CN201155910Y - 一种木材干燥装置的真空冷凝系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了木材干燥装置的真空冷凝系统，包括冷凝器和对木材干燥装置的木材干燥腔抽真空的水环式真空泵，其中冷凝器的冷凝部分的入口端与木材干燥装置的木材干燥腔相连，冷凝部分的出气端与水环式真空泵相连。该真空冷凝系统可以对木材干燥装置的木材干燥腔抽真空，使木材在真空条件下以较低温度快速干燥，保证木材不开裂，特别适合于透气性好或易皱缩的木材，以及厚度较大的硬阔叶树材的干燥。

Description

一种木材干燥装置的真空冷凝系统

技术领域

本实用新型涉及一种真空冷凝系统，特别涉及一种木材干燥装置的真空冷凝系统。

背景技术

根据我国资源状况，今后在相当长的一段时间内，我国林产工业产品开发的原料将以5～10年生短轮伐期的速生小径材、枝桠材为主。在实木家具与装修领域的开发应用，将是小径材精、深加工，提高小径材综合利用率与附加值的一条有效途径。

由于住宅和生活条件的改善，人们对家具的需求日益增长，同时由于环保意识的增强和对自然的向往，越来越多的人希望自己的居住空间能更接近自然，实木家具成为首选之列。而小径材经过合理的干燥与加工，既可以直接制作成椅、凳、床、沙发等支承性家具和台、几类家具，又可以充分发挥、巧妙利用小径材的某些特性，如弯曲度，尖削度，圆形、椭圆形、半圆形的断面等丰富多彩的形式，或直接旋制成实木家具的零部件。对于纹理、色泽较美观的小径材制品，可采用透明涂饰，以显示木材的天然纹理与色泽，即便是被看作缺陷的节子，也是一种天然形成的图案，能给人一种亲切感；既不污染室内环境，又保持了木材天然特性，满足人们返朴归真的心理需求。

但是，目前由于没有针对小径木的有效干燥手段而严重限制了小径木的广泛应用。公知的针对小径原木的干燥处理方法多是通过常规干燥设备及工艺进行的，其带来的主要问题是不但小径原木的干燥周期长，而且干燥缺陷严重，如干燥过程中易产生严重变形和径裂，特别是对于硬杂小径原木干燥困难、成品率低，小径原木的干燥质量直接影响着由小径木加工的产品的尺寸稳定性。

真空干燥是目前正在研发的有效干燥木材的手段，由于在真空条件下水的沸点降低，木材内部压力较高，因而可以在较低温度下加快干燥速度，缩短干燥周期，保证干燥质量，特别适合于透气性好或易皱缩的木材，以及厚度较大的硬阔叶树材的干燥。

例如，现有的木材真空干燥方法包括连续真空干燥和间歇式真空干燥，其中传统的连续真空干燥的加热方式是通过热板对木材连续加热，其缺点是由于主要通过传导方式对木材加热，因此干燥效率较低；间歇式真空干燥是在木材干燥过程中采用真空、常压交替进行，因此能耗较大。

授权公告号为CN2765124Y的中国实用新型专利中公开了一种木材真空干燥机，包括罐体、罐盖、罐体罐盖联接处的密封装置和真空泵，木材进行真空干燥时通过罐体的下方所设远红外升热加热器进行辅助加热。该干燥机虽然采用真空干燥木材使干燥周期相对较短，但是所干燥处理后的小径木仍然存在严重的径裂问题。

又如，授权公告号为CN2436899Y的中国实用新型专利中公开了一种木材真空干燥箱。该木材真空干燥箱包括箱体、真空泵、真空度控制器，箱体顶部敝开，上面放置有密封盖，箱体内有加热板，加热板连接循环加热器。使用时，将待干燥的木材与加热板平行交替地摆放在箱体中，在箱体顶部放置密封盖，开启真空泵箱体内产生负压，密封盖下凹压迫木材板和加热板，同时循环加热器向加热板中供给热油或热水，将木材加热干燥。该装置的优点是可防止板材在干燥过程中变形，循环加热器持续向加热板供热，可进一步节约能耗。但是该装置不适用于小径原木，用其对小径原木进行干燥处理时，不能避免其弯曲变形和径裂的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种木材干燥装置的真空冷凝系统，该真空冷凝系统可以对木材干燥装置的木材干燥腔抽真空，并能促使木材干燥形成的蒸汽迅速冷却，使木材在真空状态下快速干燥。

本实用新型提供的木材干燥装置的真空冷凝系统，包括冷凝器和对木材干燥装置的木材干燥腔抽真空的水环式真空泵，其中冷凝器的冷凝部分的入口端与木材干燥装置的木材干燥腔相连，冷凝部分的出气端与水环式真空泵相连。

其中，还包括冷却水循环系统，冷却水循环系统具有向冷凝部分供应冷却水的冷却器，冷却器的出口与冷凝器的冷却水入口相连，冷却器的入口与冷凝器的冷却水出口相连。其中，冷却器的出口通过冷却水箱与所述冷凝器的冷却水入口相连，冷却水箱位于冷却器下方；冷凝器的冷却水出口通过泵与所述冷却器的入口相连。其中，泵为管道泵。

此外，冷却水循环系统还具有位于冷却器一侧的冷却风扇。

此外，冷凝器的冷凝水排出口设有冷凝水收集器。

本实用新型木材干燥装置的真空冷凝系统的优点体现在以下方面：

1、本实用新型的真空冷凝系统可以在木材干燥过程中，使木材干燥装置中的木材在真空条件下进行干燥，加快了水分在木材内部的移动，并使水分在较低温度下(一般低于85℃)沸腾汽化，避免因长时间高温作用可能造成的对木材的损害；

2、本实用新型的木材干燥装置的真空冷凝系统在木材的真空干燥过程中，通过冷却水循环系统促使木材干燥形成的蒸汽迅速冷却，提高了木材的干燥效率。

附图简要说明

图1为具有本实用新型真空冷凝系统的木材干燥设备的示意图；

图2为本实用新型木材干燥装置的主视图；

图3为本实用新型木材干燥装置的沿图2中A-A线的截面图；

图4为本实用新型木材干燥装置的俯视图；

附图标记说明：1.第一阀门；2.第二阀门；3.冷却风扇；4.冷却器；5.水环式真空泵，6.机体；7.散热器；7a.散热器入口；7b.散热器出口；8.真空导出管；9.冷凝器；10.第三阀门；11.冷凝水收集器，12.第四阀门；13.管道泵；14.冷却水箱，15.第五阀门；16.第六阀门；17.第七阀门；18a.第一组散热器；18b.第二组散热器；19.保温层；20.封闭门；21.压紧装置；22.运材车；23.固定杆；24.循环风机；25.钻孔隔条；26.隔板；27.材堆；28.装材段；29a.第一分腔；29b.第二分腔；30.冷凝器的入口端；31.冷凝器的出气端；32.冷凝器的冷却水入口；33.冷凝器的冷却水出口；34.冷却器的入口；35.冷却器的出口；36.冷凝部分。

具体实施方式

下面参照附图详细描述本实用新型的具体实施例。

如图1所示，木材干燥设备由干燥装置、加热及降温系统、真空冷凝系统、冷却水循环系统组成。

参照图2、3、和4，干燥装置具有机体6，机体6的内壁设保温层19，内部形成截面为矩形的空腔，其一端封闭，另一端设可开闭的封闭门20。机体6内部空腔包括沿纵向排列的三部分，如图2和4所示，即包括中部的装材段28、装材段28与封闭端之间的空间和装材段28与封闭门20之间的空间。

其中，装材段28用于安置待干燥的材堆27，如图3和4所示，装材段28通过位于机体6纵向中心线上的中部隔板26被分隔成沿纵向平行设置的两个大体等容积的分腔29a和29b，分腔29a和29b中安置运材车22；在装材段28与封闭端之间的空间内，平行设置第一组散热器18a和循环风机24；在装材段28与封闭门20之间的空间内，设置第二组散热器18b。

如图2和3所示，运材车22具有底板和至少1组分别设置在其两侧的垂直固定杆23，在底板上一层接一层地水平码放柴堆，层与层之间由三根钻孔隔条25分隔，每个隔条25内设多个可流通干燥介质的纵向钻孔，如图3所示，隔条的钻孔开孔率为10％～80％。

加热及降温系统设置在机体6内部的空腔中，由两组散热器即第一组散热器18a和第二组散热器18b组成，其中，第二组散热器18b设置在装材段28与封闭门20之间的空间内，并位于机体6的纵向中心线上；第一组散热器18a和循环风机24设置在装材段28与封闭端之间的空间内，循环风机24大体位于机体6的纵向中心线上，第一组散热器18a可以包括分别位于循环风机24前后侧的两个散热器(图4中仅示出一个散热器)。其中第一组散热器18a、第二组散热器18b分别具有供热媒质流入散热器的散热器入口7a和通过散热器并与机体内空腔换热后的媒质流出的散热器出口7b(图中仅示出了第一组散热器的入口和出口)，散热器入口7a外接阀门17，散热器出口7b外接阀门1。

图4中所示的循环风机24邻接第一组散热器(18a)，也可将其设置成邻接第二组散热器(18b)，第二组散热器(18b)可为位于循环风机前侧的一个散热器，也可包括分别位于循环风机前后两侧的两个散热器。

机体6的底部设真空导出口8，真空导出口8和机体6的内冷凝水出口为同一出口。

下面对照附图1，详细说明位于干燥装置下部的本实用新型真空冷凝系统的结构及其工作过程。

真空冷凝系统由冷凝器9、水环式真空泵5、冷凝水收集器11、阀门12、阀门10及连接管路组成。其中，冷凝器9具有冷凝部分36，冷凝部分36的入口端30与干燥装置的真空导出口8相连，冷凝部分36的出气端31与水环式真空泵5的抽气端相连，冷凝器9的冷凝水排出口经过阀门12与冷凝水收集器11的入口相连，冷凝水收集器11的出口与阀门10相连。

真空冷凝系统配制有冷却水循环系统，干燥装置的热蒸汽进入真空冷凝系统后，通过冷却水循环系统供应的冷却水对其进行冷却，形成的冷凝水由冷凝水收集器11收集。冷却水循环系统由管道泵13、冷却器4、冷却风扇3、冷却水箱14、阀门及连接管路组成。其中冷却器4位于冷却水箱14上部，冷却风扇3位于冷却器4的上方一侧，用于使流过冷却器4的水冷却；冷却水箱14通过管路与冷凝器9的冷却水入口32相连，冷凝器9的冷却水出口33与管道泵13的入口相连，冷却水箱14中的冷却水经冷却水入口32流入冷凝器9以便对冷凝部分9冷却，从而使其中的热蒸汽形成冷凝水；管道泵13的出口经阀门15与冷却器4入口34相连，从冷凝器9的冷却水出口33流出的热水在管道泵13的作用下流回到冷却器4进行冷却；冷却器4的出口35与冷却水箱14相通，使得由冷却器的出口35流出的冷却水靠自重流入冷却水箱14。

下面说明本实用新型木材干燥设备的工作过程。

采用直径范围在8-16cm杨木小径木，将其锯成木段，使每个木段的长度与其平均直径值之比的范围是5-15，木段的含水率是90-100％，采用本实用新型的木材真空干燥设备按照以下步骤对其进行干燥处理，使其含水率达到8％。

1、码垛

将小径原木按照要求长度截断成要求长度的木段，接着将其沿纵向一层一层水平堆积在装材车22的底板上，每层木段之间用隔条25隔开，形成小径原木木段堆垛，然后将安置有小径原木木段堆垛的装材车22推入机体6内部空腔的装材段，此时码放在装材车22上的木段的纵向与机体6的纵向一致，接着通过压紧装置21将封闭门20关闭。

2、对木材预热

在常压下对木材进行预热，预热时间∶木段直径(cm)为1～2h∶1cm，如直径为10cm的木段则需要的预热时间为10-20小时，使木段的温度达到65-70℃。

开启循环风机24，并通过第一组散热器18a和第二组散热器18b的热媒入口7a向第一组散热器8a中送入热媒，使热媒流过第一组散热器18a和第二组散热器18b后由热媒出口7b流出。热媒的温度控制在90-95℃。通过循环风机24的作用使第一组散热器8a和第二组散热器8b散发的热量在机体6空腔内形成沿水平方向的对流，以加速木材的预热。

3、木材干燥

通过真空冷凝系统对机体6的内部空腔抽真空，将真空度控制在0.04MPa。

循环风机24通过位于装材段29两侧的第一组散热器8a和第二组散热器8b，使作为干燥介质的纯过热蒸汽(温度为80-85℃)沿水平方向依次流过沿装材段29与机体6封闭端之间的空腔、码放木段的分腔29a、装材段29与机体6的封闭门20之间的空腔29b和码放木段的分腔29b，如图4所示，从而形成沿纵向码放木段的分腔29a、29b之间的对流，通过该干燥介质以对流方式对木段供热。由于木段纵向与机体6纵向一致，因此使得能够均匀地沿着整个材堆的断面对木段进行加热使其干燥；同时可以在克控制的真空条件下干燥木材。

以此方式对木材进行干燥时，一方面，由于真空的作用，加快了水分在木材内部的移动，并使水分在低于85℃的温度下沸腾汽化，避免因长时间高温作用可能造成的对木材的损害；另一方面，对木材持续供热，利用过热蒸汽有较大的放热系数，使木材源源不断地获得充分的热量，连续进行干燥过程。

在木材在真空干燥过程中，随着环境压力的改变使得木材内部形成压力梯度。在一定压力下当木材温度接近或超过对应压力下的水的沸点时，水蒸汽将迅速产生，压力梯度引起水的流动。

之后，根据预先测定的介质温度、绝对压力与木材平衡含水率的对应图表，控制机体6内的温度和绝对压力数值。

3、降温出料

当木材的终含水达到要求8-10％时，在加热及降温系统中通入20℃的冷却水，以实现快速降，当木材温度降至40℃以下时出料。

Claims (7)

1、一种木材干燥装置的真空冷凝系统，其特征在于包括冷凝器(9)和对木材干燥装置的木材干燥腔抽真空的水环式真空泵(5)，其中冷凝器(9)的冷凝部分(36)的入口端(30)与木材干燥装置的木材干燥腔相连，冷凝部分(36)的出气端(31)与水环式真空泵(5)的抽气端相连。

2、如权利要求1所述的真空冷凝系统，其特征在于还包括冷却水循环系统，所述冷却水循环系统具有向所述冷凝部分(36)供应冷却水的冷却器(4)，冷却器(4)的出口(35)与冷凝器(9)的冷却水入口(32)相连，冷却器(4)的入口(34)与冷凝器(9)的冷却水出口(33)相连。

3、如权利要求2所述的真空冷凝系统，其特征在于所述冷却水循环系统还具有位于冷却器(4)一侧的冷却风扇(3)。

4、如权利要求1至3任一所述的真空冷凝系统，其特征在于冷凝器(9)的冷凝水排出口设有冷凝水收集器(11)。

5、如权利要求2或3所述的真空冷凝系统，其特征在于所述冷却器(4)的出口通过冷却水箱(14)与所述冷凝器(9)的冷却水入口(32)相连，所述冷却水箱(14)位于冷却器(4)下方。

6、如权利要求2或3所述的真空冷凝系统，其特征在于所述冷凝器(9)的冷却水出口(33)通过泵(13)与所述冷却器(4)的入口相连。

7、如权利要求6所述的真空冷凝系统，其特征在于所述泵(13)为管道泵(13)。

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