EP0268774B1

EP0268774B1 - Durchlauftrockner für Furnierblätter

Info

Publication number: EP0268774B1
Application number: EP87113900A
Authority: EP
Inventors: Friedrich Roos; Peter Brod; Wilfried Möller
Original assignee: Babcock BSH AG
Current assignee: Grenzebach BSH GmbH
Priority date: 1986-11-22
Filing date: 1987-09-23
Publication date: 1994-12-07
Anticipated expiration: 2007-09-23
Also published as: DE3639929A1; DE3750841D1; ATE115276T1; US4831747A; EP0268774A2; EP0268774A3

Description

Die Erfindung betrifft einen Durchlauftrockner für Furnierblätter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei der Trocknung von Furnierblättern im Durchlaufverfahren tritt ein spezifisches Problem auf, das in diesem Maße in kaum einem anderen Gebiet der Trocknungstechnik vorzufinden ist: Zwei Faktoren, die für die zu verdampfende Wassermenge bestimmend sind, nämlich die Anfangsfeuchte der Furnierblätter und die Belegungsdichte des Förderers, sind sehr starken Schwankungen unterworfen. Dementsprechend muß die Trocknungsleistung in einem weiten Bereich variiert werden, um sie dem schwankenden Bedarf ständig anzupassen.
Zur Lösung dieses Problems wird in der DE-PS 27 21 965 ein Steuerverfahren vorgeschlagen, bei dem fortlaufend in mindestens zwei Feldern durch Messung des Temperaturabfalls der Umluftströme der lokale Wärmeverbrauch gemessen wird. Aus den Meßwerten läßt sich auf die Belegungsdichte und die Anfangsfeuchte und somit auf den Gesamtwärmebedarf schließen.
Mit Hilfe eines Rechners werden die Temperatur- und/oder die Durchlaufgeschwindigkeit berechnet und die entsprechenden Stellsignale für die Heizregister und/oder den Antriebsmotor der Fördereinrichtung erzeugt.
Da die Temperatur je nach Holzart nur in engen Grenzen variiert werden kann und da Temperaturänderungen wegen der großen Wärmeträgheit der Apparaturen naturgemäß sehr langsam verlaufen, kommt eine Steuerung der Temperatur in der Praxis nur als Grundeinstellung in Betracht. Eine Steuerung der Fördergeschwindigkeit hat großen Einfluß auf den Gesamtausstoß des Werkes und kann bei kontinuierlichen Furnierstraßen nur in Anpassung mit den vor- und nachgeschalteten Stationen erfolgen. Daher ist man bestrebt, unnötige Änderungen der Fördergeschwindigkeit zu vermeiden. Aus diesen Gründen schlägt die DE-OS 31 21 348 vor, zwecks Anpassung an den ermittelten Wärmebedarf die Drehzahl der Ventilatoren zu steuern.
Mit den erwähnten Verfahren gelingt es auch bei starken Schwankungen der Anfangsfeuchte und Belegungsdichte, die Endfeuchte in einem kleinen Toleranzbereich zu halten. Gelegentlich zeigen sich aber unzulässige Abweichungen von der gewünschten Endfeuchte infolge von Störeinflüssen. Einer dieser Störeinflüsse besteht z.B. darin, daß die Dicke der Furnierblätter innerhalb eines gewissen Toleranzbereichs schwankt. Diese Dickenunterschiede beeinflussen nicht nur die zu verdampfende Wassermenge, sondern wirken sich durch Verlängerung oder Verkürzung der Diffusionswege auch auf das Trocknungsverhalten aus. Erfahrungsgemäß bedingt z.B. eine Vergrößerung der Dicke von 10 % eine Verlängerung der Trocknungszeit von fast 20 %.
Da die toleranzbedingten Dickenunterschiede meßtechnisch nicht erfaßt werden und auch kaum erfaßbar sind, bewirken sie Abweichungen der Endfeuchte von vorausberechneten Wert. Ein anderer Störeinfluß ist die unterschiedliche Rohdichte, die ebenfalls zu praktisch unvermeidbaren Abweichungen der Endfeuchte vom Sollwert führt.
Durch die US-PS 33 50 789 ist es bekannt, aus der von der Oberfläche eines dünnen, porösen Gutes, z.B. eines Furnierblattes, ausgehenden Wärmestrahlung unter Berücksichtigung der Trocknungsbedingungen mittels einer empirisch zu ermittelnden Formel auf die Feuchte zu schließen. Unter anderem wird auch ein Trockner für bahnförmiges Gut beschrieben, der aus zwei hintereinander geschalteten Abschnitten besteht. Im ersten Abschnitt werden Temperatur und Gasgeschwindigkeit konstant gehalten. Ein Strahlungsmeßgerät ist am Ende des ersten Abschnitts angebracht. Der Meßwert wird mit einem Sollwert verglichen, und die Differenz dient als Steuersignal für die Heizung und/oder die Ventilatoren des zweiten Abschnitts.
Dieser Trockner ist möglicherweise geeignet, eine Materialbahn, deren Anfangsfeuchte innerhalb eines gewissen Toleranzbereichs schwankt, auf konstante Endfeuchte zu trocknen. Es dürfte aber in der Regel kaum möglich sein, den Feuchtegehalt von Furnierblättern unter konstanten Trocknungsbedingungen im ersten Abschnitt einem gemeinsamen Sollwert soweit anzunähern, daß die am Ende des ersten Abschnitts verbleibenden Unterschiede durch die vorgesehene Steuerung in der zweiten Zone ausgeglichen werden können. Wechselnde Belegungsdichte wird von dem Strahlungsmeßgerät nicht registriert und daher auch nicht kompensiert. Insbesondere wird in der Schrift nicht berücksichtigt, daß der funktionale Zusammenhang zwischen Oberflächentemperatur und Restfeuchte nur unterhalb des Fasersättigungspunkts gültig ist, der bei den meisten Holzarten zwischen etwa 25 und 40 % liegt.
Würde man die vorbekannte Anordnung zum Trocknen von Furnierblättern verwenden, so wäre nicht ohne weiteres gewährleistet, daß am Ende der ersten Zone alle Furnierblätter - ohne Rücksicht auf Anfangsfeuchte und Belegungsdichte - den Fasersättigungspunkt erreicht haben. Oberhalb des Fasersättigungspunktes ist die Materialtemperatur aber nahezu unabhängig von der Materialfeuchte; der Trocknungsvorgang verläuft entlang der Kühlgrenztemperatur.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Durchlauftrockner der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung die durch Störeinflüsse bedingten Abweichungen der Endfeuchte vom vorgeschriebenen Sollwert auf das zulässige Toleranzfeld zu begrenzen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch 1 gelöst.
Die Anordnung des Infrarotmeßumformers am Trocknerausgang hat mehrere Vorteile: Die starken Schwankungen der Anfangsfeuchte sind an dieser Stelle aufgrund der eingangsseitigen Steuerung weitgehend auskompensiert, so daß nur noch geringe Abweichungen vorkommen, die durch Meßungenauigkeiten und eingangsseitig nicht erfaßte Störeinflüsse bedingt sind. Die Feuchte liegt mit Sicherheit unter dem Fasersättigungspunkt, und zwar genügend weit, so daß ein eindeutiger auswertbarer Zusammenhang zwischen Oberflächentemperatur und Feuchte besteht. Der geschlossene Regelkreis berücksichtigt indirekt auch nicht direkt meßbare Einflüsse, wie unterschiedliche Belegungsdichte, unterschiedliche Dicke und unterschiedliche Rohdichte.
Durch die Merkmale des Anspruchs 2 läßt sich mit einfachen Mitteln die Korrektur der Endfeuchte stufenweise der Größe der auftretenden Abweichungen anpassen.
Durch das Merkmal des Anspruchs 3 wird vermieden, daß einzelne zufällige Ausreißer einen Schaltvorgang auslösen. Infolge der Mittelung über jeweils mehrere Meßwerte wird erst dann umgeschaltet, wenn sich an mehreren aufeinanderfolgenden Furnierblättern eine Tendenz zu unzulässigen Abweichungen zeigt.
Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels.
Figur 1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Durchlauftrockners für Furniere.
Figur 2 zeigt in größerem Maßstab einen Schnitt gemäß der Linie AA der Figur 1.
Der in der Zeichnung dargestellte Durchlauftrockner besteht in üblicher Weise aus einer Anzahl von aneinandergereihten Felder 1 bis 12. Dahinter folgt mit Abstand ein Kühlfeld 13. Jedes Feld ist mit einem Ventilator 14, mit Düseneinbauten 15 und mit einem Heizregister 16 ausgestattet. Die Düseneinbauten bewirken, wie bekannt, eine Querstromumwälzung der Trocknungsluft in jedem Feld. Die Ventilatoren 14 sind durch polumschaltbare Motoren 17 wahlweise mit zwei verschiedenen Drehzahlen antreibbar. In der Gehäusedecke sind bei den Feldern 2, 5 und 9 Abluftkamine 18 angeordnet. Jeder Abluftkamin ist mit einer Stellklappe 19 ausgestattet, die über einen Regler betätigt wird. Dem in der Zeichnung nicht dargestellten Regler wird als Regelgröße ein zur Luftfeuchte proportionales Signal zugeführt, das mit Hilfe eines ebenfalls nicht dargestellten Luftfeuchtemeßgerätes erzeugt wird. Eine Fördereinrichtung, bestehend aus einem Tragband 20 und einem Deckband 21, beide aus Drahtgeflecht, erstreckt sich über die gesamte Länge des Trockners einschließlich des Kühlfeldes 13.
In zwei Feldern, von denen das eine in der Nähe des Trocknereinganges und das andere etwa in der Mitte des Trockners liegt, z.B. in den Feldern 2 und 8, sind je zwei Temperaturmeßfühler 22, 23 so angebracht, daß der eine die Temperatur der umgewälzten Luft von ihrer Berührung mit den Furnierblättern mißt, der andere danach. Von den Meßfühlern 22, 23 sind Leitungen 24, 25 zu einem Steuergerät 26 geführt, das mit einem Rechner ausgestattet ist. Wie in der DE-PS 27 21 965 ausführlich erläutert, wertet der Rechner die Meßwerte aus, indem er direkt auf die Belegungsdichte der Fördereinrichtung und die Anfangsfeuchte der durchlaufenden Furnierblätter schließt. Daraus berechnet er nach einer vorgegebenen Funktion den erforderlichen Luftvolumenstrom für jedes Feld. Entsprechend den so berechneten Werten steuert er über die Leitung 27 die Motoren 17 des Trocknerabschnitts, der vom Eingangsfeld 1 z.B. bis zum Feld 8 reicht. Die Motoren der Felder 9 bis 12 des ausgangsseitigen Trocknerabschnitts sind von dem Steuergerät 26 unabhängig.
Am Trocknerausgang, zwischen dem letzten Trocknerfeld 12 und dem Kühlfeld 13, ist ein Infrarotmeßumformer 28 angeordnet. Dieser besteht im wesentlichen aus einem Bolometer mit einer spektralen Empfindlichkeit im Bereich zwischen etwa 2µ und 12µ und einem elektronischen Umformer, der das Ausgangssignal des Bolometers verarbeitet. Der Infrarotmeßumformer 28 wird durch einen Sensor 29, z.B. eine Lichtschranke, angesteuert, so daß er jeweils beim Durchgang eines Furnierblattes aktiviert ist. Das von dem Infrarotmeßumformer 28 erzeugte Signal wird einem Rechner 30 zugeführt. Dieser berechnet daraus unter Berücksichtigung der kontinuierlich gemessenen Trocknungsbedingungen, insbesondere Temperatur und Feuchte der Trocknungsluft, auf Grund einer empirisch ermittelten Formel die Materialfeuchte und leitet ein resultierendes Signal zu dem Regler 31, der über Leitungen 32 bis 35 die Motoren 17 der zu den Feldern 9 bis 12 gehörenden Ventilatoren 14 schaltet.
Der erfindungsgemäße Durchlauftrockner arbeitet folgendermaßen:
Von Hand oder über ein nicht zur Erfindung gehörendes Steuergerät werden die Temperaturen der einzelnen Felder vorgewählt, ferner die Luftfeuchte und die Bandgeschwindigkeit. Diese Einstellung erfolgt aufgrund empirischer Zusammenhänge in Abhängigkeit von charakteristischen Eigenschaften der zu verarbeitenden Furnierblätter, insbesondere von der Holzart und der Blattdicke. Bei dieser Grundeinstellung werden bei mittlerer Belegungsdichte Furnierblätter mittlerer Feuchte auf einen gewünschten Endwert getrocknet.
Wenn die Belegungsdichte und die Anfangsfeuchte nicht allzu stark von einem Mittelwert abweichen, laufen z.B. die Ventilatoren der Felder 1 bis 4 mit hoher Drehzahl, die Ventilatoren der Felder 5 bis 10 mit niedriger Drehzahl und die Ventilatoren der Felder 11 und 12 wieder mit hoher Drehzahl. Ändert sich nun der Wärmebedarf durch geänderte Belegungsdichte oder durch geänderte Anfangsfeuchte, so bewirkt das Steuergerät 26 eine entsprechende Anpassung der zugeführten Wärme in dem Trocknerabschnitt, der die Felder 1 bis 8 umfaßt. Bei erhöhtem Wärmebedarf wird zunächst zusätzlich der Ventilator des Feldes 5 auf hohe Drehzahl gebracht, anschließend der Reihe nach die Ventilatoren der Felder 6, 7 und 8, soweit notwendig. Andererseits werden bei verringertem Wärmebedarf die Ventilatoren der Felder 4, 3, 2, 1, soweit notwendig, auf niedrige Drehzahl umgeschaltet. Wenn nach Umschaltung aller verfügbaren Ventilatoren eine weitere Anpassung erforderlich ist, wird durch Änderung der Durchlaufgeschwindigkeit die Behandlungsdauer geändert.
Die beschriebene Steuerung zielt darauf ab, den Furnierblättern längs des gesamten Trocknungsweges in den Feldern 1 bis 12 insgesamt annähernd die Wärmemenge zuzuführen, die erforderlich ist, um das anfangs im Furnier enthaltene Wasser bis auf einen Rest von z.B. 3 bis 7 % zu verdampfen. Dieses Ziel wird bei Abwesenheit von Störeinflüssen in der Regel erreicht, wenn z.B. die Ventilatoren in den Feldern 9 und 10 mit niedriger Drehzahl und die Ventilatoren in den Feldern 11 und 12 mit hoher Drehzahl laufen.
Die tatsächliche Endfeuchte der austretenden Furnierblätter wird mit dem Infrarotmeßumformer 28 gemessen. Wenn die gemittelte Endfeuchte von mehreren, z.B. drei, aufeinanderfolgenden Furnierblättern außerhalb des zulässigen Bereichs liegt, wird je nach Vorzeichen der Abweichung die Drehzahl des Ventilators 10 erhöht oder die Drehzahl des Ventilators 11 erniedrigt. Falls notwendig, wird anschließend noch der Ventilator 9 bzw. der Ventilator 12 umgeschaltet.
Auf diese Weise gelingt es, Störeinflüsse zu kompensieren, die z.B. durch Abweichungen der Furnierdicke oder der Rohdichte von Nennwert verursacht werden. Für den Fall, daß die Änderung der Ventilatordrehzahl in den Feldern 9 bis 12 des ausgangsseitigen Trocknerabschnitts zur Kompensation der auftretenden Abweichungen ausnahmsweise nicht ausreicht, kann durch den Regler 31 zusätzlich eine Änderung der Durchlaufgeschwindigkeit bewirkt und/oder ein Warnsignal ausgelöst werden.
Es versteht sich, daß die ausgangsseitige Regelung den Charakter einer Korrekturmaßnahme hat. Sie ist wirksam in Verbindung mit einer eingangsseitigen Steuerung in Abhängigkeit vom gemessenen Wärmebedarf.
Dabei bewirkt die Steuerung schon einen weitgehenden Ausgleich der anfänglich starken Schwankungen.
Die Wirkung der Erfindung hängt aber nicht davon ab, daß der Wärmebedarf nach dem Verfahren ermittelt wird, das im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschrieben wird. Dieses Verfahrens ist zwar in der Regel, wenn Belegungsdichte und Anfangsfeuchte stark schwanken, sehr vorteilhaft. Wenn aber z.B. Furnierblätter von einheitlicher Größe, z.B. formatierte Schälfurniere, im gleichen Takt dem Förderer zugeführt werden, ist die Belegungsdichte konstant. In diesem Falle kann die Belegungsdichte in der Grundeinstellung berücksichtigt werden, und es genügt zur Ermittlung des Wärmebedarfs, den Temperaturabfall des Umluftstroms in einem einzigen Feld zu messen, das etwa in der Mitte des Trockners liegt.

Claims

Durchlauftrockner für Furnierblätter,
mit einer Fördereinrichtung (20, 21),
mit mehreren aneinander gereihten Feldern (1 - 12), die je mit einem Ventilator (14) und mit Einbauten (15) zur Erzeugung einer Querstromumwälzung der Trocknungsluft sowie mit einem Heizregister (16) ausgestattet sind,
mit Meßeinrichtungen (22, 23) zur Bestimmung der zu verdampfenden Wassermenge
und mit einem Steuergerät (26), das entsprechend der zu verdampfenden Wassermenge auf die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung (20, 21) und/oder auf die Drehzahl von Ventilatoren (14) einwirkt,
gekennzeichnet durch einen Regelkreis, bestehend aus einem am Ausgang des Trockners angeordneten Infrarotmeßumformer (28) zur Messung der Endfeuchte der austretenden Furnierblätter und einem Regler (31), der mit dem Signal des Infrarotmeßumformers (28) beaufschlagt wird und in einem dem Trocknerausgang benachbarten Abschnitt des Trockners im Sinne einer Konstanthaltung der Endfeuchte auf die Drehzahl der Motoren (17) der Ventilatoren (14) einwirkt.
Durchlauftrockner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Trocknerausgang benachbarte Abschnitt mehrere Felder (9 - 12) umfaßt und die Motoren (17) polumschaltbar sind.
Durchlauftrockner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des auf die Motoren (17) wirkenden Stellsignals jeweils mehrere aufeinanderfolgende Meßwerte des Infrarotmeßumformers (28) gemittelt werden.