DE2020049A1 - Verfahren zur Steuerung des Arbeitsverlaufes bei der Kammertrocknung,insbesondere von Schnittholz - Google Patents
Verfahren zur Steuerung des Arbeitsverlaufes bei der Kammertrocknung,insbesondere von SchnittholzInfo
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- Drying Of Solid Materials (AREA)
Description
DA-6306
zu der
Patentanmeldung der Firma
DSO ffAVXO»ATISAZIA I PRIBOROSTROENE"
Sofia» Vischegradska 46, Bulgarien
betreffend
VERFAHREN 2UR STEUERUNG DES ARBEITSVERLAUFS BEI
DER KAtMERTROCKNUNG. INSBESONDERE VON SCHNITTHOLZ
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Arbeiteverlaufs bei der Kammertrocknung, insbesondere von
Schnittholz, in einer Luft-Dampf -Mischung.
Die Steuerung des Arbeitsverlaufe in einer Trockenkammer (die
Änderung der Temperatur und der relativen Feuchtigkeit der Luft im Inneren) während des Trocknens von Schnittholz wird
in der Praxis nach einem im voraus bestimmten Programm durchgeführt, und zwar in Abhängigkeit von der Zeit oder von der
mittleren Feuchtigkeit des Werkstoffs. Solche Programme werden aufgrund praktischer Erfahrung erstellt und in Abhängigkeit v>n der Holzart, der Brettdicke und der Ausgangsfeuchtigkeit des Werkstoffs ausgewählt. Das bei diesen Bedingungen
gewählte Programm zur Änderung des Arbeitsverlaufs kann nicht
den günstigeten und richtigen Ablauf des Trocknungsprozesses gewährleisten, da der Zustand des Werkstoffe während
des Trocknens entweder Oberhaupt nicht (bei Steuerung nach einem rein zeitlichen Programm) oder nur einseitig beobachtet wird (bei Programmsteuerung in Abhängigkeit von der Feuchtigkeit des Werkstoffs). Im zweiten Fall kann die mittlere
Feuchtigkeit des Trockenstapels kein ausreichendes Kriterium
für die Verteilung der Feuchtigkeit in den einzelnen Brettern
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und in dem ganzen Trockenstapel (die Streuung der Werte der
der Ausgangsfeuchtigkeit in einem Stapel liegt bei 40 bis 120 oder für die inneren Spannungen während des Trocknens eein,
die bei Erreichen ©inss bestimmten kritischen Wertes zum Aufspalten
des Werkstoffs führen. Der Effekt einer solchen Steuerung des Trocknungsprozesses wird durch ungenaue Bestimmungen
der momentanen mittleren Feuchtigkeit des Trockenstapels in der Praxis weiter herabgesetzt»
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Steuerung des Arbeitsverlaufs beim Kammertrocknen von Schnittholz
zu schaffen, das von der momentanen mittleren Feuchtigkeit
und ihrer Verteilung im Trockenstapel abhäagig ist, wobei
die angedeuteten Nachteile beseitigt werden.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Temperatur in der Kammer nach dem "trockenen1* Thermometer (das die Temperatur
mißt) während der Periode des Aufheizens des Werkstoffs, der "reinen" Trocknung (die Trocknung nach der anfänglichen Wärme-
und Feuchtigkeitsbehandlung) und der Wärme- und Feuchtigkeitsbehandlung in der Form einer Dreistufen-Funktion der
mittleren Feuchtigkeit des Werkstoffs, der Holzart und der Brettdicke bestimmt wird, während die relative Luft-Feuchtigkeit
in der Kammer bzw. die Temperatur nach dem "feuchten"
Thermometer (das die Feuchtigkeit mißt), dem zum richtigen Verlauf des Trocknungsprozesses erforderlichen Feuchtigkeitsgleichgewicht und dem Funktionalwert der Temperatur nach dem
"trockenen" Thermometer entspricht, wobei dieses Gleichgewicht nach der genau gemessenen mittleren momentanen, Feuchtigkeit
des Werkstoffs und dem gewählten den Trocknungsbedingungen entsprechenden Wert des Trocknungsfalls bestimmt
wird· Unter Trocknungefall (ein Begriff, der von Kellwert
eingeführt wurde) versteht man das Verhältnis der momentanen, mittleren Feuchtigkeit des Werkstoffs zur Gleichgewichtefeuchtigkeit, die sich in der Holzmaese einstellen würde, falle
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diese Hasse bei den bestehenden Trocknungsbedingungen bis zum Erreichen einer konstanten Masse getrocknet wird.
Eine andere Besonderheit der Erfindung besteht darin, daß der Werkstoff anfänglich bis zu einer bestimmten Temperatur
aufgeheizt wird, wobei die Anfangsfeuchtigkeit während der Periode des Aufheizens des Werkstoffs und die Endfeuchtigkeit während der Periode der Wärme- und Feuchtigkeitsbehandlung im ganzen Trockenstapel durch Befeuchten ausgeglichen werden. Es werden außerdem während des "reinen" Trocknens, falls erforderlich, die Innenspannungen im Werkstoff
durch eine Verminderung des Trockenfalls mittels Befeuchten
herabgesetzt, um eine bestimmte Grenze nicht zu überschreiten. Außerdem ist vorgesehen, die Feuchtigkeit des Werkstoffs
an bestimmt«» Stellen zu messen. Es werden dann Unterschiede
zwischen den an der Oberfläche unäim Inneren derselben Brettern gemessenen Feuchtigkeiten, sowie auch zwischen den an
gleichartigen Stellen (z.B. auf der Oberfläche) verschiedener Bretter gemessenen Feuchtigkeiten ermittelt. Ferner 1st
ein tibergang von der ersten zur zweiten sowie von der zweiten zur dritten Stufe vorgesehen, wobei am Ende der dritten Stufe der Temperatur nach dem "trockenen" Thermometer
nach Erreichen bestimmter, Eigenschaften des trocknenden Werkstoffs fixiert wird.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, ein
gleichmäßiges Trocknen des Trockenstapele mit indirekter Kontrolle der Innenspannungen und mit gewünschter Qualität
des Trocknens zu erreichen. Das Verfahren erlaubt eine automatische Steuerung des Trocknungsprozesses bei den angegebenen Bedingungen.
AusfUhrungsbeispiele der Erfindung sind eingehender an hand
der Zeichnungen erläutert; in diesen zeigen
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Fig. 1 ein Diagramm der Funktion der Temperatur nach
dem "trockenen" Thermometer während der einzelnen Perioden
des Trocknungsprozesses;
Fig. 2 ein Diagramm der Gleichgewichtsfeuchtigkeit in Abhängigkeit von der momentanen mittleren Feuchtigkeit des
Werkstoffs und dem Trockenfall während des Trocknungsprozesses;
Flg. 3 eine Schaltung zur Bestimmung der Temperaturen nach dem "trockenen" und dem "feuchten" Thermometer und
zur Erzeugung der Steuersignale wahrend des Trocknens entsprechend einem ersten AusfUhrungsbeispiel des Verfahrens;
und
Fig. 4 eine Schaltung zur Bestimmung der Temperaturen nach dem "trockenen" und dem "feuchten" Thermometer und
zur Erzeugung d*r Steuersignale während des Trocknens entsprechend einem zweiten AusfUhrungebeispiel.
Es l£b vorgesehen, die Temperatur in der Kammer nach dem
"trockenen" Thermometer in Form einer Dreistufen-Funktion (Fig. 1) zu bestimmen, wobei die Werte für die drei Stufen
entsprechend dem Holztyp» der Brettdicke und der gewünschten Qualität des Trocknens gewählt werden.
Die Werte der Temperatur der ersten Stufe 0-1 entsprechen der Periode des Aufheizens des Werkstoffs. Diese Temperatur
ist verhältnismäßig hoch, damit der Werkstoff schnell aufgeheizt wird.
Die Werte der Temperatur der zweiten Stufe 1-2 entsprechen der Perlode des Trocknens nach dem Aufheizen des Werkstoffs,
bis der Sättigungspunkt der Holzfasern erreicht wird.
Die Werte der Temperatur der dritten Stufe 2-3 entsprechen
der Periode des Trocknens unterhalb des Sättigungspunkt·«
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der Holzfasern, sowie auch während der Wärme- und Feuchtigkeitsbehandlung. Dabei handelt es eich um eine höhere Temperatur, die erst nach dem Beenden der Wärme- und Feuchtigkeitsbehandlung und dem Ausschalten der Heizung herabgesetzt wird.
Der Trockenfall U wird andererseits entsprechend dem Holztyp und der Brettdicke gewählt, wobei bei einer (nach, dem
Wägeverfahren) genau gemessenen mittleren momentanen Feuchtigkeit Ue des Werkstoffs die erforderliche Gleichgewichtsfeuchtigkeit U* abgelesen werden kann (Fig. 2).
Da die Temperatur nach dem "trockenen" Thermometer und die
erforderliche Gleichgewichtsfeuchtigkeit bekannt sind, ist es möglich, in Jedem Moment während des Prozesses die erforderliche relative Feuchtigkeit der Luft bzw. djfe Temperatur nach dem "feuchten" Thermometer aufgrund der bekannten
Beziehung, die diese drei Parameter verbindet, abzulesen.
Während der ganzen Periode des Aufheizens des Werkstoffs
und der Wärme- und Feuchtigkeitsbehandlung sowie notwendigerweise auch während des "reinen" Trocknens wird die auf diese Weise bestimmte relative Feuchtigkeit der Luft in der
Kammer durch Befeuchten erhöht, um eine gleichmäßigere Trocknung des Werkstoffs zu gewährleisten und um seine Innenspannungen besser zu kontrollleren.
Es sind zwei Varianten des Verfahrens zur Durchführung des
Trocknungsprozesses vorgesehen.
Das Funktionsschema zur Bestimmung,der Temperaturwerte nach
dem "trockenen" und dem "feuchten" Thermometer und der Steuersignale während dee Trocknens nach der ersten Variante des
Verfahrens 1st in Fig. 3 gezeigt.
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Die Werte der drei Stufen der Temperaturfunktion nach dem
"trockenen" Thermometer 1 werden entsprechend dem Holztyp
und der Werkstoffdicke gewählt. Dabei werden die Werte der
Temperatur Vß nachdem "trockenen"Thermometer bestimmt, die
einen richtigen Verlauf des Trocknens gewährleisten, Gewählt werden auch die Werte des Trocknungsfalls, wodurch die
Abhängigkeit der Gleichgewichtsfeuchtigkeit von der mittleren Feuchtigkeit UQ des Werkstoffs bestimmt wird (Flg. 2). In
der Zeichnung sind einzeln die Teile der Funktion oberhalb
und unterhalb d as Sättigungspunktes der Holzfasern angegeben. Die Werte der Gleichgewichtsfeuchtigkeit U* werden durch
Funktionsgeneratoren 3 oder 4 (Fig. 3) erzeugt. Weiter wird ein Funktionsgenerator 6 verwendet, der eine bekannte Be-Ziehung zwischen der Gleichgewichtsf euchtigkeit und den Werten der Temperatur nach dem "trockenen" und dem "feuchten1*
Thermometer herstellt, wobei diese Funktion die Differenz äv zwischen den Temperaturen- Vferten nach dem "trockenen"
und dem "feuchten" Thermometer in Abhängigkeit von der Glaichgewichtsfeuchtigkeit enthält. Es werden dann während des
Trockenens die Werte der Temperatur nach dem "trockenen"
Thermometer 2 mit diesen Differenzen Av vermindert, um die Werte der Temperaturen nach dem "feuchten" Thermometer
v» zu bestimmen. Es ist vorgesehen,, daß der übergang von
der Perlode des Aufheizens des Werkstoffs zur Periode der "reinen" Trocknung bei Erreichen einer bestimmten Temperatur im Inneren des getrockneten Werkstoffs erfolgt.
Das Korrdctionssignal Y1 für das Befeuchten wird mittels
der Schaltelemente 9 (NEGATION) und 13 (ODER) gegeben, bis diese Temperatur erreicht ist, d.h. während der ganzen Perlode des Aufheizens des Werkstoffs. Danach wird beim Trocknen
eine bestimmte mittlere Feuchtigkeit der Holzmasse rreicht,
die durch die Schaltelemente 10 und 12 (NEGATION) gesteuert wird, bis die vorgegebene, vom Block 11 bestimmte Zelt, abgelaufen 1st. Das Signal Y2 zun Ausschalten der Heizung wird
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nach Erreichen der vorgegebenen Endfeuchtigkeit des Werkstoffe 14 gegeben. Wird dieses Signal Y2 dem Schaltelement
16 (UND) zugeführt und beim Abkühlen die Kammertemperatur
0k erreicht, die durch das Schaltelement 15 vorg-estimmt ist
(etwa 35 bis 40° C)9 dann wird das Signal Y3 erzeugt, das
das Ende des Trocknungsprozesses angibt.
Die Schaltung zur Bestimmung der Temperaturen nach dem "trockenen" und dem "feuchten11 Thermometer und der Steuersignale
während des Trocknens,nach einer zweiten Variante des Verfahrens ist in Flg. 4 dargestellt.
Die Bestimmung der Temperaturen nach dem "trockenen" Thermometer (vc) mittels der Schaltelemente 1 und 2 sowie derjenigen nach dem "feuchten" Thermometer (vM) mittels der Schaltelemente 3 bis 7 erfolgt wie bei der ersten Variante (Fig,3).
In diesem Fall werden zusätzlich die Verteilung der Feuchtigkeit in der Trockenkasaer und entsprechend auch die Verteilung der Inneren Spannungen im Werkstoff kontrolliert. In
dem Schaltbild sind die Standardbezeichnungen der logischen Elemente ODER, UND, NEOATION verwendet, um die Bedingungen
zu zeigen, bei deren Erreichen das entsprechende Signal erzeugt wird.
Nach dem Untersuchen des Trockenstapels während des Trocknungsprozesses, werden die Stellen bestimmt, an denen die
Feuchtigkeit z.B. auf elektrischem Weg gemessen werden soll. Dabei handelt es sich um Stellen auf der Oberfläche
der Bretter und in ihrem Inneren. Aufgrund der gesessenen Werte werden Differenzen zwischen der Feuchtigkeit auf der
Oberfläche und im Inneren derselben Bretter sowie auch zwischen den Feuchtigkeiten an gleichartigen Stellen verschiedener Bretter gebildet, die weiterhin nach den entsprechend
des Holztyp, der Werkstoffdicke und den Trocknungsbedingun-
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gen gewählten (maximalen und minimalen) Grenzwerten kontrolliert werden. Der erste Typ der Feuchtigkeitsdifferenzen kennzeichnet
indirekt die Größe der inneren Spannungen der einzelnen Bretter, während der zweite Typ die Verteilung der Feuchtigkeit
im Trockenstapel als ganzem kennzeichnet. Bei dieser zweiton Variante des Verfahrens soll der übergang von der
ersten zur zweiten Stufe der Temperaturfunktion dann erfolgen» wenn die von dem Block 17 kontrollierten Feuchtigkeitsdifferenzen den minimalen Grenzwert erreichen, der durch
das Element 19 vorgegeben wird, wobei die Bedingung besteht» daß die vorgegebene Aufheiztemperatur des Werkstoffs 8 ebenfalls
erreicht ist. Die Periode der Wärme- und Feuchtigkeitsbehandlung wird ebenfalls bei Erreichen desjenigen minimalen
Grenzwertes beendet, der durch das Element 19 bestimmt wird· Dabei wird das Signal Y2 zum Ausschalten der Heizung
durch das Element 20 (UND) abgegeben, falls die durch Block 14 gegebene mittlere Endfeuchtigkeit des Werkstoffs erreicht
ist. Falls jedoch eine oder mehrere durch den Block 17 kontrollierte Feuchtigkeitsdifferenzen den durch Block 18 gegebenen
maximalen Grenzwert erreichen, so wird das Signal Y«, zum Befeuchten sowohl während der Periode des Aufhelzeqs
des Werkstoffs als auch während der Periode der Wärme-
und Fciuchtigkeitsbehencllung gegeben. Nach Beendigung der
Wärme- und Feuchtigkeitsbehandlung wird das Signal Y1 durch .
das Element 9 (NEGATION) bzw', das Element 12 (NEGATION) unterbrechen*
Durch das Kontrollieren der beiden Feuchtigfceltsdifferenz-Typen
wird ein gleichmäßiges Trocknen des Werkstoffs ohne.Aufspaltung erreicht. Nach der Wärmebehandlung
folgt, vie bei der ersten Variante des Verfahrens, das Abkühlen des Werkstoffs; ein akustisches Signal Y^ zeigt das
Ende des Prozesses an»
Das Verfahren 1st für Trocknungsprozesse von Schnittholz in Trockenkammern mittels einer Luft-Dampf-Mischung bestimmt.
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Es kann auch feeiza Trooloien eines solchen Werkstoffs in
Überhitztsm Dampf bei erhöhtea Te&peraturen angenondet werden,
Jedoch wird di© Temperaturfunktlon ia di@3©ia Fall In
anderer» z.B. zweistufiger, Form vorgegeben« Auch beim Trook-
rmxi von Kolsspanplatten ist das ©rflBdimgsgeiaiS© Verfahren
anwandbar.
Patontansprüche
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Claims (4)
- - 10 - DA-6306Patentansprüche1I.) Verfahren zur Steuerung des Arbeitsverlaiis bei der Kammertrocknung, insbesondere von Schnittholz, in einem Luft-Dampf-Medium, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in der Kammer nach dem "trockenen11 Thermometer entsprechend dem Holztyp und der Brettdicke in Form einer DruistAifen-Firnktion gewählt wird, während die relative Luft-Feuchtigkeit in der Kammer bzw· die Temperatur nach dem "feuchten" Thermometer aufgrund ihrer Abhängigkeit von der Temperatur nach dem "trockenen11 Thermometer und von dem zum richtigen Ablauf des Trocknungsprozesses erforderlichen Feuchtigkeitsgleichgewicht bestimmt wird, wobei dfeses Gleichgewicht nach dem gewählten Wert für den Trocknungsfall und der kontinuierlich gemessenen momentanen mittleren Feuchtigkeit des Werkstoffs bestimmt wird, daß dieLuftrelative/Feuchtigkeit in der Kammer während der ganzen Dauer des Aufheizens des Werkstoffs und der Wärme- und Feuchtigkeitsbehandlung und falls erforderlich auch während des "reinen" Trocknens, erhöht wird, indem während einer bestimmten Zeitdauer nach Erreichen der vorgegebenen mittleren momentanen Feuchtigkeit des Werkstoffs befeuchtet wird«QQS846/1221- 11 - DA-6306
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Feuchtigkeit des Werkstoffs durch Befeuchten erhöht wird, falle mindestens eine der entsprechenden Differenzen zwischen den an bestimmten Stellen des Trockenstapele auf elektrischem Weg kontinuierlich oder periodisch gemessenen Feuchtigkeiten den in Abhängigkeit von der Holzart, der Brettdicke und der gewünschten Qualität der Trocknung gewählten maxiaalen Grenzwert erreicht, und daß die relative Luftfeuchtigkeit durch Ausschalten der Befeuchtung vermindert wird, wenn die Feuchtigkeitsdifferenz den gewählten minimalen Grenzwert erreicht.
- 3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang von der ersten zur zweiten Stufe der Temperaturfunktion nach dem "trockenen" Thermometer dann erfolgt, wenn die Temperatur im Inneren der Bretter einen bestimmten Wert erreicht und gleichzeitig die Feuchtigkeitsdifferenz einen gewählten minimalen Grenzwert angenommen hat.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizung abgeschaltet wird, wenn der Werkstoff die gewünschte Endfeuchtigkeit und die Feuchtigkeitsdifferenz den gewählten minimalen Grenzwert erreicht haben.009846/1221Leerseite
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