Пристрій для термічної модифікації деревини

Реферат: Пристрій для термічної модифікації деревини включає теплоізольовану від навколишнього середовища камеру із торцевою герметичною кришкою для можливості завантаження деревини, має систему обігріву та перерозподілу тепла, датчики та систему управління, також зовнішній гідрозатвор виходу з порожнини камери. Система обігріву являє собою трубчасті електричні нагрівачі (ТЕНи) для повітряної середи, які встановлені в нижній частині порожнини камери. Порожнина повітропроводу герметично відділена від порожнини камери, але з можливістю теплообміну з порожниною камери. Секції повітропроводу встановлені вздовж стінки камери на різних рівнях по висоті камери і послідовно з'єднані між собою перемичками та з'єднані з вентилятором та затвором-перемикачем, для можливості з'єднання порожнини повітропроводу з зовнішньою середою. UA 117365 U (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ТЕРМІЧНОЇ МОДИФІКАЦІЇ ДЕРЕВИНИ UA 117365 U UA 117365 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до деревообробної галузі і може бути використана для виготовлення пристроїв для температурної камерної термообробки деревини з метою підвищення атмосферної стійкості, стерилізації і підвищення вологовідштовхуючих властивостей та зміни кольору. Відомий пристрій для модифікації деревини, описаний в деклараційному патенті України на корисну модель № 42898, що опублікований 27.07.2009, бюл. № 14, індекс МПК В27К 5/06. Відомий пристрій для модифікації деревини, включає теплоізольований від навколишнього середовища корпус із кришкою для завантаження деревини, яка закривається герметично, розташовану усередині корпусу камеру, з'єднану через повітропроводи із засобом для видалення повітряної суміші, при цьому усередині камери встановлена система обігріву й датчики температури й вологості повітря, а пристрій обладнаний блоком керування, причому засіб для видалення повітряної суміші виконаний у вигляді вакуумного насоса, оснащеного холодильником і вологовіддільником, а система обігріву являє собою встановлені зовні камери електричний котел із циркуляційним насосом і встановлені усередині камери регістри нагрівання, при цьому усередині камери встановлений вакуумметр, а блок керування виконаний у вигляді автоматичного програмувального електронного блока. Додатково встановлено збірник конденсату й компенсатор тиску. Недоліками відомого пристрою є те, що його конструкція не виключає попадання рідини з регістрів нагрівання на деревину, та пошкодження деревини, до того ж регістри займають простір всередині порожнини, та легко можуть бути пошкодженими при завантаженні та вивантаженні і проіржавіти, враховуючи агресивну середу в порожнині. Відома конструкція не може бути запущена в зимових умовах, так як висока в'язкість теплообмінного мастила не дозволить прокачувати його по трубах, а конденсат який може випадати на стінках ємності приведе також до пошкодження деревини, до того ж, стінки та труби регістра покриваються іржею та заростають брудом. Теплообмінне мастило замінити водою неможливо так, як для забезпечення процесу модифікації температура значно перевищує 100 °C, і буде необхідним створення високого тиску, що також і небезпечно. Найбільш близьким по технічній суті є патент на корисну модель Російської Федерації № 75170 опублікований 27.07.2008 року у бюл. № 21, індекс МПК В27М 3/00; В27К 5/00, згідно з яким, установка для термічної обробки, переважно паростабілізації, деревини, містить герметичний, термоізольований, вентильований блок з торцевими завантажувальними дверима і вузлом перекриття вентиляційного отвору, із закріпленою всередині його з зазором, достатнім для вентилювання, перфорованою камерою для розміщення пиломатеріалу і продування її нагрітим газоподібним агентом у вигляді повітря або перегрітої пари, вузол формування нагрітого газоподібного агента і наскрізної продувки їм камери, вузол очищення і видалення надлишків відпрацьованого агента, апаратура керування процесом, причому теплоізольований блок забезпечений перегородкою, ділить його на два робочих відсіка, в одному з яких зі сторони завантажувальних дверей встановлена перфорована камера для розміщення пиломатеріалу, а в іншому розміщений вузол формування нагрітого газоподібного агента через підвідний і відвідний газопроводи, виконані в перегородці. Вузол для формування нагрітого агента і наскрізної продувки їм камери виконаний у вигляді послідовно розміщених вентилятора, розпилювача води і нагрівача, щодо якого підвідний газопровід встановлений з можливістю підведення агента до одної бічної сторони камери, а відвідний розміщений з іншого боку камери і, наприклад, приєднаний до вхідного патрубка вентилятора. Вузол очищення і видалення надлишків відпрацьованого газу виконаний, наприклад, у вигляді вентильованого гідрозатвора, труба якого приєднана до відводу газопроводу в перегородці. Загальними суттєвими ознаками є те, що пристрій для термічної модифікації деревини включає теплоізольовану від навколишнього середовища камеру із торцевою герметичною кришкою для можливості завантаження деревини, має систему обігріву та перерозподілу тепла, датчики та систему управління, також, зовнішній гідрозатвор виходу з порожнини камери. Недоліками прототипу є те, що в порожнині ємності знаходиться електричний вентилятор, який розташований у насичених парах води та газу, що виділяється з деревини, тому неможливо виконати нагрівання до температури 200 °C, яка необхідна, згідно з технологічними нормами для забезпечення якісної модифікації деревини, також швидкість охолодження термоізольованої камери низька і втрачається багато часу, незважаючи на те, що термічна обробка вже завершена, але при температурі порядку 200 °C подання ззовні повітря безпосередньо в порожнину призведе до загоряння деревини. 1 UA 117365 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Задачею є створення надійного та пожежобезпечного пристрою, який конструктивно забезпечує технологічно необхідну температуру нагріву деревини для якісної модифікації, та забезпечує безпечне ефективне охолодження до необхідної температури в заданий скорочений термін. Суттєвими ознаками є те, що пристрій для термічної модифікації деревини включає теплоізольовану від навколишнього середовища камеру із торцевою герметичною кришкою для можливості завантаження деревини, має систему обігріву та перерозподілу тепла, датчики та систему управління, також, зовнішній гідрозатвор виходу з порожнини камери, причому система обігріву являє собою трубчасті електричні нагрівачі (ТЕНи) для повітряної середи, які встановлені в нижній частині порожнини камери, а порожнина повітропроводу герметично відділена від порожнини камери, але з можливістю теплообміну з порожниною камери, причому, секції повітропроводу встановлені вздовж стінки камери на різних рівнях по висоті камери і послідовно з'єднані між собою перемичками та з'єднані з вентилятором, та затворомперемикачем, для можливості з'єднання порожнини повітропроводу з зовнішньою середою. Коробчасті секції повітропроводу встановлені на внутрішній поверхні в ємності камери та їх порожнина сполучена з отвором з зовнішнім патрубком на глухому торці камери через затворперемикач. П-подібні в поперечному перерізі секції повітропроводу та перемички встановлені герметично впритул на зовнішній поверхні камери та покриті шаром теплоізоляційного матеріалу разом з зовнішньою поверхнею камери. На верхній частині камери ззовні встановлена поздовжня напірна секція повітропроводу, яка з'єднана поперечними перемичками з лівою та правою поздовжньо симетрично розташованими секціями повітропроводів, які з'єднані на виході поперечними перемичками з поздовжніми секціями розташованими ще нижче по висоті камери, та, в свою чергу, з'єднані поперечними перемичками з найнижче розташованими поздовжніми секціями, які на виході поперечними перемичками з'єднані з комунікаційною секцією на якій встановлений затвор-перемикач з боку всисання вентилятора, причому вентилятор напірною стороною з'єднаний з напірною секцією повітропроводу. На комунікаційній секції повітропроводу затвор-перемикач встановлений з можливістю перенаправления потоку з подвійного замкнутого робочого контуру на розімкнуті контури з'єднані з зовнішнім середовищем своїми входом та виходом через проріз на комунікаційній секції. В прорізі в стінці комунікаційної секції виконаний комінгс з ущільненням, з яким в закритому положенні сполучена пластина шарнірно закріплена середньою частиною з можливістю розвороту під прямим кутом відносно закритого положення. Поздовжня частина камери має циліндричну форму, а глухий торець та кришка сферичну форму, секції повітропроводу займають від 30 до 60 % площі стінки циліндричної частини камери, та довжина поздовжніх каналів дорівнює довжині циліндричної частини камери, камера встановлена на опірних ніжках, та в нижній частині ємності камери встановлений патрубок зі зливним запірним клапаном, а в верхній частині встановлені запобіжний клапан підвищеного тиску та запобіжний вакуумний клапан. Нижня частина ємності камери в зоні розташування ТЕНів захищена горизонтальним щитом з просічновитяжної сталі, який встановлений нижче поздовжніх напрямних, призначених для можливості завантаження деревини переміщенням по них візка з деревиною або укладки штабелю деревини, а над щитом, з просічновитяжної сталі, встановлений піддон з суцільного сталевого листа, який перевищує ширину ТЕНів, але не перекриває більше 50-70 відсотків площі щита та знаходиться на рівні поздовжніх напрямних. Використані прямі оребрені повітряні електричні нагрівачі, які розташовані поздовжньо. Відмітними суттєвими ознаками дійсними у всіх випадках є те, що система обігріву являє собою трубчасті електричні нагрівачі (ТЕНи) для повітряної середи, які встановлені в нижній частині порожнини камери, а порожнина повітропроводу герметично відділена від порожнини камери, але з можливістю теплообміну з порожниною камери, причому секції повітропроводу встановлені вздовж стінки камери на різних рівнях по висоті камери і послідовно з'єднані між собою перемичками та з'єднані з вентилятором, та затвором-перемикачем, для можливості з'єднання порожнини повітропроводу з зовнішньою середою. Відмітними суттєвими ознаками дійсними в окремих випадках є те, що Коробчасті секції повітропроводу встановлені на внутрішній поверхні в ємності камери та їх порожнина сполучена з отвором з зовнішнім патрубком на глухому торці камери через затвор-перемикач. П-подібні в поперечному перерізі секції повітропроводу та перемички встановлені герметично впритул на зовнішній поверхні камери та покриті шаром теплоізоляційного матеріалу разом з зовнішньою поверхнею камери. 2 UA 117365 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 На верхній частині камери ззовні встановлена поздовжня напірна секція повітропроводу, яка з'єднана поперечними перемичками з лівою та правою поздовжньо симетрично розташованими секціями повітропроводів, які з'єднані на виході поперечними перемичками з поздовжніми секціями розташованими ще нижче по висоті камери, та, в свою чергу, з'єднані поперечними перемичками з найнижче розташованими поздовжніми секціями, які на виході поперечними перемичками з'єднані з комунікаційною секцією на якій встановлений затвор-перемикач з боку всисання вентилятора, причому вентилятор напірною стороною з'єднаний з напірною секцією повітропроводу. На комунікаційній секції повітропроводу затвор-перемикач встановлений з можливістю перенаправления потоку з подвійного замкнутого робочого контуру на розімкнуті контури з'єднані з зовнішнім середовищем своїми входом та виходом через проріз на комунікаційній секції. В прорізі в стінці комунікаційного секції виконаний комінгс з ущільненням, з яким в закритому положенні сполучена затворна пластина шарнірно закріплена середньою частиною з можливістю розвороту під прямим кутом відносно закритого положення. Поздовжня частина камери має циліндричну форму, а глухий торець та кришка сферичну форму, секції повітропроводу займають від 30 до 60 % площі стінки циліндричної частини камери, та довжина поздовжніх каналів дорівнює довжині циліндричної частини камери, камера встановлена на опірних ніжках, та в нижній частині ємності камери встановлений патрубок зі зливним запірним клапаном, а в верхній частині встановлені запобіжний клапан підвищеного тиску та запобіжний вакуумний клапан. Нижня частина ємності камери в зоні розташування ТЕНів захищена горизонтальним щитом з просічновитяжної сталі, який встановлений нижче поздовжніх напрямних, призначених для можливості завантаження деревини переміщенням по них візка з деревиною або укладки штабелю деревини, а над щитом, з просічновитяжної сталі, встановлений піддон з суцільного сталевого листа, який перевищує ширину ТЕНів, але не перекриває більше 50-70 відсотків площі щита та знаходиться на рівні поздовжніх напрямних. Використані прямі оребрені повітряні електричні нагрівачі, які розташовані поздовжньо. Завдяки тому, що пристрій для термічної модифікації деревини включає теплоізольовану від навколишнього середовища камеру із торцевою герметичною кришкою для можливості завантаження деревини, має систему обігріву, перерозподілу тепла, датчики та зовнішній гідрозатвор виходу з порожнини камери, причому система обігріву являє собою трубчасті електричні нагрівачі (ТЕНи) для повітряної середи, які встановлені в нижній частині порожнини камери, а порожнина повітропроводу герметично відділена від порожнини камери, але з можливістю теплообміну з порожниною камери, причому секції повітропроводу встановлені вздовж стінки камери на різних рівнях по висоті камери і з'єднані між собою перемичками та з'єднані з вентилятором та затвором-перемикачем, для можливості з'єднання порожнини секцій повітропроводів з зовнішньою середою, створений надійний та пожежобезпечний пристрій, який конструктивно забезпечує технологічно необхідну температуру нагріву деревини для якісної модифікації та забезпечує безпечне ефективне охолодження до необхідної температури в заданий скорочений термін, з'єднанням затвором-перемикачем порожнин секцій повітропроводу з зовнішньою середою. На фіг. 1 зображений вигляд збоку на пристрій На фіг. 2 зображений переріз А-А, поперечний переріз камери; На фіг. 3 зображений вигляд Б, на якому теплоізоляція умовно не показана, та показані секції повітропроводу; На фіг. 4 зображений переріз В-В, поперечний переріз секцій повітропроводу по стінці камери. На фіг. 5 схематично зображений повітропровід Пристрій для термічної модифікації деревини, що включає камеру 1 теплоізольовану шарами ізоляції 2 від навколишнього середовища із торцевою герметичною кришкою З шарнірно закріпленою на петлях 4, для можливості завантаження деревини, має система обігріву з кількох трубчастих електричних нагрівачів (ТЕНи) 5 для повітряної середи, які поздовжньо встановлені в нижній частині порожнини камери 1. Порожнина повітропроводу 6 герметично відділена від порожнини камери 1, але з можливістю передачі тепла відносно порожнини ємності камери 1, причому, напірна секція 7, та секції 8, 9, 10 і симетрично їм розташовані секції 11, 12, 13 повітропроводу 6 встановлені вздовж стінки камери 1, також ззовні, на різних рівнях по висоті камери 1, П-подібні в поперечному перерізі секції повітропроводу 6 встановлені герметично впритул на зовнішній поверхні камери 1, наприклад електрозварюванням, та покриті шаром 2 теплоізоляційного матеріалу разом з зовнішньою поверхнею камери 1. 3 UA 117365 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Наприклад, на верхній частині ємності камери 1 ззовні встановлена поздовжня напірна секція 7 повітропроводу, яка з'єднана поперечною перемичкою 14 з поздовжньо симетрично розташованими секціями 8 та 11 повітропроводу, які з'єднані на своєму виході поперечними перемичками 15 та 16 з поздовжніми секціями 9 та 12 розташованими ще нижче по висоті камери 1, та, в свою чергу, з'єднані поперечними перемичками 17 та 18 з найнижче розташованими поздовжніми секціями каналами-10 та 13, які на виході поперечними перемичками 19 та 20 з'єднані з комунікаційною секцією 21, на якій встановлений затворперемикач 22 з боку всисання вентилятора 23, причому вентилятор 23 напірною стороною з'єднаний з напірною секцією 7 повітропроводу 6. На комунікаційній секції 21 повітропроводу 6 затвор-перемикач 22 встановлений з можливістю перенаправлення потоку з подвійного замкнутого робочого контуру описаного вище на позицію, в якій ці контури розімкнуті та з'єднані з зовнішнім середовищем своїм входом та виходом скрізь проріз з комінгсом 24, виконаним в стінці комунікаційної секції 21 та з ущільненням 25 по його контуру, з яким сполучається шарнірно закріплена середньою частиною затворна пластина 26 з можливістю розвороту від закритого положення, при замкнутому контурі, на прямий кут, при якому відкриваються вхід та вихід порожнини повітропроводу 6 через проріз з комінгсом 24, обидві позиції затворної пластини 26, та напрямок потоку показані на фіг. 5., закрите положення показане контурною лінією, а відкрите положення - штрих дві точки пунктирна лінія. Можливий варіант, коли секції повітропроводу коробчасті та встановлені на внутрішній поверхні в ємності камери 1 та приєднані до отвору з зовнішнім патрубком на глухому торці 27 камери через затвор-перемикач, це теж забезпечує поставлену мету, але варіант з розташування секцій повітропроводу ззовні більш надійний, тому в прикладі конкретного виконання приведена його конструкція. Камера 1 має циліндричну форму, а глухий торець 27 та кришка 3 - сферичну форму. Секції повітропроводу 6 займають від 30 до 60 % площі стінки 28 циліндричної частини ємності 1, та довжина поздовжніх каналів повітропроводу 6 дорівнює довжині циліндричної частини ємності 1. Ємність 1 встановлена на опірних ніжках 29, та в нижній частині ємності встановлений патрубок з зливним запірним клапаном 30. Нижня частина порожнини ємності 1 в зоні розташування, як найкращий варіант, прямих оребрених повітряних електричних нагрівачів (ТЕНів) 5 захищена щитом 31 з просічновитяжної сталі, якій встановлений нижче поздовжніх напрямних 32, а над щитом 31, з просічновитяжної сталі, встановлений піддон 33 з суцільного сталевого листа, який перевищує ширину ТЕНів, але не перекриває більше 50-70 відсотків площини щита 31, та знаходиться на рівні поздовжніх напрямних 32, які призначені для можливості переміщення по ним тележки з деревиною або укладки штабелю деревини, це на кресленнях не показане, так як зрозуміле фахівцям. Камера 1 має у самій нижній частині запірний клапан 30 для зливу рідини і води при чищенні та запобіжні клапани 34 підвищеного тиску, та 3 5-максимально допустимого вакууму датчики 36 та 37 температури, зворотний клапан 38 та систему управління 39, схема якої не розкрита, так як вона не є метою домагань і зрозуміла фахівцям. Зовнішній гідрозатвор 40 має патрубок 41 виходу скрізь стінку з камери 1 та трубу 42, яка занурена у воду в ємності 43, залиту до рівня необхідного тиску у ємності 1, при цьому на патрубку 41 встановлений зворотний клапан 38, який захищає від відсисання води з гідрозатвора 40 у порожнину камери 1. В роботі, в камеру 1 через відкриту торцеву кришку 3 завантажується деревина, кришка 3 герметично закривається. У ємність 43 заливається вода до рівня, при якому в ємності 1 потрібно модифікувати деревину, наприклад рівень води перевищує розташування кінця труби 41 на 140 мм, що забезпечує надлишковий тиск у ємності камери 140 мм водяного стовпа. Включаються на нагрів ТЕНи 5, та коли датчики температури 36 та 37 покажуть на панелі системи управління 39 температуру більше 100 °C при закритій затворній пластині 26 затвораперемикача 22 - вмикається вентилятор 23, який по контуру секцій 7, 8, 9, 10, та контуру секцій 7, 11, 12, 13 та перемички безперервно переміщує повітря, перерозподіляє і вирівнює температуру, що забезпечують розташовані в нижній частині ТЕНи 5. По досягненні заданої температури ТЕНи періодично відмикаються та вмикаються при зниженні температури на заданий рівень. Якщо забився патрубок 41 і тиск аварійно підвищується спрацьовує запобіжний клапан 34, а якщо тиск знижується нижче атмосферного-спрацьовує запобіжний клапан 35, також він сумісно зворотним клапаном 38 не дозволяє воді з ємності 43 попадати в ємність камери 1. 4 UA 117365 U 5 По закінченні встановленого часу модифікації деревини, вимикаються ТЕНи 5, затворна пластина 26 розвертається під прямим кутом до комінгсу 24 і повітря ззовні засисається у порожнину повітропроводу 6, а нагріте повітря виводиться зовні і інтенсивність охолодження значно прискорюється до досягнення безпечної температури для можливості відкривання камери 1. Після вивантаження модифікованої деревини з камери 1, при підготовці до нового завантаження: очищується піддон 33, зливається конденсат через запірний клапан 30. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 1. Пристрій для термічної модифікації деревини, що включає теплоізольовану від навколишнього середовища камеру із торцевою герметичною кришкою для можливості завантаження деревини, має систему обігріву та перерозподілу тепла, датчики та систему управління, також зовнішній гідрозатвор виходу з порожнини камери, який відрізняється тим, що система обігріву являє собою трубчасті електричні нагрівачі (ТЕНи) для повітряної середи, які встановлені в нижній частині порожнини камери, а порожнина повітропроводу герметично відділена від порожнини камери, але з можливістю теплообміну з порожниною камери, причому секції повітропроводу встановлені вздовж стінки камери на різних рівнях по висоті камери і послідовно з'єднані між собою перемичками та з'єднані з вентилятором та затворомперемикачем, для можливості з'єднання порожнини повітропроводу з зовнішньою середою. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що коробчасті секції повітропроводу встановлені на внутрішній поверхні в ємності камери та їх порожнина сполучена з отвором з зовнішнім патрубком на глухому торці камери через затвор-перемикач. 3. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що П-подібні в поперечному перерізі секції повітропроводу та перемички встановлені герметично впритул на зовнішній поверхні камери та покриті шаром теплоізоляційного матеріалу разом з зовнішньою поверхнею камери. 4. Пристрій за п. 3, який відрізняється тим, що на верхній частині камери ззовні встановлена поздовжня напірна секція повітропроводу, яка з'єднана поперечними перемичками з лівою та правою поздовжньо симетрично розташованими секціями повітропроводів, які з'єднані на виході поперечними перемичками з поздовжніми секціями, розташованими ще нижче по висоті камери, та, в свою чергу, з'єднані поперечними перемичками з найнижче розташованими поздовжніми секціями, які на виході поперечними перемичками з'єднані з комунікаційною секцією, на якій встановлений затвор-перемикач з боку всисання вентилятора, причому вентилятор напірною стороною з'єднаний з напірною секцією повітропроводу. 5. Пристрій за п. 4, який відрізняється тим, що на комунікаційній секції повітропроводу затворперемикач встановлений з можливістю перенаправления потоку з подвійного замкнутого робочого контуру на розімкнуті контури, з'єднані з зовнішнім середовищем своїми входом та виходом через проріз на комунікаційній секції. 6. Пристрій за п. 5, який відрізняється тим, що в прорізі в стінці комунікаційної секції виконаний комінгс з ущільненням, з яким в закритому положенні сполучена затворна пластина, шарнірно закріплена середньою частиною з можливістю розвороту під прямим кутом відносно закритого положення. 7. Пристрій за будь-яким з пп. 2-3, який відрізняється тим, що поздовжня частина камери має циліндричну форму, а глухий торець та кришка - сферичну форму, секції повітропроводу займають від 30 до 60 % площі стінки циліндричної частини камери, та довжина поздовжніх каналів дорівнює довжині циліндричної частини камери, камера встановлена на опірних ніжках, та в нижній частині ємності камери встановлений патрубок зі зливним запірним клапаном, а в верхній частині встановлені запобіжний клапан підвищеного тиску та запобіжний вакуумний клапан. 8. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що нижня частина ємності камери в зоні розташування ТЕНів захищена горизонтальним щитом з просічновитяжної сталі, який встановлений нижче поздовжніх напрямних, призначених для можливості завантаження деревини переміщенням по них візка з деревиною або укладки штабелю деревини, а над щитом, з просічновитяжної сталі, встановлений піддон з суцільного сталевого листа, який перевищує ширину ТЕНів, але не перекриває більше 50-70 відсотків площі щита та знаходиться на рівні поздовжніх напрямних. 9. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що використані прямі оребрені повітряні електричні нагрівачі, які розташовані поздовжньо. 5 UA 117365 U 6 UA 117365 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7