DE4431708A1

DE4431708A1 - Vorrichtung zur Regelung der Furnierendfeuchte am Furnierrollenbahntrockner

Info

Publication number: DE4431708A1
Application number: DE19944431708
Authority: DE
Inventors: Helmut Spielvogel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-09-06
Filing date: 1994-09-06
Publication date: 1996-03-07
Also published as: DE4436926A1

Description

Bei der Erzeugung von Furnieren, von etwa 0,8 bis etwa 5 mm Stärke kommen Schälrundhölzer mit dem unterschiedlichsten Feuchtegehalt zum Einsatz. Die erzeugten gleichstarken Furniere werden danach dem Furnierrollenbahntrockner (im folgenden Trockner genannt) zugeführt. Wenn keine Vorsortierung dieser unterschiedlich feuchten Furniere nach Feuchtegruppen erfolgt, so gelangen unkontrolliert Furniere mit den verschiedensten Anfangsfeuchten zum Trockner.

Soll das Furnier beim Trocknen stets gleiche Endfeuchten bekommen und soll der Aufwand zum Erreichen dieses Zieles angemessen bleiben, so muß der Trockner automatisch gesteuert oder geregelt werden. Das Lenken eines Vorganges setzt voraus, daß sowohl die einflußnehmenden wie die resultierenden Größen beobachtet werden.

Beim Einsatz einer automatischen Trocknersteuerung oder Regelung wird, gemäß Stand der Technik, am Trockneraustritt fortlaufend der Wert der Furnierendfeuchte (Regelgröße) ermittelt. Der Furnierendfeuchtefühler gibt Nachricht an den Regler, der den Unterschied zwischen Istwert und Sollwert erfaßt und das entsprechende Stellgerät veranlaßt so auf die verschiedenen Einflußgrößen, wie die zugeführte Furniermenge, alternativ auf die Energiemenge, alternativ auf den Volumenstrom der Umluft zu wirken, daß der Istwert der Furnierendfeuchte zum Sollwert (Führungsgröße) hingeführt wird. Die Abweichung der Regelgröße von der Führungsgröße - die Regelabweichung - ist das Eingangssignal des Reglers. Dessen Ausgangssignal gelangt zum Stellglied als Eingangssignal und wird dort z. B. zu einem Signal für die alternativ anzusteuernden Einflußgrößen mit dem Ziel die Furnierendfeuchte im Bereich des Sollwertes zu halten.

Beim Regler, dessen Ausgangssignale z. B. zum Stellglied am Transportantrieb gehen, wird die Feuchteänderung der eintretenden Furniermenge erst nach der Zeit t_t, die wenig länger als die Durchlaufzeit der Furniere ist, von dem Furnierendfeuchttefühler erfaßt. Mit einem weiteren Zeitverlust t_b läuft dann die Meldung zum Regler, wird dort verarbeitet und löst einen Befehl aus, der in diesem gedachten Fall, das Stellgerät für den Transportantrieb ausführen möge. Bis der Eingriff sich auswirkt vergeht wieder mindestens die Zeit t_t, so daß insgesamt die Zeit (2mal t_t + t_b) verfließt bis am Furnierendfeuchtefühler die Wirkung des Befehls erkennbar wird, was zum Über- und Untertrocknen der Furniere führt.

Es gibt einige Mittel zum Verbessern der Regelgüte. Man beseitigt oder schwächt die störenden Einflüsse bevor man sie auf die Anlage wirken läßt oder man verkürzt die Laufzeiten der Signale wo die Störgrößen eindringen und wo sie bekämpft werden. Das erfordert meistens die Anlage durch eine Steuerkette oder durch einen zweiten Regelkreis oder durch mehrere solcher Hilfen zu ergänzen und also vermaschte Regelkreise vorzusehen.

Als Beispiel dafür sei die Störgrößen-Aufschaltung in der Trocknungstechnik erwähnt, eine Kombination von Steuerung und Regelung, die anwendbar ist wenn in einer Anlage mit wenigen Einflußgrößen eine davon z. B. der Anfangsfeuchtegehalt des zu trocknenden Gutes besonders schwankt und gemessen werden kann. Außer dem Fühler für die Regelgröße, es sei die Endfeuchte, wird ein zweiter für die Anfangsfeuchte benutzt, der über ein Hilfssteuergerät rechtzeitig auf das Stellglied des Regelkreises wirkt. (K. Kröll; Trockner und Trocknungsverfahren; Springer- Verlag; zweite Auflage 1978; Seiten 558, 560, 571)

Die Erfassung der Furnieranfangsfeuchte, die im allgemeinen bei einzelnen Holzarten unterschiedlich, z. B. zwischen 60% und 120% oder zwischen 100% und 200% schwankt, ist mit den üblichen Methoden nur bedingt durchführbar. Die Sollendfeuchtte bei getrockneten Furnieren schwankt je nach Verwendungszweck zwischen 3% und 8%. Für die Furnierendfeuchte werden üblicherweise Toleranzen von ±1% bzw. ±2% vom Sollendfeuchtewert erwartet.

Die nachstehend aufgeführten allgemein bekannten Meßmethoden zur Erfassung der Anfangsfeuchte von Furnieren größer 40% (70%) ergeben nur ungeaue Werte.

Bei der elekktrischen Widerstandsmessung muß berücksichtigt werden, daß sich im Naßbereich der elektrische Widerstand mit zunehmender Furnierfeuchte nur noch geringfügig ändert, so daß höhere Furnierfeuchten meßtechnisch nicht mehr mit der gleichen Genauigkeit erfaßt werden können, wie Feuchten unterhalb des Fasersättigungsbereiches.

Beim dielektrischen Messen der Furnieranfangsfeuchte ist gleichfalls bei höheren Feuchten die Meßgenauigkeit nicht mehr ausreichend.

Das Gleiche gilt für die Mikrowellenmeßmethode, deren Arbeitsweise auf der Absorption und Reflexion von elektromagnetischen Mikrowellen beruht und ebenfalls bei höheren Furnierfeuchten ungenaue Werte liefert.

Bei der Infrarot-Meßmethode wird die Oberflächenfeuchte erfaßt, wobei die Messung ebenfalls die Ergebnisse der Reflexion und Absorbtion von Infrarotstrahlen ermittelt. Auch hierbei ist bei höheren Feuchten die Meßgenauigkeit nicht mehr zufriedenstellend.

Es ist Aufgabe dieser Erfindung diese Nachteile bei der Regelung des Trockners zu vermeiden und Maßnahmen vorzuschlagen wie das Über- und Untertrocknen der Furniere beim Regelvorgang weitgehend vermieden werden kann. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Furnierfeuchte noch während des Trocknungsvorganges im Trockner erfaßt wird. Der Meßwert wird mit dem vorgegebenen Sollmeßwert verglichen und bei Abweichungen vom Sollmeßwert werden mittels Signalen über das Hilfssteuergerät auf das Stellglied des Regelkreises die Furnierfeuchte noch bis zum Trockneraustritt der Sollendfeuchte angenähert.

Der Trocknungsverlauf der Furniere erfolgt gemäß der Trocknungskurve für die entsprechende Holzart und Furnierstärke. Die Trocknungskurve kann in zwei Trocknungsabschnitte unterteilt werden. Im ersten Trocknungsabschnitt wird das sogenannte freie Wasser, welches sich in den Zellhohlräumen der Holzsubstanz befindet, verdunstet. Im zweiten Trocknungsabschnitt wird das sogenannte gebundene Wasser, welches an der Zellwandmasse gebunden ist, verdunstet.

Der Übergang vom ersten zum zweiten Trocknungsabschnitt wird als Knickpunkt im Trocknungsverlauf oder Fasersättigungsbereich bezeichnet.

Das Messen der Furnierfeuchte im Trockner erfolgt durch das Bestimmen der elektrischen Leitfähigkeit der feuchten Furniere. Genutzt wird der Umstand, daß die elektrische Leitfähigkeit des feuchten Furniers mit wachsendem Feuchtegehalt im hygroskopischen Bereich (zweiter Trocknungsabschnitt) um mehrere Zehnerpotenzen steil ansteigt, bei höheren Feuchtigkeiten (erster Trocknungsabschnitt) allerdings bedeutend weniger. Es ist deshalb sinnvoll die Meßstelle(n) für die Furnierfeuchteerfassung im Trockner in den Bereich des zweiten Trocknungsabschnittes zu legen. Die Meßstelle(n) im Trockner verbindet man über einen Meßverstärker mit einem Hilfssteuergerät, dessen Ausgang auf das Stellgerät wirkt. Die Meßstelle(n) im Trockner nimmt die Feuchteänderung im Furnier zwangsläufig früher wahr als der Meßfühler für die Endfeuchte am Trocknerausgang. Daher kann das Hilfssteuergerät Störungen auch früher abwehren. Es ist zu entscheiden, ob die Furnierfeuchte von mehreren Stellen als Mittelwert, oder das feuchteste Furnier für die Trocknerführung gewählt wird. Die Störgröße, die beim Meßfühler im Trockner auftritt, gelangt nur noch stark geschwächt bis zum Endfeuchtemeßfühler und wird zusammen mit anderen Störungen vom Regler noch weiter bekämpft. Die Gefahr einer Über- oder Untertrocknung der Furniere wird dadurch weitgehend vermieden.

Die Erfindung wird in Ausführungsbeispielen dargestellt und erläutert:

Es zeigt

Fig. 1 Gesamtansicht der Vorrichtung.

Fig. 2, 3, 4, 5 Teilansichten der Vorrichtung.

Innerhalb des Trockners sind in regelmäßigen Abständen Walzenpaare angeordnet zwischen denen zwangsweise Heißluft umgewälzt wird. Die Walzenpaare bestehen aus je einer Tragwalze (1) und je einer Belastungswalze (2) zwischen denen die Furniere (6) während des Trocknungsvorganges transportiert werden. Die Belastungswalze (2) ist zweigeteilt, in das äußere rotierende Rohr (3) und das feststehende Zentralrohr (4). Die Lagerung der Tragwalze (1) und der Belastungswalze (2) erfolgt in Kohlebuchsen (5). Die Einstechelektroden (7) zum Messen der Furnierfeuchte sind am Umfang eines Teilstückes in Teflonausführung (8) der Belastungswalze (2) angeordnet. Dieses Teilstück (8) ist in einer Unterschale (9) und einer Oberschale (10) ausgeführt. Diese Halbschalen (9 + 10) sind mit der Belastungswalze (2) verschraubt. An der Halbschale (9) sind die Einstechelektroden (7) paarweise angeordnet, wobei die Minus- Pol Elektroden und die Plus-Pol Elektroden jeweils mit je einem Führungsring (11) verbunden sind. Am Umfang der Belastungswalze (2) können beliebig viele Elektrodenpaare angeordnet werden. Die Halbschalen (9 + 10) selbst sind mit Plastikschrauben (12) ebenfalls mit den Führungsringen (11) fest verschraubt. An den Führungsringen (11) gleiten Kohle- oder Kupferbürsten (13), die auf dem feststehenden Zentralrohr (4) der Belastungswalze (2) befestigt sind. Von diesen Kohle- oder Kupferbürsten (13) führen Meßleitungen (14), die im feststehenden Zentralrohr (4) der Belastungswalze (2) geführt werden, aus dem Trockner heraus bis zu einem Meßverstärker, der außen am Trocknergehäuse angeordnet ist. Von dem Meßverstärker gehen die Signale an das Hilfssteuergerät und weiter an das entsprechende Stellglied. Der Antrieb der Tragwalze (1) erfolgt mit Hilfe einer Antriebskette (15) über ein Kettenrad (16). In dem Bereich der Einstechelektroden (7) ist am Umfang der Tragwalze (1) eine entsprechende Ausfräsung (17) eingearbeitet. Der Übertrieb von der Tragwalze (1) auf die Belastungswalze (2) erfolgt mit Hilfe von Stirnrädern (18) gegenüberliegend der Antriebsseite.

Claims

1. Vorrichtung zur Regelung der Furnierendfeuchte am Furnierrollenbahntrockner, dadurch gekennzeichnet, daß die Furnierfeuchte während des Trocknungsvorganges im Trockner miterfaßt wird. Der Meßstelle im Trockner, die im zweiten Trocknungsabschnitt liegt, ist ein Meßsollwert zugeordnet entsprechend der Trocknungskurve. Weicht der Meßwert vom Meßsollwert ab, so wird über das Hilfssteuergerät die entsprechende Einflußgröße so geändert, daß die Furniere am Trockneraustritt die Sollendfeuchte annähernd erreichen. Der Meßfühler am Trocknerausgang erfaßt die Endfeuchte, bekämpft die ankommenden geschwächten Störgrößen mit dem Regler. Eine Über- oder Untertrocknung wird weitgehend vermieden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungswalze (2) aus dem äußeren rotierendem Rohr (3) und dem feststehendem Zentralrohr (4) besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstechelektroden (7) zum Messen der Furnierfeuchte im Trockner in Halbschalen aus Teflon (9 + 10) am Umfang des äußeren rotierenden Rohres (3) der Belastungswalze (2) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstechelektroden (7) jeweils in Führungsringen (11) verschraubt sind, die gleichfalls in den Halbschalen aus Teflon (9 + 10) im äußeren rotierendem Rohr (3) der Belastungswalze (2) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragwalze (1) im Bereich der Einstechelektroden (7) am Umfang rundum eine Ausfräsung (17) aufweist zur Aufnahme der Einstechspitzen der Einstechelektroden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchtemessung nach dem Verfahren der elektrischen Widerstandsmessung erfolgt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit den Einstechelektroden (7) am Furnier (6) erfaßte elektrische Widerstand z. B. als Spannungsabfall über einen Meßverstärker, ein Hilfssteuergerät und ein Stellgerät auf Einflußgrößen wirkt, die eine Beeinflussung der Furnierendfeuchte bewirken.