EP0429947A1 - Control process for wood drying - Google Patents

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EP0429947A1
EP0429947A1 EP90121718A EP90121718A EP0429947A1 EP 0429947 A1 EP0429947 A1 EP 0429947A1 EP 90121718 A EP90121718 A EP 90121718A EP 90121718 A EP90121718 A EP 90121718A EP 0429947 A1 EP0429947 A1 EP 0429947A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
drying
temperature
control system
wood
air
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP90121718A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Panteley Dr. Kisseloff
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Original Assignee
Individual
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Publication of EP0429947A1 publication Critical patent/EP0429947A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B25/00—Details of general application not covered by group F26B21/00 or F26B23/00
    • F26B25/22—Controlling the drying process in dependence on liquid content of solid materials or objects
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/06—Controlling, e.g. regulating, parameters of gas supply

Definitions

  • wood In its original state, wood has a high moisture content.
  • the moisture content of the wood which is mostly in the form of sawn timber as the starting product, must be reduced to a certain residual moisture content.
  • lumber is dried outdoors and / or in technical systems using various drying processes. So-called fresh air exhaust air drying chambers, which work according to the principle of thermal evaporation drying in a forced warm air flow, are of the greatest importance for technical lumber drying in practice.
  • the "drying" phase is programmed in individual time stages, with each time stage having a corresponding target air temperature and a corresponding target air humidity, coordinated with the type of wood to be dried, wood thickness, initial wood moisture and desired end wood moisture , is assigned.
  • the disadvantage of this method is that the climate in the drying chamber is independent of the actually decreasing moisture of the wood is controlled; its use requires extensive practical experience with drying under the same conditions (type of wood, wood thickness, initial moisture), which must be taken into account when determining the drying programs.
  • Table 1 An example of a "time-dependent" drying program is shown in Table 1.
  • a disadvantage of the "wood moisture dependent" control method is the measurement inaccuracy of the current electrical wood moisture measurement method. Especially with freshly sawn wood, with moisture over 60%, the measurement inaccuracy is already ⁇ 20 and more percent. For this reason, the specifications of the drying programs regarding the climate setpoints for the "drying" phase are not followed with sufficient accuracy in accordance with the moisture actually present in the wood. In drying practice, this often results in the control system making an early or late change in the climate setpoints during the "drying" phase. A premature change in the climate in the drying chamber in the direction of a tightening of the drying causes the occurrence of drying errors in the wood (cracks, tension, deformation and discoloration). On the other hand, a delayed climate exacerbation is associated with disproportionately long drying times.
  • the invention is therefore based on the object, while avoiding the disadvantages of the time-dependent and wood moisture-dependent control method, to provide a method which is capable of making appropriate changes in the climate in fresh air / exhaust air drying chambers during the "drying" phase independently, on the one hand to achieve shorter drying times and on the other hand to avoid drying damage.
  • the invention is based on the known physical relationship between the drying process and the temperature profile in hygroscopic goods during thermal evaporation drying. The following can be said:
  • the same effect can also be achieved by reducing the relative humidity of the surrounding air, because this also stimulates evaporation and the good temperature drops compared to the dry temperature of the surrounding air. When there is no more evaporation, the good temperature reaches the level of the dry temperature of the surrounding air.
  • This physically justified situation can be used for an automatic control of the drying of sawn timber in fresh air / exhaust air drying chambers during the "drying" phase.
  • the underlying idea is to continuously measure the temperature in the middle of the board thickness of the drying lumber and to use the periodically queried temperature measured value as a guide variable for controlling the control variables air temperature and relative air humidity in the drying chamber in order to achieve a desired, higher, or maintain a lower drying speed.
  • the implementation of the control method according to the invention requires the installation of known electrical temperature sensors in the middle of the board thickness of some representative boards of the drying batch, which are connected via cable lines to the process computer of the control system of the drying chamber.
  • the drying cycle is controlled according to the instructions of a program, which is entered in the memory of the process computer.
  • the program also contains customary instructions for the "heating” and “conditioning” phases, which complete the entire drying process.
  • these are setpoints for the air temperature and the relative air humidity that can be reached in the drying chamber at the end of the heating up phase, as well as the default time for the duration of the heating up phase.
  • the numerical instructions a), b), c) and d) are to be determined from test drying for each type of wood and wood thickness to be dried, depending on the desired level of drying and demands on the drying quality of the sawn timber.
  • the numerical instruction e), depending on the desired final moisture content of the timber to be dried, can be found in known tables for wood moisture equilibrium numbers depending on temperature and relative air humidity.
  • Table 3 An example of a drying program based on the control method according to the invention is shown in Table 3.
  • the mode of operation of the program instructions on the climate in the drying chamber is explained on the basis of the following exemplary embodiment and the numerical information from Table 3. It is assumed that only one temperature sensor is attached in the middle of the board thickness of a wooden board of the drying batch.
  • the air temperature and the relative humidity in the drying chamber are raised to the setpoints of 40 ° C air temperature and 70% relative humidity within the specified 5-hour duration of the heating phase. This results in a drying climate in the chamber at the end of the heating phase, which causes a corresponding initial intensity of drying of the sawn timber.
  • the wood temperature reaches a certain value that is below the setpoint of the air temperature.
  • the temperature display of the wood temperature sensor is activated as a reference variable for controlling the air temperature and the relative humidity. On the basis of the specified 1-hour time interval for the query of the wood temperature, it is determined after the end of each hour whether and if so to what extent a temperature increase compared to the last query has taken place.
  • the drying climate in the drying chamber is gradually tightened in the course of the "drying" phase in order to counteract the decreasing evaporation intensity in the wood.
  • the choice of the proportionality factors X and Y and the time factor Z determine the desired extent of the intensification of the evaporation and thus have a decisive influence on the duration of the "drying" phase.
  • the temperature equality between wood and air means that no more moisture evaporation takes place in the wood, because a state of equilibrium has been established between the environment and the moisture content of the wood, or the desired final wood moisture has been reached.
  • This state is determined by the process computer of the control system as the end of the phase "Drying" rated.
  • the control system is instructed by the drying program to set the target values for the "Conditioning” phase - 60 ° C air temperature and 55% relative air humidity. After the specified time of 24 hours has passed, the "Conditioning" phase and thus the entire drying cycle is completed.
  • the main advantage of the control method according to the invention for sawn timber drying in fresh air / exhaust air drying chambers is that it does not require any time (as in the "time-dependent” control method) and without a measurement of the wood moisture decrease (as in the "wood moisture-dependent” control method).
  • the change in the drying climate in the drying chamber by the control system in the direction of a tightening of the drying takes place solely on the basis of the characteristic course of the temperature in the middle of the board for each type of wood and each thickness. It is possible - by choosing the proportionality factors X and Y and the time factor Z - to determine the extent of the tightening of the drying climate and thus to influence the duration and the drying quality in an advantageous manner.
  • the electrical temperature measurement in the wood can be carried out with the usual technical means with a sufficiently high accuracy. This ensures that no faulty measured value displays, such as in the case of electrical wood moisture measurement, lead to a premature or delayed change in the drying climate compared to the actual moisture level of the wood. In this way drying damage can be avoided on the one hand and drying times as short as possible can be achieved on the other hand.

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Abstract

Process for control of the drying sequence in fresh air/outgoing air wood drying chambers by means of a computer-controlled regulating installation, the wood temperature, which is measured continuously in the centre of the cut wood to be dried and transmitted in the computer of the regulating installation, serving as guide variable for the regulating variables air temperature and relative air humidity of the drying air.

Description

Der Werkstoff Holz weist in seinem ursprünglichen Zustand einen hohen Feuchtegehalt auf. Zur Weiterverarbeitung für die verschie­densten Zwecke muss der Feuchtegehalt des Holzes, das als Ausgangsprodukt meistens in Form von Schnittholz vorliegt, auf einen bestimmten Restfeuchtegehalt herabgesetzt werden. Um dies zu erreichen, wird Schnittholz im Freien und/oder in technischen Anlagen nach verschiedenen Trocknungsverfahren getrocknet. Die grösste Bedeutung für die technische Schnittholztrocknung in der Praxis haben sogenannte Frischluft-Abluft-Trockenkammern, die nach dem Prinzip der thermischen Verdunstungstrocknung in einem erzwungenen Warmluftstrom arbeiten.In its original state, wood has a high moisture content. For further processing for a wide variety of purposes, the moisture content of the wood, which is mostly in the form of sawn timber as the starting product, must be reduced to a certain residual moisture content. To achieve this, lumber is dried outdoors and / or in technical systems using various drying processes. So-called fresh air exhaust air drying chambers, which work according to the principle of thermal evaporation drying in a forced warm air flow, are of the greatest importance for technical lumber drying in practice.

Derzeit werden in neuen Frischluft/Abluft-Trockenkammern hauptsächlich automatische Regelanlagen, ausgerüstet mit Prozessrechnern, eingesetzt. Der gesamte Trocknungsablauf wird durch ein Trocknungsprogramm, das im Prozessrechner eingegeben wird, gesteuert. Ueblicherweise ist der Ablauf eines Trocknungs­zyklus in die Phasen "Aufheizen", "Trocknen" und "Klimatisieren" unterteilt. Je nach dem, wie das Klima in der Trockenkammer, charakterisiert durch die Lufttemperatur und die relative Luftfeuchte, während der eigentlichen Trocknung (Phase "Trock­nen") gesteuert wird, werden in der Praxis fast ausschliesslich "zeitabhängige" und "holzfeuchteabhängige" Steuerverfahren verwendet.Currently, automatic control systems equipped with process computers are mainly used in new fresh air / exhaust air drying chambers. The entire drying process is controlled by a drying program that is entered in the process computer. The course of a drying cycle is usually divided into the phases "heating", "drying" and "air conditioning". Depending on how the climate in the drying chamber, characterized by the air temperature and the relative humidity, is controlled during the actual drying ("drying" phase), in practice "time-dependent" and "wood moisture-dependent" control methods are used almost exclusively.

Bei dem "zeitabhängigem" Steuerverfahren wird die Phase "Trocknen" in einzelnen Zeitstufen programmiert, wobei jeder Zeitstufe eine entsprechende Soll-Lufttemperatur und eine entsprechende Soll-Luftfeuchte, abgestimmt auf die jeweils zu trocknende Holzart, Holzdicke, Anfangs-Holzfeuchte und gewünschte End-Holzfeuchte, zugeordnet wird. Der Nachteil dieses Verfahrens ist, dass das Klima in der Trockenkammer unabhängig von der tatsächlich abnehmenden Feuchte des Holzes gesteuert wird; dessen Anwendung erfordert umfangreiche praktische Erfahrungen mit Trocknungen unter gleichen Voraussetzungen (Holzart, Holzdicke, Anfangsfeuchte), die bei der Festlegung der Trocknungsprogramme zu berücksichtigen sind. Ein Beispiel eines "zeitabhängigen" Trocknungsprogramms ist in Tabelle 1 dargestellt.In the "time-dependent" control process, the "drying" phase is programmed in individual time stages, with each time stage having a corresponding target air temperature and a corresponding target air humidity, coordinated with the type of wood to be dried, wood thickness, initial wood moisture and desired end wood moisture , is assigned. The disadvantage of this method is that the climate in the drying chamber is independent of the actually decreasing moisture of the wood is controlled; its use requires extensive practical experience with drying under the same conditions (type of wood, wood thickness, initial moisture), which must be taken into account when determining the drying programs. An example of a "time-dependent" drying program is shown in Table 1.

Bei dem "holzfeuchteabhängigem" Steuerverfahren wird dagegen das Klima in der Trockenkammer während der Phase "Trocknen" auf Grund der Abnahme der Feuchte des Holzes gesteuert. Dabei wird die Holzfeuchte repräsentativer Bretter der Trocknungscharge elektrisch, nach dem Widerstandsprinzip, mittels eingeschlagenen Messelektroden gemessen und durch Kabelleitungen dem Prozessrechner der Regelanlage übertragen. Im Trocknungsprogramm werden für die Phase "Trocknen" Sollwerte für die Lufttemperatur und die relative Luftfeuchte vorgegeben, die von der Regelanlage einzustellen sind, wenn die Holzfeuchte bestimmte, abnehmende Werte erreicht. Ein Beispiel eines "holzfeuchteabhängigen" Trocknungsprogramms ist in Tabelle 2 dargestellt.In the "wood moisture dependent" control method, however, the climate in the drying chamber is controlled during the "drying" phase due to the decrease in the moisture of the wood. The wood moisture of representative boards of the drying batch is measured electrically, using the resistance principle, by means of inserted measuring electrodes and transmitted to the process computer of the control system via cable lines. In the drying program, setpoints for the air temperature and the relative air humidity are specified for the "drying" phase, which the control system must set when the wood moisture reaches certain decreasing values. An example of a "wood moisture dependent" drying program is shown in Table 2.

Nachteilig bei dem "holzfeuchteabhängigem" Steuerverfahren ist die Messungenauigkeit der derzeitigen elektrischen Holzfeuchte-­Messverfahren. Insbesondere beim sägefrischem Holz, mit Feuchte über 60 %, beträgt die Messungenauigkeit bereits ± 20 und mehr Prozente. Aus diesem Grund werden die Vorgaben der Trocknungs­programme, betreffend der Klima-Sollwerte für die Phase "Trocknen", nicht in ausreichend genauer Uebereinstimmung mit der tatsächlich im Holz vorhandenen Feuchte befolgt. Dies hat in der Trocknungspraxis oft zur Folge, dass die Regelanlage während der Phase "Trocknen" eine verfrühte oder auch verspätete Veränderung der Klima-Sollwerte vornimmt. Eine zeitlich verfrühte Veränderung des Klimas in der Trockenkammer in Richtung einer Verschärfung der Trocknung verursacht das Auftreten von Trocknungsfehlern im Holz (Risse, Spannungen, Verformungen und Verfärbungen). Hingegen ist ein verspätete Verschäfung des Klimas mit unverhältnismässig langen Trocknungszeiten verbunden.A disadvantage of the "wood moisture dependent" control method is the measurement inaccuracy of the current electrical wood moisture measurement method. Especially with freshly sawn wood, with moisture over 60%, the measurement inaccuracy is already ± 20 and more percent. For this reason, the specifications of the drying programs regarding the climate setpoints for the "drying" phase are not followed with sufficient accuracy in accordance with the moisture actually present in the wood. In drying practice, this often results in the control system making an early or late change in the climate setpoints during the "drying" phase. A premature change in the climate in the drying chamber in the direction of a tightening of the drying causes the occurrence of drying errors in the wood (cracks, tension, deformation and discoloration). On the other hand, a delayed climate exacerbation is associated with disproportionately long drying times.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der Nachteile der genannten zeit- und holzfeuchte­abhängigen Steuerverfahren, ein Verfahren zu schaffen, das imstande ist, zweckmässige Veränderungen des Klimas in Frischluft/Abluft-Trockenkammern während der Phase "Trocknen" selbständig vorzunehmen, um einerseits kürzere Trocknungszeiten zu erzielen und andererseits Trocknungsschäden zu vermeiden.The invention is therefore based on the object, while avoiding the disadvantages of the time-dependent and wood moisture-dependent control method, to provide a method which is capable of making appropriate changes in the climate in fresh air / exhaust air drying chambers during the "drying" phase independently, on the one hand to achieve shorter drying times and on the other hand to avoid drying damage.

Der Erfindung ist der, an sich bekannte, physikalische Zusammenhang zwischen Trocknungsablauf und Temperaturverlauf in hygroskopischen Gütern während der thermischen Verdunstungs­trocknung, zugrundegelegt. Es kann hierzu folgendes gesagt werden:The invention is based on the known physical relationship between the drying process and the temperature profile in hygroscopic goods during thermal evaporation drying. The following can be said:

Solange ein feuchtes Gut, unter gegebenen Klimabedingungen (Lufttemperatur und relative Luftfeuchte), Feuchtigkeit durch Verdunstung an die Umgebung abgibt, bleibt seine Temperatur unter der Trockentemperatur der umgebenden Luft. Diese Erscheinung ist auf die, während der Verdunstung, verbrauchte Verdampfungswärme zurückzuführen, welche aus dem Trocknungsgut entzogen wird. Die Temperaturdifferenz, die sich aus diesem Grund zwischen umgebender Luft und Gut einstellt, hängt von der Intensität der Verdunstung d.h. von der Trocknungsgeschwindigkeit ab. Ein Nachlassen der Verdunstungsintensität hat stets einen Temperaturanstieg im Trocknungsgut zur Folge. Wenn die Trocken­temperatur der umgebenden Luft angehoben wird, vergrössert sich die Differenz zur Gutstemperatur und die Trocknungsgeschwin­digkeit nimmt zu. Die gleiche Wirkung kann auch durch ein Herabsetzen der relativen Luftfeuchte der umgebenden Luft erreicht werden, weil damit die Verdunstung ebenfalls angeregt wird und die Gutstemperatur gegenüber der Trockentemperatur der umgebenden Luft absinkt. Wenn keine Verdunstung mehr stattfindet, erreicht die Gutstemperatur das Niveau der Trockentemperatur der umgebenden Luft.As long as a moist good, under given climatic conditions (air temperature and relative humidity), releases moisture to the environment through evaporation, its temperature remains below the dry temperature of the surrounding air. This phenomenon is due to the heat of vaporization consumed during evaporation, which is removed from the material to be dried. The temperature difference that occurs between the surrounding air and the material for this reason depends on the intensity of evaporation, ie on the drying rate. A decrease in the evaporation intensity always results in an increase in temperature in the material to be dried. If the drying temperature of the surrounding air is raised, the difference to the good temperature increases and the drying speed increases. The same effect can also be achieved by reducing the relative humidity of the surrounding air, because this also stimulates evaporation and the good temperature drops compared to the dry temperature of the surrounding air. When there is no more evaporation, the good temperature reaches the level of the dry temperature of the surrounding air.

Dieser physikalisch begründete Sachverhalt kann für eine automatisch wirkende Steuerung der Trocknung von Schnittholz in Frischluft/Abluft Trockenkammern, während der Phase "Trocknen", eingesetzt werden. Der zugrunde liegende Gedanke dabei ist, die Temperatur in der Mitte der Brettdicke des trocknenden Schnitt­holzes kontinuierlich zu messen und den periodisch abgefragten Temperatur-Messwert als Führungsgrösse für die Steuerung der Regelgrössen Lufttemperatur und relative Luftfeuchte in der Trockenkammer zu verwenden, um eine angestrebte, höhere, oder auch niedrigere Trocknungsgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten.This physically justified situation can be used for an automatic control of the drying of sawn timber in fresh air / exhaust air drying chambers during the "drying" phase. The underlying idea is to continuously measure the temperature in the middle of the board thickness of the drying lumber and to use the periodically queried temperature measured value as a guide variable for controlling the control variables air temperature and relative air humidity in the drying chamber in order to achieve a desired, higher, or maintain a lower drying speed.

Der Erfindungsgedanke wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei wird von der üblichen Einrichtung einer Frischluft/Abluft-Trockenkammer, ausgerüstet mit einer Regel­anlage mit Prozessrechner und dazugehörenden elektrischen Messfühlern für die Lufttemperatur und die relative Luftfeuchte ausgegangen.The inventive concept is explained in more detail using an exemplary embodiment. The usual setup of a fresh air / exhaust air drying chamber, equipped with a control system with process computer and associated electrical sensors for the air temperature and the relative air humidity, is assumed.

Die Verwirklichung des erfindungsgemässen Steuerverfahrens erfordert die Anbringung von bekannten elektrischen Temperatur-­Messfühlern in der Mitte der Brettdicke einiger repräsentativer Bretter der Trocknungscharge, die über Kabelleitungen mit dem Prozessrechner der Regelanlage der Trockenkammer verbunden werden. Die Steuerung des Trocknungszyklus erfolgt auf Anweisungen eines Programms, welches im Speicher des Prozess­rechners eingegeben wird. Das Programm enthält, nebst den erfindungsgemässen Anweisungen für die Phase "Trocknen", auch übliche Anweisungen für die Phasen "Aufheizen" und "Konditio­nieren", die den gesamten Trocknungsablauf vervollständigen. Für die Phase "Aufheizen" sind dies Sollwerte für die Lufttemperatur und die relative Luftfeuchte, die am Ende der Aufheizphase in der Trockenkammer zu erreichen sind, sowie Vorgabezeit für die Dauer der Aufheizphase. Für die Phase "Konditionieren" sind dies Sollwerte für die Lufttemperatur und die relative Luftfeuchte, die am Anfang der Phase "Konditionieren" von der Regelanlage in der Trockenkammer einzustellen sind, sowie Vorgabezeit für die Dauer der Phase "Klimatisieren".The implementation of the control method according to the invention requires the installation of known electrical temperature sensors in the middle of the board thickness of some representative boards of the drying batch, which are connected via cable lines to the process computer of the control system of the drying chamber. The drying cycle is controlled according to the instructions of a program, which is entered in the memory of the process computer. In addition to the instructions according to the invention for the "drying" phase, the program also contains customary instructions for the "heating" and "conditioning" phases, which complete the entire drying process. For the "heating up" phase, these are setpoints for the air temperature and the relative air humidity that can be reached in the drying chamber at the end of the heating up phase, as well as the default time for the duration of the heating up phase. For the "Conditioning" phase, these are setpoints for the air temperature and the relative humidity, which must be set by the control system in the drying chamber at the beginning of the "Conditioning" phase, as well as the default time for the Duration of the "air conditioning" phase.

Als erfindungsgemässe Anweisungen, die im Prozessrechner der Regelanlage für die Phase "Trocknen" einzugeben sind, gelten:

  • a) Ein erster Proportionalitätsfaktor X für die Steuerung der Lufttemperatur in Abhängigkeit von den Holztemperatur-Messwerten, der angibt, wie die Lufttemperatur während der Trocknungsphase proportional zum Anstieg der Holztemperatur zu erhöhen ist. Die wählbaren Werte für den ersten Proportionalitätsfaktor X sind von 1 bis 4, wobei gilt, dass je grösser der Wert, desto schärfer die Trocknung.
  • b) Ein zweiter Proportionalitätsfaktor Y für die Steuerung der relativen Luftfeuchte in Abhängigkeit von den Holztemperatur-­Messwerten, der angibt, wie die relative Luftfeuchte während der Trocknungsphase proportional zum Anstieg der Holztemperatur herabzusetzen ist. Die wählbaren Werte für den zweiten Proportionalitätsfaktor Y sind von 1 bis 4, wobei gilt, dass je grösser der Wert, desto schärfer die Trocknung.
  • c) Ein Zeitfaktor Z, mit dem das Zeitintervall für die Abfrage der Holztemperatur-Messfühler festgelegt wird.
  • d) Ein erster Eckwert LT max. für die Lufttemperatur. Diese erste Eckwert gibt an, welche maximale Temperatur die Luft in der Kammer erreichen darf. Die Regelanlage der Kammer erhält zugleich die Anweisung die Lufttemperatur in der Kammer auf den vorgegebenen ersten Eckwert LT max. bis Ende der Phase "Trocknen" konstant zu halten.
  • e) Ein zweiter Eckwert LF für die relative Luftfeuchte, der in der Kammer, nach Erreichung des ersten Eckwertes der Luft­temperatur LT max., von der Regelanlage einzustellen und bis Ende der Phase "Trocknen" konstant zu halten ist.
Instructions according to the invention which are to be entered in the process computer of the control system for the "drying" phase are:
  • a) A first proportionality factor X for controlling the air temperature as a function of the wood temperature measured values, which specifies how the air temperature is to be increased in proportion to the increase in the wood temperature during the drying phase. The selectable values for the first proportionality factor X are from 1 to 4, with the rule that the larger the value, the sharper the drying.
  • b) A second proportionality factor Y for the control of the relative air humidity as a function of the wood temperature measured values, which specifies how the relative air humidity is to be reduced in proportion to the increase in the wood temperature during the drying phase. The selectable values for the second proportionality factor Y are from 1 to 4, whereby the larger the value, the sharper the drying.
  • c) A time factor Z , with which the time interval for querying the wood temperature sensors is determined.
  • d) A first basic value LT max . for the air temperature. This first basic value specifies the maximum temperature that the air in the chamber may reach. The control system of the chamber also receives the instruction to set the air temperature in the chamber to the specified first basic value LT max . to keep constant until the end of the "drying" phase.
  • e) A second basic value LF for the relative air humidity, which must be set in the chamber after reaching the first basic value of the air temperature LT max ., and kept constant until the end of the "drying" phase.

Die zahlenmässigen Anweisungen a), b), c) und d) sind für jede zu trocknende Holzart und Holzdicke, je nach gewünschter Trocknungs­schärfe und Ansprüchen an die Trocknungsqualität des Schnitt­holzes, aus Versuchstrocknungen zu ermitteln. Die zahlenmässige Anweisung e) ist, je nach gewünschter Endfeuchte des zu trocknen­den Schnittholzes, aus bekannten Tabellen für Holzfeuchte-Gleich­gewichtszahlen in Abhängigkeit von Temperatur und relativer Luftfeuchte zu entnehmen.The numerical instructions a), b), c) and d) are to be determined from test drying for each type of wood and wood thickness to be dried, depending on the desired level of drying and demands on the drying quality of the sawn timber. The numerical instruction e), depending on the desired final moisture content of the timber to be dried, can be found in known tables for wood moisture equilibrium numbers depending on temperature and relative air humidity.

Ein Beispiel eines Trocknungsprogramms, basierend auf dem erfindungsgemässen Steuerverfahren, ist in Tabelle 3 dargestellt. Die Wirkungsweise der Programm-Anweisungen auf das Klima in der Trockenkammer wird anhand des folgenden Ausführungsbeispiels und den zahlenmässigen Angaben aus Tabelle 3 erklärt. Dabei wird angenommen, dass nur ein Temperatur-Messfühler in der Mitte der Brettdicke eines Holzbrettes der Trocknungscharge angebracht ist.An example of a drying program based on the control method according to the invention is shown in Table 3. The mode of operation of the program instructions on the climate in the drying chamber is explained on the basis of the following exemplary embodiment and the numerical information from Table 3. It is assumed that only one temperature sensor is attached in the middle of the board thickness of a wooden board of the drying batch.

Zu Beginn des Trocknungszyklus wird, innerhalb der vorgegebenen 5-stündigen Dauer der Aufheizphase, die Lufttemperatur und die relative Luftfeuchte in der Trockenkammer auf die Sollwerte 40°C Lufttemperatur und 70% relative Luftfeuchte angehoben. Damit stellt sich in der Kammer am Ende der Aufheizphase ein Trocknungsklima ein, dass eine entsprechende anfängliche Intensität der Trocknung des Schnittholzes hervorruft. Die Holztemperatur erreicht dabei einen bestimmten Wert, der unter dem Sollwert der Lufttemperatur liegt. Mit Beginn der Phase "Trocknen" wird die Temperaturanzeige des Holztemperatur-­Messfühlers als Führungsgrösse für die Regelung der Lufttempe­ratur und der relativen Luftfeuchte zugeschaltet. Auf Grund des vorgegebenen 1-stündigen Zeitintervalls für die Abfrage der Holztemperatur, wird nach Ablauf jeder Stunde fesetgestellt, ob und gegebenenfalls in welchem Umfang eine Temperaturerhöhung gegenüber der letzten Abfrage stattgefunden hat. Wenn keine, oder nur eine geringe, beispielsweise 0,1°C betragende, Temperatur­erhöhung registriert wird, so erfolgt keine Anweisung an die Regelanlage die Lufttemperatur in der Trockenkammer zu erhöhen, bzw. die relative Luftfeuchte abzusenken. Die Sollwerte der Lufttemperatur und der relativen Luftfeuchte bleiben somit auf dem letzten Stand. Wenn jedoch die Temperaturerhöhung des Holzes über 0,1°C beträgt, so wird die registrierte Differenz zwischen der aktuellen und der letzten Abfrage des Holztemperatur-Mess­fühlers mit dem vorgegebenen Proportionalitätsfaktor X multipliziert und mit dem letzten Sollwert der Lufttemperatur addiert. Das Additionsergebnis wird dann als neuer Sollwert der Lufttemperatur von der Klimaregelanlage übernommen. In gleicher Weise wird bei der stündlichen Abfrage des Holztemperatur-Mess­fühlers mit der relativen Luftfeuchte verfahren, nur dass in diesem Fall der Sollwert der relativen Luftfeuchte, entsprechend dem Proportionalitätsfaktor Y, abgesenkt wird.At the beginning of the drying cycle, the air temperature and the relative humidity in the drying chamber are raised to the setpoints of 40 ° C air temperature and 70% relative humidity within the specified 5-hour duration of the heating phase. This results in a drying climate in the chamber at the end of the heating phase, which causes a corresponding initial intensity of drying of the sawn timber. The wood temperature reaches a certain value that is below the setpoint of the air temperature. At the beginning of the "drying" phase, the temperature display of the wood temperature sensor is activated as a reference variable for controlling the air temperature and the relative humidity. On the basis of the specified 1-hour time interval for the query of the wood temperature, it is determined after the end of each hour whether and if so to what extent a temperature increase compared to the last query has taken place. If no, or only a small, for example 0.1 ° C, temperature increase is registered, then there is no instruction to the control system to increase the air temperature in the drying chamber, or lower the relative humidity. The setpoints of the air temperature and the relative air humidity thus remain up to date. However, if the temperature increase of the wood is above 0.1 ° C, the registered difference between the current and the last query of the wood temperature sensor with the specified proportionality factor X multiplied and added to the last setpoint of the air temperature. The result of the addition is then adopted as the new setpoint for the air temperature by the climate control system. The same procedure is used for the hourly polling of the wood temperature sensor with the relative air humidity, only in this case the setpoint of the relative air humidity is reduced in accordance with the proportionality factor Y.

Auf diese Art und Weise wird das Trocknungsklima in der Trocken­kammer im Verlauf der Phase "Trocknen" allmählich verschärft, um der nachlassenden Verdunstungsintensität im Holz entgegen­zuwirken. Die Wahl der Proportionalitätsfaktoren X und Y, sowie des Zeitfaktors Z bestimmen dabei das gewünschte Ausmass der Intensivierung der Verdunstung und beeinflussen damit massgebend die Dauer der Phase "Trocknen".In this way, the drying climate in the drying chamber is gradually tightened in the course of the "drying" phase in order to counteract the decreasing evaporation intensity in the wood. The choice of the proportionality factors X and Y and the time factor Z determine the desired extent of the intensification of the evaporation and thus have a decisive influence on the duration of the "drying" phase.

Wenn die Lufttemperatur in der Trockenkammer den vorgegebenen Eckwert LT max. = 75°C erreicht, wird die Holztemperatur als Führungsgrösse ausser Funktion gesetzt. Gleichzeitig bekommt die Regelung die Anweisung, die Lufttemperatur in der Trockenkammer auf den vorgegebenen Eckwert LT max. = 75°C nunmehr konstant zu halten und die relative Luftfeuche auf den vorgegebenen Eckwert LF = 60% einzustellen und ebenfalls konstant zu halten. Die Phase "Trocknen" wird fortgesetzt, bis die Holztemperatur die Luft­temperatur LT max. = 75°C erreicht hat. Die Temperaturgleichheit zwischen Holz und Luft bedeutet, dass keine Feuchteverdunstung im Holz mehr stattfindet, weil sich ein Gleichgewichtszustand zwischen Umgebung und Feuchtegehalt des Holzes eingestellt hat, bzw. die gewünschte End-Holzfeuchte erreicht ist. Dieser Zustand wird von dem Prozessrechner der Regelanlage als Ende der Phase "Trocknen" gewertet. Gleichzeitig wird die Regelung durch das Trocknungsprogramm angewiesen, die Soll-Werte der Phase "Konditionieren" -60°C Lufttemperatur und 55% relative Luftfeuchte - einzustellen. Nach Ablauf der Vorgabezeit von 24 h ist die Phase "Konditionieren" und damit auch der gesamte Trocknungszyklus beendet.If the air temperature in the drying chamber exceeds the specified basic value LT max. = 75 ° C reached, the wood temperature is deactivated as a reference variable. At the same time, the control system receives the instruction to set the air temperature in the drying chamber to the specified basic value LT max. = 75 ° C now to keep constant and to set the relative air humidity to the specified basic value LF = 60% and also to keep it constant. The "drying" phase continues until the wood temperature reaches the air temperature LT max. = Has reached 75 ° C. The temperature equality between wood and air means that no more moisture evaporation takes place in the wood, because a state of equilibrium has been established between the environment and the moisture content of the wood, or the desired final wood moisture has been reached. This state is determined by the process computer of the control system as the end of the phase "Drying" rated. At the same time, the control system is instructed by the drying program to set the target values for the "Conditioning" phase - 60 ° C air temperature and 55% relative air humidity. After the specified time of 24 hours has passed, the "Conditioning" phase and thus the entire drying cycle is completed.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemässen Steuerverfahrens für die Schnittholztrocknung in Frischluft/Abluft-Trockenkammern besteht darin, dass es ohne Zeitvorgaben (wie bei den "zeitabhän­gigen" Steuerverfahren) und ohne eine Messung der Holzfeuchte-­Abnahme (wie bei den "holzfeuchteabhängigen" Steuerverfahren) auskommt. Die Veränderung des Trocknungsklimas in der Trocken­kammer durch die Regelanlage in Richtung einer Trocknungsver­schärfung erfolgt einzig und allein auf Grund des für jede Holzart und jede Holzdicke charakteristischen Verlaufs der Temperatur in der Brettmitte. Dabei besteht die Möglichkeit - über die Wahl der Proportionalitätsfaktoren X und Y und des Zeitfaktors Z - das Ausmass der Verschärfung des Trocknungsklimas zu bestimmen und damit die Zeitdauer und die Trocknungsqualität vorteilhaft zu beeinflussen. Die elektrische Temperaturmessung im Holz kann mit üblichen technischen Mitteln mit einer ausreichend grossen Genauigkeit vorgenommen werden. Dadurch wird sicher­gestellt, dass keine fehlerbehafteten Messwertanzeigen, wie z.B. bei der elektrischen Holzfeuchtemessung, eine gegenüber dem tatsächlichen Feuchtezustand des Holzes verfrühte oder verspätete Veränderung des Trocknungsklimas bewirken. Auf diese Art und Weise können einerseits Trocknungsschäden vermieden und anderseits möglichst kurze Trocknungszeiten erreicht werden. Tabelle 1 Beispiel eines "zeitabhängigen" Trocknungsprogramms nach dem Stand der Technik Phase Aufheizen: Dauer: 5 h Lufttemperatur: Anfangs-Wert 20°C End-Wert 50°C Luftfeuchte: Anfangs-Wert 55% End-Wert 85% Phase Trocknen: Zeitstufen Dauer H Lufttemperatur °C Luftfeuchte % 1 30 50 85 2 20 50 80 3 20 50 70 4 25 55 65 5 25 60 60 6 20 70 55 7 20 75 50 8 10 75 45 9 10 75 35 Phase Konditionieren: Dauer: 24 h Lufttemperatur: 60°C Luftfeuchte: 55% Tabelle 2 Beispiel eines "holzfeuchteabhängigen" Trocknungprogramms nach dem Stand der Technik Phase Aufheizen: Dauer: 5 h Laufttemperatur: Anfangs-Wert 20°C End-Wert 50°C Luftfeuchte: Anfangs-Wert 55% End-Wert 85% Phase Trocknen: Holzfeuchte % Lufttemperatur °C Luftfeuchte % über 60 50 85 60 - 50 50 80 50 - 40 50 70 40 - 30 55 65 30 - 20 60 60 20 - 15 65 55 15 - 12 70 50 12 - 10 75 40 10 - 8 75 35 Phase Konditionieren: Dauer 24 h Lufttemperatur: 60°C Luftfeuchte: 55% Tabelle 3 Beispiel eines Trocknungsprogramms gemäss der Erfindung Phase Aufheizen: Dauer: 5 h Lufttemperatur: Anfangs-Wert 20°C End-Wert 40°C Luftfeuchte: Anfangs-Wert 55% End-Wert 70% Phase Trocknen: Proportionalitätsfaktor X (Lufttemperatur): 1.5 Proportionalitätsfaktor Y (Luftfeuchte): 1 Zeitfaktor Z 1 h Eckwert LT max.: 75°C Eckwert LF: 60% Phase Konditionieren: Dauer:24 h Lufttemperatur: 60°C Luftfeuchte: 55% The main advantage of the control method according to the invention for sawn timber drying in fresh air / exhaust air drying chambers is that it does not require any time (as in the "time-dependent" control method) and without a measurement of the wood moisture decrease (as in the "wood moisture-dependent" control method). The change in the drying climate in the drying chamber by the control system in the direction of a tightening of the drying takes place solely on the basis of the characteristic course of the temperature in the middle of the board for each type of wood and each thickness. It is possible - by choosing the proportionality factors X and Y and the time factor Z - to determine the extent of the tightening of the drying climate and thus to influence the duration and the drying quality in an advantageous manner. The electrical temperature measurement in the wood can be carried out with the usual technical means with a sufficiently high accuracy. This ensures that no faulty measured value displays, such as in the case of electrical wood moisture measurement, lead to a premature or delayed change in the drying climate compared to the actual moisture level of the wood. In this way drying damage can be avoided on the one hand and drying times as short as possible can be achieved on the other hand. Table 1 Example of a "time-dependent" drying program according to the prior art Heating phase: Duration: 5 hours Air temperature: Initial value 20 ° C Final value 50 ° C Humidity: Initial value 55% Final value 85% Drying phase: Time steps Duration H Air temperature ° C Humidity% 1 30th 50 85 2nd 20th 50 80 3rd 20th 50 70 4th 25th 55 65 5 25th 60 60 6 20th 70 55 7 20th 75 50 8th 10th 75 45 9 10th 75 35 Conditioning phase: Duration: 24 h Air temperature: 60 ° C Humidity: 55% Example of a "wood moisture dependent" drying program according to the prior art Heating phase: Duration: 5 hours Running temperature: Initial value 20 ° C Final value 50 ° C Humidity: Initial value 55% Final value 85% Drying phase: Wood moisture% Air temperature ° C Humidity% over 60 50 85 60-50 50 80 50-40 50 70 40-30 55 65 30-20 60 60 20-15 65 55 15-12 70 50 12-10 75 40 10 - 8 75 35 Conditioning phase: Duration 24 hours Air temperature: 60 ° C Humidity: 55% Example of a drying program according to the invention Heating phase: Duration: 5 hours Air temperature: Initial value 20 ° C Final value 40 ° C Humidity: Initial value 55% Final value 70% Drying phase: Proportionality factor X (air temperature): 1.5 Proportionality factor Y (air humidity): 1 Time factor Z 1 h Basic value LT max .: 75 ° C Basic value LF: 60% Conditioning phase: Duration: 24 h Air temperature: 60 ° C Humidity: 55%

Claims (8)

1. Steuerverfahren für die Schnittholztrocknung in Frischluft/­Abluft-Trockenkammern mittels einer Regelanlage der Lufttempe­ratur und der relativen Luftfeuche, die durch einen ange­schlossenen Prozessrechner gesteuert wird, dadurch gekennzeich­net, dass als Führungsgrösse der Regelgrössen Lufttemperatur und relative Luftfeuchte der mittels elektrischen Temperaturmess­fühlern kontinuierlich gemessene und im Prozessrechner der Regelanlage übertragene Anstieg der Holztemperatur während der Trocknung dient.1.Control process for sawn timber drying in fresh air / exhaust air drying chambers by means of a control system for the air temperature and the relative air humidity, which is controlled by a connected process computer, characterized in that the control variable air temperature and relative air humidity of the continuously measured and im Process computer of the control system serves to increase the wood temperature during drying. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Holztemperatur in der Mitte der Brettdicke mindestens eines Brettes des trocknenden Schnittholzes gemessen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the wood temperature is measured in the middle of the board thickness of at least one board of the drying lumber. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, mittels eines im Prozessrechner der Regelanlage eingegebenen ersten Proportionalitätsfaktors X, die Regelanlage angewiesen wird, die Regelgrösse Lufttemperatur proportional zum Anstieg der Holztemperatur anzuheben.3. The method according to claim 1, characterized in that, by means of a first proportionality factor X entered in the process computer of the control system, the control system is instructed to increase the control variable air temperature in proportion to the increase in the wood temperature. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, mittels eines im Prozessrechner der Regelanlage eingegebenen zweiten Proportionalitätsfaktors Y, die Regelanlage angewiesen wird, die Regelgrösse relative Luftfeuchte proportional zum Anstieg der Holztemperatur herabzusetzen.4. The method according to claim 1, characterized in that, by means of a second proportionality factor Y entered in the process computer of the control system, the control system is instructed to reduce the control variable relative air humidity in proportion to the increase in the wood temperature. 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Proportionalitätfaktoren X und Y nach Schärfestufen von 1 bis 4 wählbar sind.5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that the proportionality factors X and Y can be selected according to levels of sharpness from 1 to 4. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, mittels eines im Prozessrechner der Regelanlage eingegebenen ersten Eckwertes LT max., die Regelanlage angewiesen wird, die Regelgrösse Lufttemperatur, nach dem die Lufttemperatur in der Trockenkammer den vorgegebenen ersten Eckwert LT max. erreicht hat, bis Ende der Phase "Trocknen" konstant zu halten.6. The method according to claim 1, characterized in that is instructed by an input in the process computer of the control system first basic parameter LT max., The control system, the controlled variable air temperature after the air temperature in the drying chamber the predetermined first basic parameter LT max. has achieved to keep constant until the end of the "drying" phase. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass, mittels eines im Prozessrechner der Regelanlage eingegebenen zweiten Eckwertes LF, die Regelanlage angewiesen wird, nach Erreichung des ersten Eckwertes LT max., die Regelgrösse relative Luftfeuchte auf den vorgegebenen zweiten Eckwert LF bis Ende der Phase "Trocknen" konstant zu halten.7. The method according to claim 6, characterized in that, max by means of an input in the process computer of the control system, the second basic parameter LF, the control system is commanded to achieve the first basic parameter LT., The controlled variable relative humidity to the predetermined second basic parameter LF to the end of the To keep the "drying" phase constant. 8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass für die Beendigung der Phase "Trocknen" der im Prozessrechner der Regelanlage registrierte Anstieg der Holztemperatur auf den ersten Eckwert LT max. verwendet wird.8. The method according to claim 6 or 7, characterized in that for the completion of the "drying" phase, the increase in the wood temperature registered in the process computer of the control system to the first basic value LT max . is used.
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