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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein eine Holztrocknungsvorrichtung und ein Holztrocknungsverfahren.
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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik sind Holztrocknungsvorrichtungen und Holztrocknungsverfahrenen bekannt, bei denen Holz in einer Trocknungskammer mit durch die Kammer strömender Trocknungsluft getrocknet wird.
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Eine Regelung von Prozessparametern findet dabei in Abhängigkeit des Feuchtigkeitsgehalts des Holzes am Ausgang der Kammer statt. Es muss also der Feuchtigkeitsgehalt des Holzes bestimmt werden, um Parameter der Anlage wie Luftmassenstrom, Temperatur und/oder Feuchtigkeitsgehalt der eingelassenen Trocknungsluft zu derart zu regeln, dass ein gewünschter Feuchtigkeitsgehalt des Holzes erreicht wird. Dies ist aufwändig. Außerdem ist die Regelung schwerfällig, da sie an Hand des bereits die Kammer verlassenen Holzes erfolgt.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, verbesserte Holztrocknungsvorrichtung und Holztrocknungsverfahren anzugeben, insbesondere solche, die eine gegenüber dem Stand der Technik einfachere Anwendung, bessere Regelgüte, einfachere Anwendung und/oder Zuverlässigkeit bieten.
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Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung nach dem Anspruch 1 und einem Verfahren nach dem nebengeordneten Anspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dieser Beschreibung.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Holztrocknungsvorrichtung mit einer Kammer, welche einen Einlass zum Einlassen von Trocknungsluft und einen Auslass zum Auslassen von Trocknungsluft umfasst, einer Fördereinrichtung, welche Holz von einem Eingang der Kammer zu einem Ausgang der Kammer befördert, einem Auslass-Feuchtigkeitssensor, angeordnet zum Erfassen des Feuchtigkeitsgehalts der durch den Auslass ausgelassenen Trocknungsluft, einer mit dem Auslass-Feuchtigkeitssensor verbundenen Kontrolleinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, als Führungsgröße von zumindest einer Regelgröße der Holztrocknungsvorrichtung den erfassten Feuchtigkeitsgehalt der ausgelassenen Trocknungsluft zu verwenden. Daneben können weitere Größen bei der Regelung berücksichtigt werden.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Holztrocknungsverfahren, insbesondere unter Verwendung einer Holztrocknungsvorrichtung in einer der hierin beschriebenen typischen Ausführungsformen, mit Führen von zu trocknendem Holz durch eine Kammer, Einlassen von Trocknungsluft mit einem bekannten Feuchtigkeitsgehalt in die Kammer, Erfassen des Feuchtigkeitsgehalts von aus der Kammer ausgelassener Trocknungsluft, Regeln von zumindest einer Regelgröße des Holztrocknungsverfahrens, wobei als Führungsgröße der erfasste Feuchtigkeitsgehalt der ausgelassenen Trocknungsluft verwendet wird. Daneben können weitere Größen bei der Regelung berücksichtigt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert, wobei die Figuren zeigen:
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1 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer typischen Holztrocknungsvorrichtung in einer schematischen Ansicht; und
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2 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines typischen Holztrocknungsverfahrens.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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Nachfolgend werden typische Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren beschrieben, wobei die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt ist, vielmehr wird der Umfang der Erfindung durch die Ansprüche bestimmt. Bei der Beschreibung der Ausführungsform werden unter Umständen in verschiedenen Figuren und für verschiedene Ausführungsformen gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Teile verwendet, um die Beschreibung übersichtlicher zu gestalten. Dies bedeutet jedoch nicht, dass entsprechende Teile der Erfindung auf die in den Ausführungsformen dargestellten Varianten beschränkt sind.
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In der 1 ist eine Ausführungsform einer typischen Holztrocknungsvorrichtung gezeigt. Die Holztrocknungsvorrichtung oder kurz Vorrichtung umfasst eine Kammer 3, welche einen Einlass 5 zum Einlassen von Trocknungsluft und einen Auslass 7 zum Auslassen der Trocknungsluft 6 umfasst. Weiterhin ist eine Fördereinrichtung 9 vorhanden, welche Holz 11 von einem Eingang 13 der Kammer 3 zu einem Ausgang 15 der Kammer 3 befördert. Die Fördereinrichtung 9 umfasst ein Band dessen Geschwindigkeit durch eine Kontrolleinrichtung 20 einstellbar ist. Damit kann der durch die Kammer geführte Massenstrom des Holzes 11 (Holzmassenstrom) beeinflusst werden.
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Bei weiteren Ausführungsbeispielen wird die Menge oder Masse des auf dem Band liegenden Holzes beeinflusst. „Band“ ist nicht einschränkend zu verstehen und kann auch Förderanlagen umfassen, welche beispielsweise Holz auf Gittern für einen besseren Durchsatz der Trocknungsluft transportieren.
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Die Vorrichtung umfasst außerdem einen Auslass-Feuchtigkeitssensor 22, angeordnet zum Erfassen des Feuchtigkeitsgehalts der durch den Auslass 7 ausgelassenen Trocknungsluft 6. Der Auslass-Feuchtigkeitssensor 22 ist mit der Kontrolleinrichtung 20 verbunden, welche dazu eingerichtet ist, als Führungsgröße von zumindest einer Regelgröße der Holztrocknungsvorrichtung den erfassten Feuchtigkeitsgehalt der ausgelassenen Trocknungsluft 6 zu verwenden.
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Berücksichtigt wird im Rahmen der Regelung außerdem der Feuchtigkeitsgehalt der Trocknungsluft 6 am Einlass 5, welcher mit einem Einlass-Feuchtigkeitssensor 24 erfasst wird. Auf diese Weise kann eine Differenz zwischen der am Auslass 7 entnommenen Feuchtigkeit und der über den Einlass 5 in die Kammer 3 gelangten Feuchtigkeit ermittelt werden. Außerdem werden noch mit einem Einlass-Temperaturfühler 26 und einem Auslass-Temperaturfühler 28 die Temperaturen der Trocknungsluft jeweils am Einlass und am Auslass ermittelt. Dies ermöglicht den Einsatz relativer Feuchtigkeitssensoren, wobei über die Temperatur auf den Feuchtigkeitsgehalt in kg pro kg Trocknungsluft 6 umgerechnet werden kann.
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Das Ausführungsbeispiel in der 1 verwendet als Regelgröße den Holzmassenstrom, welcher durch Einstellen der Bandgeschwindigkeit der Fördereinrichtung 9 beeinflussbar ist.
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Weitere typische Holztrocknungsvorrichtungen verwenden als Regelgröße den Feuchtigkeitsgehalt der eingelassenen Trocknungsluft und/oder den Luftmassenstrom der Trocknungsluft. Typischerweise ist mit „Feuchtigkeitsgehalt“ der absolute Feuchtigkeitsgehalt, bspw. in kg Wasser pro kg Fluid bzw. Trocknungsluft gemeint, da es bei Ausführungsformen in der Regel auf den mit der Trocknungsluft transportieren Wassermassenstrom ankommt. Die Differenz des Wassermassenstroms, welcher mit der eingelassenen Trocknungsluft in die Kammer gelangt, relativ zu dem Wassermassenstrom der ausgelassenen Trocknungsluft wird bei Ausführungsbeispielen als Indikator für die dem Holz pro Zeiteinheit entzogene Feuchtigkeit angesehen. Der Ausdruck „Wasser“ umfasst bei Wassermassenstrom alle Aggregatzustände, da Wasser typischerweise als Feuchtigkeit mit der Trocknungsluft transportiert wird. Bei weiteren Ausführungsbeispielen wird noch die Temperatur der Trocknungsluft jeweils am Eingang und am Ausgang erfasst, um bspw. von relativen auf absolute Feuchtigkeitswerte umrechnen zu können. Es ist möglich, den Druck jeweils am Einlass und/oder am Auslass zu erfassen, um die Regelung genauer zu gestalten. Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei typischen Ausführungsbeispielen aus Einfachheitsgründen Berechnungen mit einem angenommenen konstanten Druck, bspw. Umgebungsdruck, ausreichend genau sein können und den Aufwand verringern.
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Die Holztrocknungsvorrichtung umfasst für die Erfassung der Feuchtigkeit, welche dem Holz 11 entzogen wurde, einen Einlass-Feuchtigkeitssensor 24, welcher mit der Kontrolleinrichtung 20 verbunden ist und angeordnet ist zum Erfassen des Feuchtigkeitsgehalts der durch den Einlass 5 eingelassenen Trocknungsluft 6.
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Ein mit der Kontrolleinrichtung 20 verbundener Luftmassensensor 30 dient dem Erfassen des Luftmassenstroms am Einlass der Trocknungsluft 6. Auf diese Weise kann die absolute Menge an Feuchtigkeit, welche pro Zeiteinheit dem Holz entzogen wird, also bspw. kg/s, bestimmt werden. Weiterhin wird vor dem Eingang 13 der Kammer 3 der Feuchtigkeitsgehalt des Holzes 11 mittels einer mit der Kontrolleinrichtung 20 verbundenen Erfassungseinrichtung 40 erfasst. Mit dem Wissen über den Massenstrom des Holzes 11 auf der Fördereinrichtung 9 kann somit ausgerechnet werden, ob die der Kammer 3 entzogene Menge Feuchtigkeit ausreichend ist, um eine bestimmte Feuchtigkeit des Holzes 11 zu erreichen.
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Eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung des Feuchtigkeitsgehalts des in die Kammer eingeführten Holzes ist typischerweise Bestandteil von Ausführungsformen der Erfindung. Zur Erreichung einer festgelegten Ziel-Feuchtigkeit des Holzes kann die Vorrichtung über die Kontrolleinrichtung derart eingestellt werden, dass über die Trocknungsluft eine entsprechende Menge Feuchtigkeit entzogen wird.
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Die Förderrichtung der Fördereinrichtung ist im Wesentlichen waagrecht und/oder senkrecht zur Richtung der Trocknungsluft, welche zumindest im Wesentlichen von unten nach oben geleitet wird, ausgerichtet. Der Einlass für die Trocknungsluft ist an einer Unterseite der Kammer und der Auslass für die Trocknungsluft ist an einer Oberseite der Kammer angeordnet.
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Optional kann bei Ausführungsformen auch am Ausgang 15 der Kammer 3 eine zweite Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Holzfeuchte vorgesehen werden. Damit kann die Wirksamkeit der in der Kontrolleinrichtung ablaufenden Regelung überwacht werden. Bei weiteren Ausführungsbeispielen ist keine zweite Erfassungsvorrichtung vorgesehen.
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In der 2 ist ein typisches Holztrocknungsverfahren, oder kurz Verfahren gezeigt, welches beispielsweise mit einer Vorrichtung, wie sie in der 1 gezeigt ist, angewendet werden kann.
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Das Holztrocknungsverfahren umfasst ein Bestimmen eines Ausgangs-Holzfeuchtigkeitsgehalts von Holz, Schritt 100, welches in die Kammer geführt wird, Schritt 110.
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Kontinuierlich wird Trocknungsluft mit einem bekannten Feuchtigkeitsgehalt in die Kammer eingelassen, Schritt 120, und der Feuchtigkeitsgehalt von aus der Kammer ausgelassener Trocknungsluft erfasst, Schritt 130. Hierbei können Sensoren wie sie im Zusammenhang mit der 1 beschrieben wurden, verwendet werden.
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In einem Schritt 140 wird berechnet, wie viel Feuchtigkeit der Kammer mittels der durchströmenden Trocknungsluft pro Zeiteinheit entzogen wird.
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In Abhängigkeit einer Zielfeuchtigkeitsgehalts für das zu trocknende Holz wird berechnet, mit welcher Geschwindigkeit das Holz durch die Kammer zu befördern ist, um den Zielfeuchtigkeitsgehalt des Holzes am Ausgang der Kammer zu erreichen, Schritt 150. Typischerweise wird eine Geschwindigkeit berechnet, mit welcher die Fördereinrichtung durch die Kammer gebracht werden muss.
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Anschließend springt das Verfahren wieder zu Schritt 100 zurück. Das Verfahren kann kontinuierlich angewendet werden.
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Der Feuchtigkeitsgehalt der Trocknungsluft beim Verlassen der Kammer wird so direkt oder indirekt, bspw. nach Umrechnung in eine andere Größe oder Verrechnung mit einer anderen Größe, zu einer Führungsgröße für die Regelung der Geschwindigkeit der Fördereinrichtung. Daneben können weitere Größen bei der Regelung berücksichtigt werden, wie dies hierin beschrieben wird.
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Bei weiteren Ausführungsformen kann der Luftmassenstrom der Trocknungsluft erhöht oder vermindert werden um die Trocknungsleistung anzupassen. Damit kann eine zu starke Absenkung der Fördergeschwindigkeit und damit der Leistung der Anlage vermieden werden.
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Bei weiteren Ausführungsbeispielen können zusätzlich oder alternativ auch die Temperatur, der Feuchtigkeitsgehalt der eingelassenen Luft und/oder andere Prozessparameter verändert werden, um die Trocknungsleistung anzupassen oder zu regeln.
