DE1549598C3

DE1549598C3 - Programmrechner für die Holztrocknung

Info

Publication number: DE1549598C3
Application number: DE19671549598
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-04-13
Filing date: 1967-04-13
Publication date: 1977-11-24

Description

Die Erfindung betrifft einen Programmrechner für die Holztrocknung, der aus einer mit Läufer versehenen Rechenscheibe mit mehreren, konzentrische Kreisausschnitte beschreibenden Skalen besteht, unter denen solche für die Trockendauer und für die Holzdicke enthalten sind.

Für die Holztrocknung werden Trockenkammern benutzt, deren Trocknungstemperatur und rel. Feuchtigkeit von bekannten Steuergeräten geregelt werden.

Bekanntlich gliedert sich bei höheren Qualitätsansprüchen das Trocknungsprogramm in zwei Abschnitte: der erste Abschnitt erfolgt mit gleichbleibender Temperatur und Luftfeuchte, solange die Holzfeuchte noch größer als die Fasersättigung ist. Ist der Fasersättigungspunkt erreicht, dann muß im zweiten Trocknungsabschnitt die Luftfeuchte zur Erreichung eines bestimmten Trockenpotentialgefälles abfallen, während die Kammertemperatur in diesem Abschnitt erhöht sein kann. Das Trocknungspotential ist der Unterschied der jeweils augenblicklichen Holzfeuchte zu derjenigen Holzgleichgewichtsfeuchte, die sich dann einstellt, wenn sich das Holz lange genug in der Trockenkammer befindet.

Für die Berechnung des Trocknungsprogramms sind folgende Faktoren zu berücksichtigen: Aus dem zu trocknenden Holz selbst ergibt sich dessen Anfangsfeuchte U₃, der Faktor — /ρο seiner Rohdichte und die

OL

Holzdicke d; dem Verwendungszweck entsprechend wird die Endfeuchte u_e und nach der Holzart die Kammertemperatur f gewählt.

Die Trocknungsdauer im ersten Trocknungsabschnitt wird aus der bekannten Formel von K ο 11 m a η η / Keylwerth berechnet:

Trockendauer = - -/^ · (1 η u_a - 1 η u_e) · -y- · l·^)

Der im Rohdichtefaktor —/«enthaltene Wert <% ist

ein komplexer Erfahrungswert, in den die Faktoren des Rohdichte- und Diffusionseinflusses auf das unterschiedliche Trocknungsverhalten der verschiedenen Holzarten eingerechnet ist. Bisher unterschied man im wesentlichen nur zwei Richtwerte für α für Laub- und für Nadelholz. Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, daß sich die Rohdichten nicht nur bei verschiedenen, sondern sogar bei gleichen Holzarten einerseits stark unterscheiden und daß sie andererseits die Trocknungsdauer wesentlich beeinflussen. Daher führen Trocknersteuerungen nur aufgrund der vorerwähnten beiden Richtwerte oft zu beachtlichen Qualitätsmängeln.

Außerdem spielt es für die Erzielung von Spitzenqualitäten eine wesentlich größere Rolle als bisher angenommen, in welchem Gefälle das Trocknungspotential im zweiten Trocknungsabschnitt abfällt. Ist dieses Gefälle zu stark, dann entstehen beachtliche Qualitätsverluste, während ein zu schwaches Gefälle die Trocknungszeit unwirtschaftlich verlängert. Das bisher übliche Einsetzen grober Mittelwerte für die Regelung des Trocknungspotentialgefälles reicht daher für die Erzielung von Spitzenqualitäten nicht aus, sondern es muß je nach Holzart ein genau differenzierter Wert eingesetzt werden, der einer Erfahrungstabelle zu entnehmen ist. Die für die bekannte Psychometersteuerung erforderliche Temperaturdifferenz wird dann anhand des Sollklimas aus vorhandenen Diagrammen ermittelt.

Wenn alle die vorgenannten Faktoren berücksichtigt werden, ist der für die Trocknerstcuerung erforderliche Berechnungsvorgang umfangreich und zeitraubend und

er setzt ein hohes Maß an Fachkenntnis voraus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rechenscheibe zu schaffen, die bei Berücksichtigung aller oben aufgeführten Faktoren ein einfaches und schnelles Ermitteln der Steuerwerte ermöglicht

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die die Trockendauer angebende Grundskala in einer ersten Teilungsrichtung einen Vollkreis beschreibt und an ihr anliegend zwei zueinander starre Skalensektoren drehbar angeordnet sind, deren eine Skala eine dazu entgegengesetzt gerichtete Teilung für die Holzdicken und deren andere Skala in der ersten Teilungsrichtung Kennwerte für die Rohdichte angibt, wobei beide um denjenigen Zentriwinkel zueinander versetzt sind, der dem Zeitfaktor auf der Grundskala dann gleich ist, wenn die Kammertemperatur und das Trocknungspotentialgefälle einen bestimmten Grundwert einnimmt, während in dem nicht verwerteten toten Winkel zwischen den Skalen zwei Korrekturskalen für die Kammertemperatur und für das Trocknungspotentialgefälle je in funktioneller und zur ersten Richtung entgegengesetzt gerichteter Teilung angeordnet sind, deren Grundwerte durch besondere Stellmarken hervorgehoben sind. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf die betriebsfertige Rechenscheibe mit schematisch angedeuteten Skalenteilungen,

Fig.2 eine Draufsicht auf die relativ feststehende Unter scheibe mit Skalen gemäß F i g. 1,

F i g. 3 eine Draufsicht auf die drehbare Oberscheibe,

F i g. 4 eine Seitenansicht auf F i g. 1,

F i g. 5 einen Querschnitt durch F i g. 1 und

F i g. 6 eine Draufsicht auf den Läufer.

Die mechanische Ausbildung der Rechenscheibe ist im Beispiel so vorgesehen, daß die Unterscheibe 1 undurchsichtig, die Oberscheibe 2 dagegen ebenso wie der Läufer 3 durchsichtig ist Natürlich könnte die Oberscheibe 2 auch durch entsprechende Schieber aufgeteilt ersetzt werden, wie das vielfach üblich ist Die zentrale Klemme 4, die die Scheiben 1,2 und den Läufer 3 miteinander verbindet, weist eine Bohrung auf, die von ) einer Schraube durchsetzt wird, mit welcher die Rechenscheibe drehbar an der Schalttafel des Steuergeräts befestigt werden kann.

Die Einstellung des Steuergeräts beginnt damit daß von vornherein die folgenden Faktoren eingegeben werden: Kammertemperatur und Temperaturdifferenz für den ersten Trocknungsabschnitt oberhalb der Fasersättigung und ggfs. auch für die Konditionierung, die gewählte Zeitdauer der letzteren und die Kammertemperatur für den zweiten Trocknungsabschnitt unterhalb der Fasersättigung.

Das Trocknungspotentialgefälle für den zweiten Trocknungsabschnitt und der Kennwert für die Rohdichte werden aus den vorhandenen Erfahrungstabellen entnommen. Mit ihnen werden dann die Trocknungszeiten für beide Abschnitte errechnet und aus dem ermittelten Wert für den zweiten Trocknungsabschnitt und der dem vorhandenen Diagramm entnommenden Temperaturdifferenz kann die Einstellung des Temperaturdifferenzanstiegs in h/°C ermittelt werden, die das erforderliche Trocknungspotentialgefälle bewirkt

Für diese Berechnungen dient die Rechenscheibe, auf deren Unterscheibe 1 die Grundskala D einen Vollkreis beschreibt und in funktioneller — z. B. logarithmischer — Teilung in einer ersten Teilungsrichtung die Trocknungsdauer in Stunden angibt. Bei der Berechnung wird als erster Wert der Formelbegriff (1 π u_a—1 π Ue) in die Grundskala eingegeben, der seinerseits mit Hilfe von innerhalb der Grundskala D angeordneten Skalen A, B und C ermittelt wird. In der Skala A ist die Anfangsfeuchte Ua, in ßdie Endfeuchte u_e je in funktioneller, in C ist der o. a. Formelwert in linearer Teilung angegeben. Die Skalen sind so angeordnet daß A und Cauf der Unterscheibe 1, Bund die Ablesemarke 5 für C dagegen auf der Oberscheibe 2 angebracht sind. Die Stellung des mittleren Fasersättigungspunktes (etwa 26%) ist mit besonderen Kennmarken 6 deutlich gemacht um die Einstellung zu erleichtern, da der erste Trocknungsabschnitt von Anfangsfeuchte bis Fasersättigung, der zweite aber von Fasersättigung bis Endfeuchte berechnet wird. Der an der Ablesemarke 5 entnommene Wert wird mit dem Läufer 3 auf die Grundskala D als Erstwert eingegeben.

Den Umfang der Grundskala D berühren die Skalen

für die übrigen Faktoren der Berechnung. Dies ist zunächst die Skala E, in der die Holzdicken in inm, und zwar funktionell und in zur ersten Richtung entgegengesetzt gerichteten Teilung enthalten sind. Die Teilungsrichtung der einzelnen Skalen ist jeweils durch einen Pfeil schematisch angedeutet
Die Skala E ist zur Skala F, die in der ersten Teilungsrichtung in funktioneller Teilung die Kennwerte der Rohdichten trägt, in einem solchen Zentriwinkel versetzt daß mit einer einmaligen Einstellung der Holzdicke auf die zuvor eingegebene Läuferstellung die Trocknungsdauer direkt unter dem Kennwert für die Rohdichte der Skala F auf der Grundskala D abgelesen werden kann, wenn die Kammertemperatur den Grundwert von z. B. 65° C und das Trocknungspotentialgefälle den Grundwert von 2,4 einhält. Dieser Rechenvorgang genügt in vielen Fällen vor allem für den ersten Trocknungsabschnitt.

Weichen die gewünschten Werte von den obigen Grundwerten ab (was in der Regel für den zweiten Trocknungsabschnitt gilt), dann erfolgt die Korrektur der Zeitangabe über zwei weitere Skalen G und H, die in den praktisch nicht benötigten Anfangsbereich der Skala E (unterhalb 15 mm Holzdic'cen) eingeschaltet sind, und von denen die Skala G die Kammertemperatur und H das Trocknungspotentialgefälle in funktioneller und zur ersten Richtung entgegengesetzt gerichteter Teilung anzeigt Die erwähnten Grundwerte sind mit Stellmarken 7 und 8 hervorgehoben, und die Korrektur geschieht in der Weise, daß der Läufer 3 über die Skala F auf die zunächst unkorrigierte Zeit eingestellt, dann die Oberscheibe 2 mit der Stellmarke 7 für 65° C auf den Läuferstrich verdreht und der Läufer dann auf die gewünschte Kammertemperatur der Skala G geschoben wird. Die korrigierte Trocknungszeit kann dann wiederum auf der Grundskala D unter dem Läuferstrich abgelesen werden. Weicht auch das gewünschte Trocknungspotentialgefälle vom Grundwert 2,4 ab, dann wiederholt man den sinngemäß gleichen Korrekturvorgang über die Stellmarke 8 auf der ebenfalls zur ersten Teilungsrichtung entgegengesetzt gerichteten Skala //für das Trocknungspotentialgefälle.

Die sich hieraus ergebende Trocknungszeit ist voll korrigiert und berücksichtigt alle Faktoren — auch die sonst nur grob eingesetzten Werte für das Trocknungspotentialgefälle und die Kennwerte für die Rohdichte —

mit größtmöglicher Genauigkeit und Differenzierung. Die so mit wenigen Handgriffen ermittelten Zeitwerte für die Dauer des ersten und des zweiten Trocknungsabschnitts werden dann in die Steuergeräte für die Trocknungszeiten eingegeben.

Der im äußeren Skalenring der Oberscheibe 2 offengebliebene Sektor ist vorteilhafterweise mit einer weiteren Skala K besetzt, die mit dem mit 1,0 beginnenden Sektor der Grundskala D übereinstimmt Diese Skala K dient dann zur schnellen Proportionsberechnung des Einstellwerts in h/°C für das das Trocknungspotentialgefälle regelnde Aggregat des Steuergeräts. Aus dem vorhandenen Diagramm kann für jedes gewünschte Trocknungspotentialgefälle die Temperaturdifferenz zum jeweiligen Feuchtegehalt abgelesen werden. Während des zweiten Trocknungsabschnitts steigt die Temperaturdifferenz um den so ermittelten Betrag an. Dieser Ansteigebetrag wird auf der Skala K unter den Läuferstrich gestellt, welcher aus der vorangegangenen Berechnung für den zweiten Trocknungsabschnitt noch auf dem korrigierten, endgültigen Zeitwert der Grundskala D steht Danach kann unter der Anfangsmarke L, die den Wert 1,0 der Skala K hervorhebt, auf der Grundskala D derjenige Stundenwert abgelesen werden, der auf 1°C Temperaturdifferenzanstieg bemessen ist Dieser Wert kann dann direkt in das vorerwähnte Aggregat des Steuergeräts eingegeben werden.
Wie vorher schon erwähnt ist es von besonderem Vorteil, wenn die Rechenscheibe an der Schalttafel des Steuergeräts ortsfest aber drehbar angebracht ist. Diese Anbringungsart eröffnet die Möglichkeit, die einzelnen Glieder der Scheibe über geeignete — z. B. elektrische oder pneumatische — Übertragungsaggregate bekannter Art mit den einzelnen Steuergeräten zu verkuppeln, so daß mit abgeschlossenem Rechenschiebe-Vorgang auch die korrespondierende Einstellung der einzelnen Steuergeräte bereits erfolgt ist Auf eine zeichnerische Darstellung dieser Übertragung wurde verzichtet da solche Kupplungselemente in mannigfaltiger Form bereits bekannt sind.

Die Vorteile der Erfindung liegen darin, daß mit ihrer Hilfe die sonst umständliche und zeitraubende Rechenarbeit rasch und einfach am Gerät selbst erledigt werden kann. Außerdem birgt diese Rechenweise besonders für das meist nicht ingenieurmäßig ausgebildete Bedienungspersonal weniger Fehlerquellen, liefert aber zugleich weit genauer auf den Einzelfall abgestimmte Endwerte für die Einstellungen der Steuergerate, als das bisher der Fall war.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Programmrechner für die Holztrocknung, der aus einer mit Läufer versehenen Rechenscheibe mit mehreren, konzentrische Kreisausschnitte beschreibenden Skalen besteht, unter denen solche für die Trockendauer und für die Holzdicke enthalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß die die Trockendauer angebende Grundskala (D) in einer ersten Teilungsrichtung einen Vollkreis beschreibt und an ihr anliegend zwei zueinander starre Skalensektoren drehbar angeordnet sind, deren eine Skala (E) eine dazu entgegengesetzt gerichtete Teilung für die Holzdicken und deren andere Skala

(F) in der ersten Teilungsrichtung Kennwerte für die Rohdichte angibt, wobei beide um denjenigen Zentriwinkel zueinander versetzt sind, der dem Zeitfaktor auf der Grundskala dann gleich ist, wenn die Kammertemperatur und das Trocknungspotentialgefälle einen bestimmten Grundwert einnimmt, während in dem nicht verwerteten, toten Winkel zwischen den Skalen ^Eund F) zwei Korrekturskalen

(G) für die Kammertemperatur und (H) für das Trocknungspotentialgefälle je in funktioneller und zur ersten Richtung entgegengesetzt gerichteter Teilung angeordnet sind, deren Grundwerte durch besondere Stellmarken (7 und 8) hervorgehoben sind.

2. Programmrechner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der gleichen Rechenscheibe eine weitere, von den anderen Skalen getrennte Skalengruppe angeordnet ist, von denen zwei zueinander verschiebbare Skalen (A) die Anfangsfeuchte u_a und (B) die Endfeuchte (u_e) bezeichnen und mit der letzteren eine Ablesemarke (5) starr verkuppelt ist, die an einer dritten, mit der ersten Skala (A) starr verkuppelten Skala (C) den Wert 1 η Ua- in u_e anzeigt.

3. Programmrechner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Skalen (A und B) für die Feuchte der Fasersättigungswert durch je eine Kennmarke (6) hervorgehoben ist.

4. Programmrechner nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im toten Winkel zwischen den Enden der Skalen (E) für die Holzdicke und (F) für die Rohdichte eine zusätzliche Skala (K) angeordnet ist, die mit dem Sektor von 1,00 bis etwa 25 der Grundskala (D) kongruent ist und bei der der Anfangswert 1,00 durch eine Anfangsmarke (L) besonders hervorgehoben ist.

5. Programmrechner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenscheibe relativ ortsfest, aber drehbar auf der Schalttafel des Steuergeräts für die Trockenkammer befestigt ist.

6. Programmrechner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Skalen der Rechenscheibe in je ein an sich bekanntes, z. B. elektrisches oder pneumatisches Übertragungsaggregat eingreift, welches mit dem zugehörigen Steuergerät der Trockenkammer verkuppelt ist.