DE4428001C2 - 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.

Seit langem sind Vakuumtrockner für Schnitthölzer bekannt, bei denen das Trockengut in Form eines Stapels von übereinanderliegenden Holzschichten in eine gegenüber der Umgebung druckdicht abgeschlossene, evakuierte Zelle eingebracht ist, wobei zwischen den einzelnen Holz­ schichten Heizplatten angeordnet sind, um die zur Trocknung notwendige Wärme durch Kontakt auf das Trocken­ gut zu übertragen. Möglich ist es auch, daß die einzelnen Holzschichten auf Stapellatten liegen, um die Wärme über ein Gas, wie z. B. verdünnte Luft, Wasserdampf, Heißdampf u. dgl. durch Konvektion zu übertragen.

Hierbei wird das Gas vermittels Ventilatoren durch den Holzstapel bewegt, wobei es sich aufgrund der Verdun­ stungskälte abkühlt und mit Wasser anreichert. Vor den Ventilatoren im Gasstrom angeordnete Heizregister kompensieren die Wärmeverluste, da eine erwünschte gleichmäßige Holztrocknung nur durch gleichmäßige Wärmeübertragung auf das Trockengut erzielt wird.

Aus der DE 37 15 511 A1 geht beispielsweise eine Holz- Trocknungseinrichtung hervor, bei der das zu trocknende Holz in eine Trockenkammer eingebracht wird, in deren Inneren abwechslungsweise ein Über- und ein Unterdruck erzeugt wird. Im Inneren der Trockenkammer ist ein Umluftventilator vorgesehen, der eine ständige Luft­ umwälzung bewirkt. Dem Ventilatorausgang ist ferner eine elektrische Heizung zugeordnet.

Aus der DE 28 06 747 C2 geht ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen eines Feuchtigkeit auf­ nehmenden Materials, insbesondere Holz, hervor, bei dem das Material in einen Kessel eingebracht wird. In dem Kessel befinden sich entlang der Längsseite des Material­ stapels Umlenkplatten, die eine zick-zack-förmige Führung der Strömung in dem Kessel ermöglichen. Ein Gebläse ist am Ende des Stapels in Stapellängsrichtung angeordnet. Aufgrund dieser Anordnung der Ventilatoren am Ende des Stapels muß das Gas im Stapel verhältnismäßig lange Wege zurücklegen. Das Gas kühlt sich auf diesen langen Wegen verhältnismäßig stark ab und reichert sich stark mit Wasser an. Bei einem solchen Vakuumtrockner ist auch ein Umkehrbetrieb der Ventilatoren, welcher eine Gasrich­ tungsänderung zur Folge hat, oder eine gezielte Gasbewe­ gung auf Feuchtenester im Holz zur Erzielung einer gleichmäßigen Endfeuchte bei diesen Systemen nicht ohne weiteres möglich. Dies hat aber zur Folge, daß die Trocknung nur ungleichmäßig vonstatten geht, was wiederum die Trockenzeit verlängert und Risse im Holz bei zu schnell und zu stark übertrockneten Stellen leichter möglich sind.

Bei anderen bekannten Vakuumtrocknern werden Axialventi­ latoren sowohl über, als auch unter oder neben dem Holzstapel in Holzlängsrichtung nebeneinander angeordnet, um eine Querströmung des Gases in Richtung der Stapellat­ ten zu erreichen. Nachteilig bei dieser Art der Gasbewe­ gung ist die sehr ungleichmäßige Gasverteilung von der obersten bis zur untersten Holzlage, welche durch die Trägheit des Gases bedingt ist. So erhält z. B. bei obenliegenden Ventilatoren die unterste Brettlage die größte Strömungsgeschwindigkeit des Gases, während die oberste im Extremfall sogar eine Negativströmung erhält. Das bedeutet, daß das an den oberen Brettlagen mit hoher Geschwindigkeit vorbeiströmende Gas nicht in den Stapel hineindrückt, wie dies erwünscht ist, sondern vielmehr noch Gas aus dem gesamten Stapel herauszieht. Dazwischen liegen Zonen ohne Gasbewegung.

Ähnliches ergibt sich auch bei Vakuumtrocknern, bei denen die Ventilatoren seitlich angeordnet sind. In diesem Falle kommt die Gasbewegung innerhalb einiger Zonen deshalb zum Stillstand, weil sich die Bewegungsrichtung des Gases umkehren muß. Hier können auch feste oder bewegliche horizontale Gasleitungsrichtungen nur wenig Abhilfe schaffen.

Aus der DE 29 34 022 C2 geht beispielsweise ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Belüftung für ein Trocknungsgut in einem Tunneltrockner hervor, bei dem in dem Tunneltrockner Luftleitkörper angeordnet sind. Dabei wird das Trockengut an der durch die Luftleitkörper umgelenkten Gasströmung vorbeigeführt, welche durch Einblasstutzen, die über dem Trockengut angeordnet sind, erzeugt wird.

Eine Verstellung der Luftleitkörper ist bei dieser Vorrichtung nicht vorgesehen, da eine derartige Ver­ stellung die vorteilhafte Strömungscharakteristik des Gasstroms stören würde. Zur Änderung der Strömungscharak­ teristiken müssen die Luftleitkörper in aufwendiger Weise durch andere, anders ausgebildete Luftleitkörper ausge­ tauscht werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu beseitigen und einen Vakuumtrockner für Schnitthölzer zu vermitteln, der ein optimales Trocknen von Schnitthölzern ermöglicht. Durch diesen Vakuumtrockner soll es ins­ besondere möglich sein, durch einen gezielten Trockenvor­ gang Feuchtigkeitsunterschiede im Trockengut auszuglei­ chen und somit nach Abschluß des Trockenvorgangs ein möglichst gleichmäßig getrocknetes Trockengut zu erhal­ ten.

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

Patentanspruch 13 vermittelt darüber hinaus ein erfin­ dungsgemäßes Verfahren zum Trocknen von Holz, insbesonde­ re unter Verwendung des Vakuumtrockners für Schnitthölzer gemäß Patentanspruch 1.

Durch die Anordnung der Ventilatoren an den Stirnseiten des Stapels wird ein im wesentlichen parallel zu den Stirnseiten verlaufender Gasstrom erzeugt, der durch die Geometrie der Zelle in Richtung der Längsseiten des Stapels umgelenkt wird. Dieser Gasstrom wird vorteilhaf­ terweise durch in der Zelle entlang der Längsseite des Stapels angeordnete, entlang der Längsseite verschiebli­ che und verstellbare Stauklappen auf den zu trocknenden Holzstapel umgelenkt. Hierdurch wird eine gleichmäßige Gasverteilung und damit Trocknung von der obersten bis zur untersten Brettlage des Stapels erreicht.

Es ist von Vorteil, daß sowohl die Stellung der Stauklap­ pen als auch deren Position entlang der Längsseite des Stapels einstellbar sind. Hierdurch ist es möglich, einen gezielt gerichteten Gasstrom auf Stellen des zu trock­ nenden Holzes zu richten, die beispielsweise eine größere Feuchtigkeit aufweisen als andere Stellen. Es ist z. B. bekannt, daß ein Tannenstamm aus dem Schwarzwalt im unteren Teil eine Holzfeuchte bis zu 180% aufweisen kann, während seine Feuchte im oberen Bereich lediglich 80% beträgt. Derartige Wassereinläufe, d. h. Unterschiede in der Feuchtigkeit innerhalb eines einzigen Brettes, können durch die gezielte Umlenkung des Gasstroms mittels der Stauklappen beseitigt werden.

Zur Bestimmung dieser Feuchtigkeit werden vorzugsweise im Stapel Feuchtigkeitssensoren angeordnet, welche die Holzfeuchtigkeit erfassen.

Alternativ zur Bestimmung durch Feuchtigkeitssensoren kann auch der gesamte Trockner als Waage ausgebildet sein. Hierbei wird die Feuchtigkeit des Holzes indirekt über die Bestimmung des Gewichtes des gesamten Holz­ stapels ermittelt (das Holz ist desto schwerer, je größer sein Feuchtigkeitsgehalt ist und umgekehrt).

Um den Trocknungsvorgang zu optimieren, sind die Feuch­ tigkeitssensoren mit einer Computersteuerung verbunden, die in Abhängigkeit von der ermittelten Feuchtigkeit des Holzes die Stellung der Stauklappen, deren Position entlang der Längsseite des Stapels, die Drehgeschwindig­ keit und Drehrichtung der Ventilatoren und die Temperatur des Heizregisters steuert.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche 9 bis 12.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche 15 bis 17.

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

Fig. 1 schematisch eine teilweise geschnittene Draufsicht eines Vakuumtrockners für Schnitt­ hölzer;

Fig. 2 schematisch eine entlang der Linie II-II der Fig. 1 geschnittene Seitenansicht eines Vaku­ umtrockners für Schnitthölzer und

Fig. 3 eine entlang der Linie III-III der Fig. 2 ge­ schnittene Vorderansicht eines Vakuumtrockners für Schnitthölzer.

Wie aus den Figuren hervorgeht, umfaßt ein Vakuumtrockner 1 für Schnitthölzer eine gegenüber der Umgebung druck­ dicht abschließbare Zelle 2, die beispielsweise aus Metall besteht. In die Zelle wird ein Trockengut, beispielsweise zu trocknende Holzbalken in Form eines Stapels 3 übereinandergeschichtet, wobei einzelne Holzschichten auf Stapellatten 5 liegen. Zwischen einzelnen Schichten des Stapels 3 sind (nicht dargestell­ te) Feuchtigkeitssensoren in dem gesamten Stapel verteilt angeordnet.

Statt einer Bestimmung der Feuchtigkeit durch Feuchtig­ keitssensoren, kann auch der gesamte Vakuumtrockner als Waage ausgebildet sein. Die Feuchtigkeit des Holzes wird bei dieser Ausführungsform indirekt durch Wiegen des Holzes ermittelt. Das Holz ist umso schwerer, je größer sein Feuchtigkeitsgehalt ist und umgekehrt.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist die Zelle 2 des Vakuum­ trockners 1 an ihren Stirnseiten halbzylinderförmig ausgebildet. Im Inneren der Zelle 2 sind nahe den beiden halbzylinderförmigen Stirnflächen Ventilatoren 4 angeord­ net. Die Ventilatoren 4 sind derart im Inneren der Zelle angeordnet, daß der von ihnen erzeugte Gasstrom im wesentlichen zunächst parallel zu den Stirnflächen 6 des Stapels 3 verläuft. Vor den Ventilatoren 4 sind Heizregi­ ster 7 angeordnet, die einer Erwärmung des Gasstroms dienen.

Entlang den Längsseiten 8 des Stapels 3 sind innerhalb der Zelle 2 sich über die gesamte Höhe des Stapels 3 erstreckende Stauklappen 9 angeordnet. Die Stauklappen 9 sind sowohl hinsichtlich ihrer Klappenstellung als auch hinsichtlich ihrer Position innerhalb der Zelle 2 einstellbar. D. h. mit anderen Worten, es kann einerseits die Stellung der Stauklappen an sich verändert werden, andererseits können die Stauklappen 9 innerhalb der Zelle verschoben werden.

Die Zelle 2 ist mittels einer Vakuumpumpe 11 evakuierbar auf ein für den Trocknungsvorgang optimales Vakuum, welches vorzugsweise einen Druck aufweist, der dem zehnten Teil des Atmosphärendrucks entspricht.

Zur Beschickung der Zelle 2 mit dem Trockengut kann die Zelle 2 stirnseitig geöffnet werden, wie in Fig. 1 schematisch dargestellt ist. Hierzu ist die halbzylin­ derförmige Stirnfläche der Zelle 2 einschließlich der in ihr befestigten Ventilatoren sowie der vor diesen montierten Heizregister türähnlich ausgebildet, so daß eine Öffnung in der Zelle 2 entsteht.

Durch diese Öffnung kann der Stapel 3 beispielsweise auf einem Wagen 12 in das Innere der Zelle befördert werden (vgl. Fig. 2 und Fig. 3).

Die Stellung der Klappen 9, deren Position innerhalb der Zelle, die Drehgeschwindigkeit der Ventilatoren 4 und die Temperatur des Heizregisters 7 sind in Abhängigkeit von der durch die im Stapel 3 angeordneten Feuchtigkeits­ sensoren ermittelten Feuchtigkeit des Holzes in dem Stapel steuerbar. Die Steuerung erfolgt durch einen an sich bekannten (nicht dargestellten) Computer. Hierbei ist es möglich, im Computer gespeicherte Daten ver­ schiedener Holztypen in einem Programm abzurufen und so für das entsprechende Holz einen optimalen Trocknungsvor­ gang zu erzielen.

Das Trocknen von Holz erfolgt nun dadurch, daß das Holz zunächst außerhalb der Zelle auf dem Wagen 12 in Form eines Stapels 3 aufgestapelt wird, wobei innerhalb ein­ zelner Holzschichten Feuchtigkeitssensoren angeordnet werden. Sodann wird der Stapel 3 mittels des Wagens 12 in das Innere der Zelle 2 verbracht und die stirnseitige Öffnung der Zelle 2 geschlossen. Daraufhin wird die Zelle 2 in ihrem Inneren mittels der Vakuumpumpe 11 auf ein etwa 90%iges Vakuum evakuiert. Die Trocknung erfolgt durch Inbetriebsetzen der Ventilatoren 4, die einen Gasstrom erzeugen, der zunächst im wesentlichen parallel zu den Stirnflächen 6 des Stapels 3 verläuft (vgl. die Pfeile A in Fig. 1). Der Gasstrom wird sodann durch die halbzylinderförmige Geometrie der Stirnseiten der Zelle 2 in Richtung der Längsseite 8 des Stapels umgelenkt, dabei um die Stirnfläche 6 des Stapels 3 herumgeführt und trifft auf die Stauklappen 9. Abhängig von deren Stellung kann der Gasstrom in das Innere des Stapels 3 geleitet werden.

Beispielsweise kann der Gasstrom, wenn das Holz auf einer Seite des Stapels 3 einen höheren Feuchtigkeitsgrad aufweist als entlang dessen gesamter übriger Länge (bei­ spielsweise - wie in Fig. 1 dargestellt - auf der linken Seite) gezielt auf den Bereich größerer Feuchtigkeit durch Ändern der Klappenstellung der Stauklappen 9 gerichtet werden.

Um Feuchtigkeitsdifferenzen über die gesamte Längsseite 8 des Stapels 3 ausgleichen zu können, können die Stauklappen 9 darüber hinaus auch entlang der Längsseite 8 verschoben werden. Gleichzeitig hierzu kann die Drehgeschwindigkeit der Ventilatoren 4 und damit die Gasgeschwindigkeit sowie die Temperatur des Gases variiert werden. Hierbei erfolgt die Variation sämtlicher Parameter - wie oben erwähnt - mittels einer Computersteuerung.

Auf diese Weise kann durch gezieltes Umleiten des Gasstroms mittels der Stauklappen 9, durch Einstellen der Gasgeschwindigkeit und der Temperatur ein optimales Trockenergebnis für unterschiedlichste Schnitthölzer erzielt werden. Insbesondere ist auch eine gleichmäßige Trocknung von Schnitthölzern möglich, die über ihre gesamte Länge einen sehr unterschiedlichen Feuchtigkeits­ gehalt aufweisen. Hierzu werden einfach die Klappen in eine Position gebracht und derart verstellt, daß der Gasstrom gezielt auf feuchtere Stellen geleitet wird, während bei den trockeneren Stellen des Holzes ein Vorbeistreichen des Gasstroms durch eine entsprechende Klappenstellung und Position erreicht wird.

Vorteilhafterweise ist auch eine impulsförmige Gasbewe­ gung möglich. Diese ermöglicht, daß sich das Holz nach jedem trocknenden Gasstoß zur Vermeidung von Rißbildung wieder "erholen" kann, sie ermöglicht darüber hinaus eine gute Übertragung der Wärmeenergie bei einem darauf­ folgenden weiteren Gasstrom.

Auch eine Umkehrung des Gasstromes ist ohne weiteres möglich.

Aufgrund des erfindungsgemäßen Vakuumtrockners und des Verfahrens zum Trocknen von Holz ist es möglich, für unterschiedlichste Holzarten in kurzer Zeit optimale, d. h. gleichmäßige Trockenergebnisse zu erzielen. Hierbei kann der Trocknungsvorgang nicht nur auf verschiedene Holzarten eingestellt werden, sondern auch auf unter­ schiedlich verteilte Feuchtigkeitsgrade innerhalb eines einzelnen Holztyps. Die Vorrichtung und das Verfahren erlauben darüber hinaus ein schonendes Trocknen des Holzes.

Claims (17)

1. Vakuumtrockner für Schnitthölzer mit einer gegenüber der Umgebung druckdicht abschließbaren, evakuierbaren Zelle zum Einbringen von Trockengut in Form eines Stapels von übereinanderliegenden Holzschichten, mit einem in der Zelle angeordneten Ventilator und mit einem vor dem Ventilator angeordneten Heizregister, wobei wenigstens ein Ventilator derart an wenigstens einer Stirnseite des Stapels angeordnet ist, daß durch ihn ein Gasstrom parallel zu der Stirnseite erzeugbar ist, der in Richtung der Längsseiten des Stapels umgelenkt ist, und wobei in der Zelle entlang der Längsseiten des Stapels wenigstens ein Mittel zur Umlenkung des Gasstroms angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Mittel zur Umlenkung des Gasstroms eine verstellbare und entlang der Längsseite (8) des Stapels (3) verschiebliche Stauklappe (9) ist.

2. Vakuumtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stauklappen (9) geregelt verstell­ bar sind.

3. Vakuumtrockner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauklappen (9) entlang der Längsseiten (8) geregelt verschieblich sind.

4. Vakuumtrockner nach einem der vorstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stapel (3) zur Erfassung der Holzfeuchtigkeit Feuchtigkeits­ sensoren angeordnet sind.

5. Vakuumtrockner nach einem der vorstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß zur indirekten Erfassung der Feuchtigkeit des Holzes über dessen Gewicht der gesamte Trockner als Waage ausgebildet ist.

6. Vakuumtrockner nach einem der vorstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauklappen (9) in Abhängigkeit von der in dem Stapel (3) herr­ schenden Holzfeuchtigkeit geregelt einstellbar sind.

7. Vakuumtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Position der Stauklappen (9) an den Längsseiten (8) des Stapels (3) in Abhängigkeit von der Holzfeuchtigkeit geregelt einstellbar ist.

8. Vakuumtrockner nach einem der vorstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehgeschwin­ digkeit sowie die Drehrichtung der Ventilatoren und die Temperatur des Heizregisters in Abhängigkeit von der in dem Stapel (3) herrschenden Holzfeuchtigkeit geregelt einstellbar sind.

9. Vakuumtrockner nach einem der vorstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung der Stauklappen (9), die Position der Stauklappen (9) entlang den Längsseiten (8) des Stapels (3), die Drehgeschwindigkeit der Ventilatoren (4) und die Temperatur des Heizregisters (7) durch einen Com­ puter geregelt einstellbar sind.

10. Vakuumtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zelle (2) stirnseitig öffenbar ist.

11. Vakuumtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zelle (2) an ihren Stirnseiten zur Umlenkung des Gasstroms halbzylinderförmig ausgebil­ det ist.

12. Vakuumtrockner nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Trockengut mittels eines Wagens (12) in das Innere der Zelle (2) beförderbar ist.

13. Verfahren zum Trocknen von Holz, insbesondere unter Verwendung des Vakuumtrockners gemäß Patentanspruch 1, wobei man als Trockengut Holz in einer gegenüber der Umgebung druckdicht abschließbaren Zelle (2) in Form eines Stapels (3) übereinanderschichtet, wobei man die Feuchtigkeit des Holzes erfaßt, wobei man die Zelle daraufhin evakuiert, wobei man mittels Ventilatoren (4) einen durch Heizregister (7) erwärmten Gasstrom parallel zu den Stirnseiten des Stapels (3) erzeugt und in Richtung der Längsseiten (8) des Stapels (3) umlenkt, dadurch gekennzeichnet, daß man in Abhängigkeit von der Feuchtigkeit im Trockengut, die Stellung von entlang der Längsseiten (8) des Stapels (3) angeordneter Stauklappen (9), deren Position entlang der Längsseiten (8) des Stapels (3), die Drehgeschwindigkeit sowie die Drehrichtung der Ventilatoren (4) und die Temperatur des Heizregisters (7) geregelt verändert.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung mittels einer Computersteuerung erfolgt.

15. Verfahren nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man das Trockengut impulsförmig mit einem Gasstrom beaufschlagt.

16. Verfahren nach Anspruch 13 bis 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man das Trockengut in Abhängigkeit vom Feuchtigkeitsgrad des Trockenguts mit einem Gasstrom beaufschlagt.

17. Verfahren nach Anspruch 13 bis 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Gasstrom umkehrbar ist.