DE2832394A1 - Verfahren zum trocknen von in lagen gestapeltem gut, insbesondere von holz, vorzugsweise schnittholz, und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum trocknen von in lagen gestapeltem gut, insbesondere von holz, vorzugsweise schnittholz, und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

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DE2832394A1
DE2832394A1 DE19782832394 DE2832394A DE2832394A1 DE 2832394 A1 DE2832394 A1 DE 2832394A1 DE 19782832394 DE19782832394 DE 19782832394 DE 2832394 A DE2832394 A DE 2832394A DE 2832394 A1 DE2832394 A1 DE 2832394A1
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Description

Dipl.-Ing. Herbert Sturany, Langegasse 32, A-1080 Wien
Verfahren zum Trocknen von in Lagen gestapteltem Gut, insbesondere von Holz, vorzugsweise Schnittholz, und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Trocknen von in Lagen gestapeltem Gut, insbesondere von Holz, vorzugsweise Schnittholz, wobei zumindest ein Teil der Lagen in einem Abstand voneinander angeordnet ist, und wobei in die sich auf diese Weise zwischen den Lagen ergebenden Spalte Trocknungsmedium, insbesondere heißes Wasserdampf-Luft-Gemisch oder reiner Wasserdampf, geblasen wird.
Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (siehe AT-PS 124 756) wird von einem transportablen Lufterhitzer gelieferte Warmluft mittels eines oder mehrerer in flache Düsen endigenden Schläuchen in die Lücken und Spalten des Stapels eingeblasen. Mit diesem Verfahren läßt sich nur eine ungleichmäßige Trocknung erzielen, weil es der Bedienungsperson überlassen bleibt, den Zeitpunkt und
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die Lage der Düse bei der hier notwendigen Düsenverstellung zu bestimmen.
Ferner sind Verfahren zum Trocknen von in Lagen gestapeltem Holz bekanntgeworden (siehe AT-PS 163 002) und AT-PS 168 726), bei dem mittels einer an einer Halterung angebrachten Düsenanordnung Heißluft in die Stapelspalte eingeblasen wird. Auch hier läßt sich wegen der dünnen eng begrenzten Mediumstrahlen nur eine sehr ungleichmäßige Trocknung des Holzes erzielen. Darüber hinaus ist bei diesen bekannten Verfahren ein erheblicher Energieaufwand erforderlich.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art so auszugestalten, daß eine sehr gleichmäßige Trocknung bei geringem Energieverbrauch ermöglicht wird.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Trocknungsmedium im zugeordneten Stapelspalt in Form mindestens eines zumindest über einen Großteil der Breite des Stapelspaltes verteilten unmittelbar neben der und parallel zu der Oberfläche der Stapellagen verlaufenden Stromes geführt wird, so daß bei der hier entstehenden "Plattenströmung" die Grenzschicht in den turbulenten Bereich umschlägt. Damit wird den aufge-
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zeigten Nachteilen gemäß Stand der Technik begegnet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird also mittels mindestens eines sich zumindest nahezu über die gesamte Oberfläche des zu trocknenden Gutes erstreckenden Mediumstromes eine gleichmäßige Trocknung der einzelnen Stapellagen bewirkt. Weiters ist beim erfindungsgemäßen Verfahren während des Trocknungsvorganges eine Verstellung von Düsen oder dgl. nicht notwendig, wodurch sich auch eine beträchtliche Energieersparnis ergibt.
Nach einer vorzugsweisen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorteilhaft, wenn das Trocknungsmedium in den Stapelspalten im wesentlichen parallel zur oder schräg auf die Oberfläche der Stapellagen ausgeblasen wird.
Es ist zwar bei der Furnierherstellung bereits bekannt, breite Trockenmediumströme entlang eines mittels Rollen beförderten Furnierbandes zu leiten, doch erfolgt die Ausblasung des Trocknungsmediums senkrecht zum Furnierband. Dieses bekannte Verfahren ist nur bei bewegten zu trocknenden Gegenständen sinnvoll. Ein senkrecht auf das Trocknungsgut auftretender Düsenstrahl hat, wie genaue Untersuchungen gezeigt haben, die Eigenschaft, daß erstens aus der Umgebung Luft angesaugt wird und beige-
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mischt wird (FreiStrahleffekt) und daß außerdem die Aufprallgeschwindigkeit beim Ausbreiten senkrecht zur Anströmrichtung sehr schnell verringert wird. Ein derartiges Vorgehen ist deshalb nur brauchbar, wenn sich Düse und Trocknung gut relativ zueinander bewegen.
Der Durchsatz des Trocknungsmediums durch den Stapel und damit die Trocknungsleistung kann dadurch erhöht werden, daß das Trocknungsmedium im wesentlichen parallel zu oder schräg von der Oberfläche der Stapellagen abgesaugt wird.
Hierbei ist es besonders günstig, wenn das in den Stapel-spalten ausgeblasene Trocknungsmedium in einer Teilstrecke des Stapels entlang der Oberfläche der Lagen geführt und dann in den Stapelspalten abgesaugt wird.
Beim Trocknen von Schnittholz ist es besonders vorteilhaft, wenn die in den einzelnen Stapelspalten ausgeblasenen Mediumströme über die Breite des Stapels im wesentlichen gleichmäßig verteilt werden.
Unter diesen Bedingungen wird ein Verziehen oder Verwerfen des gestapelten Gutes beim Trocknungsvorgang auf alle Fälle vermieden.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens, die mindestens eine in den staoelsoalten anbringbare Ausblaseinrichtung für das Troclcnungsmedium und eine mit der Ausblaseinrichtung durch Leitungen verbundene Troclcnungsme diumqu eile aufwe ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung, mit der eine gleichmäßige und energiesparende Trocknung von gestapeltem Gut erzielt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ausblaseinrichtung von einem sich zumindest über einen Großteil der Breite des Stapels erstreckenden Ausblaskörper gebildet ist, der mindestens eine im wesentlichen oarallel oder schräg zur Lagenebene des Stapelspaltes gerichtete öffnungs- bzw. Düsenanordnung besitzt, die z.B. aus einem über die Längsseite des Ausblaskörpers sich erstreckenden Schlitz oder mehreren über die Längsseite des Ausblaskörpers verteilten Löchern besteht, so daß ein unmittelbar neben der und parallel bzw. im wesentlichen parallel zu der oberfläche der Stapellagen verlaufender flacher Mediumstrom ausblasbar ist.
Die Trocknungswirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann noch dadurch gesteigert werden, daß sie, sich zumindest über einen Teil der Breite des Stapels erstrekkende, Absaugkörper für das Troclcnungsmedium aufweist,
die mindestens eine parallel oder nahezu parallel zu oder schräg von der Oberfläche der Stapellage gerichtete Öffnungs- bzw. Düsenanordnung besitzt, die z.B. aus einem über die Längsseite des Absaugkörpers sich erstreckenden Schlitz oder aus mehreren über die Längsseite des Absaugkörpers verteilten Löchern besteht.
Eine besonders· günstige Anordnung ergibt sich, wenn der Ausblaskörper von einer hohlen, vorzugsweise metallenen, Stapelleiste gebildet ist, an deren Längsseiten Ausblasöffnungen bzw. Äusblasdüsen für das Trocknungsmedium vorgesehen sind.
Die Trocknungswirkung kann dadurch noch verbessert werden, daß der Absaugkörper von einer hohlen, vorzugsweise metallenen, Stapelleiste gebildet ist, an deren Längsseiten Absaugöffnungen bzw. Ahsaugdüsen vorgesehen sind.
Die Anbringung der Stapelleisten im Stapel kann dadurch erleichtert werden, daß die Stapelleisten durch mindestens einen Steg miteinander verbunden sind.
Eine gleichmäßigere Strömung des Trocknungsmediums kann dann erzielt werden, wenn der Steg von einer Führungsplatte für mindestens einen Mediumstrom gebildet ist.
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Hierbei ist es günstig, wenn die Ausblas- bzw. Absaugöffnungen oder Düsen der Stapelleisten oberhalb und unterhalb der Stege angeordnet sind.
Eine besonders einfache Anordnung von Ausblas- und Absaugkörpern ergibt sich, "trenn im Stapelspalt auf beiden Seiten Ausblas- und Absaugöffnungen bzw. -düsen aufweisende Ausblaskörper und Absaugkörper abwechselnd hintereinander angeordnet sind.
Eine Trocknungsanlage kann besonders rationell gestaltet werden, wenn die Ausblaskörper an eine auf einer Seite des Stapels angeordnete gemeinsame Druckleitung und die Absaugkörper an eine auf der anderen Seite des Stapels angeordnete gemeinsame Saugleitung angeschlossen sind.
Vorzugsweise Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind dadurch gekennzeichnet, daß die Ausblaskörper und die Absaugkörper runde, rechteckige oder achteckige Querschnittsform aufweisen, wobei die Öffnungen oder Düsen für das Trocknungsmedium einander diametral gegenüber liegen.
Zur Erzielung einer größeren Stapelhöhe ist es günstig, wenn die, Ausblas- und Absaugöffnungen aufweisenden, hohlen Stapelleisten mit einer inneren Versteifung versehen sind.
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Besonders gute Strömungsverhärtnisse in den Stapelleisten werden dadurch erzielt, daß die Versteifung in Längsrichtung der Stapelleisten keilförmig ausgebildet ist.
Zur Verminderung der Flächenpressung empfiehlt es sich, die Stapelleisten an ihrer Ober- und Unterseite mit
einer Auflage aus weichem Metall, Gummi oder Kunststoff zu versehen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders preiswert herstellbar, wenn Ausblaskörper und Absaugkörper im
wesentlichen gleichartig ausgebildet sind, wobei die
Öffnungen oder Düsen dieser Xörper einander gegenüberliegen.
Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnung näher erläutert werdeni In dieser zeigen Fig. 1a und 1b einen Ausschnitt eines mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestatteten Holzstapels in Aufriß und Grundriß,
Fig. 2a, 2b und 2c verschiedene Querschnittsformen von erfindungsgemäß ausgebildeten Stapelleisten. Fig. 2d
einen schematischen Längsschnitt durch eine mit einer Aussteifung versehene Stapelleiste, Fig. 3 eine erfindungsgemäß ausgebildete Stapelplatte und Fig. 4 eine
schematische Darstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Trocknungsanlage.
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4b
Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung weist mindestens eine in Stapelspalten 2 anbringbare Ausblaseinrichtung für das Trocknungsmedium und eine mit der Ausblaseinrichtung durch Leitungen verbundene Trocknungsmediumquelle 13, 15 auf» Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ausblaseinrichtung von einem sich zumindest über einen Großteil der Breite des Stapels erstreckenden Ausblaskörper 1 gebildet ist, der mindestens eine im wesentlichen parallel oder schräg zur Lagenebene des Stapelspaltes gerichtete Öffnungs- bzw. Düsenanordnung besitzt, die z.B. aus einem über die Längsseite des Ausblaskörpers sich erstreckenden Schlitz oder mehreren über die Längsseite des Ausblaskörpers verteilten Löchern 3 besteht, so daß ein unmittelbar neben der und parallel bzw» im wesentlichen parallel zu der Oberfläche der Stapellagen verlaufender flacher Mediumstrom ausblasbar ist.
Die Vorrichtung weist sich zumindest über einen Teil der Breite des Stapels erstreckende Absaugkörper 5 für das Trocknungsmedium auf, die mindestens eine parallel oder nahezu parallel zu oder schräg von der Oberfläche der Stapellage 6 gerichtete öffnungs- bzw. Düsenanordnung besitzt, die z.B. aus einem über die Längsseite des Absaugkörpers sich erstreckenden Schlitz oder aus mehreren über die Längsseite des Absaugkörpers verteilten
Löchern 7 besteht. Gemäß der Zeichnung ist der Ausblaskörper von einer hohlen, vorzugsweise metallenen, Stapelleiste 1 gebildet, an deren Längsseiten Ausblasöffnungen bzw. Ausblasdüsen 3 für das Trocknungsmedium vorgesehen sind, wogegen der Absaugkörper von einer hohlen, vorzugsweise metallenen, Stapelleiste 5 gebildet ist, an deren Längsseiten Absaugöffnungen bzw. Absaugdüsen 7 vorgesehen sind. Die Stapelleisten sind vorzugsweise durch mindestens einen Steg miteinander verbunden.
Hierbei ist es besonders günstig, wenn der Steg von einer Führungsplatte 8 für mindestens einen Mediumstrom gebildet ist (Fig. 3). Die Ausblas- bzw. Absaugöffnungen oder -düsen 3 bzw. 7 der Stapelleisten 1 bzw. 5 sind oberhalb und unterhalb der Stege angeordnet. Im Stapelspalt 2 sind auf beiden Seiten der Ausblas- und Absaugöffnungen bzw. Düsen aufweisende Ausblaskörper und Absaugkörper abwechselnd hintereinander angeordnet. Bei einer nach der Erfindung aufgebauten Anlage sind die Ausblaskörper 1 an eine auf einer Seite des Stapels angeordnete gemeinsame Druckleitung 9 und die Absaugkörper 5 an eine auf der anderen Seite des Stapels angeordnete gemeinsame Saugleitung 10 angeschlossen.
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Aus Fig. 2a bis 2c ist ersichtlich, daß die Ausblaskörper und die Absaugkörper runde, rechteckige oder achteckige Querschnittsform aufweisen können, wobei die öffnungen oder Düsen 3, 7 für das Trocknungsmedium einander diametral gegenüberliegen.
Gemäß Fig. 2b, c und d sind die Ausblas- und Absaugöffnungen 3, 7 aufweisenden hohlen Stapelleisten 1, 5 mit einer inneren Versteifung 11 versehen. Die Versteifung 11 ist dabei in Längsrichtung der Stapelleisten 1, 5 keilförmig ausgebildet (siehe Fig. 2d).
Wie aus Fig. 2b ersichtlich, können die Stapelleisten an ihrer Ober- und Untersijete mit einer Auflage 12 aus weichem Metall, Gummi oder Kunststoff versehen sein.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann besonders rationell hergestellt werden, wenn Ausblaskörper 1 und Absaugkörper 5 im wesentlichen gleichartig ausgebildet sind, wobei die Öffnungen oder Düsen 3, 7 dieser Körper einander gegenüberliegen.
Allgemeine Betrachtungen:
Die Besonderheiten der Holztrocknung liegen im Aufbau des Holzes begründet und in der Art, wie das Wasser an das Holz gebunden ist. In der Hauptsache sind zwei Ge-
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sichtspunkte bei der Trocknung des Holzes zu beachten.
1. Die Hygroskopizität des Holzes,
2. die Anisotropie des Schwindens und Quellens.
ad 1. Unter Hygroskopizität des Holzes versteht man die feste .Wechselbeziehung, die zwischen der Holzfeuchtigkeit und dem umgebenden Raumklima besteht.
Dabei ist das ¥asser im Holz in grundsätzlich zweierlei verschiedener Form vorhanden, als sogenanntes freies Wasser in den Zellhohlräumen und als gebundenes Wasser in der Zellsubstanz. Die Grenze liegt bei etwa 30% Holzfeuchtigkeit, d.h. unterhalb dieses Wertes ist das Wasser an die Zellsubstanz gebunden. An dieser Stelle soll auf die Art der Bindung nicht näher eingegangen werden. Es sei nur so viel angedeutet, daß die Bindung umso stärker wird, je geringer die Holzfeuchtigkeit ist und daß erhebliche Energien notwendig sind, um dieses Wasser vom Holz zu lösen (man spricht von einer Sprengung der Bindung).
Für die Trocknung bedeutet dies: im Bereich des freien Wassers, also bei Holz oberhalb von etwa 30%, besteht lediglich die Aufgabe, diese Feuchtigkeit durch entsprechende Wärmeenergie in Dampfform überzuführen und den austretenden Dampf von der Holzoberfläche zu ent-
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fernen. Es handelt sich hier physikalisch gesehen um ein ähnliches Problem wie es beim Verdampfen einer freien Wasseroberfläche in einem offenen Gefäß gegeben ist.
Dagegen muß im hygroskopischen Bereich, vor allem wenn man das Holz sehr weit herabtrocknen will, erhebliche Wärmeenergie zugeführt werden, um zunächst die hygroskopische Bindung zu sprengen und anschließend das Wasser in Dampfform überzuführen. Dieser diffundiert an die Holzoberfläche und muß von derselben in geeigneter Form entfernt werden.
Zu beachten ist, daß zunächst Wärme in das Holz gebracht werden muß, um den geschilderten Trocknungsvorgang zu erreichen. Des weiteren ist zu beachten, daß beim Schnittholz entsprechende Dicken vorhanden sind, daß also zunächst die Wärme bis in das Innere des Schnittholzes gebracht werden muß, ehe von da der Trocknungsvorgang nach außen einsetzen soll. Auf jeden Fall wird bei jeder Trocknung ein Feuchtigkeitsgefälle von innen nach außen entstehen. Betrachtet man an dieser Stelle die heute überwiegend bei der Schnittholztrocknung eingesetzte Trocknung in einem Luft-Wasserdampfgemisch, so bedeutet dies, daß ein auf entsprechende Temperatur gebrachtes Heißluftdampfgemisch zunächst von der Oberfläche aus
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Wärme in das Holzinnere einzubringen hat. Dieses Heißluft dampf gemisch nimmt anschließend den aus der Holzoberfläche austretenden Wasserdampf auf und transportiert ihn ab.
Es besteht also zunächst die Aufgabe, Wärme in das Holz einzubringen. Dies wird umso besser möglich sein, je höher die Dampf Lufttemperatur ist und je schneller sie an der Holzoberfläche vorbeiströmt, weil durch die Geschwindigkeit sowohl die Strömungsgrenzschichten als auch Temperaturgrenzschichten verringert werden und damit der Wärmeübergang verbessert wird.
Die Abführung der aus der Holzoberfläche austretenden Wasserdampfmenge wird ebenfalls durch eine dünne Strömungsgrenzschicht verbessert, so daß in beiden Fällen angestrebt werden sollte, durch geeignete Maßnahmen entsprechend geringe Grenzschxchtstärken zu erreichen.
ad 2. Anisotropie des Schwindens und des Quellens.
Wie bereits im Abschnitt 1. dargelegt, kann man sich vereinfacht vorstellen, daß oberhalb von 30% das Wasser in freier Form in den Zellhohlräumen vorhanden ist. Wird dieses Wasser entfernt, so hat dies praktisch keine Auswirkung auf die Dimension des Holzes, wenn man davon
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absieht, daß in Extremfällen bei sehr rascher Trocknung die Luft nicht genügend Zeit hat, in die austrocknenden Hohlräume einzuströmen, so daß diese Hohlräume zum Teil oder ganz zusammengepreßt werden, was zu einer Verdichtung des Holzes führen kann. Besonders empfindliche Hölzer, zu denen Eiche oder Eukalyptus zählen, können dabei durch sogenannten Zellkollaps Schaden erleiden.
Unterhalb der Fasersättigung befindet sich das Wasser innerhalb der Holzsubstanz. Vereinfacht kann man sich vorstellen, daß das Wasser an die langen Zellulosemoleküleketten angelagert bzw. eingelagert wird bzw. es auch chemisch gebunden ist. Wird dieses Wasser entfernt, so kommt es zu einer Volumsänderung (quer zur Faserrichtung) , wobei durch die Eigenart des Aufbaues, insbesondere wegen radial zur Hauptachse liegender Holzzellen, in tangentialer Richtung zu den Jahresringen die Quellung etwa doppelt so groß wie in radialer Richtung ist. Die Quellung bzw. Schwindung ist also in Faserrichtung kaum bemerkbar, tangential etwa doppelt so groß wie radial.
Faßt man zusammen, so ergibt sich, daß Holz, wenn es unterhalb der Fasersättigung (etwa 30%) getrocknet wird, zu schwinden beginnt. Der Schwindvorgang selbst ist anisotrop, d.h. in den Hauptachsen unterschiedlich.
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Bedenkt man nun, daß jede Trocknung mit einem Feuchtigkeitsgefälle von innen nach außen erfolgen muß, so kann man sich leicht vorstellen, daß der Fall eintreten kann, wo innen das Holz noch über Fasersättigung liegt, also beim Trocknen nicht schwindet, während in den Außenzonen die Fasersättigung bereits unterschritten worden ist und der Schwindprozeß begonnen hat.
Werden die Unterschiede zu groß, so können die auftretenden Spannungen die Festigkeit des Holzes übersteigen und Dauerschäden (Risse) hervorrufen.
Aufgabe einer jeden ordnungsgemäßen Trocknung ist es also, das Fujechtigkeitsgefalle je nach Holzart, Holzstärke und Holzfeuchtigkeit so zu steuern, daß die Feuchteunterschiede ein gewisses Maß nicht übersteigen. Diese Steuerung wird so durchgeführt, daß das Raumklima jeweils so gewählt wird, daß kein zu starkes Trocknungsgefälle eintritt. Unter Trocknungsgefälle versteht man den Quotient zwischen augenblicklicher Holzfeuchte und der Gleichgewichtsfeuchte, der das Holz bei dem vorhandenen Raumklima zustreben würde.
Die bisherigen Ausführungen dienten dazu, aufzuzeigen, daß eine ordnungsgemäß und schadenfreie Trocknung nur dann möglich ist, wenn man das Raumklima, in dem die
Trocknung vor sich gehen soll, exalct steuern kann und die Kammereinrichtungen so konstruiert sind, daß dieses Raumklima tatsächlich an allen Stellen des Holzstapels gleich ist. Bei dem überwiegenden Teil der heutigen Holztrocknungsanlagen wird in einer gut isolierten und möglichst schwadendichten Kammer ein Heißluftwasserdampfgemisch umgewälzt. Dieses Dampfluftgemisch wird mit Hilfe geeigneter Belüftungseinrichtungen quer durch den Holzstapel geblasen« Als erste Bedingung muß die Kammer so gebaut sein, daß an allen Stellen des Luftstapels gleiches Klima herrscht und gleiche Luftgeschwindigkeiten vorhanden sind. Selbst bei strömungstechnisch einwandfrei gebauter Kammer ist dies nur dann möglich, wenn die Aus— Stapelung der Kammer tatsächlich gleichmäßig durchgeführt wird, eine Forderung, die in der Praxis in den meisten Fällen nicht eingehalten werden kann (z.B. verschieden langes Holzmaterial). Als zweites muß bedacht werden, daß die Luft beim Durchgang durch den Stapel Wärme abgibt(es ist ja eine ihrer Aufgaben) und des weiteren Feuchtigkeit, die dem Holz entweicht, aufnimmt. Das bedeutet aber, daß bei Eintritt in den Holzstapel andere Klimaverhältnisse herrschen müssen als beim Austritt. Damit sind aber auch die Trocknungsbedingungen am Eintritt eines Stapels anders als beim Austritt. Vor allem, solange freies Wasser verdunstet wird und bei schnelltrocknender dünner Ware werden sich erhebliche Tempera-
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turdifferenzen und damit große Unterschiede im Trocknungsverhalten ergeben. Nur durch das Umwälzen entsprechend großer Luftmengen (was allerdings wieder mit entsprechend hohen Leistungen verbunden ist) oder durch reversierbare Belüftungseinrichtungen kann dieser unvermeidliche Temperatursprung in tragbaren Grenzen gehalten werden. Weiters bedingt diese Art von Trocknungstechnik eine längere Ausgleichszeit am Ende jeder Trocknung, wenn man Gewißheit haben will, daß in allen Teilen der Kammer die gewünschte Endfeuchtigkeit erreicht wird.
Eine nicht unbedeutende Rolle, vor allem bei der Trocknung des freien Wassers und bei der Verwendung niedriger Temperaturen (die des öfteren notwendig sind, um unerwünschte Verfärbungen des Holzes zu vermeiden), spielt die Luftgeschwindigkeit zwischen den Stapeln. Man kann sich die Luftströmung zwischen dem Stapel bzw. zwischen Brettern und Stapelleisten als Kanalströmung vorstellen. Eine entsprechende Berechnung zeigt, daß die erstrebenswerte turbulente Strömung innerhalb dieses Bereiches nur dann gesichert scheint, wenn die Luftgeschwindigkeit mindestens 1 m/sec. beträgt. Diese theoretischen Überlegungen wurden auch durch entsprechende Versuche bestätigt. Je höher die Luftgeschwindigkeitlst, umso dünner wird die Grenzschicht an der Holzoberfläche, durch die einerseits die Wärme in das Holz eindringen soll, andererseits
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der Wasserdampf aus dem Holz durchdiffundieren muß, um von dem außen herrschenden Dampfluftgemisch aufgenommen zu werden. Eine Steigerung der Luftgeschwindigkeit ist jedoch mit einer wesentlich höheren Steigerung der dafür erforderlichen Leistung verbunden. Steigt die Geschwindigkeit linear, so erhöht sich die Leistung in der 3. Potenz, d.h. eine Verdoppelung der Geschwindigkeit verlangt eine achtfache Leistung. Auf Grund dieser einfachen Gesetzmäßigkeiten und der großen Luftmengen, die in einer entsprechenden Kammer umgewälzt werden müssen, liegt die wirtschaftliche Grenze der Luft-geschwindigkeit in den heute üblichen Kammern bei etwa 3 m/sec.
Bei den erfindungsgemäßen Vorschlägen ist die Belüftung durch ein Düsensystem vorgesehen. Grundsätzlich ist eine Belüftung mit Düsen bekannt und wird in vielen Fällen, vor allem für flächiges Gut, bereits seit längerer Zeit, angewandt. Dabei wird im allgemeinen das zu trocknende Gut unter einem Düsensystem, welches senkrecht zur Gutsfläche angeordnet ist, vorbeibewegt.
Derartige Trockner sind in der Holzindustrie bei der Furnierherstellung bekannt.
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EIn senkrecht auf das Trocknungsgut auftreffender Düsenstrahl hat, wie genaue Untersuchungen von verschiedenen Stellen gezeigt haben, die Eigenart, daß erstens aus der Umgebung Luft angesaugt und beigemischt wird (Freistrahleffekt) und daß außerdem die Aufpral!geschwindigkeit beim Ausbreiten senkrecht zur Anströmrichtung sehr schnell verringert werden.
Ein derartiges Düsensystem ist deshalb nur brauchbar, wenn sich Düse und Trocknungsgut relativ zueinander bewegen.
Der vorliegende Vorschlag sieht vor, die Düsen so anzuordnen, daß sie nahezu parallel zur Holzoberfläche angeordnet werden. Dabei ist in entsprechendem Abstand gegenüber der AusblasÖffnung eine etwa gleichgroße Ansaugöffnung vorgesehen, so daß die Trocknungsluft vorhangartig parallel zur Holzoberfläche streicht und damit die Holzoberfläche vor Einwirkungen aus der Umgebung abschirmt. Das gesamte System besteht also aus einer gegenüberliegenden Anordnung von Ausblas- und Ansaugöffnungen, die unabhängig von der Ausstapelung und unabhängig von der sonstigen Kammeratmosphäre das richtige Klima unmittelbar an der Holzoberfläche garantiert. Der Vorschlag hat nicht nur den Vorteil einer entsprechend gleichmäßigen Beaufschlagung, sondern es wird gegenüber dem bisherigen
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System nur ein Bruchteil der umgewälzten Luftmenge benötigt, um den gewünschten Trocknungseffekt herbeizuführen. Des weiteren lassen sich bei diesem Düsensystem strömungstechnisch erhebliche Vorteile ins Treffen führen. Zunächst lassen sich auf einfache Weise sehr hohe Geschwindigkeiten erreichen. Bei der vorgesehenen Art der Belüftung handelt es sich um eine Plattenströmung. Bei dieser wird bekanntlich bei entsprechend hohen Reynolds-Zahlen auch die Grenzschicht turbulent. Eine turbulente Grenzschicht hat aber ihrem Wesen nach erhebliche Querbewegungen, wodurch sowohl der Stoff- als auch der Wärmeaustausch erheblich erleichtert werden. Des weiteren genügen bereits geringe Überdrücke, um sehr hohe Ausblasgeschwind!gkeiten zu erzielen. Eine überschlägige Rechnung zeigt, daß mit einem überdruck von 0,01 bar (das entspricht im alten Maßsystem 100 mm WS) eine Geschwindigkeit von nahezu 50 m/sec. möglich ist. Kontrollrechnungen zeigen, daß der Umschlag in die turbulente Grenzschicht bei den rauhen Holzoberflächen bei etwa 20 m/sec. mehr als gesichert erscheint. Mit dem Vorschlag ist es auch möglich, die Drücke auf der Zuströmseite so weit zu erhöhen, daß es zu einer Verdichtung des Gasluftgemisches kommt und es lassen sich bei der anschließenden Entspannung Überhitzungseffekte erzielen. Dies scheint vor allem dann interessant, wenn man im reinen überhitzten Dampf trocknen möchte.
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Durch eine einfache Drucksteuerung ist es also möglich, die Ausblasgeschwindigkeit den jeweiligen Gegebenheiten anzupassen. Wie in der Einleitung erwähnt wurde, ist es unbedingt zweckmäßig, im Bereich des freien Wassers hohe Geschwindigkeiten zu verwenden und diese Geschwindigkeit später entsprechend zu reduzieren. Da man auf den vorgeschlagenen Düsenelementen sehr leicht Temperaturmeßeinrichtungen anbringen kann, die sowohl die Oberflächentemperatur als auch die Innentemperatur des zu trocknenden Holzes messen, ist eine Automatisierung des Trocknungsvorganges mit verhältnismäßig einfachen Mitteln möglich.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich im einzelnen folgende Effekte erzielen:
a) Mit dem vorgeschlagenen Belüftungssystem lassen sich sehr hohe Geschwindigkeiten an der Holzoberfläche erreichen, wobei der Energieaufwand verhältnismäßig gering ist. Überschlag!ge Rechnungen ergaben, daß bereits ein überdruck von 0,01 bar (100 mm WS) Ausblasgeschwindigkeiten von etwa 45 m/sec. ergeben (bei derartigen Drücken kann die Luft noch als unzusammendrückbar betrachtet werden).
Auf jeden Fall soll die Luftgeschwindigkeit so hoch sein, daß die Grenzschicht mit Sicherheit im turbulenten Bereich liegt (etwa 20 m/sec). 909808/0738
b) Durch das Anordnen von gegenüberliegender Ausblasöffnung und Ansaugöffnung wird die Luft zu einer klar definierten Bewegung gezwungen. Man kann damit die Luftbewegung auf eine ganze schmale Zone in der Nähe der Holzoberfläche beschränken und ist nicht so wie bisher gezwungen, große Luftmassen zu bewegen, nur um die gewünschte Strömung in der Nähe der Ηοίζτ-oberfläche zu erreichen. Bei gleichem oder erhöhtem Trocknungseffekt (wegen der höheren Geschwindigkeiten) lassen sich dadurch wesentliche Energien einsparen.
c) Während bei der bisherigen Holztrockenkammer eine gleichmäßige Verteilung der Luft über den gesamten Stapel theoretisch nur dann möglich war, wenn die Stapelung ganz exakt gleichmäßig ausgeführt wurde (was in der Praxis nahezu unmöglich ist), ist bei dem vorgeschlagenen Belüftungssystem die Stapelung nicht mehr von Einfluß.
d) Bei den bisherigen Belüftungssystemen in Trockenkammern für Schnittholz ergab sich zwangsläufig zwischen Eintrittsseite der Belüftung und der Abluftseite eine Temperaturdifferenz bzw. eine Differenz in der Luftfeuchtigkeit. Dadurch war auch eine ungleichmäßige Trocknung über den Querschnitt der Stapel nicht zu vermeiden. Dieser Nachteil wird durch das vorgeschlagene Belüftungssystem entscheidend vermindert.
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e) Die Steuerung des Kammerklimas erfolgte bisher durch ein Meßgerät, das zwar in der Kammer angebracht war, bei dem jedoch niemals sichergestellt werden konnte, ob tatsächlich an dieser Stelle das gleiche Klima herrscht wie im Holzstapel. Bei dem vorgeschlagenen System ist es möglich, die Fühler für die Klimafeststellung unmittelbar am Düsenaustritt anzuordnen.
f) Die Erstellung besonders Schwadendichter oder isolierter Kammern ist bei dem vorgeschlagenen Belüftungssystem nicht mehr nötig. Es ist theoretisch sogar möglich, damit auch im Freien zu trocknen, also damit gewissermaßen bewegliche Trocknungseinrichtungen zu schaffen. Der geschilderte "Luftvorhang" schirmt das Holz gegen Klimaeinflüsse von außen ab.
Ausführungsbeispiele:
A. Stapelleisten (Fig. 1)
Im einfachsten Fall werden stapelleistenähnliche Gebilde hergestellt, abwechselnd wird eine "Druckleiste" und eine "Saugleiste" gelegt. Nach Fertigstellung des Stapels werden diese Leisten an die Druck- bzw. Saugleitungen, die eine gewisse Beweglichkeit haben müssen, angeschlossen. Außerdem sind in den Druck- bzw. Saugleisten noch senkrechte Einbauten vorgesehen, der Gestalt, daß sich der Strömungskanal verengt und damit die Geschwindigkeit beim Austreten überall gleich bleibt (Fig. 2b und 2d).
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B. Belüffungsplatten (Fig. 3)
Es werden ganze Platten hergestellt, die durch eine Mittelwand eine noch exaktere Luftführung garantieren als dies bei den Einzelleisten möglich ist. Die Breite der Druckzuführungen hängt davon ab, welche Luftmengen benötigt werden. Sie werden zweckmäßigerweise so dimensioniert, daß übermäßiger Luftwiderstand beim Durchströmen vermieden wird bis etwa bei Geschwindigkeiten von 20-25m/ s.
C. Heißdampftrocknung
Beschickt man die Druckleitungen mit Sattdampf von beispielsweise 1 bar überdruck, so würde bei der Entspannung auf.Normaldruck eine überhitzung eintreten. Man hat es also in der Hand, allein durch eine Drucksteuerung die gewünschte überhitzung und damit Heißdampftemperatur zu erzielen. Es ist bekannt, daß im Heißdampfbereich das Holzfeuchtegleichgewicht in der Nähe der 100 -Grenze sehr stark von der Temperatur abhängig ist. So genügen wenige Grade Abkühlung, um von einer scharfen Trocknung wieder in einen Sattdampfbereich und damit zum Ende des Trocknungsprozesses zu kommen. Die bisher hergestellten Heißdampftrockner mußten deshalb sehr große Luftmengen umwälzen, um einen entsprechend geringen Temperatursprung im Stapel zu erzielen. Dies ist bei der nun vorgeschlagenen Belüftungsart nicht mehr notwendig, so daß es in Verbindung mit der vorhin erwähnten Drucksteuerung möglich
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ist, die Heißdampftrocknung exakt und dem jeweiligen Holz angepaßt durchzuführen. Auch für diese Trocknungsart, bei der bisher unbedingt eine absolut schwadendichte Kammer notwendig war, genügt ein normaler Raum, in dem die Einrichtung aufgestellt werden kann. D. Schematischer Aufbau
In Fig. 4 ist schematisch der Aufbau eines tangential belüfteten Düsentrockners für Schnittholz dargestellt. Dieser Düsentrockner weist u.a. eine Trockenkammer 14, eine Klimastation 13 und eine Aufheiz- und Druekstation 15 auf.
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Claims (1)

  1. 8000 MÜNCHEN, 30.10.1978/R PATENTANWALT
    DR. WIlHELM HASSE PGm 4360/stu
    WIlHELM HAS
    DIPLOMINGENIEUR -JpT^- 2832394
    Patentansprüche
    Λ\ Verfahren zum Trocknen von in Lagen gestapeltem Gut, insbesondere von Holz, vorzugsweise Schnittholz, wobei zumindest ein Teil der Lagen in einem Abstand voneinander angeordnet ist, und wobei in die sich auf diese Weise zwischen den Lagen ergebenden Spalte Trocknungsmedium, insbesondere heißes Wasserdampf-Luft-Gemisch oder reiner Wasserdampf, geblasen wird,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Trocknungsmedium im zugeordneten Stapelspalt in Form mindestens eines zumindest über einen Großteil der Breite des Stapelspaltes verteilten unmittelbar neben der und parallel zu der Oberfläche der Stapellagen verlaufenden Stromes geführt wird, so daß bei der hier entstehenden "Plattenströmung" die Grenzschicht in den turbulenten Bereich umschlägt.
    2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Trocknungsmedium in den Stapelspalten im wesentlichen parallel zur oder schräg auf die Oberfläche der Stapellagen ausgeblasen wird.
    909808/0738
    ORIGINAL INSPECTED
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Trocknungsmedium im wesentlichen parallel zu oder schräg von der Oberfläche der Stapellagen abgesaugt wird.
    4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß das in den Stapelspalten ausgeblasene Trocknungsmedium in einer Teilstrecke des Stapels entlang der Oberfläche der Lagen geführt und dann in den Stapelspalten abgesaugt wird.
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß die in den einzelnen Stapelspalten ausgeblasenen Mediumströme über die Breite des Stapels im wesentlichen gleichmäßig vert-eilt werden.
    6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die mindestens eine in den Stapelspalten anbringbare Ausblaseinrichtung für das Trocknungsmedium und eine mit der Ausblaseinrichtung durch Leitungen verbundene Tr ocknungsme di umque He aufweist,
    909808/0733
    dadurch gekennzeichnet, daß die Ausblaseinrichtung von einem sich zumindest über einen Großteil der Breite des Stapels erstreckenden Ausblaskörper (1) gebildet ist, der mindestens eine im wesentlichen parallel oder schräg zur Lagenebene des Stapelspaltes (2) gerichtete öffnungs— bzw. Düsenanordnung besitzt, die z.B. aus einem über die Längsseite des Ausblaskörρers sich erstreckenden Schlitz oder mehreren über die Längsseite des Ausblaskörpers verteilten Löchern (3) besteht, so daß ein unmittelbar neben der und parallel bzw. im wesentlichen parallel zu der Oberfläche der Stapellagen verlaufender flacher Mediumstrom (4) ausblasbar ist.
    7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß sie, sich zumindest über einen Teil der Breite des Stapels erstreckende, Absaugkörper (5) für das Trocknungsmedium aufweist, die mindestens eine parallel oder nahezu parallel zu oder schräg von der Oberfläche der Stapellage (6) gerichtete Öffnungsanordnung besitzt, die z.B. aus einem über die Längsseite des Absaugkörpers sich erstreckenden Schlitz oder aus mehreren über die Längsseite des Absaugkörpers verteilten Löchern (7) besteht.
    909808/0138
    - atf -
    Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Ausblaskörper von einer hohlen, vorzugsweise metallenen, Stapelleiste (1) gebildet ist, an deren Längsseiten Ausblasöffnungen bzw. Ausblasdüsen (3) für das Trocknungsmedium vorgesehen sind.
    9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Absaugkörper von einer hohlen, vorzugsweise metallenen, Stapelleiste (5) gebildet ist, an deren Längsseiten Absaugöffnungen (^ vorgesehen sind.
    10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Stapelleisten (1, 5) durch mindestens einen Steg miteinander verbunden sind.
    11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Steg von einer Führungsplatte (8) für mindestens einen Mediumstrom gebildet ist.
    909808/0738
    12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Ausblas- bzw. Absaugöffnungen (3 bzw. 7) der Stapelleisten (1 bzw. 5) oberhalb und unterhalb der Stege (8) angeordnet sind.
    13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, daß im Stapelspalt (2) auf beiden Seiten Ausblas- und Absaugöffnungen aufweisende Ausblaskörper (1) und Absaugkörper (5) abwechselnd hintereinander angeordnet sind.
    14. Vorrichtung nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Ausblaskörper (1) an eine auf einer Seite des Stapels angeordnete gemeinsame Druckleitung (9) und die Absaugkörper (5) an eine auf der anderen Seite des Stapels angeordnete gemeinsame Saugleitung (1O) angeschlossen sind.
    15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Ausblaskörper und die Absaugkörper runde (Fig. 2a), rechteckige (Fig. 2b) oder achteckige (Fig. 2c) Querschnittsform aufweisen, wobei die Öffnungen oder Düsen (3, 7) für das Trocknungsmedium einander diametral gegenüber liegen.
    909808/0738
    16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15,
    dadurch gekennzeichnet, daß die, Ausblas- und Absaugöffnungen (3, 7) aufweisenden, hohlen Stapelleisten (1, 5) mit einer inneren Versteifung (11) versehen sind.
    17. Vorrichtung nach Anspruch 16,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifung (11) in Längsrichtung der Stapelleisten (1, 5) keilförmig ausgebildet ist.
    18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 17,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Stapelleisten an ihrer Ober- und Unterseite mit einer Auflage (12) ausweichem Metall, Gummi oder Kunststoff versehen sind.
    19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17,
    dadurch gekennzeichnet, daß Ausblaskörper (1) und Absaugkörper (5) im wesentlichen gleichartig ausgebildet sind, wobei die Öffnungen oder Düsen (3, 7) dieser Körper einander gegenüberliegen.
    909808/0738
    20. Vorrichtung nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand von Ausblas· körper (1) und Absaugkörper (5), insbesondere bei Ausbildung dieser Körper als Stapelelemente, den jeweiligen Trocknungserfordernissen anpaßbar ist.
    21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20,
    dadurch gekennzeichnet, daß am Ausblaskörper (1) und/oder am Absaugkörper (5) Temperaturfühler angebracht sind, mit denen sowohl die Oberflächentemperatur als auch die Innentemperatur des Trocknungsgutes während des Trocknungsvorganges meßbar ist und an die eine Steuerungs- oder Regelungseinrichtung anschließbar ist.
    909808/0738
DE19782832394 1977-07-27 1978-07-24 Verfahren zum trocknen von in lagen gestapeltem gut, insbesondere von holz, vorzugsweise schnittholz, und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens Withdrawn DE2832394A1 (de)

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