DE3715511A1 - Holz-trocknungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Trocknen von Holz nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, sowie auf eine Holz-Trocknungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 8.

Für die gewerbliche und industrielle Verarbeitung von Holz bilden die sich beim Trocknen entstehenden Holzrisse ein grosses Problem.

Es sind zwar bereits verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zum künstlichen Trocknen von Holz bekannt, die indessen nicht befriedigen.

Bei einer an sich bekannten, in einem drucklosen Behälter durchgeführten Verdunstungstrocknung wird das Holz bei einer Temperatur etwas unter 100°C im Umluftverfahren getrocknet. Diese Trocknungsart erfordert viel Energie und ist relativ langsam. Die Rissbildung kann nicht verhindert werden und bei etwas einseitiger Wärmeeinwirkung krümmt sich das zu trocknende Holz.

Ferner ist es bekannt, Holz in sog. Vakuumtrocknern unter erhöhter Temperatur zu trocknen. Nachteilig ist dabei, dass vor dem Einfahren des zu trocknenden Holzes in die Trocknungs­ kanmer zwischen die einzelnen Holzlagen je eine beheizbare Wärmeplatte eingelegt werden muss, die über Schläuche mit einer Heizquelle verbunden werden müssen, um eine gleichmässige Erwärmung sicherzustellen. Ein erheblicher Arbeitsaufwand entsteht dabei durch das Umschichten des Holzes, weil die üblichen mit Zwischenlagen versehenen Bretterstapel nicht direkt in das Behälterinnere eingefahren werden können. Auch hier lässt sich eine Rissbildung und ein Verziehen des Holzes nicht vermeiden.

Mit der Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, ein Verfahren und eine Trocknungseinrichtung zu schaffen, mit dem bzw. mit der eine möglichst gleichmässige, spannungsfreie Trocknung mit wirkungsvollem Feuchtigkeitsentzug möglich ist, ohne dass das Holz zur Rissbildung oder zum Verziehen neigt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und eine Trock­ nungseinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen der An­ sprüche 1 und 8.

Die abwechslungsweise auf das Holz einwirkende Druck/Wärmephase und Unterdruckphase bewirkt, dass sich vorerst unter dem Ein­ fluss des Ueberdruckes und der Wärme die Poren des Holzes öffnen, so dass in der Holzmasse gebundene Feuchtigkeit an die Oberfläche durchdringen kann. Während der Aufheiz/Druck­ periode baut sich der Ueberdruck im Holzinnern auf und beim nachfolgenden Evakuieren wird dem Holz Feuchtigkeit durch die nun geöffneten Poren entzogen. Bei abwechselnden Ueber­ und Unterdruckphasen kann das Wasser aus den Zellhohlräumen und Kapillaren der innern Holzschichten besser nach aussen diffundieren und das Feuchtegefälle innerhalb einer Schicht­ stärke wird geringer. Zudem wird der Feuchtigkeitsaustausch nicht durch eine bereits verkrustete Aussenschicht behindert oder stark verlangsamt. Durch diese Masssnahmen wird der Holz­ oberfläche jeweils gerade so viel Feuchtigkeit entzogen, als aufgrund des Feuchtigkeitstransportes aus dem Innern des Holzes nachdringen kann. Auf diese Weise wird überraschenderweise eine praktisch rissfreie schonende spannungsfreie Trocknung des Holzes - auch von Hartholz und relativ dicken Holzteilen - erreicht. Ausserdem verzieht sich das auf diese Weise ge­ trocknete Holz wesentlich weniger als nach konventionellen Trocknungsverfahren. Auch neigt das so getrocknete Holz hernach, wenn es später unterschiedlichen Luftfeuchtigkeiten ausgesetzt wird, weniger zum Quellen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs­ gegenstandes dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der Trocknungseinrichtung bei ent­ fernter Mantelverschalung, in schematischer Darstellung

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Trocknungseinrichtung in schematischer Darstellung.

Die Trocknungseinrichtung nach den Fig. 1 und 2 dient zum schonenden Trocknen von Holz, wobei abwechslungsweise eine Druckphase mit erhöhter Temperatur und eine Vakuumphase statt­ findet, wobei dies ein- oder mehrmals wiederholt wird, je nach Holzart, Holzdicke und Holzfeuchtigkeit.

Das zu trocknende Holz 11, beispielsweise Schnittholz, wird in gestapelter Lage, auf einem Wagen 8 liegend, in eine Trocken­ kammer 5 eingeschoben. Die Trocknungseinrichtung enthält einen druckfähigen, etwa zylindrischen Behälter 1, der beidseitig durch je einen gewölbten Deckel 2, 3 druckdicht verschliessbar ist. Dieser auf Füssen 4 ruhende Behälter 1 ist als Druckgefäss dimensioniert und enthält an seinem Mantel - mit Ausnahme des bodennahen Bereiches - innen Heizkörper 7 oder Heizschlan­ gen, die entweder durch Heisswasser, Dampf oder elektrische Heizkörper beheizbar sind. Die Wärmeabstrahlung nach aussen ist durch eine reflektierende Folie und eine lsolierschicht abgeschirmt. Diese Heizung wird durch ein Ventil 16 oder einen Schalter in und ausser Betrieb gesetzt. lm bodennahen Bereich der Innenkammer 5 befinden sich mehrere Kühlrohre oder eine Kühlschlange, die sich praktisch über die ganze Länge des Behälters 1 erstrecken. Durch ein Ventil 30 kann der Durch­ fluss eines Kühlmediums, beispielsweise Leitungswasser üblicher Temperatur, geöffnet oder geschlossen werden. Für den Abfluss von Kondensat ist ein Ventil 20 mit Abflussrohr vorhanden. Zur Begrenzung des Druckes im Innenraum 5 ist oben ein Ueber­ druckventil 24 angeordnet.

Ein Elektromotor 12 treibt über Riemen 14 eine Drehschieber- Pumpe 18, die durch Umschaltorgane 28 wahlweise entweder als Kompressor oder als Vakuumpumpe wirken kann und über eine Rohrleitung 26 mit dem Innern der Trockenkammer verbunden ist. Es wäre indessen auch möglich, zu diesem Zweck zwei ver­ schiedene Aggregate zu verwenden, nämlich einen Kompressor zur Erzeugung des Ueberdruckes und eine Vakuumpumpe zur Er­ zeugung des Unterdruckes.

Zur Erzeugung einer Luftströmung im lnnenraum 5 ist am einen Deckel ein Umluftventilator 22 vorhanden, der eine ständige Luftumwälzung bewirkt. Dem Ventilatorausgang ist ferner eine elektrische Heizung 23 zugeordnet, die nur während der Unter­ druckperiode eingeschaltet ist. Die Steuerung der ganzen Trock­ nungseinrichtung kann durch an sich bekannte Steuerorgane, von Hand oder automatisch erfolgen, wobei das Steuerprogranm an unterschiedliche Holzarten, Holzdicken und Holzfeuchtig­ keiten angepasst wird. Die manuelle Ueberwachung oder auto­ matische Steuerung erfolgt durch in das Holz eingesteckte Sonden, welche die Holzfeuchtigkeit in Abhängigkeit der elektri­ schen Leitfähigkeit misst.

Die Wirkungsweise der Einrichtung zum Trocknen von Holz ist folgende: Das Holz 11 wird mit Zwischenlagen in Form von Distanzklötzchen od.dgl. auf einen Wagen 8 so aufgeschichet, dass eine gute, vorzugsweise horizontale Zirkulation von Luft durch einen Stapel hindurch erfolgen kann. Der Wagen 8 wird samt dem Stapel 11 auf Schienen 9 in die Innenkammer 5 einge­ fahren und der Deckel 2 druckfest verschlossen. Hernach wird im Innern des Behälters mittels einer Pumpe bzw. eines Kom­ pressors 18 ein Ueberdruck von etwa 1-2 bar erzeugt. Aus Gründen einer wirtschaftlichen Dimensionierung des Druckbehäl­ ters wird der Druck üblicherweise auf etwa 1,5 bis 2 bar be­ schränkt; wenn höhere Anlagekosten in Kauf genommen werden, können auch grössere Drücke z. Beispiel bis etwa 10 bar ange­ wendet werden, bei entsprechend kürzerer Druckperiode. Gleich­ zeitig erfolgt eine Aufheizung durch die Heizrohre 7 auf eine Temperatur von höchstens 80°C, vorzugsweise etwa 60°C. Dies bewirkt eine Oeffnung der Poren des Holzes, so dass die Feuchtigkeit vom Holzinnern gut nach aussen diffundieren kann. Die Druck/Heizperiode wird etwa 2-3 Stunden aufrechterhalten. Durch die Druckaufheizung verkürzt sich die Zeit bis zur Er­ reichung der Gleichgewichtsfeuchtigkeit im Holz. Hernach wird der Ueberdruck abgelassen und im Innern des Behälters 1 aus­ schliesslich ein Unterdruck von etwa -0,6 bis -0,8 bar während wesentlich längerer Zeit aufrecht erhalten. Durch die Kühlrohre 10 am Behältergrund wird während der Unterdruckperiode ein Kühlmedium, beispielsweise Kühlwasser üblicher Leitungstempera­ tur von etwa 5-12°C durchgeführt. Der Ventilator 22 im Be­ hälterinnern bewirkt eine Umwälzung der Restluft. Das sich bildende Kondenswasser am Behälterboden wird spätestens vor Beginn einer nachfolgenden Druck/Heizperiode über den Kondens­ wasserablauf 20 abgelassen. Dem Ausgang des Ventilators 22 kann auch eine elektrische Heizung zugeschaltet werden, um in der Innenkammer 5 die gewünschte, gegenüber der Druckperiode niedrigere, Temperatur aufrechtzuerhalten, um der Verdampfungs­ kühlung entgegen zu wirken und so eine Temperatur von min­ destens 47°C, vorzugsweise etwa 50°C halten zu können. In der Innenkammer 5 wird eine Temperatur angestrebt die etwa 10-20% unter der Temperatur der Druck/Heizperiode liegt und ferner ist eine Luftfeuchtigkeit erwünscht, die etwa 5% tiefer liegt als die angestrebte Holzfeuchtigkeit. Für Möbel und andere sich in Innenräumen befindliche Holzprodukte wird eine Holzrestfeuchte von etwa 7-8% angestrebt. Für Hölzer die der Aussenluft ausgesetzt sind, z.Beispiel Gebäudever­ schalungen, genügt eine Restfeuchte von 16-18%.

Während einer mit 100% angenommenen Zykluszeit beträgt die Unterdruckperiode 65-85%, vorzugsweise etwa 70-80% und die Druck/Heizperiode 15-30%, vorzugsweise etwa 20-30%.

Es wird angestrebt, pro Zyklus die Holzfeuchtigkeit vom jeweils vorherigen Wert um etwa 20% zu verringern, d.h. von beispiels­ weise 30% auf 24% und hernach von 24% auf etwa 19% usw.

Die Druck/Heizperiode und die unmittelbar anschliessende Unter­ druckperiode werden abwechslungsweise wiederholt, beispiels­ weise 1-7 Mal. Eine Unterdruckperiode kann auch länger ge­ wählt werden, beispielsweise über ein Wochenende. Die Anzahl der Druck/Heizperioden abwechselnd mit Unterdruckperioden richtet sich nach der Holzart und nach der Holzdicke.

Unterschiedliche Holzdicken gleicher Holzart und annähernd gleichem Feuchtigkeitsgehalt (± 5%) können ohne Qualitätsein­ busse gleichzeitig getrocknet werden, wobei die dünnern Hölzer dem gleichen Prozess unterworfen werden.

Bei kleineren Anlagen kann der Behälter mit Rädern versehen und somit fahrbar ausgebildet werden.

Ferner kann eine Umluftheizung vorgesehen werden.

Eine weitere Variante besteht darin, dass Wärmetauscher vorge­ sehen werden.

Beispiel: Hartholz (z. Beispiel Rotbuche) Bretter 30 mm Dicke mit einer Holzfeuchtigkeit von 30%

• 1) Zyklus: Aufheizung bei etwa 1,5-2 bar auf etwa 60°C während 1-2 Stunden. Hernach Unterdruck von etwa 0,8 bar bei etwa 47°C während 5-6 Stunden. Angestrebte Verminderung der Holz­ feuchtigkeit auf etwa 24%.
• 2) Zyklus: Aufheizung auf etwa 65°C während etwa 1 Stunde, bei einem Druck von 1,5 bis 2 bar. Hernach Unterdruck von etwa 0,8 bar während 5-6 Stunden bei 55°C. Angestrebte Holzfeuchtig­ keit etwa 19%.
• 3) Zyklus: Aufheizung auf etwa 70°C während 1 Stunde bei einem Druck von 1,5-2 bar. Hernach Unter­ druck von etwa 0,8 bar während 1 Stunde bei etwa 57°C. Angestrebte Verminderung der Holzfeuchtig­ keit von etwa 16%.

Falls eine weitere Verminderung der Holzfeuchtigkeit erwünscht ist, folgt ein 4. und eventuell ein 5. Zyklus bei leicht steigender, aber 75°C nicht über­ steigender Temperatur.

Claims (11)

1. Verfahren zum Trocknen von Holz in einer Trockenkammer, dadurch gekennzeichnet, dass das zu trocknende Holz (11) im Innern der Trockenkammer (5) unter Druck aufgeheizt, hernach im Innern der Trockenkammer (5) ein Unterdruck erzeugt wird und in der Unterdruck-Phase die Temperatur in der Trockenkammer gegenüber der Holztemperatur reduziert wird, das anfallende Kondenswasser abgeführt wird, die Druck/Heizperiode wesentlich kürzer als die Unterdruckperiode gewählt wird und diese Vor­ gänge ein- oder mehrmals wiederholt werden, bis das Holz die gewünschte Restfeuchte erreicht hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur während der Druck/Heizperiode höchstens 80°C, vorzugsweise über 47°C liegt, und ein Druck im lnnern der Trockenkammer in der Druckperiode 1-10 bar, vorzugsweise etwa 1,2-1,5 bar und in der Unterdruckperiode 0,6-0,95 bar beträgt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass im Innern der Trockenkammer mindestens während der Unterdruckperiode eine dauernde Luftzirkulation erzeugt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass eine Beheizung der Trockenkammer (5) auch während der Unterdruckperiode erfolgt, wobei zwischen der Druck/Heizphase und der Unterdruckphase eine Temperaturdiffe­ renz von mehr als 8°C besteht.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Druck- und Unterdruckperioden pro Trocken­ kammer-Beschickung bei Hartholz mindestens drei Mal wiederholt werden und dabei die Temperatur gesteigert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Unterdruckperiode 65-85%, vorzugsweise etwa 70-80% und die Druck/Heizperiode 15-30%, vorzugsweise etwa 20-30% eines Zyklus beträgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekenn­ zeichnet, dass im ersten Zyklus etwa 20% der Holzfeuchtigkeit und im zweiten Zyklus etwa 20% der Restfeuchtigkeit entzogen wird.

8. Holz-Trocknungseinrichtung mit einer Trockenkammer im Innern eines Behälters, einer Heizeinrichtung zur Beheizung der Trockenkammer und einer Vakuumpumpe zur Evakuierung der Trocken­ kammer, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) als Druckbehälter zur Aufnahme eines Ueberdruckes in der Trocken­ kammer (5) ausgebildet ist, ein Druckerzeuger (18) zur Er­ zeugung eines Ueberdruckes in der Trockenkammer (5) vorhanden ist, Heizorgane (7) entlang der Behälterwand angeordnet sind und im Bereich des Behälterbodens Kühlorgane (10) und ein Abflussventil (20) für das Kondenswasser, sowie Steuerorgane für die Zykluszeiten vorhanden sind.

9. Holz-Trocknungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Heizorgane (7) Heizkörper sind, die entlang des zylindrischen Mantels - im Querschnitt gesehen - kranz­ förmig angeordnet sind.

10. Holz-Trocknungseinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerorgane durch in das Holz einge­ steckte Sonden beeinflusst sind.

11. Holz-Trocknungseinrichtung nach einem der Ansprüche 8-10 dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter mit Rädern versehen fahrbar ausgebildet ist.