DE4418695C1 - Vakuumtrockner für Schnitthölzer und Verfahren zum Trocknen von Holz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Vakuumtrockner für Schnitt­ hölzer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie ein Verfahren zum Trocknen von Holz, insbesondere unter Verwendung des Vakuumtrockners für Schnitthölzer.

Aus der DE 35 36 595 A1 ist ein Vakuumtrockner bekannt, bei dem zu trocknendes Holz in einer Zelle übereinander geschichtet ist, wobei zwischen den einzelnen Holz­ schichten Heizelemente angeordnet sind. Die Zelle umfaßt dabei zwei einander gegenüberliegende Wandungen, deren eine durch den bei der Evakuierung der Zelle von außen wirkenden Atmosphärendruck in Richtung auf die andere derart bewegbar ist, daß sie das Holz fest gegen diese der beweglichen Wandung gegenüberliegende feste Wandung preßt.

Ein derartiger Vakuumtrockner ermöglicht durch die Evakuierung der Zelle sowohl einen schnelleren Transport des im zu trocknenden Holz befindlichen Wassers aus dem Holz (Feuchtetransport), als auch eine Siedepunktsernied­ rigung des Wassers, die zur Folge hat, daß das Wasser bei einer niedrigeren Temperatur siedet als unter Atmosphä­ rendruck. Hierdurch wird auch verhindert, daß sich das Holz beim Trocknen verfärbt.

Die Heizelemente dienen der optimalen Wärmeübertragung auf das Trockengut. Es hat sich nämlich gezeigt, daß die Kontaktübertragung die beste Wärmeübertragung darstellt. Diese Wärmeübertragung wird noch verbessert, wenn auf das Trockengut ein Druck ausgeübt wird. Ein weiterer Vorteil der Druckausübung auf das Trockengut ist, daß sich das Holz beim Trocknen nicht verzieht.

Nachteilig bei dem bekannten Vakuumtrockner ist jedoch, daß auf das zu trocknende Holz immer der gleiche Druck, welcher durch die Differenz zwischen dem Atmosphärendruck und dem in der Zelle herrschenden Druck festgelegt ist, wirkt, der Druck mit anderen Worten nicht variierbar ist. Es ist nämlich unvermeidlich, daß das mit dem Trocknen des Holzes einhergehende Schwinden bei einem zu hohen auf das Holz ausgeübten Druck zu Rißbildung im Holz führt. Diese rührt daher, daß sich bei dem unter Druck einge­ spannten Holz die Reibung zwischen dem Holz und den Heizelementen vergrößert, und das Schwinden des Holzes so erschwert wird. Eine solche Rißbildung könnte mit einem geringeren Druck vermieden werden. Zur Verminderung des in der Zelle herrschenden Drucks müßte bei der bekannten Vorrichtung jedoch das Vakuum im Inneren der Zelle verkleinert werden, was wiederum negative Folgen für den Trocknungsvorgang des Holzes hätte.

Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu beseitigen und einen Vakuumtrockner zu vermitteln, der einerseits die Einstellung eines optimalen Vakuums im Inneren der Zelle erlaubt, und andererseits ermöglicht, daß der Druck, welcher auf dem Holz lastet, abhängig vom Holz und dessen Daten einstellbar ist.

Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Vakuumtrockner für Schnitthölzer erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Patentanspruch 15 vermittelt darüber hinaus ein erfin­ dungsgemäßes Verfahren zum Trocknen von Holz, insbesonde­ re unter Verwendung des Vakuumtrockners gemäß dem Patentanspruch 1.

Dadurch, daß die Zelle allseits gegenüber der Umgebung druckdicht abgeschlossen ist, wird ermöglicht, daß innerhalb der Zelle ein für die Trocknung des Holzes optimales Vakuum einstellbar ist.

Dabei läßt sich im evakuierten Zustand der Zelle ein in Abhängigkeit vom zu trocknenden Holz und dessen Daten einstellbarer Druck dadurch ausüben, daß innerhalb der Zelle ein das Trockengut an dessen einer Seite großflä­ chig abdeckender, expandierbarer Sack angeordnet ist, der mit dem einstellbaren Druck beaufschlagbar ist. Auf diese Weise wird einerseits eine optimale Evakuierung der Zelle ermöglicht, andererseits wird gleichzeitig erreicht, daß der Druck, welcher auf dem zu trocknenden Holz lastet, einstellbar ist.

Darüber hinaus ist es auch möglich, den Druck auf das Holz hydraulisch, beispielsweise über innerhalb der Zelle angeordnete Kolben, die sich an einer Wand der Zelle abstützen, oder mechanisch, beispielsweise über innerhalb der Zelle angeordnete Spindeln, Hebel etc. auszuüben.

Besonders vorteilhaft ist es, daß der Druck kontinuier­ lich einstellbar ist.

Zu seiner Einstellung wird vorzugsweise ein Differenz­ druckmittel verwendet, welches die Einstellung eines Differenzdrucks mit einem Wert ermöglicht, der zwischen dem des Atmosphärendrucks und dem des innerhalb der Zelle herrschenden Unterdrucks variiert. Darüber hinaus kann auch ein Druck eingestellt werden, der größer als der Atmosphärendruck ist.

Von Vorteil ist es auch, wenn der Druck impulsförmig ausgeübt wird. Dabei wird ein hoher Druck auf das Holz ausgeübt, der eine hohe Wärmeübertragung ermöglicht. Sodann wird der Druck weggenommen bzw. reduziert, damit das Schwinden des Holzes unter Vermeidung von Rißbil­ dungen, die durch einen Druck auf das Holz verstärkt werden, erfolgen kann. Dieser Vorgang wird sodann wiederholt.

Vorzugsweise ist die dem Sack gegenüberliegende Wand der Zelle beweglich. Auf diese Weise kann der Vakuumtrockner leicht auf verschiedene Dicken des Trockenguts, d. h. des zu trocknenden Holzes angepaßt werden.

Der Sack kann das Trockengut sowohl an dessen Oberseite als auch an dessen Unterseite großflächig abdecken. Deckt er das Trockengut an dessen Unterseite ab, so ist vorteilhafterweise ein Höhenausgleich bei unterschiedli­ chen Höhen des Trockenguts nicht erforderlich, da der Sack den gesamten Stapel aus übereinandergeschichtetem Holz in Richtung der gegenüberliegenden Wand drückt und so jede Höhendifferenz ausgleicht. In diesem Falle kann ein Verschieben der dem Sack gegenüberliegenden Wand entfallen.

Vorzugsweise sind die zwischen den einzelnen Holzschich­ ten angeordneten Heizelemente plattenförmige, von einem Heizmedium einstellbarer Temperatur (zum Beispiel Wasser, Öl, Luft, Dampf oder dergleichen) durchströmte Aluminium­ hohlkörper. Auf diese Weise kann exakt und leicht eine Heiztemperatur durch Temperaturregelung des Heizmediums eingestellt werden, die einerseits eine möglichst große Energieübertragung auf das Holz ermöglicht, andererseits aber so niedrig ist, daß sich keine Risse im Holz bilden. Daneben können auch Heizstäbe in den Platten vorgesehen sein.

Damit die Zelle leicht mit dem Trockengut beschickt werden kann, ist an einer Seite der Zelle eine abdicht­ bare Tür vorgesehen, durch welche das Trockengut in die Zelle verbracht werden kann.

Ein besonders vorteilhaftes Verfahren zum Trocknen von Holz, insbesondere unter Verwendung des erfindungsgemäßen Vakuumtrockners ist dadurch gekennzeichnet, daß man Holz in einer gegenüber der Umgebung druckdicht abgeschlosse­ nen Zelle des Vakuumtrockners übereinanderschichtet, wobei man zwischen den einzelnen Holzschichten Heizele­ mente anordnet, und daß man mittels eines expandierbaren Sacks der das Trockengut an dessen einer Seite groß­ abdeckt, auf das übereinandergeschichtete Holz einen einstellbaren Druck ausübt.

Vorteilhaft ist dabei, daß dieser einstellbare Druck variiert werden kann und somit auf die Holzsorte, Holzdicke und deren spezifische Trockendaten eingestellt werden kann. Dabei kann der Druck einen Wert annehmen, der zwischen dem des in der Zelle herrschenden Unter­ drucks und einem, der größer als der Atmosphärendruck ist, variiert.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der Ansprüche 19 bis 22.

Die nachstehende Beschreibung einer bevorzugten Aus­ führungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Seitenansicht eines Vakuum­ trockners für Schnitthölzer;

Fig. 2 eine Draufsicht eines Vakuumtrockners für Schnitthölzer; und

Fig. 3 eine Vorderansicht eines Vakuumtrockners für Schnitthölzer.

Wie aus den Figuren hervorgeht, umfaßt ein Vakuumtrockner 1 für Schnitthölzer eine allseits gegenüber der Umgebung druckdicht abgeschlossene Zelle 2, welche beispielsweise aus Metall besteht. In diese Zelle 2 wird ein Trockengut 3, beispielsweise zu trocknende Holzbalken (siehe Fig. 1 und 3) eingebracht und schichtweise übereinandergesta­ pelt, wobei zwischen den Holzschichten Heizelemente 8 angeordnet sind.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, erfolgt das Einbringen des Trockengutes 3 über eine an der Seite des Vakuumtrockners angeordnete Tür 4, welche, nachdem das Holz eingebracht ist, druckdicht verschließbar ist. Hierbei kann der gesamte Stapel des Trockenguts 3 beispielsweise auf einem fahrbaren Wagen 6 (siehe Fig. 1 und 3) in das Innere der Zelle 2 hineingeschoben werden.

Statt seitlich kann die Tür 4 auch an der Oberseite der Zelle 2 angeordnet sein, so daß das Trockengut 3 direkt von oben in die Zelle 2 hineingelegt werden kann und in diesem Falle der Wagen 6 entbehrlich ist.

Innerhalb der Zelle 2 ist an der Oberseite des Trocken­ guts 3 ein expandierbarer Sack 7 angeordnet, welcher das Trockengut 3 an dessen Oberseite großflächig abdeckt. Vorteilhafterweise erstreckt sich der Sack 7 über die gesamte Fläche der Oberseite des Trockenguts 3.

Um verschiedene Höhen des Trockenguts 3 auszugleichen, kann die dem Sack 7 gegenüberliegende Wand der Zelle 2 in an sich bekannter Weise beweglich, d. h., in Richtung des Sacks 7 verschieblich ausgebildet sein (nicht darge­ stellt). In diesem Fall wird das Trockengut 3 so lange in Richtung des Sacks 7 verschoben, bis es von diesem einen im Hinblick auf die Beaufschlagung mit Druck optimalen Abstand aufweist.

Es ist aber auch möglich und besonders vorteilhaft, daß der Sack 7 das Trockengut 3 an dessen Unterseite groß­ flächig abdeckt und so bei seiner Expansion an die ihm gegenüberliegende Wand drückt. Dies hat gegenüber der in den Figuren dargestellten Ausführungsformen den Vorteil, daß unterschiedliche Stapelhöhen nicht durch Verschieben der Wand in der oben beschriebenen Weise ausgeglichen werden müssen. Der Sack 7 kann hierbei beispielsweise bereits auf dem Wagen 6 vorgesehen sein.

Die Zelle 2 wird über eine nicht dargestellte Vakuumpumpe evakuiert, so daß ein optimaler Unterdruck in der Zelle 2 herrscht. Dieser Unterdruck weist einen Wert von etwa 100-200 mbar auf, so daß innerhalb der Zelle 2 ein 80-90%iges Vakuum vorhanden ist.

Der Sack 7 ist mit einem kontinuierlich einstellbaren Druck beaufschlagbar, wobei die Druckeinstellung über ein nicht gezeigtes Differenzdruckmittel erfolgt, welches einen Differenzdruck mit einem Wert ermöglicht, der zwischen dem des Atmosphärendrucks und dem des innerhalb der Zelle herrschenden Drucks variieren kann.

Zur Erzielung eines höheren Drucks als des maximalen Differenzdrucks zwischen dem Atmosphärendruck und dem in der Zelle 2 herrschenden Druck ist es alternativ auch möglich, im Sack 7 einen Überdruck, d. h., einen Druck, der größer als der Atmosphärendruck ist, zu erzeugen.

Wenn der Sack 7 mit Druck beaufschlagt wird, dehnt er sich in alle Richtungen gleich stark aus, wobei er einen entlang der Pfeile A gerichteten Druck auf das Trockengut 3 ausübt.

Hierbei ist es - wie schon erwähnt - besonders vor­ teilhaft, daß der Sack 7 das Trockengut 3 großflächig abdeckt, so daß der Druck auf das Trockengut 3 gleichmä­ ßig über die gesamte Fläche einer Seite des Trockengutes 3 ausgeübt wird. Dadurch wird ein punktförmiger Druck an einer Stelle des Trockenguts 3 vermieden und ein als Folge davon sich einstellendes Verziehen des zu trock­ nenden Holzes nahezu ausgeschlossen.

Der Druck kann auch impulsförmig dadurch ausgeübt werden, daß wiederholt einem hohen Druck, der eine gute Wärme­ übertragung ermöglicht, ein Intervall folgt, in dem gar kein oder ein wesentlich reduzierter Druck folgt. In diesem drucklosen Intervall kann das Holz praktisch ohne die Gefahr einer Rißbildung schwinden.

Wie bereits erwähnt, sind innerhalb der Zelle 2, wie insbesondere aus Fig. 1 und 3 hervorgeht, jeweils im regelmäßigen Abstand zwischen den einzelnen Schichten des Trockenguts 3 die Heizelemente 8 angeordnet. Diese Heizelemente 8 sind plattenförmige Aluminiumhohlkörper, die an ein jeweils auf zwei sich gegenüberliegenden Seiten des Trockenguts 3 an (nicht dargestellte) Rohre angeschlossen sind. Durch diese Rohre sowie den Hohlraum der Heizelemente 8 strömt Wasser mit einer einstellbaren Temperatur. Auf diese Weise dienen die Heizelemente 8 zwischen den einzelnen Holzschichten 3 der Erwärmung jeweils einer einzelnen Holzschicht 3. Neben Wasser kann auch Öl, Luft o. dgl. als Heizmedium verwendet werden. Es ist auch möglich, daß in den Heizelementen 8 Heizstäbe angeordnet sind.

Der Vakuumtrockner für Schnitthölzer wird nun zum Trocknen von Holz in der folgenden Weise benutzt:
Zunächst schichtet man das zu trocknende Holz, das Trockengut 3, im Inneren einer gegenüber der Umgebung druckdicht abschließbaren Zelle 2 des Vakuumtrockners 1 übereinander, wobei man zwischen den einzelnen Holz­ schichten Heizelemente 8 anordnet. Daraufhin wird die Zelle evakuiert. Sodann wird auf das Trockengut 3 mittels eines expandierbaren Sacks 7, welcher das Trockengut 3 an einer Seite großflächig abdeckt, ein einstellbarer Druck ausgeübt, während man dem Holz Wärmeenergie über die Heizelemente zuführt.

Hierbei wird der Druck, wie oben beschrieben, über ein Differenzdruckmittel eingestellt. Er kann variieren zwischen dem in der Zelle herrschenden Unterdruck und dem Atmosphärendruck. Er kann darüber hinaus auch größer als der Atmosphärendruck sein, sofern das für eine spezielle Holzart erforderlich ist.

Die Einstellung des Drucks erfolgt in der Weise, daß man zunächst eine bestimmte Holzsorte trocknet und bei diesem Trockenvorgang experimentell ermittelt, wie hoch der auf das Holz ausgeübte Druck sein darf, bis sich im Holz Risse ergeben, welche einerseits durch das mit dem Trocknen einhergehende Schwinden des Holzes, andererseits aber durch den auf das Holz ausgeübten Druck hervor­ gerufen werden. Der so ermittelte Druck kann für jede beliebige Holzsorte und Holzdicke ermittelt werden, er stellt einen Maximaldruck dar, bei dem das Holz in optimaler Weise ohne Rißbildung getrocknet werden kann und ist für zukünftige Trockenvorgänge immer wieder einstellbar, beispielsweise durch eine Computersteuerung (nicht dargestellt).

Zur Vermeidung der Rißbildung kann es auch vorteilhaft sein, wenn das Holz nur kurzzeitig mit einem hohen Druck beaufschlagt wird. Durch diese impulsförmige Drucküber­ tragung ist einerseits durch den hohen auf das Holz ausgeübten Druck eine hohe Wärmeübertragung möglich, andererseits kann das Holz - nachdem der Druck wieder weggenommen bzw. reduziert worden ist - schwinden, ohne daß Druck auf ihm lastet. Hierdurch wird die Gefahr der Rißbildung im Holz weiter reduziert.

Beim gesamten Trockenvorgang wird die Temperatur des Heizelements auf einen Wert eingestellt, der einerseits eine möglichst große Energieübertragung auf das Holz ermöglicht, andererseits aber so niedrig ist, daß sich keine Risse im Holz bilden.

Auf diese Weise können für die verschiedensten Holzarten mittels des erfindungsgemäßen Vakuumtrockners 1 und des Verfahrens zum Trocknen von Holz unter Verwendung dieses Vakuumtrockners 1 optimale Ergebnisse beim Trocknen von Holz erzielt werden.

Claims (22)

1. Vakuumtrockner für Schnitthölzer mit einer Zelle zum Einbringen von Trockengut in Form von übereinander­ liegenden Holzschichten, mit zwischen den Holz­ schichten angeordneten Heizelementen und mit einer Druckvorrichtung zur Ausübung eines Drucks auf die Holzschichten, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle (2) allseits gegenüber der Umgebung druckdicht abschließbar ist, und daß die Druckvorrichtung innerhalb der Zelle (2) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckvorrichtung ein innerhalb der Zelle (2) angeordnetes hydraulisches Aggregat ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckvorrichtung ein innerhalb der Zelle (2) angeordnetes mechanisches Aggregat ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckvorrichtung ein innerhalb der Zelle (2) angeordneter, das Trockengut (3) an dessen einer Seite großflächig abdeckender, expandierbarer Sack (7) ist, der mit einem einstellbaren Druck beauf­ schlagbar ist.

5. Vakuumtrockner nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sack (7) das Trockengut (3) an dessen Oberseite großflächig abdeckt.

6. Vakuumtrockner nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sack (7) das Trockengut (3) an desseen Unterseite großflächig abdeckt.

7. Vakuumtrockner nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 und 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sack (7) mit einem kontinuierlich einstellbaren Druck beaufschlagbar ist.

8. Vakuumtrockner nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckeinstellung über ein Diffe­ renzdruckmittel erfolgt, welches die Einstellung eines Differenzdrucks mit einem Wert ermöglicht, der zwischen dem des Atmosphärendrucks und dem des innerhalb der Zelle (2) herrschenden Unterdrucks variabel ist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 und 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sack (7) mit einem Druck beaufschlagbar ist, dessen Wert größer als der des Atmosphärendrucks ist.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 und 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Sack (7) impulsförmig mit Druck beaufschlagbar ist.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente (8) jeweils in regelmäßigem Abstand zwischen übereinandergestapelten, das Trockengut (3) bildenden Holzschichten liegende, ebene, plattenför­ mige, von einem Medium einstellbarer Temperatur durchströmte Aluminiumhohlkörper sind.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Sack (7) gegenüberliegende Wand der Zelle (2) beweglich ist.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle (2) wenigstens eine abdichtbare Tür (4) zum Beschic­ ken der Zelle (2) mit Trockengut (3) aufweist.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trockengut (3) mittels eines Wagens (6) in das Innere der Zelle (2) beförderbar ist.

15. Verfahren zum Trocknen von Holz, insbesondere unter Verwendung des Vakuumtrockners gemäß den obenstehen­ den Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß man als Trockengut (3) zunächst Holz in einer gegenüber der Umgebung druckdicht abschließbaren Zelle (2) des Vakuumtrockners (1) übereinanderschichtet, wobei man zwischen den einzelnen Holzschichten jeweils in regelmäßigem Abstand Heizelemente (8) anordnet, daß man die Zelle (2) daraufhin evakuiert, und daß man schließlich mittels eines expandierbaren Sacks (7), der die übereinandergeschichteten Holzschichten an deren Oberseite großflächig abdeckt, auf diese Holz­ schichten einen einstellbaren Druck ausübt, während man dem Holz Wärmeenergie über die Heizelemente (8) zuführt.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der einstellbare Druck zwischen dem Atmosphären­ druck und dem in der Zelle herrschenden Unterdruck variiert.

17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einstellen des Drucks ein Differenzdruck­ mittel verwendet wird.

18. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der einstellbare Druck größer als der Atmosphä­ rendruck ist.

19. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß man den Druck impulsförmig ausübt.

20. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß man als Heizele­ mente (8) plattenförmige, von einem Medium einstell­ barer Temperatur durchströmter Aluminiumhohlkörper verwendet.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Mediumtemperatur auf einen Wert eingestellt wird, der einerseits eine möglichst große Energie­ übertragung auf das Holz ermöglicht, andererseits aber so niedrig ist, daß sich keine Risse im Holz bilden.

22. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man das Trockengut (3) auf einem Wagen (6) in das Innere der Zelle (2) befördert.