установка для вакуумной сушки

Формула изобретения

Установка для вакуумной сушки преимущественно для штабеля древесины, содержащая тележку с штабелем, установленную в герметичной теплоизолированной камере, снабженной закрывающейся крышкой и нагревательным элементом, систему охлаждения, вакуумный насос, систему конденсатоотвода и систему подачи воздуха, соединенные посредством трубопроводов и запорной арматуры с камерой, и контрольно-измерительные приборы, отличающаяся тем, что нагревательный элемент выполнен в виде П-образной оребренной снаружи трубы, размещенной горизонтально в нижней части камеры на всю ее длину, один конец которой соединен с топкой, а другой конец выведен наружу из камеры, при этом камера дополнительно снабжена теплоизоляцией коробчатого сечения, размещенной между П-образной трубой и стенками камеры с уклоном к топке, а над топкой и передней частью П-образной трубы установлен защитный экран.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области сушки, преимущественно табелей древесины, и может быть использовано в деревообрабатывающей, мебельной и других отраслях промышленности.

Известна установка для сушки древесины, содержащая снабженную рубашкой цилиндрическую камеру, в которой перпендикулярно оси размещен штабель древесины, и подключенную посредством трубопроводов к вакуумному насосу, теплообменнику и системе подачи воздуха /1/. К трубопроводу между теплообменником и камерой подсоединена линия подачи кондиционированного воздуха.

Известна вакуумная сушилка для пиломатериалов, содержащая цилиндрическую камеру с загрузочным отверстием и закрывающейся крышкой на одной стороне, внутренние стенки и дно которой теплоизолированы, нагревательный элемент в виде бойлера, размещенного в задней части камеры, в радиаторах которого циркулирует теплая вода с помощью проточного насоса, систему охлаждения, вакуумный насос, полуавтоматическую панель управления и датчики состояния влажности воздуха и пиломатериалов /2/.

Недостатком известных установок для сушки заключается в значительных энергозатратах на осуществление процесса сушки.

Наиболее близкой к заявляемой установке выбрана вакуумная сушилка, содержащая тележку со штабелем, герметичную теплоизолированную камеру, снабженную закрывающейся крышкой, нагревательным элементом, вентиляторами с электроприводом, конденсатором, охладитель, вакуумный насос, систему конденсатоотвода, систему подачи воздуха, соединенные посредством трубопроводов и запорной арматуры с камерой, контрольно-измерительные приборы и распределительное устройство с процессором /3/.

Недостатком известной вакуумной сушилки является то, что применение вентиляторов с электроприводом для обдува штабеля пиломатериалов в сочетании с нагревательным элементом усложняет конструкцию сушилки и увеличивает энергозатраты при осуществлении процесса сушки.

Задачей настоящего технического решения является упрощение конструкции и снижение затрат на проведение процесса сушки.

Указанная задача достигается тем, что в установке для вакуумной сушки, содержащей тележку со штабелем, установленную в герметичной теплоизолированной камере, снабженной закрывающейся крышкой и нагревательным элементом, систему охлаждения, вакуумный насос, систему конденсатоотвода и систему подачи воздуха, соединенные посредством трубопроводов и запорной арматуры с камерой, и контрольно-измерительные приборы, нагревательный элемент выполнен в виде П-образной оребренной снаружи трубы, размещенной горизонтально в нижней части камеры на всю ее длину, один конец которой соединен с топкой, а другой конец выведен наружу из камеры, при этом камера дополнительно снабжена теплоизоляцией коробчатого сечения, размещенной между П-образной трубой и стенками камеры с уклоном к топке, а над топкой и передней частью П-образной трубы установлен защитный экран.

Выполнение нагревательного элемента в виде П-образной трубы, размещенной в нижней части камеры, позволяет нагретому воздуху пронизывать и равномерно прогревать весь штабель древесины. Ребра на трубе способствуют увеличению ее теплоотдачи. Теплоизоляция коробчатого сечения, размещенная между П-образной трубой и стенками камеры, исключает контактирование охлажденного воздуха непосредственно с П-образной трубой, а направляет его по уклону к топке, что ускоряет прогрев камеры и древесины. Поскольку часть П-образной трубы, удаленная от топки, прогревается медленнее, то размещение защитного экрана над топкой и передней частью П-образной трубы позволяет устранить разность температуры воздуха, исходящего соответственно от удаленной части и передней части П-образной трубы и от топки, что способствует более равномерному прогреванию древесины и улучшению качества сушки.

На фиг. 1 схематично изображен общий вид установки для вакуумной сушки. На фиг. 2 - то же, вид спереди. На фиг. 3 - то же, вид сзади. На фиг. 4 схематично изображена установка для вакуумной сушки, разрез Б-Б на фиг. 2. На фиг. 5 - то же, разрез А-А на фиг. 1. На фиг. 6 - то же, разрез В-В на фиг. 2.

Установка для вакуумной сушки содержит тележку 1 со штабелем 2 древесины, установленную в герметичной теплоизолированной камере 3. Камера 3 снабжена выпуклой крышкой 4, шарнирно подвешенной с возможностью открывания в сторону, и нагревательным элементом, выполненным в виде П-образной трубы 5, размещенной горизонтально в нижней части камеры 3 на всю ее длину. Один конец трубы 5 соединен с топкой 6, а другой ее конец выведен наружу из камеры 3 в дымоход 7. Снаружи труба 5 снабжена ребрами 8, прикрепленными под углом к ее оси.

Камера 3 также снабжена теплоизоляцией 9 коробчатого сечения, размещенной между трубой 5 и стенками камеры 3 с уклоном к топке 6. Над топкой 6 и передней частью трубы 5 горизонтально установлен защитный экран 10.

Установка содержит также системы охлаждения, конденсатоотвода и подачи воздуха. Система охлаждения снабжена охлаждающей рубашкой 11, размещенной в теплоизоляции камеры 3 по обе стороны от трубы 5 и топки 6 и соединенной трубопроводом 12 через вентиль 13 с источником подачи охлаждающей жидкости (не показан), датчиком 14 температуры охлаждающей жидкости, установленным в верхней части рубашки 11 и связанным электрически с термостатом вентиля 13. Система конденсатоотвода выполнена в виде желобов (на чертеже не показаны), продольно прикрепленных к стенкам камеры 3 под наклоном к выпускным отверстиям 15, расположенным в дне камеры 3. Выпускные отверстия 15 посредством трубопровода 16 через вентиль 17 соединены с емкостью 18 для сбора конденсата и канализацией (не показана). Система подачи воздуха имеет впускной трубопровод 19 с вентилем 20, установленный в нижней части камеры 3 и направленный на топку 6 и переднюю часть трубы 5.

Вакуумный насос 21 соединен с верхней частью камеры 3 посредством трубопровода 22 через ресивер 23 и вентиль 24.

Работа установки для вакуумной сушки основана на конвективном циклическом способе сушки и осуществляется следующим образом.

Тележку 1 со штабелем 2 древесины помещают в камеру 3. Закрывают и герметизируют крышку 4.

В первой фазе сушки растапливают топку 6 до достижения температуры в камере 80-85^oC. При этом воздух, контактирующий с топкой 6, прогревается больше, чем воздух, контактирующий с частью трубы 5, отдаленной от топки 6, что приводит к неравномерному прогреву и ухудшению качества древесины. Для исключения этого явления служит установленный над топкой 6 и передней частью трубы 5 защитный экран 10, смешивающий равномерно по температуре воздух. Нагретый воздух, проходя через штабель 2, отдает часть тепла древесине, одновременно насыщаясь влагой, испаряемой с поверхности древесины, и, контактируя с более охлажденными участками камеры 3, охлаждается и устремляется в нижнюю часть камеры 3, где по уклону теплоизоляции 9 истекает к топке 6. При этом влага, находящаяся во взвешенном состоянии в воздухе, оседает (конденсируется) на более охлажденных участках камеры 3 и стекает по желобам к выпускным отверстиям 15 камеры 3.

Поверхность древесины прогревается при атмосферном давлении перемешанным нагретым воздухом, поступающим от трубы 5 и топки 6, до 60-65^oC, а внутренняя часть древесины - до температуры на 5-10^oC ниже. Таким образом, создается отрицательный температурный перепад по сечению древесины.

Во второй фазе сушки при достижении заданной температуры включают вакуумный насос 21 и откачивают воздух из камеры 3 до давления 50 кПа. Температура насыщения становится ниже температуры поверхности древесины, влага вскипает и интенсивно испаряется. Коэффициент диффузии водяного пара в воздух при создании вакуума значительно выше, чем при атмосферном давлении. Влага, испаряясь, охлаждает поверхность древесины, и по ее сечению образуется уже положительный температурный перепад, способствующий диффузии влаги изнутри к поверхности древесины. Избыточное давление интенсифицирует перенос паровоздушной смеси в древесине. После релаксации давления в древесине температура насыщения становится ниже температуры влаги, влага вскипает по всему объему древесины. Таким образом интенсифицируется внутренний влагоперенос. Поскольку во второй фазе цикла древесину не подогревают, то ее температура снижается.

Во второй фазе цикла для поддержания заданной относительной влажности воздуха необходимо также конденсировать влажный пар из среды. Это достигается охлаждением стенок камеры 3 рубашкой 11, пропуская через нее охлаждающую жидкость.

По достижении равновесной влажности среды и древесины камеру 3 разгерметизируют путем открытия вентиля 20 впускного трубопровода 19 и проводят первую фазу следующего цикла. При этом воздух, поступающий из трубопровода 19, направлен на топку 6 и переднюю часть трубы 5, где он прогревается до необходимой температуры и поступает к штабелю 2, что исключает резкий перепад температур и снижает тем самым дополнительный расход энергии на прогрев камеры 3 и штабеля 2.

В дальнейшем, чередуя фазы цикла, высушивают древесину до необходимой влажности.

В настоящее время изготовлен опытный образец установки для вакуумной сушки, в камеру которой для примера загружали заготовки из дубовой древесины размерами: длина - 1,5 м, толщина - 32 мм, ширина - 150-200 мм, т.е. объемом 2,6 куб. м с начальной влажностью 25%. Сушку вышеописанным способом до влажности древесины 6-7% провели за двое суток. При этом расход электроэнергии составил 5 кВтч, а расход теплоэнергии при сгорании 0,4 куб.м хвойных дров - 0,106 Тут, при этом дефектов древесины (трещин, покоробленности и т.д.) не было обнаружено.

Таким образом, данное техническое решение по сравнению с известными позволяет значительно упростить конструкцию установки для вакуумной сушки, сократить время сушки, увеличить производительность, снизить затраты на технологию ее изготовления и на проведение процесса сушки в целом.

Источники информации, принятые во внимание:

1. А.с. СССР N 1067319, МПК: F 26 B 3/04, 5/04, опубл. 1984.

2. Вакуумная сушилка для пиломатериалов модели KVT фирмы BME NOVAKY (Словения). // Обзорная информация: "Технологическое оборудование древесины на рынке Беларуси". / ОАО "Минскпроектмебель", ПКТБ мебели. - Мн., - 1998, - С. 66.

3. Вакуумная сушилка типа VM фирмы VAHICEK (Австрия). // Обзорная информация: "Технологическое оборудование древесины на рынке Беларуси". / ОАО "Минскпроектмебель", ПКТБ мебели. - Мн.- 1998, - С. 46 (прототип).