моделі процес обміну тепла між пластиною та деревиною є більш ефективним завдяки створюваному тиску. Фактично тиск сприяє більш високій швидкості передачі тепла без втрат та дозволяє випаровувати більшу кількість вологи. Крім того, температура в прес-вакуумній камері значно нижче, ніж в звичайних сушильних камерах, тому ні колір деревини, ні її міцність не змінюються. Плюсом заявленої корисної моделі є й те, що волога виділяється з камери в автоматичному режимі без втрат вакууму. Конструкцію корисної моделі пояснює: 1) Фіг. 1, де 1. Корпус сушильної камери; 2. Рамка; 3. Гумова мембрана; 4. Термоізолятор; 5. Нагрівальні пластини; 6. Гумові шланги; 7. Термоізолятор; 8. Циркуляційний насос; 9. Нагрівач (котел або електробойлер); 10. Вакуумний насос. 2 UA 103088 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 2) Фіг. 2, де: 8. Циркуляційний насос; 10. Вакуумний насос. 11. Електрошкаф; 12. Контролер управління процесом сушіння; 13. Датчик рівня; 14. Датчик тиску; 15. Датчик температури; 16. Датчик вологості; 17. Електропривід кульового крану; 18. Електропривід триходового крана; 19. Розширювальний бачок. 3) Фіг. 3, де 16. Датчик вологості; 20. Вакуумметр. Поставлена технічна задача вирішується тим, що створено прес-вакуумну сушильну камеру для деревини, основою якої є прямокутний паралелепіпед, що є резервуаром для деревини (1). Верхня сторона паралелепіпеда є кришкою цього резервуару, що являє собою рамку (2) з натягнутою на неї гумовою мембраною (3). Всередині резервуару містяться нагрівальні пластини у горизонтальному положенні (5), що кріпляться за допомогою гумових шлангів (6) до нагрівальної системи у типу бойлера (9), що в свою чергу з'єднується з циркуляційним насосом (8). Між нагрівальними пластинами та деревиною міститься термоізолятор (7). Підключення до бойлеру здійснюється за допомогою електроприводу триходового клапана (18). Прес-вакуумна сушильна камера оснащена вакуумним насосом (10), контролером управління процесом сушіння (12), що міститься на кришці резервуара, датчиком рівня (13), датчиком тиску (14), датчиком температури (15), датчиком вологості (16), що прикріплені збоку до резервуара, а також електрошкафом (11) та вакуумметром (20). Використовувати пристрій можна наступним чином. Перш за все, слід зазначити, що прес-вакуумна сушильна камера для деревини передбачає 33 автоматичні (запрограмованих) та 2 ручних режими для сушіння деревини різних порід та різної товщини пиломатеріалів. Так нагрів пиломатеріалу відбувається з одночасним відкачуванням повітря із сушильної камери (для хвойних порід). Для листових порід нагрів здійснюється в атмосфері до заданого позначення, після чого вмикається відкачування повітря з камери. Швидкість нагріву також залежить від товщини деревини. Причому, залежно від породи деревини, початкової вологості та температури, кількості нагрівачів, а також для більш якісного сушіння, час сушіння може бути збільшено до трьох разів. За допомогою вбудованого контролера управління процесом сушіння (12) обирається програма сушіння, вибір параметрів для сушіння, вибір породи деревини та типу висушеної деревини. Після вибору всіх параметрів та установки значення вакууму, сушильна камера запускається в роботу поворотним вимикачем з ключем "ПУСК". Слід зазначити, що дошки укладаються всередину корпусу (1) шарами, чергуючись з алюмінієвими нагрівальними пластинами (5). Циркуляційний насос (8) забезпечує циркуляцію гарячої води всередині пластин. Вода нагрівається бойлером (9), а вакуум всередині камери створює рідинний циркуляційний насос. При створенні вакууму гумова мембрана (3) під дією атмосферного тиску притискає штабель дощок до дна камери з тиском до 9500 кг/м2. Таким чином, сушіння деревини відбувається в вакуумі під тиском. При такому методі сушіння деревина не деформується, а навпаки вирівнюється. Фактично, тиск сприяє високій швидкості передачі тепла без втрат і дозволяє випарувати більшу кількість води. Очевидно, що збільшення швидкості сушіння істотно знижує споживання енергії. Крім того, температура в прес-вакуумній камері значно нижче, ніж в звичайних сушарках, тому ні колір деревини, ні її міцність не змінюються. При досягненні в сушильній камері встановленої температури та заданого тиску 0,8…0,95 атм. починається процес сушіння, при якому відбувається інтенсивне виділення вологи. Деревина опиняється в атмосфері насиченої пари, що призводить до деякого вирівнювання вологи по перетину. Задана глибина вакууму та встановлена температура підтримуються під час процесу сушіння автоматично. 3 UA 103088 U 5 10 15 Після початку процесу сушіння, періодично відбувається злив конденсату, який також здійснюється автоматично по мірі наповнення зливної ємності. По мірі висихання пиломатеріалів, контролер автоматично корегує температуру деревини та вологу в камері. За всім процесом сушіння, який проходить в сушильній камері, можна спостерігати з екрану контролера. По мірі зменшення вологи в деревині, температура на ньому буде підвищуватись. Досягнення її до 70 градусів свідчить про те, що починається заключний етап сушіння. По мірі зливу рідини з камери, контролер вичислює вологість деревини та відображає всі значення на дисплеї контролера. Основним параметром контролю залишкової вологості деревини є вихід вологи з розрахунку на 1 м3. Приклад: при сушінні Бука (630 кг/м3) від початкової вологості 50 % до залишкової вологості 6 % виходить до 277 літрів вологи з 1 м3. Після закінчення сушіння та досягнення рівня вологості в деревині по заданим параметрам, процес сушіння вимикається автоматично. Після чого відбувається охолодження сушильної камери, вимкнення її, відкривання вентиля та повільний запуск повітря всередину камери. Згодом висушений пиломатеріал із камери викладають в штабель через прокладки для провітрювання. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 35 40 45 1. Прес-вакуумна сушильна камера для деревини, що містить корпус сушильної камери, рамку, кришку з гумовою мембраною, термоізолятор, нагрівальні пластини, гумові шланги, вакуумний насос, циркуляційний насос, нагрівач, вакуумметр та контролер управління процесом сушіння, яка відрізняється тим, що являє собою жорстку конструкцію, яка за допомогою вакууму чинить тиск на пластини, завдяки чому деревина залишається ідеально гладкою та рівною, без деформацій та тріщин. 2. Прес-вакуумна сушильна камера для деревини за п. 1, яка відрізняється тим, що додатково обладнана контролером управління процесом сушіння, який повністю контролює процес сушіння, виводячи параметри на дисплей, в тому числі дозволяє підібрати температурний режим та інші умови сушіння для різних видів деревини. 3. Прес-вакуумна сушильна камера для деревини за пп. 1-2, яка відрізняється тим, що деревина нагрівається плоскими алюмінієвими елементами, що гріють, з водяним нагрівом, що дає можливість використання будь-якого типу енергії для нагрівання деревини. 4. Прес-вакуумна сушильна камера для деревини за пп. 1-3, яка відрізняється тим, що штабель з деревиною, що сушиться, зверху здавлюється гумовою мембраною з тиском до 9,5 тонн/квадратний метр, що має на меті створення ефекту пресу. 5. Прес-вакуумна сушильна камера для деревини за пп. 1-4, яка відрізняється тим, що сконденсована волога видаляється з камери в автоматичному режимі без втрат вакууму. 6. Прес-вакуумна сушильна камера для деревини за пп. 1-5, яка відрізняється тим, що волога з деревини конденсується на стінках камери та відкачується вакуумним насосом через теплообмінник, в якому також здійснюється процес конденсації випарювальної рідини. 7. Прес-вакуумна сушильна камера для деревини за пп. 1-6, яка відрізняється тим, що процес обміну теплом між пластиною та деревиною є більш ефективним завдяки створюваному тиску, який сприяє більш високій швидкості передачі тепла без втрат та дозволяє випарувати більшу кількість води. 8. Прес-вакуумна сушильна камера для деревини за пп. 1-7, яка відрізняється тим, що температура в прес-вакуумній камері значно нижче, ніж в звичайних сушильних камерах, що дозволяє зберегти колір і міцність деревини. 4 UA 103088 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5