CN110131975B - 一种可变气流场的木材全自动智能烘干室 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变气流场的木材全自动智能烘干室，包括烘干房，烘干房内部上方设有顶棚，还包括气流场控制系统，气流场控制系统包括一侧与烘干房右侧天花板转动连接的导风板一、一侧与顶棚右侧面转动连接的导风板二、一侧与烘干房右墙壁下部转动连接的导风板三、一侧与烘干房左墙壁下部转动连接的导风板四、一侧与顶棚左侧面转动连接的导风板五、一侧与烘干房左侧天花板转动连接的导风板六，导风板一至六分别配置有驱动其上下摆动并定位在任一位置的驱动机构一至六。本发明可以实时监测到不同位置的木材含水率，并根据含水率的差异随时调整空气流速度及风向，实现木材的均匀干燥。

Description

一种可变气流场的木材全自动智能烘干室

技术领域

本发明涉及木材烘干领域，具体涉及一种可变气流场的木材全自动智能烘干室。

背景技术

木材干燥是保障和改善木材品质、减少木材降等、提高木材利用率的重要环节。同时，木材干燥也是木质品生产过程中能耗最大的工序，在我国约占企业总能耗的60％～70％。

干燥过程中的介质循环特性是影响木材干燥质量的主要因素之一，为使木材干燥质量的均匀度指标达到规定的生产要求，必须形成均匀合理的干燥循环气流来保证材堆和干燥介质间良好的热质交换。在实际干燥过程中，由于木材干燥窑主要采用方形结构，加上干燥室气流通道较长，在窑体内部往往形成局部的高速流场和低速流场，以及各种复杂形式的湍流运动，要保证干燥介质在材堆两侧均匀分布极为困难。目前绝大多数木材干燥房都无法做到使所有待干木材在干燥过程的水分蒸发均匀一致，同时达到要求的含水率。

常规烘干房的设计比较简单，如图1所示，烘干房呈方体结构，由顶棚把内部空间分成两大部分，顶棚之上为热风提供区，顶棚之下为木材烘干区。热风的动力来自于风机，热量来自于加热器，风机和加热器都固定在顶棚上。房顶上的两个通气孔分别是进风孔和排湿孔。设置进风孔的目的是引入干燥的新风，排湿孔的目的是排出从木材中蒸发出来的水分，保持干燥房内一定的空气湿度。空气在风机推动下，分别经过风机机壳、加热器，顶棚与天花板的间隙，木材材堆与墙壁的间隙，材堆每层之间的间隙等，最后形成循环的气流场。在整个循环流场中，因为各处截面大小、形状、流程都不同，导致各处的风阻也不同，使得处于空间不同位置的木材表面无法得到均匀一致的热风，所以实际上木材的干燥质量难以得到保证，会因各处应力不均产生翘曲、裂纹等干燥缺陷。

因此，研制开发可以全自动控制木材烘干进程，均匀化空气流场的干燥房是保证木材干燥质量，提高干燥速度，减少能耗和干燥成本的必然选择。

发明内容

本发明的目的在于弥补现有技术的不足，提供一种可以实现全程自动控制，均匀化空气流场的木材烘干室。该烘干室可以实时监测到不同位置的木材含水率，并根据含水率的差异随时调整空气流速度，风向，不用频繁启停风机(频繁启停风机非常耗电)就可实现根据木材含水率干燥基准来均匀干燥木材直至达到要求的目的。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种可变气流场的木材全自动智能烘干室，包括烘干房和控制系统，烘干房内部上方设有顶棚，顶棚左右两侧与烘干房墙壁之间相隔一段距离，将烘干房分为相互连通的热风提供区和木材烘干区，热风提供区内设有风机和加热器，木材烘干区设有材堆，顶棚与烘干房天花板的间隙、材堆与烘干房墙壁的间隙、材堆每层之间的间隙构成循环的气流场，还包括气流场控制系统，气流场控制系统包括一侧与烘干房右侧天花板转动连接的导风板一、一侧与顶棚右侧面转动连接的导风板二、一侧与烘干房右墙壁下部转动连接的导风板三、一侧与烘干房左墙壁下部转动连接的导风板四、一侧与顶棚左侧面转动连接的导风板五、以及一侧与烘干房左侧天花板转动连接的导风板六，导风板一和导风板二的另一侧均朝向烘干房右墙壁，导风板三和导风板四的另一侧斜向下朝向材堆，导风板五和导风板六的另一侧均朝向烘干房左墙壁，导风板一至六分别配置有驱动其上下摆动并定位在任一位置的驱动机构一至六，驱动机构一至六均与控制系统电连接。

作为本发明的一种改进，所述的驱动机构一包括电动推杆一、固定滑轮一和钢丝绳，电动推杆一和固定滑轮一安装在烘干房的顶面，钢丝绳的一端与电动推杆一的伸缩杆连接，另一端绕过固定滑轮一后穿入烘干房内与导风板一的顶面铰接。

作为本发明的一种改进，所述的驱动机构三包括电动推杆三，电动推杆三安装在烘干房的右墙壁外侧，电动推杆三的伸缩杆穿入烘干房内与导风板三的底面铰接。

作为本发明的一种改进，还包括含水率实时监测系统，含水率实时监测系统包括安装在烘干房底面的测量台面和设置在烘干房下方的电子秤，材堆放置在测量台面上，测量台面的底部分布有多个定位柱，定位柱中部与烘干房底面滑动密封连接，下端穿出烘干房底面，位于测量台面中央的定位柱直接压在电子秤的称重台面上，电子秤与控制系统电连接。

优选的，所述的定位柱通过滑动轴承与烘干房底面滑动密封连接。

作为本发明的一种改进，所述的含水率实时监测系统还包括多个与控制系统电连接的压力传感器，材堆每层之间均设有若干木制隔条，压力传感器嵌入在各木制隔条顶面，并与上层木材相接触。这样，在通过测量整体材堆重量来计算木材平均含水率实时变化的同时，还可计算得到各层的重量变化，进而分析各层木材干燥程度和均匀度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的烘干室，通过改变不同导风板的转动角度，可以组成变化多样的气流场，以适应材堆不同位置木材干燥所需热风的气流大小。控制系统根据事先确定的控制原则自动调节各导风板的位置，无需人工操作。

2、本发明的电子秤不放置在烘干房内，而是放置在烘干房底面之下，这样，不仅整个材堆的重量可以通过电子秤实时测量出来，还解决了电子秤不能在高温高湿的环境中长时间工作的问题。

3、本发明在各个木板层之间的木制隔条中嵌入压力传感器，控制系统可根据简单的计算得到各层的重量变化，进而分析各个层木材干燥程度和均匀度，通过实时分析结果，来操控电动推杆的动作，改变导风板的角度，形成强化或减弱不同层木材干燥速度的气流场，实现木材整体一致的干燥进程，提高干燥质量。

附图说明

图1为现有技术的常规烘干房的结构示意图；

图2为本发明的变气流场的木材全自动智能烘干室的结构示意图；

图3为图2中的A部放大图；

附图标记说明：1-固定滑轮六；2-固定滑轮五；3-电控推杆五；4-电控推杆六；5-风机；6-加热器；7-电控推杆二；8-电控推杆一；9-固定滑轮二；10-固定滑轮一；11-导风板一；12-顶棚；13-导风板二；14-材堆；15-导风板三；16-电控推杆三；17-滑动轴承；18-定位柱；19-电子秤；20-测量台面；21-电动推杆四；22-导风板四；23-木制隔条；24-压力传感器；25-导风板五；26-导风板六。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图2和图3所示，本发明的变气流场的木材全自动智能烘干室，是在图1所示的常规烘干房的基础上增加了气流场控制系统和含水率实时监测系统，二者同时接入烘干房配套的控制系统中。

本发明的烘干室包括上部的烘干房和下部的设备室，二者相互独立，烘干房内部上方设有顶棚12，顶棚12的左右两侧与烘干房墙壁之间相隔一段距离，将烘干房分为相互连通的热风提供区和木材烘干区，热风提供区内设有风机5和加热器6，木材烘干区设有材堆14。顶棚12与烘干房天花板的间隙、材堆14与烘干房墙壁的间隙、材堆14每层之间的间隙构成循环的气流场。同时，为了实时监测气流场的状态参数，在各间隙部位配置温湿度传感器和压力传感器，其采集的数据作为控制系统的控制依据。

在循环的气流场中，因为各处截面大小、形状、流程都不同，导致各处的风阻也不同，使得处于空间不同位置的木材表面无法得到均匀一致的热风气，因此，本发明在气流场的六个转折区域设置了六套导风板组件，组成气流场控制系统。

具体地，气流场控制系统包括可调节其位置的导风板一11、导风板二13、导风板三15、导风板四22、导风板五25和导风板六26。导风板一11左侧通过铰链轴与烘干房右侧天花板转动连接，右侧均朝向烘干房右墙壁，可通过导风板一11的上下摆动，实现烘干房右上角区域的角度控制。为了带动导风板一11绕着铰链轴在一定角度范围内转动，本实施例配套了电动推杆一8和固定滑轮一10，当然也可以采用其他的驱动方式，例如直接通过电机带动铰链轴转动即可。电动推杆一8和固定滑轮一10均安装在烘干房的顶面，电动推杆一8与导风板一11之间设置钢丝绳，钢丝绳的一端与电动推杆一8的伸缩杆连接，另一端绕过固定滑轮一10后穿过天花板伸入到烘干房内与导风板一11顶面铰接，依靠伸缩杆的直线位移拉动钢丝绳运动，进而带动导风板一11绕着铰链轴在一定角度范围内转动，并可在任意位置定位。电动推杆可商购获得，主要由电机、伸缩杆和控制装置等机构组成的一种直线执行机构，通过将其接入控制系统，即可实现自动控制。

导风板二13左侧通过铰链轴与顶棚12右侧面转动连接，右侧也朝向烘干房右墙壁，通过其上下摆动，实现顶棚12右侧与烘干房右墙壁之间间隙的角度控制，同样的，其通过安装在烘干房顶面的电动推杆二7、固定滑轮二9和配套的钢丝绳进行控制，具体结构同导风板一11。导风板五25与导风板二13对称设计，导风板五25右侧通过铰链轴与顶棚12左侧面转动连接，左侧则朝向烘干房左墙壁，通过其上下摆动，实现顶棚12左侧与烘干房左墙壁之间间隙的角度控制，同样的，通过安装在烘干房顶面的电动推杆五3、固定滑轮五2和配套的钢丝绳进行控制，具体结构同导风板一11。

导风板六26与导风板一11对称设计，导风板六26右侧通过铰链轴与烘干房左侧天花板转动连接，左侧均朝向烘干房左墙壁，通过其上下摆动，实现烘干房左上角区域的角度控制，同样的，通过安装在烘干房顶面的电动推杆六4、固定滑轮六1和配套的钢丝绳进行控制，具体结构同导风板一11。

导风板三15斜向下布置，上侧通过铰链轴与烘干房右墙壁下部转动连接，下侧朝向材堆或烘干房底面，通过其上下摆动，实现烘干房右下角区域的角度控制，与导风板一11不同的是，导风板三15只需要通过安装在烘干房右墙壁外侧的电动推杆三16进行驱动即可，电动推杆三16的伸缩杆穿过墙壁后伸入到烘干房内与导风板三15的底面铰接，依靠伸缩杆的直线位移可以推动导风板三15绕着铰链轴在一定角度范围内转动，并可在任意位置定位。

导风板四22与导风板三15对称设计，上侧通过铰链轴与烘干房左墙壁下部转动连接，下侧朝向材堆或烘干房底面，通过其上下摆动，实现烘干房左下角区域的角度控制，同样的，通过安装在烘干房左墙壁外侧的电动推杆四21进行控制，具体结构同导风板三15。

使用时，通过改变不同导风板的转动角度，可以组成变化多样的空气气流场，来适应材堆不同位置木材干燥所需热风的气流大小。各电控推杆由控制系统根据事先确定的控制原则进行自动调节，无需人工操作。

目前，木材含水率实时监测的常规做法有遥测法和称重法两种。遥测法虽然操作简单，但误差太大，甚至某些工况无法测量。称重法是将称重仪放入烘干房内，由于烘干房内是一个高温高湿环境，导致称重仪无法在这种环境中长时间工作。另外，为了实时监测到不同位置的木材含水率，进而根据含水率的差异随时调整空气流速度和风向，本发明设计了一套独特的含水率实时监测系统，其与现有的木材含水率实时监测系统完全不同。

本发明的含水率实时监测系统包括安装在烘干房底面的测量台面20和设置在烘干房下方设备室内的电子秤19。材堆14放置在测量台面20上，测量台面20的底部分布有多个定位柱18，各个定位柱18的中部与烘干房底面滑动密封连接，本实施例中，通过滑动轴承17实现与烘干房底面的滑动密封连接，同时，各个定位柱18下端均穿过烘干房底面伸入到设备室中，位于测量台面20中央的定位柱的下端直接压在电子秤19的称重台面上，电子秤19的测量数据可通过数据线引入控制系统，这样，既可保证材堆14和测量台面20位置(只能上下运动)，又实现了对材堆14整体重量的测量。电子秤19不放置在烘干房内，而是放置在烘干房下方的设备室内，从而避免了因电子秤直接放在烘干房内高温高湿环境导致设备使用寿命短的问题。

除了通过电子秤19测量材堆14的整体重量来计算木材平均含水率的实时变化外，本发明的含水率实时监测系统还包括可以测量每一层的木材含水率的测量装置。具体地，在各个木板层之间的木制隔条23顶面嵌入压力传感器24，并与上层木材相接触，压力传感器24的压力数据就是该层之上木材的总重量，实时数据通过数据线引入控制系统，控制系统可根据简单的计算得到各层的重量变化，进而分析各个层木材干燥程度和均匀度。然后，通过实时分析结果，来操控电动推杆的动作，改变导风板的角度，形成强化或减弱不同层木材干燥速度的气流场，实现木材整体一致的干燥进程，提高干燥质量。

由上可知，本发明的变气流场的木材全自动智能烘干室，可以实时监测到不同位置的木材含水率，并根据含水率的差异随时调整空气流速度，风向，不用频繁启停风机就可实现根据木材含水率干燥基准来均匀干燥木材直至达到要求的目的。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种可变气流场的木材全自动智能烘干室，包括烘干房和控制系统，烘干房内部上方设有顶棚，顶棚左右两侧与烘干房墙壁之间相隔一段距离，将烘干房分为相互连通的热风提供区和木材烘干区，热风提供区内设有风机和加热器，木材烘干区设有材堆，顶棚与烘干房天花板的间隙、材堆与烘干房墙壁的间隙、材堆每层之间的间隙构成循环的气流场，其特征在于：还包括气流场控制系统，气流场控制系统包括一侧与烘干房右侧天花板转动连接的导风板一、一侧与顶棚右侧面转动连接的导风板二、一侧与烘干房右墙壁下部转动连接的导风板三、一侧与烘干房左墙壁下部转动连接的导风板四、一侧与顶棚左侧面转动连接的导风板五、以及一侧与烘干房左侧天花板转动连接的导风板六，导风板一和导风板二的另一侧均朝向烘干房右墙壁，导风板三和导风板四的另一侧斜向下朝向材堆，导风板五和导风板六的另一侧均朝向烘干房左墙壁，导风板一至六分别配置有驱动其上下摆动并定位在任一位置的驱动机构一至六，驱动机构一至六均与控制系统电连接。

2.根据权利要求1所述的一种可变气流场的木材全自动智能烘干室，其特征在于：所述的驱动机构一包括电动推杆一、固定滑轮一和钢丝绳，电动推杆一和固定滑轮一安装在烘干房的顶面，钢丝绳的一端与电动推杆一的伸缩杆连接，另一端绕过固定滑轮一后穿入烘干房内与导风板一的顶面铰接。

3.根据权利要求1所述的一种可变气流场的木材全自动智能烘干室，其特征在于：所述的驱动机构三包括电动推杆三，电动推杆三安装在烘干房的右墙壁外侧，电动推杆三的伸缩杆穿入烘干房内与导风板三的底面铰接。

4.根据权利要求1所述的一种可变气流场的木材全自动智能烘干室，其特征在于：还包括含水率实时监测系统，含水率实时监测系统包括安装在烘干房底面的测量台面和设置在烘干房下方的电子秤，材堆放置在测量台面上，测量台面的底部分布有多个定位柱，定位柱中部与烘干房底面滑动密封连接，下端穿出烘干房底面，位于测量台面中央的定位柱直接压在电子秤的称重台面上，电子秤与控制系统电连接。

5.根据权利要求4所述的一种可变气流场的木材全自动智能烘干室，其特征在于：所述的定位柱通过滑动轴承与烘干房底面滑动密封连接。

6.根据权利要求4所述的一种可变气流场的木材全自动智能烘干室，其特征在于：所述的含水率实时监测系统还包括多个与控制系统电连接的压力传感器，材堆每层之间均设有若干木制隔条，压力传感器嵌入在各木制隔条顶面，并与上层木材相接触。

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