DE4319603A1 - Verfahren und Einrichtung zum Trocknen von Holz - Google Patents

Description

Zum Trocknen von Holz benutzt man eine Trockenkammer, in der das zu trocknende Holz eingestellt werden kann. Das Holz wird so gestapelt, daß zirkulierende Luft möglichst viel Holz erreichen kann. Vor dem Trocknen wird meistens heiße Luft in die Trockenkammer geblasen, und die während des Trockenvorganges befeuchtete warme Luft wird aus der Trockenkammer abtransportiert. Bei Bedarf kann der ausströ­ mende Luftstrom mit dem einströmenden Luftzug im Wärmeaus­ tauschkontakt stehen, wodurch ein möglichst hoher thermi­ scher Nutzeffekt erhalten und der Energieverbrauch be­ schränkt wird.

Häufig erfolgt das Trocknen von Holz derart, daß das ge­ trocknete Holz innere Spannung und sogar Risse aufweist. Das ist die Folge einer unzureichenden Beherrschung des Trocknungsprozesses. In der Praxis wird dieser meistens ausgeführt, indem Luft, die z. B. auf eine Temperatur von 70 bis 80°C erhitzt wurde, eingeblasen wird. Die Erfahrung lernt dann, daß nach einiger Zeit, die auch von der Holz­ sorte abhängt, die gewünschte Feuchtigkeit des Holzes er­ reicht ist. Diese Feuchtigkeit kann nach einiger Zeit ori­ entierend bestimmt werden mittels eines Sensors mit zwei ins Holz zu drückenden Elektroden, zwischen denen der Wi­ derstandswert bestimmt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Beherrschbar­ keit des Holztrocknungsprozesses zu verbessern, wodurch die Qualität des zu lieferenden Holzes besser beherrschbar und dadurch besser zu garantieren ist.

Zudem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, durch die Beherrschbarkeit des Trocknungsprozesses möglichst die En­ ergiekosten herabzusetzen. Letztlich ist es eine Aufgabe der Erfindung, die Beherrschbarkeit des Prozesses mit sehr niedrigen Kosten zu erreichen.

In Anbetracht der oben erwähnten Aufgaben schafft die Er­ findung ein Verfahren zum Trocknen von Holz das folgende Schritte umfaßt:

1. Das Einbringen des zu trocknenden Holzes in eine Trocken­ kammer;

2. das Einführen von bis auf eine gewählte Temperatur er­ wärmter Luft in die Kammer;

3. das Belüften der Kammer mit einem gewählten Durchsatz;

4. das Messen der Feuchtigkeit des Holzes an mindestens ei­ ner Stelle mittels eines Sensors; und

5. das sukzessive Einstellen der Temperatur bei Schritt 2 und/oder des Durchsatzes bei Schritt 3 anhand der bei Schritt 4 erhaltenen Meßergebnisse.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren findet mittels einer auf Gegenkopplung basierenden elektronischen Einrichtung permanent eine Überwachung der erreichten Ergebnisse mit einem entsprechenden Nachstellen der einzustellenden Größen statt. Diese Größen sind insbesondere Luftdurchsatz und Temperatur. Die Einstellung soll zugleich anhand der be­ treffenden Holzarten und des durchschnittlichen Feuchtig­ keitsgehaltes stattfinden.

Es muß deutlich sein, daß unter "Einstellung" oder "Bei­ stellung" eine Regelung verstanden werden muß, bei der die Temperatur und/oder der Durchsatz kontinuierlich oder in einer Anzahl von separaten Schritten eingestellt werden kann. In diesem Zusammenhang muß darauf hingewiesen werden, daß es bekannt ist, daß der Durchsatz entweder in einer Richtung oder in der anderen Richtung stattfinden kann. Eine solche Umschaltung fällt aus dem Rahmen der erwähnten Definition.

Zugleich schafft die Erfindung eine Einrichtung zum Trock­ nen von Holz nach dem oben spezifizierten Verfahren. Diese erfindungsgemäße Einrichtung enthält:
zumindest einen Sensor mit zwei ins Holz einzuführenden, mit einer Meßeinrich­ tung verbundenen Elektroden zur Messung des Widerstandswer­ tes zwischen den Elektroden, der darauf basierenden Bestim­ mung der Feuchtigkeit des Holzes und der Abgabe eines für die Feuchtigkeit repräsentativen Signals;
eine Einrichtung zum Einführen der Luft mit einem einstell­ baren Durchsatz und/oder einer einstellbaren Temperatur in eine Trockenkammer, in der das zu trocknende Holz einge­ stellt werden kann; und
eine Steuereinheit, die als Eingangssignal das für die Feuchtigkeit repräsentative Signal erhält, und als Aus­ gangssignal ein Steuersignal zur Lufteinleitungseinrichtung führt, die als Reaktion hierauf den Durchsatz und die Tem­ peratur der Luft regelt.

Das System kann so ausgeführt sein, daß es zumindest zwei Sensoren mit jeweils zwei Elektroden umfaßt, die darauf eingerichtet sind, bis zu verschiedenen Tiefen ins Holz eingebracht zu werden. In dieser Art kann der Gradient der Feuchtigkeit während des Trocknens bestimmt werden, und zugleich aufgrund dessen die relevanten Parameter einge­ stellt werden. Es muß angemerkt werden, daß nach Beendung des Verfahrens der Feuchtigkeitsgehalt bis in den Kern des getrockneten Holzes einer gegebenen Norm entsprechen muß. Dazu kann ein Sensor verwendet werden, dessen Elektroden jedenfalls ungefähr bis in die Hälfte der gesamten Dicke des Holzes eingebracht werden.

In einer weiteren Ausführung umfaßt die erfindungsgemäße Einrichtung zumindest zwei Sensoren mit je zwei Elektroden, die so eingerichtet sind, daß sie bis auf gleiche Tiefen ins Holz eingebracht werden. Solche Sensoren können im Raum, an verschiedenen Stellen befestigt, verteilt werden, wodurch ein guter Eindruck der Durchschnittsentfeuchtung erhalten werden kann.

Weil die Sensoren zur Verwendung unter Bedingungen hoher Luftfeuchtigkeit, hohen Temperaturen und einer meist ag­ gressiven Umgebung geeignet sein müssen, soll jeder Sensor gegenüber solchen extremen Bedingungen beständig sein. Sehr geeignet ist ein System, dessen Sensor von einem Typ ist, der mit einer elektronischen Meßschaltung ausgestattet ist, die in einer Entfernung von maximal 50 cm von den Elektro­ den befestigt und unter den Bedingungen in der Trockenkam­ mer beständig ist. Erfindungsgemäß wird eine Einrichtung bevorzugt,in der der Sensor von einem Typ ist, der kommer­ ziell unter der Kennzeichnung FMD oder der Kennzeichnung FME der niederländischen Firma Brookhuis Micro Electronics zu erhalten ist.

In einer bestimmten Ausführung, die zumindest zwei Sensoren enthält, kann das erfindungsgemäße System die Besonderheit zeigen, daß die Meßeinrichtung über einen Multiplexeingang mit den Sensoren verbunden ist.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen er­ läutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein stark vereinfachtes Blockschema einer mögli­ chen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sy­ stems;

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Sensors vom ersten Typ;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Sensors vom zweiten Typ;

Fig. 4 eine Seitenansicht eines Sensors vom dritten Typ.

Abb. 1 zeigt eine Holztrockenkammer 1, durch die Luft zirkulieren kann. Diese Luft wird durch einen regelbaren Ventilator 3 über eine einstellbare Heizungseinrichtung 4 eingeführt. Über eine Einzugsöffnung 5 tritt die derart vorgewärmte Luft mit einem gewählten Durchsatz in die Trocken­ kammer 1 ein. Nicht gezeigt ist das in der Kammer 1 vor­ handene gestapelte Holz, das mittels der vorgewärmten Luft getrocknet werden soll. Abzuführende Luft verläßt die Kam­ mer 1 über Auslaß 6.

In der Trockenkammer sind einige Sensoren so befestigt, daß sie mit den spitzen Elektroden in dem zu trocknenden Holz stecken. Mittels einer elektronischen Schaltung, die nicht in den Rahmen dieser Erfindung fällt, wird zwischen den Elektroden ein Widerstandswert bestimmt und in ein Meßsi­ gnal umgesetzt, das repräsentativ für den Feuchtigkeitsge­ halt des Holzes einer gegebenen spezifischen Holzsorte ist. Zur Erläuterung: Der Widerstandswert und die Holzsorte sind zusammen mit der Temperatur maßgebend für den Feuchtig­ keitsgehalt.

Die Sensoren, die alle mit dem Bezugszeichen 7 angedeutet sind, enthalten außer zwei Elektroden (siehe Abb. 2 und 3) auch eine elektronische Schaltung, die zur Durchfüh­ rung der Widerstandsmessung und zur Umsetzung der Meßwerte in ein die Werte repräsentierendes Signal eingerichtet ist. Diese Meßsignale werden zu jeweiligen Schaltern 8 geleitet, die jeweils Teil eines Relais sind, dessen Wicklung 9 über eine Relais-Steuereinheit 10 betätigt wird. Diese Steuereinheit umfaßt eine Zeitschaltung, die die Wicklungen 9 nacheinander betätigt, wodurch die entsprechenden Schal­ ter 8 nacheinander geschlossen werden. Die Signale, die an den Schaltern 8 vorhanden sind, werden zu einem Mikropro­ zessor 11 geleitet, der über eine Eingabeeinheit 12 regel­ bar ist, über die auch die Holzsorte eingegeben werden kann. Der Mikroprozessor enthält programmäßig weitere Daten in Bezug auf Temperaturausgleich, wie auch Tabellen zur Um­ rechnung der gemessenen Widerstandswerte für einige Holz­ sorten aufgrund der vorher für alle diese Holzsorten be­ stimmten Kalibrierkurven. Am Ausgang des Mikroprozessors ist ein Meßgerät 13 vorhanden, auf dem der Benutzer stets die mittlere Feuchtigkeit des Holzes ablesen kann.

Der Mikroprozessor ist für die Steuerung des Ventilators 3 eingerichtet, wodurch der Durchsatz der Luft bestimmt wer­ den kann. Der Durchsatz entspricht dem Volumen oder der Masse der verdrängten Luft pro Zeiteinheit und kann z. B. in Einheiten von Kubikmeter pro Sekunde oder in Kilogramm pro Sekunde ausgedrückt werden. Die vom Ventilator kommende Luft wird über eine Leitung 14 zur Heizeinrichtung geführt, die ihrerseits über eine Steuereinheit 15 vom Mikroprozes­ sor 11 gesteuert wird. In dieser Weise kann die über die Öffnung 5 eingeleitete Luft auf zwei Arten beeinflußt wer­ den, nämlich über die Menge der Luft pro Zeiteinheit und über die Temperatur.

Abb. 1 macht klar, daß die erfindungsgemäße Einrich­ tung im Grunde auf einer dynamischen Einstellung der rele­ vanten Parameter basiert. Es ist ein rückgekoppeltes Sy­ stem, das aufgrund der gemessenen Größen, insbesondere des Widerstandswertes, über entsprechende Umrechnungstabellen die Nominalwerte anstrebt.

Im Mikroprozessor können weitere Daten bezüglich der Ge­ schwindigkeit aufgenommen werden, mit der die verschiedenen Einstellungen geändert werden können.

Weiterhin ist es möglich, daß die von den verschiedenen Sensoren stammenden Signale nicht gleichwertig behandelt werden können, sondern verschiedene Sensoren aufgrund ihrer verschiedenen Stellen eine andere Gewichtung aufweisen. Das wird deutlich anhand einer kurzen Besprechung der Fig. 2 und 3.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Meßsensors 16. Dieser umfaßt ein Gehäuse 17 mit einem Handgriff 28 und zwei spitzen Elektroden 18, 19. Die Elektroden 18, 19 wer­ den in das Holz gestochen, und eine nicht gezeigte Schal­ tung, die im Gehäuse 17 oder außerhalb angebracht sein kann, bestimmt den Wert des Widerstandes zwischen den Elek­ troden 18 und 19. Eine solche Elektrode ist für Messung in der Nähe der Oberfläche geeignet. Die Sensoren 7 gemäß Fig. 1 können vom Typ 16 gemäß Fig. 2 sein, wobei in diesem Fall die Sensoren 16 verstreut angebracht sind und gleichgewich­ tig behandelt werden.

Fig. 3 zeigt einen Sensor 20, der Elektroden 18, 19 auf­ weist, die an den äußeren Enden von isolierten Nadeln 21 und 22 hervorstehen. Der Sensor 20 ist dadurch zur Wider­ standsmessung in größeren Tiefen des Holzes geeignet. Z.B. kann ein solcher Sensor verwendet werden, um die Feuchtig­ keit im Kern des Holzes zu messen. Zudem können solche Sen­ soren in die verschiedenen Tiefen des Holzes eingesteckt werden, wodurch der Benutzer während des Verfahrens einen Eindruck des zeitlichen Verhaltens der Feuchtigkeit als Funktion der Holztiefe bekommen kann.

Abb. 4 zeigt einen Sensor 7, der ein Gehäuse 23 um­ faßt, in dem eine elektronische Schaltung aufgenommen ist. Über isolierte Kabel 24, 25 ist diese Schaltung mit spitzen Elektroden 18, 19 verbunden.

Claims (7)

1. Verfahren zum Trocknen von Holz, umfassend die Schritte:

• 1. Einbringen des zu trocknenden Holzes in eine Trockenkam­ mer (1);
• 2. Einleiten von Luft, die auf eine vorher gewählte Tempe­ ratur erwärmt wurde, in die Trockenkammer;
• 3. Belüften dieser Kammer mit eine vorgegebenen Durchsatz;
• 4. Messen der Feuchtigkeit des Holzes an zumindest einer Stelle mittels eines Meßsensors (7); und
• 5. Temperatur bei Schritt 2 und/oder des Durchsatzes bei Schritt 3 anhand der bei Schritt 4 erhaltenen Meßergebnisse.

2. Einrichtung zum Trocknen von Holz nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1; umfassend:
zumindest einen Sensor (7) mit zwei in das Holz zu stecken­ den, mit einer Meßeinrichtung verbundenen Elektroden (18, 19) zur Messung des Widerstandswertes zwischen den Elek­ troden (18, 19), Bestimmung der Feuchtigkeit des Holzes aufgrund des Widerstandswertes und Abgabe eines für die Feuchtigkeit repräsentativen Signals;
eine Einrichtung (5) zum Einleiten von Luft mit einem vor­ gegebenen Durchsatz und/oder einer einstellbaren Temperatur in die Trockenkammer (1), in der das zu trocknende Holz an­ gebracht werden kann; und
eine Steuereinheit (11), die als Eingangssignal das für die Holzfeuchtigkeit repräsentative Signal erhält und als Aus­ gangssignal ein Steuersignal zur Lufteinleitungeinrichtung (5) leitet, welche als Reaktion darauf den Durchsatz und/oder die Temperatur der Luft einstellt.

3. Einrichtung gemäß Anspruch 2, die zumindest zwei Sen­ soren (7) mit jeweils zwei Elektroden (18, 19) umfaßt, die eingerichtet sind, um bis auf verschiedene Tiefen in das Holz gesteckt zu werden.

4. Einrichtung gemäß Anspruch 2, die zumindest zwei Sen­ soren (7) mit jeweils zwei Elektroden (18, 19) umfaßt, die bis auf gleiche Tiefen in das Holz eingesteckt werden kön­ nen.

5. Einrichtung gemäß Anspruch 2, in der der Sensor (7) mit einer elektronischen Meßschaltung (23) ausgestattet ist, die in höchstens ungefähr 50 cm Abstand von den Elek­ troden (18, 19) befestigt ist, und gegenüber den Bedingun­ gen der Trockenkammer (1) beständig ist.

6. Einrichtung gemäß Anspruch 5, in der der Sensor von dem im Handel erhältlichen Typ mit der Kennzeichnung FMD oder der Kennzeichnung FME der niederländischen Firma Brookhuis Micro Electronics ist.

7. Einrichtung gemäß Anspruch 2, in der mindestens zwei Sensoren (7) enthalten sind und die Meßeinrichtung über einen Multiplexeingang mit den Sensoren (7) verbunden ist.