Патент на изобретение №2307026

(54) СУШИЛЬНО-ПРОПИТОЧНЫЙ КОМПЛЕКС

(57) Реферат:

Изобретение относится в деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано при сушке и пропитке древесины. Комплекс содержит тележки с механизмами прижима штабеля, подъездными путями и канатной тягой, две рабочие камеры, оборудованные вакуумными клапанами, системами нагрева и реверсивной продольной циркуляцией паровоздушной смеси, взаимосвязанные посредством технологических трубопроводов и арматуры с вакуумной и пневматической установками, емкость для пропиточной жидкости с системой циркуляции пропиточного раствора, системой контроля и регулирования процессом сушки-пропитки. Непрерывность работы комплекса обеспечивается тем, что в каждой рабочей камере проводят все технологические операции по сушке и пропитке таким образом, чтобы обеспечивалась при разновидности импульсных технологий их синхронность: первая камера – сушка, вторая камера – нагрев и т.д. при помощи патрубков, имеющих круговой усеченный конус с проходным сечением, выбираемым в пределах от 45 мм до 50 мм на внутренний объем камеры, равный 1 м³, и вакуумных клапанов, которые снабжены приводами с рабочей скоростью исполнительных органов 400÷800 мм/сек, воздуховодов, имеющих делители потока, выполненные от центра штабеля под углом к потоку вне зоны прокладок, которые уменьшаются по ширине к торцам вертикальных пластин. В зоне пластин подвешена двухконтурная система труб из коррозионно-стойкой стали с форсунками, установленными в положение для формирования факелов в направлении паровоздушной смеси. Изобретение повышает технологические возможности вакуумно-импульсной сушки с пропиткой под давлением в едином рабочем объеме, увеличивает надежность комплекса. 5 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к строительной индустрии и деревообрабатывающей промышленности, в частности к сушильно-пропиточному оборудованию, предназначенному различными вакуумно-импульсными способами удалять влагу из древесины и пропитывать ее защитными средствами.

Известна установка, используемая для реализации способа сушки древесины по патенту (RU 2056602, М.кл. F26В 5/04, F26В 3/04), содержащая нагревательную сушильную вакуумную камеру, соединенную через быстродействующий клапан посредством системы вакуумных трубопроводов с ресивером и вакуумным насосом.

Известен способ пропитки пористых материалов и устройство для его осуществления (RU 2011511, В27К 3/02, В29В 15/10, Е01В 31/20 от 30.04.94 г.), состоящее из пропиточной камеры, ванны с пропиточной жидкостью, ресивера, оснащенного на трубопроводных связях вакуумным затвором со специальным скоростным спусковым механизмом, и насосов.

Наиболее близким аналогом-прототипом является устройство для сушки и пропитки древесины (п. РФ 2037395, В27К 3/10, В27К 5/04 от 19.06.1995 г.), содержащее два вакуумных сушильно-пропиточных аппарата, соединенных с емкостью для пропиточной жидкости, имеющие средства внутренней циркуляции теплоносителя посредством осевых вентиляторов с выносными электродвигателями, систем циркуляции пропиточной жидкости посредством центробежного насоса и систему вакуумной конденсации посредством вакуумного насоса.

К недостаткам известных установок и устройств можно отнести недостаточную гибкость оборудования по встраиванию, обслуживающих техпроцесс систем в автоматизированные схемы из-за низких экономических свойств транспортных схем и надежности быстродействующих вакуумных клапанов, системы реверсивной циркуляции паровоздушной смеси, вакуумных и пневматических установок.

Таким образом, задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, состоит в запуске сушильно-пропиточного комплекса в производство и эксплуатацию на базе простого и надежного оборудования, взаимосвязанного гибкими синхронизированными схемами, в которых рационально сочетаются ручные, механизированные и автоматизированные операции, обрабатывающие чередованием нагрева древесины с резким созданием глубокого вакуума или «сбросом» давления в процессе сушки с последующей пропиткой способом вакуум-атмосферное давление – вакуум в рабочих камерах.

Данная задача достигается тем, что транспортно-складские и технологические операции обеспечиваются предлагаемым простым по конструкции и надежным оборудованием, а именно: дополнительными поперечными тележками, выполненными в другом уровневом положении с рельсами, являющимися продолжением рельсов рабочих камер, рабочими камерами, выполненными с патрубками, имеющими конус с проходным сечением, выбираемым в условном пределе Dу=45÷50 мм на внутренний объем рабочей камеры равным 1 м³ для присоединения соответствующих вакуумных клапанов, снабженных приводами с рабочей скоростью исполнительных органов 400÷800 мм/с, демпферами и кольцевыми седлами из коррозионно-стойкой стали, наклонными направляющими потока и запорными органами выполненными с возможностью самоустановки при контакте с седлами, в системе циркуляции паровоздушной смеси гильзы вентиляторных установок выполнены с возможностью извлечения вала вентилятора торсионного типа наружу рабочих камер при снятом рабочем колесе, воздуховоды имеют делители потока, выполненные от центра штабеля под углом к потоку вне зоны прокладок в виде уменьшающихся к торцу по ширине вертикальных пластин, в двухконтурной системе увлажнения пиломатериала форсунки формируют факелы навстречу потоку паровоздушной смеси, в вакуумной установке, имеющей многокорпусную вакуумную камеру, корпуса соединены между собой сквозными приварными к днищам патрубками длиной близкой к длине цилиндрических стенок с суммарным объемом, выбираемым в пределах 1,2÷1,8 внутреннего объема рабочей камеры.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что в заявляемом техническом решении транспортно-складская система для формирования, перемещения и складирования пиломатериалов имеет дополнительные тележки другого уровневого положения с рельсами, являющимися продолжением рельсов рабочих камер, рабочие камеры имеют отличные количеством и конструкцией вакуумные клапана и систему реверсивной продольной циркуляции паровоздушной смеси, вакуумная камера имеет несколько корпусов, соединенных между собой сквозными приварными к днищам патрубками длиной, близкой к длине цилиндрических стенок с суммарным объемом, выбираемым в пределах 1,2÷1,8 внутреннего объема рабочей камеры.

Таким образом, заявляемый сушильно-пропиточный комплекс соответствует критерию «новизна».

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что оборудование, обеспечивающее сушку с последующей пропиткой и сушкой древесины на основе вакуумно-импульсных технологий, широко известно, однако дополнительно введенные поперечные тележки другого уровневого положения с рельсами, являющимися продолжением рельсов рабочих камер, вакуумных клапанов с развернутым наружу на 90° запорным органом, ресивера и конденсатоотводчиков в системе управления вакуумными клапанами, второго трубопроводного контура со скоростным проточным нагревателем жидкости в сочетании с комплектацией рабочих камер простым и надежным оборудованием предлагаемого исполнения, а именно патрубки с конусным проходным сечением для подсоединения вакуумных клапанов, выбираемых в условном пределе Dу=40÷50 мм на внутренний объем рабочей камеры равным 1 м³ с рабочей скоростью исполнительных органов 400÷800 мм/с, снабженных демпферами и кольцевыми седлами из коррозийно-стойкой стали, в каждом из которых выполнены наклонные направляющие потока и запорные органы с возможностью самоустановки при контакте с седлом, в системе циркуляции гильзы вентиляторных установок выполнены с возможностью извлечения наружу при снятом рабочем колесе вала торсионного типа, воздуховоды имеют делители потока, выполненные от центра штабеля под углом к потоку вне зоны прокладок в виде уменьшающихся к торцу по ширине вертикальных пластин и двухконтурной системой увлажнения, в которой форсунки формируют факелы навстречу потоку паровоздушной смеси, в вакуумной установке, имеющей многокорпусную вакуумную камеру корпуса соединены между собой сквозными приварными к днищам патрубками длиной, близкой к длине цилиндрических стенок, причем суммарный объем вакуумной камеры выбирается в пределах 1,2÷1,8 внутреннего объема рабочей камеры. Приведенная совокупность элементов и связей составных частей и комплекса в целом подтверждает новое свойство заявленного сушильно-пропиточного устройства, а именно при гибких и синхронизированных схемах обслуживания технологического процесса сушки-пропитки обеспечивается разнообразие импульсных технологий, в том числе резкое создание в рабочих камерах глубокого импульсного разрежения или «сброс» давления при сушке с обратным импульсом до атмосферного при пропитке, что позволяет решить поставленную задачу – запуск сушильно-пропиточного комплекса, оснащенного простым по конструкции и надежным оборудованием, в производство.

Это позволяет сделать вывод о соответствии сушильно-пропиточного комплекса, выполняемого на базе простого по конструкции и надежного оборудования критерию «существенные отличия».

На чертежах показано:

– на фиг.1 – технологическая схема сушильно-пропиточного комплекса;

– на фиг.2 – вид А на фиг.1, поперечная тележка с тележкой со штабелем;

– на фиг.3 – вид Б на фиг.1;

– на фиг.4 – сечение В-В на фиг.1;

– на фиг.5 – сечение Г-Г на фиг.4;

– на фиг.6 – сечение Д-Д на фиг.1;

– на фиг.7 – выносной элемент Е на фиг.6;

– на фиг.8 – выносной элемент Ж на фиг.6;

– на фиг.9 – сечение И-И на фиг.5;

– на фиг.10 – вариант схемного исполнения многокорпусной вакуумной камеры;

– на фиг.11 – структурная схема блока управления;

Сушильно-пропиточный комплекс содержит транспортирующие устройства из двух видов тележек 1 и 2, подъездных путей 3 и 4 и канатных тяг 5, и рабочие камеры 6 и 7, оборудованные вакуумными клапанами 8 и 9, системой 10 нагрева и системой 11 реверсивной продольной циркуляции паровоздушной смеси. Рабочие камеры 6 и 7 посредством технологических трубопроводов и арматуры взаимосвязаны с вакуумной установкой 12, пневматической установкой 13, системой 14 увлажнения, емкостью 15 с системой подачи пропиточного раствора и системой 16 контроля и регулирования процесса сушки.

Тележки 1 имеют по количеству рекомендуемых прокладок для исключения коробления верхних рядов пиломатериала зажимные устройства, каждое из которых состоит из П-образной балки 17 с двумя рядами диапазонных отверстий на торцевых пластинах 18, тяг 19 с крючками 20 на концах и монтируемых в стойках 21 пружинных стяжек 22, выполненных с возможностью взвода пружин при помощи упорного ползуна 23, фиксатора 24 шиберного типа и рычажно-стоечного приспособления 25. Выполненные в другом высотном уровне тележки 2 на верхней плоскости имеют рельсы 26, являющиеся продолжением рельс путей 3. Такое выполнение позволяет в короткий срок сменить тележку в рабочей камере 6 или 7 на тележку со сформированным штабелем на путях 4, а также повысить возможности по механизации транспортно-складских операций.

Несущая конструкция рабочих камер 6 и 7 собирается из герметично соединяемых усиленных двутаврами с высокотемпературной изоляцией прямоугольных 27, 28, 29, 30 и закругленных 31 панелей и соответственно выполненных днищ 32 и поворотных запирающихся ворот 33. В корпусной панели 27 расположены рельсы путей 3 и выходит трубопровод 34, имеющий обратный клапан 35 для сброса избыточного давления, кран 36 для соединения камеры с атмосферой и кран 37 для слива жидкости из камеры. К боковым панелям 28 и 29 крепятся с возможностью регулировки воздуховоды 38 равномерно распределяющие по сечению штабеля формируемый системой 11 поток паровоздушной смеси и выполнены вводы для датчиков температуры и влажности (не показаны). Воздуховоды 38 имеют делители потока 39, выполненные от центра штабеля под углом =45° к потоку вне зоны прокладок «С» в виде соответственно уменьшающихся к торцу по ширине «В» вертикальных пластин. Панель 30 имеет патрубки 40, выполненные в виде усеченного конуса, усиленного ребрами жесткости с проходным сечением, выбираемым в условном пределе D_у=45-50 мм на внутренний объем камеры равным 1 м³ для присоединения вакуумных клапанов 8 и 9 и вводы для присоединения двухконтурной системы труб из коррозионно-стойкой стали с форсунками 41, смонтированными в положение, формирующее факелы пара или жидкости навстречу потоку паровоздушной смеси. Такое выполнение позволяет факелу раскрыться в виде диска, что повышает эффективность распыления схем систем увлажнения данного типа.

Каждый клапан 8 или 9 имеет составной из двух соединяемых частей корпус 42 с закрепленным в расточку стаканом 43 и приваренных под углом к оси направления прохождения среды отражателя 44, патрубка с закрепленным в расточку кольцевым седлом 45 из коррозионно-стойкой стали, патрубка 46 для подсоединения к вакуумной установке 12. В стакане 43 установлены демпфер 47, направляющие втулки 48 и ползун 49, соединенный с одной стороны при помощи соединения байонетного вида 50 со штоком 51 силового органа 52, а с другой стороны через тарель 53 упругий элемент 54 с запорным органом 55, выполненным с уплотнительным кольцом 56. Причем привод силового органа 52 выбирается с рабочей скоростью запорного органа 55 равной 400÷800 мм/с. Такое выполнение позволяет при резком открытии запорного органа 55 с условным проходом D_у=45-50 мм на внутренний объем камеры 6 или 7, равном 1 м³, давление в рабочих камерах 6 или 7 и вакуумной камере 12 выравнять быстро, а при запирании при контакте уплотнительного кольца 56 с седлом 45 запорному органу 55 само установиться.

Оребренные теплообменники, например электрические, системы 10 нагрева и вентиляторные узлы системы 11 реверсивной продольной циркуляции расположены в каналах 56 прямоугольного сечения, выполненных в торцах рабочих камер 6 или 7. Каждый вентиляторный узел представляет из себя сборную конструкцию, состоящую из посаженных в расточки днища 32 и ворот 33 корпуса 57 с гильзой 58 и электродвигателем 59. В гильзе 58 на опорах установлен ступенчатый торсионного типа вал 60 с рабочим колесом 61 на конце, имеющем лопатки, установленные под углом 45° к оси вентилятора. Такое выполнение вала 62 повышает надежность вентиляторных узлов данного типа и позволяет, при необходимости, извлекать вал 60 наружу рабочих камер 6 или 7 при снятом рабочем колесе 61.

В общем случае вакуумная установка 12 состоит из многокорпусной камеры 62 объемом, выбираемом в пределах 1,2÷1,8 внутреннего объема рабочей камеры 6 или 7, камеры 63 для сбора конденсата, трубопроводов 64, 65, 66 с арматурой, водокольцевого вакуумного насоса 67 и средств для измерения и контроля вакуума (не показаны). Составные осесимметричные корпуса цилиндрической формы образуют камеру 62 путем соединения между собой посредством сквозных приварных к днищам патрубков 68 длиной близкой к длине обечаек и соединительного патрубка 69. Такое многоходовое перетекание улучшает процессы конденсации паровоздушной смеси и сбор жидкости в камеру 63 за счет увеличения площади соприкосновения с холодной поверхностью камеры 62.

Пневматическая установка состоит из компрессорной установки 70, ресивера 71, трубопровода 72, кранов 73, конденсатоотводчиков 74 и распределителей 75. Такое выполнение повышает надежность срабатывания клапанов 8 и 9 за счет сглаживания пульсаций давления используемого воздуха.

Система 14 увлажнения агента сушки состоит из водонагревателя 76, парогенератора 77, форсунок 41 и трубопровода 78 с арматурой. Такое выполнение позволяет качественно стабилизировать внутреннее напряжение в древесине, используя горячую воду или пар или их сочетание в зависимости от вида древесины.

Емкость 15 с системой подачи пропиточного раствора состоит из центробежного насоса 79, напорного 80 с расходомером 81, всасывающего 82 и циркуляционного 83 со скоростным проточным нагревателем 84 трубопроводов, оснащенных запорной арматурой.

Структурная схема систем 16 контроля и регулирования процессом сушки состоит из коммутационного контроллера 85, выходных бесконтактных электронных ключей 86, входных бесконтактных электронных ключей 87, модулей 88 ввода аналоговых измерительных преобразователя 89 интерфейса и компьютера 90.

Сушильно-пропиточный комплекс работает следующим образом.

Тележку 2 с тележкой 1 по подъездным путям 4 выдвигают в место формирования штабеля, воздействуя приспособлением 25 на упорный ползун 23 взводят пружины установкой фиксатора 24 в соответствующее отверстие ползуна 23. Например, с помощью подъемно-транспортного средства (не показано) формируют штабель. На верхний ряд пиломатериала в зону каждого ряда прокладок «С» укладывают балки 17 и соединяют их посредством тяг 19 с ползунами 23. Убирая фиксаторы 24, обеспечивают постоянное сжатие штабеля во время сушки. Число устанавливаемых устройств зависит от толщины высушиваемого материала и длины штабеля, что и предопределяет первоначальное давление на штабель. Затем тележку 2 с тележкой 1 выдвигают в зону совпадения рельсов 26 с путями 3 и фиксируют (фиксатор не показан) их в этом положении. При помощи канатной тяги 5 тележки закатывают внутрь рабочих камер 6 и 7.

Исходное состояние оборудования:

– пиломатериал на тележках с температурой внешней среды загружен в камеры 6 и 7;

– камеры 6 и 7 холодные, герметично закрыты;

– запорная арматура в положение «закрыто»;

– вакуумный насос 67 и компрессор 70 в состояние «отключен»;

Включают систему 10 нагрева и систему 11 реверсивной продольной циркуляции паровоздушной смеси, производится нагрев пиломатериала до температуры t=65-75°. Включается парогенератор 77, идет совместный нагрев ТЭНами и парогенератором до t=80-90°. Включают вакуумный насос 67, открывают запорную арматуру на трубопроводе 64. При достижении давления в 50- 20 мм рт.ст в камере 62 вакуумная установка 12 готова к работе. После включения нагрева включают компрессор 70 и при достижении давления в ресивере 86 5-6 кгс/см² система готова для управления работой вакуумных клапанов 8,9.

Нагрев второй камеры, например 7, осуществляется с интервалом, например, в 30 мин, причем когда в камере 6 идет процесс сушки, в камере 7 происходит процесс нагрева. После достижения заданной температуры пиломатериала, например 80°, для свободной влаги, производится резкое открытие вакуумных клапанов 8 и давление в камере 6 или 7 и в вакуумной камере 62 мгновенно выравнивается. Происходит интенсивное удаление влаги из пор материала и выдавливание паровоздушной смеси в объем камеры 62, которая соприкасаясь с более холодными стенками камеры 62 конденсируется и стекает в камеру 63. Температура пиломатериала уменьшается на 20-30°С. Время выдержки под вакуумом определяется изменением температуры материала и, когда она приближается к нулю, вакуумные клапаны 8 закрывают, и нагревают материал до заданной температуры 80°С под остаточным вакуумом. Затем снова производят вакуумный импульс и все операции повторяют. Для удаления свободной влаги достаточно 12-20 циклов. Время импульсного вакуумирования составляет в среднем 15 мин, время выдержки под остаточным вакуумом при одновременном нагреве зависит от влажности древесины и корректируется при эксплуатации. Контроль температуры осуществляется термодатчиками (не показаны), измерение влажности производится соответствующими измерителями (не показаны) и контрольными образцами, установленными в камере сушки.

Загрузка второй камеры, например 7, и включение ее в работу производится таким образом, чтобы обеспечить синхронность операции: камера 6 – сушка, камера 7 – нагрев и т.д.

Во время сушки дважды проводят пропаривание материала в количестве 12 кг/м³ в периоды перехода к удалению свободной и связанной влаги и в конце сушки – увлажнение водой с t=80-90°С в количестве 6 л/м³ для выравнивания напряжений.

После завершения сушки древесины приступают к пропитке пиломатериала защитными средствами. Для этого через форсунки 41 подают водный раствор подготовленный в емкости 15 при помощи насоса 79 и трубопровода 80 с арматурой и за счет повышения давления насыщенных паров уменьшаю глубину вакуума и выдерживают 10-15 мин. Затем открывают клапаны 9, соединяя внутренний объем камеры с атмосферой, и выдерживают до выравнивания давления, затем закрывают. Для подсушки древесины после пропитки постоянно создают первоначальный вакуум и снова подают водный раствор пропитывающего компонента. Количество циклов пропитки, подсушки определяется необходимой глубиной пропитки древесины и последующей ее обработки.

Таким образом, соединение в комплекс спаренных рабочих камер 6 и 7, оснащенных представленным простым по конструкции и надежным оборудованием, взаимосвязанным гибкими схемами, в которых рационально сочетаются ручные, механизированные и автоматизированные операции в сочетании с чередованием нагрева древесины с резким открытием вакуумных клапанов 8 при сушке и клапанов 9 при пропитке, позволяет увеличить производительность устройства и обеспечить непрерывность процесса сушки-пропитки.

Формула изобретения

1. Сушильно-пропиточный комплекс, содержащий тележки с механизмами прижима штабеля, подъездными путями и канатной тягой, две рабочие камеры, оборудованные вакуумными клапанами, системами нагрева и реверсивной продольной циркуляцией паровоздушной смеси, взаимосвязанные посредством технологических трубопроводов и арматуры с вакуумной и пневматической установками, емкость для пропиточной жидкости с системой циркуляции пропиточного раствора, системой контроля и регулирования процессом сушки-пропитки, отличающийся тем, что комплекс имеет дополнительные тележки, выполненные в другом уровневом положении с рельсами, являющимися продолжением рельсов рабочих камер, выполненных с патрубками, имеющими усеченный конус с проходным сечением от 45 до 50 мм на внутренний объем камеры, равный 1 м³, для присоединения соответствующих вакуумных клапанов, снабженных приводами с рабочей скоростью исполнительных органов 400÷800 мм/с, демпферами и кольцевыми седлами из коррозийно-стойкой стали, наклонными направляющими потока и запорными органами с возможностью самоустановки при контакте с седлами, в системе циркуляции паровоздушной смеси гильзы вентиляторных установок выполнены с возможностью извлечения вала вентилятора торсионного типа наружу рабочих камер при снятом рабочем колесе, воздуховоды имеют делители потока, выполненные от центра штабеля под углом к потоку вне зоны прокладок в виде уменьшающихся по ширине к торцам вертикальных пластин, в зоне которых подвешена двухконтурная система труб из коррозийно-стойкой стали с форсунками, установленными в положение для формирования факелов в направлении паровоздушной смеси.

2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что механизм прижима штабеля на тележке имеет пружинные стяжки, выполненные с возможностью взвода пружин рычажно-стоечным приспособлением.

3. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что в рабочих камерах трубопровод для соединения с атмосферой дополнительно снабжен обратным клапаном, установленным за обшивкой камеры перед вентилем.

4. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что пневматическая установка снабжена дополнительным ресивером и конденсатоотводчиком, смонтированными перед распределителями управления приводом вакуумных клапанов.

5. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что в вакуумной установке многокорпусная вакуумная камера объемом, выбираемым в пределах 1,2÷1,8 внутреннего объема рабочей камеры, составные осесимметричные части цилиндрической формы соединены между собой посредством сквозных приварных к днищам патрубков длиной, близкой к длине обечаек.

6. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что система циркуляции пропиточного раствора имеет дополнительный трубопроводный контур с арматурой, оснащенный скоростным проточным нагревателем жидкости.

РИСУНКИ