DE2443436A1

DE2443436A1 - Verfahren und vorrichtung zum trocknen von unabgelagertem holz

Info

Publication number: DE2443436A1
Application number: DE2443436A
Authority: DE
Inventors: Edward Koppelman
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-09-17
Filing date: 1974-09-11
Publication date: 1975-03-27
Also published as: HU172156B; US3986268A; FR2244147B1; FI270074A; DK485874A; NO743312L; SE7411628L; SE401260B; MY8300005A; NO141004C; IT1021457B; OA04779A; YU250974A; PH11971A; DD119306A5; YU36812B; HK38182A; CA1017414A; PL94573B1; BE820032A

Description

Patentanwälte

Dlpl-Ing. Walter Kuborn

Dipl.-Phys. Dr.Peter Palgen

4 Düsseldorf

Mulvanystraßs 2

Telefon 632727

Edward Koppelman

in Encino, Kalifornien (V.St.A.)

Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen von unabgelagertem Holz.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzielung eines beschleunigten Trocknens grünen Holzes, bei dem das Holz durch ein elektrisch erzeugtes Feld im Vakuum gleichmäßig erwärmt wird, so daß eine Verflüchtigung des Wassers und anderer flüchtiger Substanzen, die in der inneren Struktur des Holzes festgehalten sind, sowie die Entfernung derselben bei gesteuerter Geschwindigkeit und Temperatur eintritt, so daß ein Reißen und andere Schaden an der Holzstruktur vermieden werden. Durch die Vermeidung von Korona-Entladungen, Lichtbogenbildung, Glimmentladungen und ähnlicher Effekte gestattet die Erfindung die erste praktikable und erfolgreiche Kombination der Vorteile sowohl

der dielektrischen als auch der Vakuum-Trockentechniken. Zur Erleichterung des.Trocknens von unabgelagertem

Holz in Form von Brettern, Bohlen und Balken, die aus grünem Holz geschnitten sind, zur Reduzierung dos Feuchtigkeitsgehalts bis auf einen akzeptablen Bereich, ist eine Vielfalt von Tochniken benutzt oder vorgeschlagen worden. Im allgemeinen liegt der Feuchtigkeitsgehalt grünen Holzes im Bereich von 28 bis βθ Gewichtsprozent,

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je nach der besonderen Art des Baumes und der jahreszeitlichen Bedingungen zum Zeitpunkt des Fallens. Der Feuchtigkeitsgehalt solchen grünen Holzes muß bis auf 5 bis 10 Gewichtsprozent verringert werden, damit das Holz bei den verschiedenen Verarbeitungsprozessen, bei denen das Holz in brauchbare Produkte umgewandelt wird, dimönsionsmäßig stabil bleibt. Eine einwandfreie Aus- : lagerung reduziert auch die Herstellungskosten, ergibt Zeitersparnisse und verringert die Abfallmenge. Darüberhinaus sind die richtigen Feuchtigkeitsgehalte des Holzes notwendig, um die Holzprodukte für das Kleben und die Oberflächenbehandlung geeignet zu machen und um die ; Handhabung von Holzprodukten wie z.B. dünner Furniere zu ^: erleichtern. ■

Grünes Holz wird üblicherweise kommerziell durch ein Ofentrocknungsverfahren oder ein Tunnel-Lufttrocknungs* verfahren getrocknet, das normalerweise bis zu β Tagen ; bei den meisten Holzarten zur Reduzierung des Wassergehalts bis auf einen akzeptablen Bereich benötigt. Typische Ofentrocknungszeiten für 2,5 cm starkes Holz bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von &fo rangieren von ungefähr 25 bis etwa 35 Tagen, für kalifornische Schwarzeiche, · die für einige der Hartholzsorten repräsentativ ist; von ungefähr 11 bis 15 Tagen für Weißesche; und von ungefähr 2 bis 7 Tagen für Douglastannen als Beispiel für einige der Weichholzsorten. Eine einfache Auslagerung solchen grünen Holzes durch Lufttrocknung mittels verlängerter Lagerung in einem Lagerhof ist ebenfalls in Gebrauch und erfordert ungefähr 3 Monate.bis etwa 3 Jahre, je nach den Umgebungsbedingungen und der Holzart, um eine zufriedenstellende Trocknung des Holzes zu erzielen.

Dank der wachsenden Knappheit bestimmter ausgewählter Harthölzer und der allgemeinen Zunahme der Nachfrage und des Verbrauchs abgelagerter Holzprodukte besteht ein

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ansteigendes Bedürfnis zur Schaffung neuer Techniken und Ausrüstungen zur Beschleunigung des Auslagerns von Holz, um dessen Feuchtigkeitsgehalt in wesentlich kürzeren Zeiten zu reduzieren, als diese bei den Verfahrensweisen des Standes der Technik normalerweise üblich sind. Einige der bisher vorgeschlagenen Techniken haben bereits die Verwendung von Vakuum zur Erleichterung der Extraktion der Feuchtigkeit aus dem grünen Holz angeregt. Unglücklicherweise hat es sich jedoch als schwierig erwiesen, dem trocknenden grünen Holz gleichmäßig Wärme zuzuführen, wodurch zusammen mit der Anbringung hoher Vakua oft eine unkontrollierte rasche und ungleichmäßige Extraktion der flüchtigen Stoffe aus dem grünen Holz eingetreten ist, die dazu geführt hat, daß sich das Holz verzog und warf, und in einigen Fällen eine physikalische Zerstörung oder _: Beeinträchtigung lokaler Bereiche des Holzes eintrat, wie an Rissen und anderen Oberflächenaufbrüchen zu erkennen war.

Von anderer Seite wurde der Einsatz von dielektrischen Heizverfahren wegen deren bekannter Fähigkeit zur inneren Wärmezufuhr durch das ganze zu trocknende Holz hindurch vorgeschlagen. Bei Trockengeschwindigkeiten jedoch, die ihren Einsatz in kommerziellem Maßstab recht- ^; fertigen,haben diese Verfahren die Neigung, das Holz zu schnell aufzuheizen, was zu unkontrollierten und ze-r- ^: Störerischen Temperaturen und Drücken besonders in den inneren Bereichen des Holzes führt. Dies hat wiederum in : unannehmbarem Maß physikalische Zerstörungen des Holzes ; mit sich gebracht.

Wahrend es bekannt war, daß die Anlegung eines Va- ; kuums die Verflüchtigung von Flüssigkeiten bei niedrigeren Temperaturen als unter Atmosphären bedingungen gestattet, ist es bisher als undurchführbar und nicht wünschenswert angesehen worden, die Vorteile der dielektrischen Beheizung und der Vakuumtrockenmethoden zum Konditionieren von. Holz in kommerziellem Maßstab anzuwenden, da bei den für eine durchgreifende Einwirkung im ganzen

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Volumen notwendigen Spannungen und Leistungen die aus dem Holz extrahierte Feuchtigkeit und die hohe relative Feuchtigkeit der umgebenden Atmosphäre geringeren Drucks zu Koronaeffekten, Lichtbogenbildung, Glimmentladungen und ähnlichen Phänomenen geführt haben, die nicht nur durch ihre Encrgieverluste den Nutzeffekt verschlechtern, sondern in vielen Fällen zu lokalen Verbrennungen und Versengungen des Holzes führen.

Die vorliegende Erfindung überwindet die Probleme, Nachteile und zeitraubenden Verfahrensweisen des Standes der Technik, in...dem ein Verfahren vorgeschlagen wird, welches ein vergleichsweise schnelles Trocknen des Holzes bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen bewirkt und bei dem die Feuchtigkeit und andere flüchtige Stoffe so extrahiert werden, daß ein Verziehen und andere physikalische Schädigungen des Holzes beim Trocknungsprozeß ausbleiben.

Die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch ein Verfahren und eine Vorrichtung erzielt, bei denen grünes oder teilweise angetrocknetes Holz, Zuschnitte als Zwischenprodukte oder andere Holzprodukte und Reste in einem elektrisch erzeugten Feld erwärmt werden, während sie sich unter einem unter den atmospharen Druck erniedrigten Druck befinden, so daß eine gesteuerte und gleichmäßige Verdampfung des Wassers und anderer flüchtiger Substanzen aus dem innern des zu trocknenden Holzes eintritt. Mehr im einzelnen umfaßt die Erfindung in ihrem Verfahrensaspekt die Verfahrensschritte, das grüne oder teilweise vorgetrocknete Holz in einen geschlossenen Raum einzubringen, der danach evakuiert wird, ■ so daß dem Holz ein subatmosphärischer Druck von im allgemeinen Weniger als 375 mm Hg bis herab bis ungefähr 15 mm Hg (Millimeter Quecksilbersäule) erteilt wird. Das

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im Einzelfall angewendete Vakuum hängt von der Art des zu trocknenden Holzes ab und kann sich auch während des Ablaufs eines Trocknungszyklus ändern, um die Entfernung der Feuchtigkeit und anderer flüchtiger Substanzen optimal durchzuführen, ohne daß eine Temperatur überschritten werden muß, die der inneren Struktur des Holzes physikalische Schaden zuführen würde. Die Aufheizung des Wassers und der anderen flüchtigen Komponenten, die in der inneren Struktur des Holzes eingesperrt sind, wird durch eine dielektrische Aufheizung

erzielt. Die Anlegung des Vakuums und die Aufheizung des Holzes können gleichzeitig und kontinuierlich ausgeführt werden, obwohl es auch-in Betracht kommt, daß die Aufheizung intermittierend und in ihrer Stärke gesteuert ist, um die latente Wärme zu ersetzen, die zur Verdampfung der flüchtigen Bestandteile notwendig ist, wobei gleichzeitig übermäßige Temperaturen vermieden werden, die für die Holzfasern schädlich sind, und der Aufbau übermäßiger Drücke im Innern der Holzstruktur ausgeschlossen bleibt.

In ihrem Vorrichtungsaspekt umfaßt die vorliegende Erfindung einen gestaltfesten dreidimensionalen Behälter, in den das zu trocknende Holz eingeladen wird, der dann geschlossen wird, um die Evakuation der gasförmigen Substanzen zu gestatten. Der Behälter enthält ferner eine bewegliche Elektrode, die gegenüber dem grünen Holz in eine bestimmte Lage gebracht wird, und eine Tragelektrode, auf der das Holz angeordnet wird, worauf die dielektrische Erwärmung des Holzes bewirkt wird, um eine Freisetzung und Extraktion der Feuchtigkeit und der anderen flüchtigen Komponenten in die Wege zu leiten. Die Elektroden sind mit einem dünnem Film einer isolierenden Substanz, beispielsweise einem Polyäthylenüberzug versehen, dar Korona-Effekte, Lichtbogenbildung und Glimmentladungseffekte bei der Trocknungsoperation verhindert.

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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele deν Erfindung dargestellt:

Fig. 1 ist ein Grundriß der Vakuumkammer und der zugehörigen Anlage entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Vakuumkammer und der Vakuumleitungen nach Fig. 1;

Fig. 3 ist ein vergrößerter Querschnitt durch die Vakuumkammer mit einer Ladung grünen Holzes, nach der Linie 3 - 3 in Fig. 2;

Fig. 4 ist ein Querschnitt durch eine alternative Konstruktion mit einer Vakuumkammer, die mehrere Elektroden mit Abstand übereinander umfaßt.

Für die Zwecke dieser Beschreibung und der nachgefügten Ansprüche soll der Ausdruck "Holz" grünes oder ■ teilweise angetrocknetes Holz im ursprünglichen Schnittzustand sowie Holz in jedem weiteren Verarbeitungs-Zwischenzustand gemäß den üblichen Verfahren der Sägemühlen bedeuten. Es gehört also dazu: grünes Holz in im wesentlichen frisch gefällten Zustand; Bretter oder Schwarten, die aus dem ersten Schnitt der Stämme herrühren Bohlen, die auf geeignete Breiten besäumt worden sind; ringsum besäumte Bohlen; Bretter geeigneter Längen; Abfällprodukte der Sägemühle, wie z.B. Späne¹, die danach in nützliche Produkte wie Spanplatten und ähnliches umgewandelt werden können.

Gemäß Fig. 1 und 2 der Zeichnung umfaßt die Vorrichtung zur Erzielung einer gesteuerten beschleunigten Trocknung grünen Holzes ein Druckgefäß oder einen Behälter 10 im wesentlichen kreisförmigen Querschnitts, der an einem Ende durch eine schüsseiförmige Wandung 12 und am anderen Ende durch einen klappbar angelenkten Deckel 14 verschlossen ist. Der Behälter 10 wird in im wesentlichen horizontaler Lage durch quergerichtete Abstützungen 15 getragen, die unter jedem seiher Enden angebracht sind.

Das Innere des Behälters 10 bildet einen geschlossenen Raum oder eine Kammer Ιό, in die eine Ladung gestapelten grünen oder teilweise angetrockneten Holzes , die ■

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in Fig. 3 als Ganzes mit 18 bezeichnet ist, eingebracht und während des Trocknungszyklus gehalten wird. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Bohlen oder Bretter 20 in Längsrichtung ausgerichtet unmittelbar auf der oberen Fläche eines Wagens 22 gestapelt, der mittels eine Rille aufweisender Räder 24 auf V-förmigen Schienen 2β beweglich getragen ist, die an der Bodenwandung des Behälters 10 angebracht sind (s. Fig. 3). Die obere Fläche des Wagens 22 bildet eine metallische Plattform oder Platte 28, die die untere Elektrode zur dielektrischen Aufheizung des Holzes während des ■Vakuum-Trocknungszyklus darstellt. Außerhalb des Behälters 10 ist eine in Fig. 1 bruchstückweise dargestellte und zu den Schienen 2.6 in dem Behälter 10 ausgerichtete Rahmenkonstruktion dargestellt, die die Bewegung des Wagens und das Be- und Entladen der Trocknungsvorrichtung am Ende eines Trocknungszyklus erleichtern soll.

Wie am besten aus Fig. 3 hervorgeht, ist eine im wesentlichen U-förmige Rahmenkonstruktion 32 hängend an der oberen Innenseite des Behälters 10 angebracht, von der die obere Elektrodenanordnung 34 gehalten wird, die sich zwischen einer unteren, in Fig. 3 in ausgezogenen Linien dargestellten und einer vertikal darübergelegenen Position vertikal bewegen kann. Die Elektrodenanordnung 34 umfaßt eine Platte oder obere Elektrode 36, die sich im wesentlichen über den gleichen Bereich erstrockt wie die untere Elektrode 28_Ydie die obere Plattform dos Wagens bildet. Drei vertikale Stege 38 erstrecken sich längs der Elektrode 36 und sind mittels Eisenwinkeln 40 an der oberen Fläche derselben befestigt. Die oberen Endteile der Stege 38 sind mit einem horizontalen Stützglied 42 verbunden, welches aus einem Isoliermaterial wie z.B. Phenolharz besteht. Die vertikalen Stege bestehen ebenfalls aus einem verstärkten Phenolharz, um die obere Elektrode 36 von der darüber befindlichen tragenden Rahmenkonstruktion 32 elektrisch zu isolieren.

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Das horizontale Stützglied 42 der Elektrodenanordnung ist an in Längsrichtung Abstand voneinander aufweisenden Stellen mit einer Reihe von vertikalen Stäben 44 verbunden, die durch Schraubenfedern 46 nach oben gedrückt werden. Zwischen der oberen Fläche des horizontalen Gliedes 42 und der unteren Flache der U-förmigen Rahmenkonstruktion ^2 ist eine entsprechende Anzahl von aufblasbaren Luftkissen 48 vorgesehen, die beim Aufblasen die Elektrodenanordnung gegen die Kraft der Schraubenfedern 46 nach unten bewegt. Die Zufuhr des geeigneten fluiden Aufblasmittels wie z.3. von Luft zu jedem Luftkissen 48 wird mittels flexibler Schläuche 50 bewerkstelligt, die durch die Wand des Behälters hindurch an einen Verteiler 52 angeschlossen sind.

Bei normalem Botrieb der oberen Elektrodenanordnung wird der Druck aus dem Inneren der Luftkissen 48 abgelassen, um das Anheben der Elektrodenanordnung zu gestatten, damit oberhalb der Holzladung Platz geschaffen und das Be- und Entladen des Druckgefäßes erleichtert wird. Nach dem der Wagen und die Holzladung in eine geeignete Stellung gebracht worden sind, werden die Luftkissen aufgeblasen, so daß die obere Elektrode sich absenkt, bis sie in Kontakt mit der oberen Fläche der Hölzladung oder jedenfalls "dicht darüber sich befindet.

Die Elektroden sind mit einem dünnen Film einer isolierenden Substanz versehen, wie z.B. einem Polyäthylenüberzug, der die Wirkung hat, Koronaeffekte, Lichtbogenbildung und GlimmentladungsPhänomene verhindern. Dies erlaubt den Einsatz hoher Spannungen und Vakua, wie es die Erfindung für eine das ganze Volumen erfassende Trocknung von Holzladungen kommerzieller Größe in Betracht zieht. Die hohen Vakua scheinen die Wirksamkeit des Trocknungsvorgangs in mehreren Hinsichten zu verbessern. Sie gestatten nicht nur höhere Spannungen ohne einen über-

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mäisigen und zerstörerischen Temperaturanstieg in ganzen Inneren des Holzes, sondern erhöhen auch die Geschwindigkeit der Feuchtigkeitsextraktion bis zu einen Punkt, an dem ein mehr als proportionaler Anteil der elektrischen Energie durch die nasseren Stellen des Holzes (wo die Dielektrizitätskonstante und der Leistungsfaktor üblicher Weise höher sincl)* ohne daß sich eine übermäßige Verdampfung und ein Druckaufbau in diesen lokalen Stellen ergibt. Wenn der Feuchtigkeitsgehalt in dom grünen KoIz nicht gleichförmig ist, verbessert dies die Gleichförmigkeit des Feuchtigkeitsgehaltes irr. Endprodukt. Darüberhinaus ermöglicht es das hohe Vakuum in vielen Fällen, daß ein Teil der Feuchtigkeit in flüssiger Form extrahiert wird, ohne daß die für die Verdampfung erforderliche Energie verbraucht wird. Dies steigert den Nutzeffekt noch mehr. Die Verwendung hoher Vakua ist jedoch von dem Vorhandensein von Mitteln abhängig, die Lichtbogenbildung und Koronaeffekte verhindern,'da ε·1η plötzlicher Lichtbogendurchbruch zu stellenweise:: Vor- · sengungen und Verbrennungen des Holzes Anlaß sind. Dieses Problem ha'c bisher die erfolgreiche Kombination dielektrischer und Vakuumtrockentechniken zum Konditionieren von Holz außer in ganz speziellen experimentellen Anwendungsfallen-geringer Leistung verhindert.

Die obere Elektrode ist an eine elektrische Leistungsquelle angeschlossen, wie es bei 5 4· in Fig. 5 dargestellt ist. Damit die untere Elektrode ordnungsgemäß geerdet ist,

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wird der Wagon zweckmäßig vor Beginn des dielektrischen Aufheizzyklus durch ein kurzes Kabel 56 mit der Behälterstruktur verbunden. Der Generator für die elektrische Leistung kann zweckmäßig in einem Gehäuse 58 ('s. Fig. 1 Untergebracht sein, welches dem Behälter 10 benachbart ist während die Verbindungsleitungen sich durch einen KqAh] 6o erstrecken. Die Steuerung der durch das elektrisch erzeugte Feld bewirkten Heizung wie auch des dem Holz während des Trocknungszyklus aufgeprägten Vakuums wird durch eine Steuereinheit 62 (s. Fig. 1) bewerkstelligt.

Das Innere der Vakuumkammer ΐβ ist mit Flanschdurchlässen 64 verbunden, die wiederum mit einer Saugleitung 66 in Verbindung stehen, die einen mit Flanschen versehenes Kreuzstück 68 im mittleren Teil besitzt. Dsr obere Stutzen des mit Flanschen versehenen Kreuzstücks 68 weist einen Blindflansch 70 auf, während das gegenüberliegende untere Ende mit einer Falleitung 72 verbunden ist. Die Basis der Falleitung 72 liegt an einer Abzugsleitung 7^i die mit dem Eingang einer Abzugspumpe 76 verbunden ist, die jegliche Ansammlung von V/asser in dem Saugleitungssyatem abpumpt. Eine Saugleitung 78 mit einem abgeschrägten Einlaßende steht in das Innere der Falleitur^ zwischen deren Enden vor, um Luft und ändere gasförmige Stoffe aus der Saugleitung und der Vakuumkammer 16 abzusaugen.

Die Arbeit der mit der Saugleitung 78 verbundenen Vakuumpumpe 80 wird durch Fühler gesteuert, die mit dem Steuersystem in der Steuereinheit 62 verbunden sind, um ein Vakuum in der Kammer während des Troeknungszyklus von wenigstens ungefähr 575 mm Hg aufrechtzuerhalten. Bei einem subatmosphärischen Druck der vorgenannten Größe zeitigt eine innere Aufheizung der Holzstruktur auf Temperaturen etwa im Bereich zwischen 38 und 83 ⁰C eine relativ rasche Verdampfung des Wassergehalts daraus, ohne

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die Zellulosestruktur und Karzkomponenten dos Holzes thermisch anzugreifen odsr zu erweichen. Nach dem die Verdampfung und Extraktion des V/assers begonnen hat., wird das Vakuum zumindest teilweise durch die nachfolgende Kondensation des erzeugten Wasserdampfes aufrechterhalten, und es dient die Vakuumpumpe entsprechend zur Erhaltung des Vakuums innerhalb des beschriebenen Bereichs.-

Um die Kondensation ^!des von dem zu trocknenden Holz extrahierten Wassers zu erleichtern, ist zumindest ein Teil des Umfangs mit einem Doppelmantel 82 mit einer Abflußleitung 84 im unteren Bereich umgeben, wie aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht. Im oberen Bereich des Doppelmantels ist ein sich in Längsrichtung erstreckender Schlitz 86 gebildet, in dem ein Verteilerrohr 88 angeordnet ist, welches über eine Zuführungsleitung 90 mit einer Kühlwasserquelle verbunden ist. Die Verteilerleitung 88 weist eine Reihe von sich in eine bestimmte Winkelrichtung erstreckendenMündungsöffnungen 89^~die mehrere Strome von Kühlwasser auf die Außenseite des Behälters 10 auftreffen lassen, um eine Kühlung des Behälters und eine Abfuhr der Warns zu erzielen, die durch die Kondensation der extrahierten Feuchtigkeit auf den Innenflächen des Behälters frei.gesetzt wird. Das extrahierte Flüssigkeitskonzentrat, xvelches im innern des Behälters gebildet wird, wird auf geeignete Weise, wie in Fig. 2 dargestellt,durch einen Ablauf 92 im Bodenbereich des geschlossenen Endes des Behälters abgezogen, welches vorzugsweise ein wenig niedriger liegt als das gegenüberliegende offene Ende. Der Abfluß 92 ist gemäß Fig. 2 mit der Saugleitung 78 verbunden, die an den Einlaß der Pumpe 8o angeschlossen ist.

Unter bestimmten Bedingungen kann die Menge des dem zu trocknenden Holz entzogenen Wasserdampfes die Kühl kapazität des Kühleystems auf dem Umfang des Behälters überschreiten, wodurch die unkondensierten Wasserdämpfe

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die Neigung haben, einen Druckanstieg in der Vakuumkammer zu veranlassen. Um einen solchen Druckanstieg zu vermeiden ist ein zusätzliches Sprühkühlsystem in dem mit Flanschen versehenen Kreuzstück 68 angebracht, wie es am besten aus den Pig. 2 und J5 hervorgeht. Das Sprühkühlsystem kühlt und kondensiert die Dämpfe, die in den Anfang der Falleitung 72 eintreten. Wie gezeigt ist eine erste Düse 94 zentral in dem Blindflansch 70 angeordnet und.kann einen feinen konischen Sprühstrahl 96 von Kühlwasser in das obere Ende der Falleitung 72 abgeben. Eine zweite Düse 98 ist zwischen der ersten Düse 94 und dem abgeschrägten Ende der Saugleitung 78 vorgesehen und in gleicher Weise zur Abgabe eines feinen konischen Sprühstrahls 100 von Kühlwasser geeignet, der alle verbleibenden Wasserdämpfe kondensieren läßt. Die erste Düse 94 und die zweite Düse 98 sind durch eine Zuführleitung 102 verbunden, durch die unter Druck stehendes Kühlwasser abgegeben wird,wenn sich ein ferngesteuertes Ventil 104 öffnet, welches auf die Steuereinheit 62 anspricht.

Mit der vorstehenden Anordnung verläuft ein typischer Trockenzyklus wie folgt: es werden I65 m Bretter aus frisch geschnittenem grünem Koi&rley] — Holz dicht bei dicht auf den Wagen 22 geladen, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Hierdurch wird die bisher übliche ; Praxis eingespart, die Ladung "auf Stöckchen" zu setzen, um eine Trennung der benachbarten Bohlen zur Ermöglichung der Extraktion der Feuchtigkeit daraus zu erzielen. Der Wagen wird sodann in das Druckgefäß eingefahren und das Verbindungskabel 56 montiert. Der bewegliche Enddeckel 14 ^: wird geschlossen und die Elektrodenanordnung betätigt, so daß die obere Elektrode bis nahe über die obere Begrenzung der Ladung abgesenkt wird. Danach wird die Vakuumpumpe 80 eingeschaltet, die nach und nach die Luft aus der Kammer absaugt, bis ein Vakuum von ungefähr 88 mm Quecksilber^ Ie erreicht ist. Zu diesem Zeitpunkt oder auch schon während

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der Evakuation der Kammer wird einC/Üielektrische Aufheizung der Holzladung durch Anlegen einer hochfrequenten elektrischen Wechselstromquelle von 2 bis 5 MHz an die obere bzw. untere Elektrode eingeleitet, so daß sich eine innere Aufheizung der■Holzladung und des in den Hohlräumen desselben eingesperrten Wassers ergibt. Die zunächst aufgeprägte Spannung beträgt 600 V. Die Temperatur der Ladung kann durch nicht dargestellte thermische Sonden geeigneterweise erfaßt werden, die sich im Innern der Ladung erstrecken. Die dielektrische Aufheizung wird im Hinblick auf das herrschende Vakuum auf einen Temperaturbereich von ungefähr J>Q bis 68 -C eingesteuert.

Wenn sich Wasserdampf bildet und aus dem Holz abgezogen wird,wird aus dem Verteilerrohr 88 Kühlwasser abgegeben, um die Kondensation von Wasserdämpfen auf den Innenflächen des Behälters zu fördern. Die Arbeit der Vakuumpumpe wird so gesteuert, daß sie die durch die Kondensation der gasförmigen Substanzen sich ergebenden Änderungen ausgleicht und das Vakuum innerhalb der vorgeschriebenen Grenzen hält. Der Trocknungsvorgang dauert an, bis der Wassergehalt der Holzladung innerhalb der vorgeschriebenen Grenzen liegt, was durch Messung der entfernten Kondensatmenge in geeigneter Weise festgestellt werden kann. In einem typischen Fall kann eine Ladung von 2,5 cm starkem grünem -Zcierleisi — Holz mit ungefähr 49 Gewichtsprozent Wasser in einer Vorrichtung nach den Fig. 1 bis 3 der Zeichnung zufriedenstellend bis zu einer Reduzierung des Wassergehalts auf eine Höhe von 6 bis 9% geit-ooK^iil·

werden, wenn die Temperatur 4j5 bis 68°C und das Vakuum 68 mm Hg während einer Zeit von J5 Stunden beträgt. Das Trocknen ähnlichen grünen Holzes von 2,5 cm Stärke durch die konventionellen Ofentrocknungs und Lufttunneltrocknungstechniken erfordert üblicherweise einen Zeitraum von etwa 10 Tagen.

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Eine weitere brauchbare Ausführungsform einer gestaltfesten Vakuumkammer ist in Fig. 4" dargestellt. Sie ähnelt der' im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis J> vor^ stehend beschriebenen Anordnung, umfaßt jedoch mehrere Elektroden mit Abstand übereinander. Wie gezeigt, ist eine gestaltfeste Kammer 158 im wesentlichen zylindrischer Ausbildung auf quer verlaufenden Stützbeinen l60 abgestützt und von einem zylindrischen Doppelmantel 162 umgeben, der das gegen die Oberfläche der Kammer über die Kühlmündungen 164 in dem Verteilerrohr 166 abgegebene Wasser zusammenhalten soll. In dem Innern der Kammer 158 wird durch die mit Flanschen versehenen Durchlässe 168 das geeignete Vakuum erzeugt, die mit einem Saugsystem in Verbindung stehen, welches mit demjenigen der Fig. 1 bis J5 identisch ist. Die Steuerung des Vakuums und der Temperatur, auf die das Holz während des Trocknungszyklus aufgeheizt wird, wird ebenfalls in der gleichen Weise wie schon beschrieben bewerkstelligt.

Der prinzipielle Unterschied zwischen der in Fig. H-dargestellten Vorrichtung und derjenigen der Fig. j5 besteht in der Verwendung einer Mehrzahl von übereinandergestapelten Elektroden wechselnder Polarität, wie z.B. die Elektroden 170,172, die jeweils eine Art Fach bilden in dem ein relativ dicker Block grünen Holzes 17^ untergebracht wird. Die Elektroden sind mit einem dünnen Film eines isolierenden Materials in der gleichen Weise wie die Elektroden der Vorrichtung nach den Fig. 1 bis J5 überzogen. Die Anordnung der Fipc. 4 ist besonders geeignet zum Trocknen von Brettern oder Schwarten, die von einem Schnitt grünen Holzes herrühren, worauf die sich ergebenden getrockneten Schwarten weiteren Sägeoperationen unterworfen werden um Bretter geringeren Querschnitts zu schneiden, wodurch.erheblich dünnere Sägeblätter verwendet werden können und sich der Abfall reduziert.

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Die Paare übereinander angeordneter Elektroden 170,172 werden durch Rohrabschnitte 176 auf vertikalem Abstand gehalten, die verschiebbar auf aufrechten Stangen) angeordnet sind, die mit ihren unteren Enden an der inneren Konstruktion des Behälters befestigt sind. Die unterste Elektrode I70 ist auf einem Sockel 180 unterstützt und befestigt, der ebenfalls an der inneren Konstruktion des Behälters festgelegt ist. Die oberste Elektrode ist mit den oberen Enden der Rohrabschnitte 176 durch zwei Ringe 182 verbunden. Die Elektroden zwischen der untersten und der obersten Elektrode sind verschiebbar auf den Rohrabschnitten 176 angebracht und werden durch Hinge 184 vertikal auf Abstand gehalten, die an entsprechenden Stellen mit der Außenseite der Rohrabschnitte 176 verbunden sind. Ein flüssigkeits^betätigter Zylinder oder eine andere ausfahrbare Vorrichtung 176 ist mit dem geschlossenen Ende an der Oberseite der inneren Behälterkonstruktion angebracht und mit dem Kolbenstangenende in der Miwte der obersten Elektrode befestigt, um eine vertikale Verschiebung derselben und der Rohrabschnitte 176 auf den Stangen I78 zu ermöglichen.

In Fig. k befinden sich die obere Elektrode und die Rohrabschnitte in voll angehobener Position, wodurch die mittleren Elektroden ihren maximalen Abstand aufweisen und genügend freier Raum zwischen den Blöcken grünen Holzes 174 und den benachbarten Flächen zusammengehöriger Elektroden, die jeweils das Fach zur Aufnahme des Holzblocks bilden, vorhanden ist. Der so erzeugte Abstand zwischen den Elektrodenpaaren erlaubt geringe Variationen in der Dicke roh geschnittener Blöcke, was das Ein- und Ausladen derselben erleichtert. Nach dem die Blöcke ^: zwischen die Elektrodenpaare eingebracht sind^wird der flüssigkeitsbetätigte Zylinder I86 in Betrieb gesetzt, woraufhin sich die oberste^Elektrode und die damit verbundenen Rohrabschnitte nach unten in eine in Fig. 4

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strichpunktiert dargestellte Stellung bewegen; hierdurch senken sich auch die übrigen Elektroden nach unten ab und kommen auf der Oberseite des jeweils darunter angeordneten Holzblocks zur Anlage. Auf diese Weise sind die einander gegenüberliegenden Flächen benachbarter Elektroden dem jeweils zu trocknenden Holzstück unmittelbar nahe.

Die Zuführung elektrischer Lejsbung zu den Elektroden geht in ähnlicher Weise vonstatten wie es schon im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben worden ist. Ein Kabel l88 verläuft durch einen Zuführer 190 und ist mit der obersten Elektrode I70 verbunden. Die verbleibenden Elektroden I70 sind durch Zwischenkabel I92 verbunden. Die Elektroden 192 sind durch Zwischenkabel 194 verbunden und durch ein Erdkabel, welches an die Behälterkonstruktion angeschlossen ist, geerdet. Der Trocknungszyklus der · Holzblöcke 144 wird unter Bedingungen abgewickelt die den im Zusammenhang mit der Vorrichtung nach den Fig. 1 bis 3 beschriebenen Bedingungen identisch sind.

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Claims

2U3436 Edward Koppe lman in Eneino, Kalifornien (V.St.A.) Patentansprüche.

1. Verfahren zum Trocknen von unabgelagertem Holz, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) das zu trocknende Holz wird in einem geschlossenen Raum untergebracht;

b) aus dem Raum wird gasförmige Substanz entfernt und dem Holz ein unter dem Atmosphärendruck liegender Druck aufgeprägt;

c) durch das Holz hindurch wird ein nicht durchbrechendes elektrisches Wechselpotential angelegt, welches eine dielektrische Aufheizung des Holzes und der darin
eingesperrten Flüssigkeit durch das elektrisch erzeugte Feld bis zu einer Temperatur bewirkt, bei der das V/asser bei dem in dem geschlossenen.Raum herrschenden unteratmospharische n Druck verdampft;

d) die Wärmezufuhr zu dem Holz wird in einer Zufuhrstärke .fortgesetzt, die der latenten Verdampfungswärme des verdampften Wassers im wesentlichen entspricht;

e) der unteratmosphärische Druck wird in dem geschlossenen Raum aufrechterhalten, bis der Wassergehalt des Holzes den gewünschten C-rad erreicht;

f) worauf das Holz aus dem geschlossen Raum entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der geschlossene Raum durch eine gestaltfeste dreidimensionale Kammer gebildet ist.

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3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht durchbrechende elektrische Wechselpotential in der Weise angelegt wird, daß das Holz zwischen zwei Elektroden gebracht wird, die sich in dem geschlossenen Raum befinden, daß Mittel vorgesehen sind, die Lichtbogen oder andere plötzliche Entladungen unterbinden-und daß ein hochfrequentes elektrisches Potential an die Elektroden zur Erzielung einsr dielektrische^ Aufheizung des Holzes angelegt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht durchbrechende elektrische Wechselpotential angelegt wird, in^dem das zu trocknende Holz, während es sich in dem geschlossenen Raum befindet, zwischen ein Paar von Elektroden eingebracht und das hochfrequente elektrische Potential an die Elektroden angelegt wird, so daß eine dielektrische Aufheizung des zu trocknenden Holzes erzielt wird.

5· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung des Holzes und die Aufbringung des unteratmosphärischen Druckes auf das Holz fortlaufend und gleichzeitig geschehen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung des Holzes und die Aufbringung des subatmosphärischen Druckes auf dieses abwechselnd geschehen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Holzes während des Trocknungszyklus so gesteuert wird, daß sie 88⁰C nicht überschreitet.

8. Verfären nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Holzes während des Trocknungszyklus so gesteuert wird, daß sie 82⁰C nicht überschreitet.

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9· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der unteratmosphärische Druck während des Trocknungszyklus unterhalb ungefähr 375 mm Hg absolut liegt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,. dadurch gekennzeichnet, daß der unteratmosphärische Druck in dem geschlossenen Raum unterhalb ungefähr 100 mm Wg/ liegt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Holzes während des Trocknungszyklus so gesteuert wird, daß sie zwischen 38 und 86⁰C liegt, und daß der Druck so gesteuert wird, daß er unterhalb 375 mm Hg absolut liegt.

12. Vorrichtung zum Trocknen von unabgelagertem Holz gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Mittel (10,120,158,198),die eine Kammer bilden;

b) Mittel (22;124;170,172,176,l80;200), die das zu trocknende Holz (18,118,174,202) im Innern der Kammer tragen;

c) mit dem Innern der Kammer in Verbindung stehende Mittel (64,154,168) zur Evakuation der gasförmigen Substanzen daraus;

d) in der Kammer angeordnete Mittel (28,36;132,144; 170,172;204) zur Anlegung eines elektrischen Wechselpotentials quer durch das Holz hindurch in der Kammer zur Erzielung einer Aufheizung des Innern des Holzes auf eine Temperatur, bei der das V/asser und andere flüchtige Substanzen in dem Holz bei dem in der Kammer herrschenden unteratmosphärischen Druck verdampfen;

e) Mittel zur Verhinderung einer Entladung des elektrischen Wechselpotentials;

f) Mittel zur Steuerung der Zufuhrstärke der Wärme zu dem Holz und des unteratmosphärischen Druckes in der Kamme r.

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13- Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kammer bildenden Mittel einen gestaltfesten dreidimensionalen Behälter (10,158,198) um-

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14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Anlegen eines elektrischen Wechselpotentials durch dc.3 Holz hindurch ein Paar Abstand voneinander aufweisender Elektroden (28,34; 132,144;170,172) umfaßt, zwischen die das Holz eingebracht wird, um es dem elektrischen Feld auszusetzen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die/Mittel zur Verhinderung der Entladung des elektrischen Wechselpotentials eine Beschichtung aus isolierendem Material auf der Oberfläche der Elektroden umfaßt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Anlegung des elektrischen Wechselpotentials durch das Holz hindurch mehrere Elektroden (170,172) umfassen, die mit Abstand übereinander angeordnet sind und die abwechselnd mit einer der Polarität der benachbarten Elektroden entgegengesetzten Polarität aufgeladen v/erden, so daß dem zwischei^benachbarten Elektroden eingebrachten Holz ein dielektrisches Feld aufgeprägt wird.

17. Vorrichtung nach Anspruch l6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Verhinderung der Entladung des elektrischen Wechselpotentials eine Beschichtung von isolierendem Material auf der Oberfläche der Elektroden umfassen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (I76,I80,I82,184,186) vorgesehen sind, mittels deren die Elektroden (170,172) aus eiaer geschlossenen Position, in der sie den gegenüberliegenden Flächen des Holzes dicht benachbart sind, in eine offene Position gebracht worden können, in der die Elektroden (170,172) einen Zwischenraum zu dem Holz belassen.

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2U3436

19- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur und der unteratmosphärische Druck in dem geschlossenen Raum hinreichend niedrig gewählt werden, so daß unverdampfte Feuchtigkeit aus dem Holz ohne Schädigung desselben extrahiert werden.

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