способ сушки древесины и установка для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ сушки древесины, заключающийся в том, что укладывают древесину на поддон, подвергают ее в нескольких местах воздействию электромагнитного излучения и обрабатывают нагретым проточным воздухом, отличающийся тем, что излучатели располагают в древесине, а в качестве электромагнитного излучения используют однополярные наносекундные электромагнитные импульсы, мощностью не менее 1 МВт, длительностью не более 1 нс и частотой повторения не менее 1 кГц.

2. Установка для сушки древесины, содержащая сушильную камеру для размещения в ней штабеля древесины с использованием диэлектрических прокладок, установленные в верхней части камеры вентиляторный блок, калориферы и воздуховод, излучатели электромагнитного излучения, соединенные с источником излучения, отличающаяся тем, что один из излучателей представляет собой корпус камеры, а другие излучатели выполнены съемными для возможного изменения их положения относительно штабеля древесины и снабжены средствами подвода к ним излучения, а в качестве источника излучения используют генератор однополярных наносекундных импульсов, мощностью не менее 1 МВт, длительностью не более 1 нс и частотой повторения не менее 1 кГц, размещенный вне камеры.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сушильной технике, а именно к сушке древесины в камере, и может быть использовано в деревообрабатывающей, мебельной, строительной и других отраслях промышленности.

Известен способ и установка для сушки древесины, описанные в пат. РФ №2157490 «Установка для сушки древесины» по кл. F26B 9/06, 3/347, заявл. 21.04.99, опубл. 10.10.2000.

Известный способ заключается в том, что уложенный штабель брусьев древесины облучают равномерно по всему объему через рупорную антенну с вращающейся поляризацией, подают вентилирующий поток воздуха поперек рабочей камеры, имеющей стенки в виде сотовых экранов. Известная установка содержит рабочую камеру, сопряженный с ней СВЧ-генератор, выход которого соединен с излучателем, выполненным в виде рупорной антенны и снабженным отрезком волновода квадратного сечения с диэлектрической вставкой, причем отрезок волновода имеет длину, кратную нечетным четвертям длин волн в волноводе, установленные поперек рабочей камеры вентиляторы, при этом стенки излучателя и рабочей камеры выполнены в виде сотовых экранов.

Недостатком известных средств является достаточно сложная конструкция стенок излучателей и рабочей камеры в виде сотовых экранов.

Известны способ сушки древесины и установка для его осуществления, описанные в пат. РФ №2228497 «Способ сушки пиломатериалов СВЧ-энергией» по кл. F26B 3/347, заявл. 24.07.02, опубл. 10.05.04.

Известный способ заключается к том, что источники СВЧ-излучения подводят к высушиваемому пиломатериалу или штабелю пиломатериалов со стороны их противолежащих торцов и перемещают вдоль высушиваемого материала от торцов к средней их части по длине при скорости, зависящей от скорости фильтрации водяного пара, заданных начальной и конечной влажностей древесины, заданной базисной плотности древесины, удельного объема пара.

Известная установка содержит сушильную камеру для размещения в ней штабеля пиломатериалов с использованием диэлектрических прокладок, СВЧ-излучатели, соединенные с СВЧ-генераторами с использованием волноводов и согласующих устройств для обеспечения перемещения СВЧ-излучателей по направляющим путям вдоль камеры.

Недостатком известных средств является сложность осуществления, требующая перемещения излучателей вдоль штабеля.

Наиболее близкими по технической сущности к заявляемым являются способ сушки древесины и установка для его осуществления, описанные в пат. РФ №2189549 «Установка для сушки древесины» по кл. F26B 3/347, заявл. 14.08.2000, опубл. 20.09.2000 и выбранные в качестве прототипов.

Известный способ заключается в том, что в камеру на поддон укладывают высушиваемый материал, перемежая его диэлектрическими прокладками, затем подают на него СВЧ-излучение через волноводы и антенны на боковых стенках камеры, оси которых взаимно перпендикулярны и расположены под углом 45° к вертикали, затем обдувают штабель материала влажным и теплым воздухом от материала при периодическом включении и отключении калорифера, поддерживая заданную температуру воздуха.

Установка для сушки содержит камеру, снабженную конечным выключателем, магнетроны, размещенные на боковых стенках камеры в шахматном порядке таким образом, что оси антенн излучения смежных магнетронов взаимно перпендикулярны и расположены под углом 45° к вертикали, процессор, датчик измерения вредного потока СВЧ-энергии, измеритель мощности СВЧ-энергии, поддон для высушиваемого материала, систему циркуляции воздуха, включающую поддон в виде короба с отверстиями на боковых стенках, диаметр которых не превышает 0,1 длины волны излучения магнетронов, расположенными на расстоянии 1/4 длины волны излучения магнетронов, полость которого соединена с установленным в верхней части камеры воздуховодом с отверстиями на днище, по размерам и расположению идентичными отверстиям на стенках поддона, калорифером и вентилятором, а между поддоном и боковыми стенками размещены вертикальные перегородки из радиопрозрачного влагонепроницаемого материала, например полиэтилена.

Недостаток известных средств заключается в сложности конструкции и осуществления способа.

Задачей заявляемых средств сушки древесины является упрощение технологии сушки и конструкции установки.

Поставленная задача решается тем, что:

- в способе сушки древесины (пиломатериала, высушиваемого материала), заключающемся в том, что в камеру на поддон укладывают высушиваемый материал, подвергают его в нескольких местах воздействию электромагнитного излучения и обрабатывают проточным нагретым воздухом, согласно изобретению излучатели располагают в высушиваемом материале, а в качестве электромагнитного излучения используют однополярные наносекундные электромагнитные импульсы мощностью не менее 1 МВт, длительностью не более 1 нс и частотой повторения не менее 1 кГц.

- в установке для сушки древесины, содержащей сушильную камеру для размещения в ней штабеля пиломатериалов с использованием диэлектрических прокладок, установленные в верхней части камеры вентиляторный блок, калориферы и воздуховод, излучатели электромагнитного излучения, соединенные с источником излучения, согласно изобретению один из излучателей представляет собой корпус камеры, а другие излучатели выполнены съемными для возможного изменения их положения относительно штабеля пиломатериалов и снабжены средствами подвода к ним излучения, а в качестве источника излучения использован генератор однополярных наносекундных импульсов мощностью не менее 1 МВт, длительностью не более 1 нс и частотой повторения не менее 1 кГц, размещенный вне камеры.

Известно, что в древесине содержится вода двух видов: свободная вода в порах и капиллярах и связанная вода в стенках клеток. Известно также, что вода имеет кластерную структуру, т.е. содержит упорядоченные удлиненные группы молекул. В заявляемом способе при воздействии на древесину очень мощных коротких однополярных импульсов происходит радиолиз содержащейся в ней воды, образуются гидратированные электроны, которые являются очень активным химическими частицами, они увеличивают энергию межмолекулярного взаимодействия, что приводит к образованию взамен удлиненных цепочек групп молекул более коротких и шаровидных объемных кластеров с уменьшенными межмолекулярными пустотами. Вязкость воды уменьшается и вода быстрее подходит к поверхности древесины, что ускоряет ее высыхание.

В заявляемой установке использование в качестве одного из электродов излучателей корпуса камеры и выполнение других электродов излучателей съемными со средствами подвода к ним энергии излучения в совокупности с использованием в качестве источника излучения генератора однополярных наносекундных импульсов большой мощности позволяет провести облучение древесины более качественно, обеспечивая при простой конструкции эффективное удаление из нее воды.

Технический результат - эффективное удаление воды при простой конструкции.

Заявляемый способ обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками как использование в качестве источника электромагнитного облучения однополярных наносекундных электромагнитных импульсов мощностью не менее 1 МВт, длительностью не более 1 нс и частотой повторения не менее 1 кГц и размещение излучателей в обрабатываемом материале, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.

Заявляемая установка обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него наличием таких существенных признаков, как выполнение источника излучения в виде генератора однополярных наносекундных электромагнитных импульсов мощностью не менее 1 МВт, длительностью не более 1 нс и частотой повторения не менее 1 кГц, выполнение одного из электродов излучателя в виде корпуса сушильной камеры и других электродов в виде съемных, снабженных средствами подвода к ним энергии от источника излучения и имеющих возможность изменения положения электродов относительно высушиваемого материала, обеспечивающими достижение заданного результата.

Заявителю неизвестны технические решения, обладающие указанными отличительными признаками, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата, поэтому он считает, что заявляемые способ сушки древесины и установка для его осуществления соответствуют критерию "изобретательский уровень".

Заявляемые способ и установка могут найти широкое применение в лесотехнической, деревообрабатывающей, мебельной и др. областях промышленности, а потому соответствуют критерию "промышленная применимость".

Изобретение иллюстрируется чертежами, где показаны на:

- фиг.1 - функциональная схема установки;

- фиг.2 - компоновочная схема установки.

Заявляемый способ сушки древесины заключается в следующем. Укладывают высушиваемый материал на поддон, располагая в нем излучатели. Подвергают его воздействию в нескольких местах электромагнитного излучения, используя в качестве электромагнитного излучения однополярные наносекундные электромагнитные импульсы мощностью не менее 1 МВт, длительностью не более 1 нс и частотой повторения не менее 1 кГц, и обрабатывают нагретым проточным воздухом.

Установка содержит сушильную камеру с корпусом 1, генератор 2 импульсов, расположенный вне корпуса 1, вентиляторный блок 3, калорифер 4, воздуховод 5, поддон 6 для укладки высушиваемого материала 7, излучатели 8, соединенные с генератором 2. Корпус 1 камеры также выполняет роль излучателя. Поддон 6 выполнен с колесиками 9. Вентиляторный блок 3 установлен в верхней части корпуса 1 камеры и включает в себя двигатели 10 и вентиляторы 11, расположенные в верхней части корпуса 1, где расположены также калориферы 4 и воздуховод 5 в виде патрубка для воздухообмена. Корпус 1 камеры снабжен дверью 12. Излучатели 8 снабжены зажимами 13 в виде "крокодилов" для подвода к ним энергии от генератора 2. Выполнение генератора 2 подробно описано в пат. РФ №2004064. Внутри камеры 1 имеются датчики температуры и влажности (на чертежах не показаны) для контроля температуры и влажности в процессе сушки.

Заявляемый способ сушки осуществляется с помощью заявляемой установки следующим образом.

Высушиваемый материал укладывают на поддон 6, закладывая излучатели 8 между рядами досок 7, устанавливают поддон 6 в корпус 1 камеры, подключают через зажимы 13 к заложенным излучателям 8 генератор 2 импульсов, закрывают дверь 12 камеры. Затем включают генератор 2 импульсов, блок 3 вентиляции и калорифер 4. Начинается разогрев материала 7. Одновременно производят облучение древесины однополярными наносекундными импульсами мощностью не менее 1 МВт, длительностью не более 1 нс и частотой повторения не менее 1 кГц. При воздействии на древесину очень мощных коротких однополярных импульсов происходит радиолиз содержащейся в ней воды, образуются гидратированные электроны, которые являются очень активными химическими частицами, они увеличивают энергию межмолекулярного взаимодействия, что приводит к образованию взамен удлиненных цепочек групп молекул более коротких и шаровидных объемных кластеров с уменьшенными межмолекулярными пустотами. Вязкость воды уменьшается и вода быстрее подходит к поверхности древесины, что ускоряет ее высыхание. Вода испаряется, теплый воздух от штабеля материала поднимается в верхнюю часть камеры 1, попадает в воздуховод 5, откуда удаляется при вентилировании камеры с помощью вентиляторного блока 3 и выводится через патрубок 5. Во время процесса сушки с помощью датчиков температуры и влажности контролируется температура внутри камеры и влажность. При необходимости калориферы 4 периодически отключают.

В сравнении с прототипом заявляемые средства сушки являются более простыми.