FI101423B - Menetelmä ja laite vettä sisältävän kohteen kuivaamiseksi - Google Patents

Description

101423

Menetelmä ja laite vettä sisältävän kohteen kuivaamiseksi - Förfarande och anordning för torkning av objekt som innehäller vatten

Keksintö liittyy menetelmään ja laitteeseen vettä sisältävän kohteen, kuten puutavaran 5 tai poronlihan kuivaamiseksi. Keksintö liittyy erityisesti niin sanottuun alipainekuivaukseen, jossa kohde suljetaan kammioon tai vastaavaan, jossa ylläpidetään kuivauksen aikana alipainetta kiehumispisteen alentamiseksi ja siten veden höyrystymisen helpottamiseksi.

Keksinnön ensisijainen sovelluskohde on puutavaran kuivaaminen, johon liittyy monia ongelmia. Ehkä suurin ongelma on puun sisäosassa olevan kosteuden saaminen siirtymään to riittävän nopeasti puun pintaosaan ja sitä kautta ympäröivään kaasutilaan, ilman että syntyy halkeamia tai muita kuivausvaurioita. Vaikka puutavaran kuivaamiseen on kehitetty entistä parempia menetelmiä ja laitteita, vähänkin järeämmän puutavaran kuivaamisen kustannuksista yli puolet aiheutuu edelleen kuivausvirheistä.

Kaadetussa puussa on runsaasti solujen välissä olevaa vettä, ja puun kuivaamiseksi 15 huonekalukuivaksi, noin 6% vettä sisältäväksi, on myös suurin osan puun soluihin sitoutuneesta vedestä poistettava. Puun voimakas kutistuminen alkaa ns. puunsyiden kyllästymis-kosteudesta (PSK), joka voi olla esimerkiksi noin 28% ja jossa vesi solujen välistä on poistettu ja aletaan poistaa soluihin sitoutunutta vettä. Jos pintaosa kuivuu silloin liian nopeasti sisäosaan nähden, pinta kovettuu ja siihen syntyy vetojännityksiä ja niiden seurauksena hel-20 posti halkeamia.

Vesi on edullista poistaa puusta kiehuttamalla, koska kuivuminen on silloin tehokasta sekä sisä- että pintaosissa, jolloin kosteuserot ja niistä johtuvat vauriot jäävät vähäisemmiksi. Kiehumisen aikaansaamiseen normaalipaineessa tarvitaan kuitenkin yli 100 °C:n lämpötila, ja monille puulajeille tästä aiheutuu värivirheitä, kuten tummumista, tai lujuuden heikke-.· 25 nemistä. Alipainekuivauksen etu on, että kiehuminen saadaan alipaineen ansiosta aikaan huomattavasti alhaisemmassa lämpötilassa.

Hapen mukanaolo kuivausympäristössä aiheuttaa korkeissa lämpötiloissa paitsi väri-muutoksia myös pihkan sulamisen lisääntymistä. Alhaisemmissa lämpötiloissa, joita alipai-nekuivauksessa tulevat kysymykseen, hapen läsnäolo edesauttaa home- ja sinistäjäsienien 30 kasvua puun pinnalla.

«

On selvää, että edellä kuvatut puutavaran kuivaamiseen liittyvät ongelmat ovat johtaneet pyrkimyksiin kehittää entistä paremmin hallittuja nopeutettuja kuivausmenetelmiä ja niiden toteuttamiseen soveltuvia laitteita.

Hakemusjulkaisussa FI930081 on esitetty normaalipaineessa käytettäväksi tarkoitettu 35 kuivausmentelmä, jossa puutavara kuivataan siihen kohdistetun ilmavirran avulla. Menetelmässä pyritään pitämään puun sisälämpötila kiehumispisteen yläpuolella, ja siinä toistetaan syklisesti kuumennus- ja jäähdytysvaiheita puun sisälämpötilalle asetetun ylärajan (100 ...

2 101423 120 °C) ja alarajan, joka ei saa olla sanottavasti kiehumispisteen alapuolella, välillä. Tarkoituksena on, että kosteutta siirtyy jäähdytyksen aikana puun sisältä kohti pintaa, josta se höyrystyy kuumennuksen aikana.

Suomalaisessa Nurvac-alipainekuivaamossa (WOODWORKING PUUNTYÖSTÖ S 8/95, s. 14) puutavara sijoitetaan tiiviiseen kammioon, ja sen lämpötilaa nostetaan aluksi normaalissa ilmanpaineessa. Kun alkulämpötila on saavutettu, kytketään käyntiin alipaine-pumppu, jolloin paine kammiossa laskee vähitellen noin 0,1 bariin. Näin alhaisessa paineessa vesi kiehuu vielä noin 45 °C:ssa tai sen alapuolella. Kammiossa on puhaltimet olosuhteiden tasaamiseksi sen sisällä. Vesihöyry poistetaan kammiosta putken kautta lämmönvaihtimelle, io jossa se lauhtuu ja josta se lasketaan ulos. Ongelmana tässä kuivaamossa on se, että vesihöyryn poistuminen putken kautta kammion ulkopuolelle on hidasta, ja siten myös koko kuivausprosessi helposti hidastuu.

Moldrup/Safimex-alipainekuivaamossa (WOODWORKING PUUNTYÖSTÖ 8/95, s. 15-16), johon liittyy myös FI-patentti 87691, kammiosta poistetaan aluksi ilma, niin että 15 paine on noin 0,1 baria Sen jälkeen seuraavassa lämmitysvaiheessa lämpö siirtyy kammiossa olevista lämpöpattereista puuhun puusta poistuneen veden muodostaman höyryn välityksellä. Kuivausvaiheessa kammiosta poistetaan höyryä määrätyn kuivausohjelman mukaisesti. Laitteistoon kuuluu erillinen tiivistyssäiliö, joka pidetään kuivauskammiossa vallitsevaa lämpötilaa kylmempänä. Kuivausprosessia säädetään avaamalla kuivauskammion ja tiivistyssäi-20 liön väliin sijoitettu paineensäätöventtiili aina, kun kuivauskammiossa vallitseva paine ylittää tietyn rajan. Kun venttiili avautuu, kuivauskammiosta poistuu vesihöyryä alhaisemman lämpötilan ja paineen omaavaan tiivistyssäiliöön. Ohjauksella pyritään hallitsemaan painetta ja lämpötilaa ja näihin perustuvaa vesihöyryn suhteellista kosteutta ja pitämään lämpötila ja paine mahdollisimman tasaisina kuivauskammiossa.

25 Muita alalla tunnettuja menetelmiä ja laitteistoja toteuttavat Brunner Hildebrand- alipainekuivamo (WOODWORKING PUUNTYÖSTÖ 8/95, s. 17) ja Baureihe KVT-kuivaamo (Neues Vakuum-Trocknungssystem fur Schnittholtz hat Erfolg, Sonderdruck aus Holtz-Zentralblatt, Stuttgart, 116. Jahrgang (1990), Nr. 30, Freitag, 9. Märtz 1990, Seiten 430+432).

30 Alipainekuivaamojen eräs ongelma on höyrystyslämmön vieminen ja jakaminen tasai- sesti kuivattavaan puutavaraerään, joka johtaa kosteusprosentin liian suureen hajontaan puuerän eri osissa. Haitta on sitä suurempi, mitä enemmän kuivauskammion ilmaa ohennetaan. Tällöin ilma-vesihöyryseoksen tiheys ja samalla ominaislämpökapasiteetti pienenee.

Haittaa on pyritty poistamaan kasvattamalla lämpöpinta-alaa ja ilma-vesihöyryseoksen kier-35 rätysnopeutta sekä sijoittamalla kuivausprosessin loppuun riittävän pitkä jäähdytys- ja ta-saannutusvaihe.

3 101423

Kuivausta hidastavat epäkohdat, jotka liittyvät vesihöyryn siirtämiseen kuivauskammi-osta jäähdytyspinnoille. Monissa ratkaisuissa käytetään tyhjöpumppua myös ilma-vesihöyryseoksen siirtoon. Tyhjöpumpulla aikaansaadaan suuria paine-eroja pienellä tila-vuusvirralla, ja koska vesihöyryn ominaistilavuus kasvaa sen lämpötilan ja paineen laskies-5 sa, seuraa tästä ongelmia. Suljetun tilan kokonaispaine laskee myös lämpötilan laskun myötä. Näistä seuraa, että suhteellinen kosteus kasvaa 100 %:iin, jolloin puun kuivuminen pysähtyy. Ahtaat kanavat ja putket sekä lämpö-ja jäähdytyspintojen rajallisuus rajoittavat ilma-vesihöyryseoksen kierrätysnopeuden lisäämistä. Vesihöyry pysyy kylläisenä jäähdytys-pinnoilla, vaikka sen lämpötila ja paine laskevat. Lasku aiheuttaa vain lämpöenergian siirty-10 misen kuivauskammiosta jäähdytyspinnoille päin ja lämpötilan sekä paineen laskun myös kuivauskammiossa, eli kokonaispaine tasaantuu nopeasti. Kylläinen vesihöyryjä siitä tiivistyvä vesi toimivat "tulppana" hidastaen kuivausprosessia varsinkin levylämmönsiirtimessä. Tätä kokonaispaineen tasaantumista on estetty eräissä laitteissa asentamalla kuivauskammi-on ja jäähdytyspintojen väliin sulkulaite, joka tekee kuivausprosessista jaksottaisen. Tämä 15 hidastaa kuivausprosessia j a vaatii ylimääräistä mittaus- j a säätötekniikkaa.

Ongelmia esiintyy myös ratkaisuissa, joissa vesihöyry tiivistetään vedeksi kuivauskammiossa ja kerätään kammion pohjalle. Vesi ei pysy helposti nesteenä vaan pyrkii höyrystymään takaisin vesihöyryksi pienen lämpötila-ja höyrynpaine-eron vuoksi, joka vallitsee puunpinnan vesikalvon ja kondenssiveden välillä.

20 Keksinnön tarkoituksena on esittää vettä sisältävän kohteen, kuten puutavaran tai po ronlihan, kuivamiseksi menetelmä ja laite, jotka poistavat vettä sekä nopeasti että hellävaraisesti ja pienellä energiamäärällä ja joissa monia kuivauksen edellä tarkasteltuja epäkohtia voidaan välttää. Tarkoituksena on lisäksi esittää ratkaisu, jolla voidaan kuivauksen yhteydessä korostaa tiettyjä loppukäyttäjän toivomia ominaisuuksia kuivattavassa tavarassa.

25 Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaa timuksessa 1. Keksinnön mukaiselle laitteelle taas on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksessa 9. Muissa patenttivaatimuksissa esitetään keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteen eri suoritusmuotoja.

Keksinnön mukainen kuivausmenetelmä perustuu kuivattavasta kohteesta peräisin ole-30 vaa vesihöyryä sisältävän alipaineisen kaasuseoksen voimakkaaseen kierrättämiseen tehokkailla, kuivattavaan tavaraan nähden oikein sijoitetuilla puhaltimilla sekä kaasuseoksen lämpötilan sykliseen vaihtelemiseen sopivalla lämpötilavälillä. Kuivausmenetelmässä toistuvat jaksot, joissa kaasuseosta ensiksi lämmitetään tehokkaasti kuivattavan kohteen lämpötilan nostamiseksi veden kiehumispisteen yläpuolelle, esimerkiksi 60 °C:een. Tämän jälkeen seu-35 raavassa jäähdytys- ja kuivausvaiheessa kohdetta ympäröivästä tilasta poistuvaa kaasuseosta ensiksi jäähdytetään edelleen kierrossa vesihöyryn tiivistämiseksi siitä ja poistamiseksi kierrosta ja sitten lämmitetään ennen sen palaamista kohdetta ympäröivään tilaan.

4 101423

Kaasuseos sisältää edullisesti ilman korvaavaa typpeä hapen aiheuttamien mahdollisten ongelmien poistamiseksi. Typpi on joko tavanomaista suojatyppikaasua, tai jos kuivataan poronlihaa tai vastaavaa, elintarviketyppikaasua. Typpi-vesihöyryseosta kierrätetään kui-vauskammiosta edullisesti kammion seinämän olennaisesti kattavaan kanavarakenteeseen, 5 joka on kaksinkertainen, niin että sisempi kanava toimii eristyskanavana ja ulompi jäähdy-tyskanavana. Jäähdytyskanavasta kaasuseos kierrätetään puhallinkanavien, joissa sitä myös voidaan jäähdyttää tai lämmittää, kautta takaisin kuivauskammioon.

Kaasuseos toimii lämmönsiirtäjänä, kosteuden poiskuljettajana ja lämmöneristeenä eristyskanavassa, jossa sen eristyskyky perustuu jatkuvaan, nopeaan virtaukseen. Eristyska-10 navat ja typpi-vesihöyryseoksen käyttö lämmöneristeenä mahdollistavat suuret lämpötilaerot kuivauskammion sekä jäähdytyskanavan ja kondenssivesisäiliön välillä varmistaen kuivaus-prosessin toimivuuden.

Veden erottaminen kylläisestä vesihöyrystä perustuu keksinnön edullisessa toteutuksessa keskipakoisvoimaan, veden tiheyteen, painovoimaan ja typpi-vesihöyryseoksen kierrätys-15 nopeuteen. Vesipisarat ajautuvat jäähdytyskanavan uloimmalle seinämälle, jäähtyvät lähelle nollaa ja valuvat kondenssivesisäiliöön, jossa ne jäädytetään. Keskipakoisvoiman käyttö tehostaa veden erottamista kylläisestä vesihöyrystä, mikä nopeuttaa kuivausprosessia.

Kaksi- tai kolmivaiheisista jaksoista muodostuva kuivausprosessi antaa runsaasti mahdollisuuksia suunnitella kuivauskaava sellaiseksi, että kokonaiskuivauskustannuksia 20 (kuivausaika, kuivausvirheet, energiankulutus) voidaan alentaa. Jaksoja ja niiden sisältämiä vaiheita voidaan vaihdella puulajin, sen vesipitoisuuden ja paksuuden mukaan.

Edullisessa toteutuksessa lämmitysvaiheessa jäähdytyspinta ja lämmityspinta toimivat yhdessä lämmityspintana. Jäädytysvaiheessa ne toimivat yhdessä jäähdytyspintana. Jäähdytys- ja kuivausvaiheessa ne toimivat erikseen jäähdytys- ja lämmityspintana.

.. 25 Lisäksi keksinnön rakenneratkaisut: väljät kierrätyskanavat, suuret jäähdytys-ja läm- mityspinta-alat, jäähdytys- ja lämmityspintojen samanaikainen käyttö ja normaali-ilmanpaineen puhaltimet sekä kanavat, jotka mahdollistavat puutavaran sulatuksen, esiläm-mityksen ja esikuivauksen erottavat sen nykyisistä alipainekuivaamoista ja mahdollistavat kokonaiskuivauskustannuksien pienentämisen.

30 Keksintöä selitetään seuraavassa yksityiskohtaisemmin viitaten oheen liitettyihin pii rustuksiin, joista: kuva 1 esittää vuokaaviona yleisesti keksinnön mukaista menetelmää, kuva 2 on kaavio, joka kuvaa lähemmin keksinnön mukaisen menetelmän vaiheita, kuva 3 esittää kaavamaisesti sivusta katsottuna ja katkaistuna keksinnön mukaisen 35 laitteen erästä suoritusmuotoa, kuva 4 esittää samaa suoritusmuotoa leikkauskuvana kuvan 3 kohdasta A-A, ja 5 101423 kuvat 5 ja 6 esittävät keksinnön mukaisen laitteen erästä toista suoritusmuotoa vastaavasti päältä ja sivulta katsottuna.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä kierrätetään kuivauskammion kautta, jossa kuivattava kohde on, tehokkaasti alipaineista kaasuseosta, joka sisältää ilmaa tai ilmaa korvaa-5 vaa kaasua ja kohteesta peräisin olevaa vesihöyryä. Menetelmässä toistetaan kuvan 1 havainnollistamalla tavalla syklisesti jaksoja 101,102,103,104,105, jotka sisältävät ainakin kaksi peräkkäistä vaihetta: lämmityksen 101a, 104a ja jäähdytyksen ja kuivauksen 101b, 104b. Syklisesti toistuvaan jaksoon voi kuulua myös jäädytys vaihe 104c. Peräkkäisisistä vaiheista muodostuvien syklisesti toistuvien jaksojen määrä voi vaihdella sovelluksen mu-10 kaan, ja esimerkiksi puutavaraa kuivattaessa prosessissa voi olla aluksi tietty määrä m kahden vaiheen jaksoja 101,102,103 ja sitten, kun on päästy puunsyiden kyllästymiskosteuteen, tietty määrä n jaksoja 104, 105, joissa on mukana myös jäädytysvaihe. Seuraavassa tarkastellaan kuvaan 2 viitaten lähemmin menetelmän jaksojen eri vaiheita.

Lämmitysvaiheessa 101a, 104a tilan 202 kautta kiertävää kaasuseosta lämmitetään te-15 hokkaasti, jolloin sen paine nopeasti kasvaa, ja tällöin muodostuu ylipaine kuivattavan kohteen 203 suhteen. Ylipaine ja se, että kaasuseos on kylläistä, jolloin sen tiheys ja ominaislämpökapasiteetti on suurin mahdollinen, nopeuttavat höyrystyslämmön siirtämistä kuivattavaan tavaraan 203. Kuvan 2 esimerkissä sekä kaasuseoksen että kohteen lämpötila on aluksi 10 °C (ylhäällä), ja kun kaasuseos lämmitetään 60 °C:een ja sitä kierrätetään te-20 hokkaasti, siitä siirtyy lämpöä kohteeseen 203 (keskellä), joka lopulta saavuttaa 60 °C:n lämpötilan (alhaalla).

Jäähdytys-ja kuivausvaiheessa 101b, 104b kaasuseoksen lämpötilaa lasketaan jäähdy-tyskanavissa olevien jäähdytyspintojen 204 avulla tietyn, kuivauskaavassa määrätyn aste-määrän verran. Tästä astemäärästä käytetään nimitystä kuivausväli, ja tässä se on 7 °C. En-2$ nen kaasuseoksen palaamista kohdetta ympäröivään tilaan 202 sitä lämmitetään jotakuinkin saman verran puhallinkanavissa olevien lämmityspintojen 206 avulla. Lämmitettäessä kaasuseoksen suhteellinen kosteus pienenee, ja kaasuseos voi vastaanottaa kuivauskammiossa 202 kohteen 203 pinnan vesikalvosta höyrystyvää vesihöyryä. Pinnan vesikalvo ottaa höy-rystyslämpönsä kohteen sisältä, ja sen lämpötila laskee tasaisesti. Kaasuseoksen lämpötila 30 pidetään kuivauskammiossa tehokkailla puhaltimilla ja yksinkertaisella ohjaus- ja säätötek niikalla sopivassa, kuivattavassa tavarassa olevan veden lämpötilaa pienemmässä arvossa T. Jäähdytys-ja kuivausvaihetta jatketaan, kunnes kohteen lämpötila on laskenut niin alhaiseksi, esimerkiksi 10 °C:een, että veden höyrystymistä kohteesta ei juuri tapahdu.

Jäädytysvaiheessa 104c kaasuseoksen lämpötila lasketaan -5 °C:een. Tällöin vesihöyryä 35 kiteytyy lumeksi ja jääksi, ja kiertävässä kaasuseoksessa on vettä vain 3 g kuutiossa. Edullisessa toteutuksessa toimintakaasuna on tällöin lähes yksinomaan typpikaasu. Kun kohteena on puutavara, jäädytysvaiheet tehdään puunsyiden kyllästymiskosteuden (PSK) alapuolella, 6 101423 jolloin puu alkaa kutistua ja siihen syntyy jäähdytys-ja kuivausvaiheessa kuivausjännityksiä. Jäädyttämällä puun pinnan vesikalvo ja puun pintakerros estetään veden höyrystyminen puusta. Puun sisäosien kosteuserot tasaantuvat nopeasti, mikä estää kuivausvirheiden syntymistä. Puun pintaan mahdollisesti kiinnittyneet home-ja sieni-itiöt tuhoutuvat. Puun pin-5 tasolukko laajenee jäätyessään, ja laajeneminen kumoaa puun pintaan jäähdytys- ja kuivausvaiheessa syntyvää vetojännitystä ja estää kuivausvirheiden syntymistä. Tämän johdosta voidaan käyttää suurta kuivausväliä, mikä nopeuttaa prosessia ja lyhentää kuivausaikaa.

Seuraavassa kuvataan keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseen tarkoitetun laitteen erästä suoritusmuotoa kuviin 3 ja 4 viitaten. Laitteeseen kuuluvat seuraavat osat.

10 kuivauskammio 1, siirtovaunu 2, tukiverkko 4, kuivauskammion päädyt 5, 6, jäänpoisto-luukku 7, tyhjöpumppu S, eristyskanava 9, jäähdytyskanava 10, puhallinkanava 11, kon-denssivesisäiliö 12, laitteen pääseinämä 13, paineanturi 14, sulkuventtiili IS, 16, typpikaasu-venttiili 17, typpi-vesihöyryseoksen kierrätyspuhallin 18, normaali-ilmanpaineen puhallin 19, ulkopuolisen lämmönlähteen putkisto 20, lämmönsiirrin 21, lämpöliuospumppu 22, venttiilit 15 23, 24, 25, 26, 27, 28, kylmäliuospumppu 29, 30, lämpöliuospumppu 31, ohjauskeskus, tietokone 32, lämpötila-anturi 33, venttiili 34, lämmityspatteri 35, kylmäliuoskanava 36, typpikaasusäiliö 37, päälämpötila-anturi 38, kylmäliuossäiliö 39, kalvopaisunta-astiat 40, liuosjäähdytysyksikkö 41,lämpötila-anturi 42, kylmäliuospumppu 43, lämpötila-anturi 44, lämpöliuospumppu 45, ilmalauhdutin 46, ilmalauhduttimen puhallin 47, lämpöliuossäiliö 48, 20 lämpötila-anturi 49, 50, kondenssivesisäiliön kylmäliuoskanava 51, jään tilavuudenmuutok-sen vastaanottava vaimennusmateriaali 52, optinen vesihöyryn tiheysanturi 53, suhteellisen kosteuden mittausanturi 54, suoja-ainesäiliö 55, suoja-aine 56, venttiili 57, suoja-aineen sumutussuutin 58, venttiilit 59, jäähdytys/lämmitysripa 60, kondenssivesisäiliön lämmön-eriste 61 ja normali-ilmanpaineen kanava 62.

. 25 Kuivauskammio 1 on edullisesti toimintayksiköistä vapaa sylinterinmuotoinen tila. Tär keimmät toimintayksiköt sijaitsevat ja pääosa kuivausprosessin toiminnoista tapahtuu kaasu-seoksen kierrätyskanavistossa 9, 10, 11. Kuivauskammioon 1 mahtuu suhteessa tilavuteen suuri määrä kuivattavaa tavaraa 3, koska siellä ei ole materiaalin siirtoa, kaasuseoksen kierrätystä ja tavaran ominaisuuksia parantavan sumutteen jakamista haittaavia toimintayksi-30 köitä. Laite on perusrakenteeltaan symmetrinen ja kuivauskapasiteetin tarpeen mukaan ku-vasta 3 ilmenevällä tavalla moduleista rakennettavissa kuivauskammion 1 pituussuunnassa. Pääseinämä 13 on sopivaa paineenpitävää, mekaanista-, fysikaalista- ja kemiallista rasitusta kestävää materiaalia, esimerkiksi terästä.

Keksinnön mukaisen laitteen eristyskanava 9, jäähdytyskanava 10, kylmäliuoskanava 35 36 ja normaali-ilmanpaineen kanava 62 sijaitsevat päällekkäin pyöreän kuivauskammion 1 säteen suunnassa siten, että kahdella päällekkäisellä kanavalla on yksi yhteinen seinämä. Kanavat ovat edullisesti olennaisesti kuivauskammion pituiset. Kierrätyskanavien 9, 10, 11 7 101423 seinämät sekä jäähdytys/lämmitysrivat 60 toimivat kuivauskammion pääseinämää 13 vahvistavana elementtinä, joten pääseinämä voidaan tehdä ohuemmaksi. Kierrätyskanavat voidaan rakentaa suuripoikkipinta-alaisiksi, jolloin suuren kaasumäärän kierrättäminen pienellä kierrätysvastuksella on mahdollista. Vastaavasti jäähdytys-ja lämmityspinnat saadaan suuri-5 pinta-alaisiksi, jolloin suurten tehojen siirtäminen nopeasti onnistuu. Kuivausprosessia nopeuttaa myös pintojen samanaikainen käyttö. Jäähdytyspinnat ovat jäähdytyskanavassa 10, jossa kierrätettävää kylläistä vesihöytyä tiivistetään vedeksi. Ne muodostuvat pääseinämästä 13 sekä jäähdytysrivoista 60.

Kylmäliuoskanava 36 muodostaa kaksi jäähdytyspintaa, alipaineessa toimivan ja nor-10 maali-ilmanpaineessa toimivan, joka on samalla normaali-ilmanpainekanavan 62 sisimmäinen seinämä. Normaali-ilmanpainekanavaa käytetään puutavaran sulatukseen, esilämmityk-seen ja esikuivaukseen.

Puhallinkanavan 11 tehtävänä on siirtää kaasuseos jäähdytyskanavasta 10 takaisin kui-vauskammioon 1. Puhallinkanavassa sijaitsevat kierrätyspuhaltimet 18 ja lämmityspinnat 35.

15 Puhaltimet on sijoitettu kuivauskammion molemmille sivuille kahteen tasoon siten, että ne eivät ole missään kohdin vastakkain. Puhaltimien moottorit toimivat myös lämpöpintana. Puhaltimien 18 sijainti ja kaasuseoksen voimakas virtaus edistävät lämpöenergian jakamista ja jakaantumista kuivattavassa tavarassa 3.

Kondenssivesisäiliö 12 on mitoitettu siten, että siihen mahtuu koko kuivausprosessin 20 vesimäärä. Siellä kondenssivesi edullisesti jäädytetään, jolloin veden jäätyessä vapautuva lämpö voidaan hyödyntää kuivausprosessissa. Kondenssivesisäiliön sisäpintaan on asennettu joustava, hyvän lämmönjohtokyvyn omaava ja vettä imemätön vaimennusmateriaali 52, joka ottaa vastaan kondenssiveden jäätyessä tapahtuvan tilavuuden muutoksen. Kondenssivesisäiliön 12 toinen pääty on saranoitu paineenpitäväksi luukuksi 7, jonka kautta jää poistetaan. 25 Kuivausprosessin päätyttyä ja paineen tasaannuttua kondenssivesisäiliön kylmäliuoskanaviin ohjataan hetkeksi lämmintä liuosta, jolloin jään ja vaimennusmateriaalin väliin sulaa ohut vesikalvo, joka toimii voiteluaineena jäätä ulos vedettäessä. Jäädyttämällä kondenssivesi varmistetaan sen pysyminen erillään muista kuivausprosessin vaiheista ja toiminnoista.

Kylmäliuossäiliö 39 toimii kylmäliuosvarastona ja lämpöliuossäiliö 48 lämpöliuosva-30 rastona. Molempia käytetään myös energian kulutushuippujen tasaamiseen. Kylmäliuos-pumput 29, 30,43 sekä lämpöliuospumput 22, 31,45 kierrättävät samaa, samanpaineista mutta erilämpöistä vesi/glykoli-liuosta laitteen eri osissa.

Suhteellisen kosteuden mittausanturi 54 sijaitsee päämittausantureiden ryhmässä. Suuttimista 58, jotka sijaitsevat puhaltimien 18 etupuolella, on mahdollista jakaa kuivausproses-35 sin päätyttyä sumuttamalla esim. jotain puun kosteuselämistä vähentävää ainetta puun pintaan. Tämä on tarpeen varsinkin silloin kun puutavara on kuivattu alhaiseen 8 101423 loppukosteusprosenttiin. Puhaltimia 18 hyödynnetään sumutteen jakamisessa ja jakaantumisessa. Poronlihan kuivauksessa voidaan suuttimien kautta sumuttaa esim. suolaliuosta.

Seuraavassa kuvataan esimerkki kuvien 3 ja 4 laitteen ja keksinnön mukaisen menetelmän soveltamisesta mäntysahatavaran kuivaukseen. Vaadittava loppukosteusprosentti on 5 6% ja sallittu hajonta ±1%. Kuivausprosessin lopussa sumutetaan puutavaraan sen kos- teuselämistä estävää ainetta. Sovellutus on myös eräs erikoiskuivauskaava.

Kuivauskammioon 1 siirretään siirtovaunuun 2 valmiiksi välirimoin taaplattu mänty-puuerä 3. Mäntypuuerä 3 on tuettu tukiverkolla 4. Kuivauskammion 1 pääseinämään 13 saranoidut päädyt 5, 6 sekä jäänpoistoluukku 7 suljetaan paineenpitäväksi. to Ohjauskeskus 32 käynnistää tyhjöpumpun 8. Tällöin kuivauskammiossa 1, eristyskana- vassa 9, jäähdytyskanavassa 10, puhallinkanavassa 11 sekä kondenssivesisäiliössä 12 oleva ilma ohentuu, ja niihin muodostuu alipaine. Alipainetilan kestävänä seinämänä toimii laitteen pääseinämä 13. Paineanturin 14 viesti pysäyttää tyhjöpumpun 8, kun kokonaispaine alipai-netilassa on laskenut 40 mbar.iin. Venttiili 15 sulkeutuu ja venttiili 16 on edelleen kiinni.

15 Tyhjöpumppua 8 ei enää käynnistetä kuivausprosessin aikana. Suojatyppiventtiili 17 avataan ja alipainetilaan lasketaan säiliöstä 37 typpeä, kunnes kokonaispaine on noussut 100 mbar.iin. Paineanturin 14 viesti sulkee venttiilin 17. Ohjauskeskus 32 käynnistää ensimmäisen lämmitysvaiheen. Puhaltimet 18 käynnistetään. Ne käyvät taajuusmuuttajasäätöisinä suurella vakiopyörimisnopeudella. Normaali-ilmanpaineen kanavassa 62 olevat puhaltimet 20 19 eivät käy tämän kuivausprosessin aikana, koska esikuivattavaa puutavaraa ei ole.

Kuivausprosessiin otetaan ensimmäisen lämmitysvaiheen aikana ulkopuolista lämpö-energiaa putkiston 20 kautta. Lämpöenergiaa siirretään vesi/glykoli-liuokseen lämmönsiirti-men 21 avulla. Pumppu 22 käy suurella vakiopyörimisnopeudella. Venttiilit 24, 59 ja 25 ovat auki ja 23, 26, 27 ja 28 kiinni. Pumput 29, 30, 31, 43 ja 45 ovat pysähdyksisä. Liuos-.« 25 jäähdytysyksikkö 41 on pysähdyksissä. Lämmitysrivat 60 tehostavat lämpöenergian siirty mistä typpi-vesihöyryseokseen. Ohjauskeskus 32 säätää lämpötila-anturin 33 mittausarvon perusteella säätöventtiiliä 34 siten, että vesi/glykoli-liuos pysyy mittauskohdassa vakioarvossa +60 °C:ssa. Liuosta kierrätetään lämmityspatterien 35 sekä kylmäliuoskanavien 36 kautta Lämmitysvaihe kestää, kunnes päälämpötila-anturi 38 toteaa kiertävän typpi-30 vesihöyryseoksen lämpötilaksi +60 °C, ja sen viesti lopettaa lämmitysvaiheen. Tällöin pumppu 22 pysähtyy ja venttiilit 25 ja 34 sulkeutuvat. Lämmitysvaiheen alussa alipainetila täyttyy nopeasti kylläisestä typpi-vesihöyryseoksesta, ja kokonaispaine kohoaa lämmitysvai-heessa n. 200 mbaniin. Lämmitysvaiheen aikana puuhun varastoidaan siinä olevan veden höyrystämiseen kuivausvaiheessa kuluvaa lämpöenergiaa.

35 Ohjauskeskus 32 käynnistää ensimmäisen jäähdytys- ja kuivausvaiheen. Liuosjäähdy- tysyksikkö 41 sekä pumput 31 ja 43 käynnistetään. Venttiilit 24 suljetaan sekä 23 ja 28 avataan. Pumput 30 ja 22 käynnistetään. Samoin venttiilit 26 aukaistaan ja taajuusmuuttaja- 9 101423 säätöinen pumppu 29 käynnistetään. Ohjauskeskus 32 säätää lämpötila-anturin 49 mittaus-arvon perusteella taajuusmuuttajasäätöistä pumppua 43 siten, että vesi/glykoli-liuoksen lämpötila pysyy mittauskohdassa halutussa arvossa, -10 °C:ssa. Samoin ohjauskeskus 32 säätää lämpötila-anturin 44 mittausarvon perusteella taajuusmuuttajasäätöisen pumpun 31 5 pyörimisnopeutta siten, että vesi/glykoli-liuoksen lämpötila pysyy mittauskohdassa halutussa arvossa, +40 °C:ssa. Kalvopaisuntasäiliöt 40 tasaavat vesi/glykoli-liuoksen lämpötilan vaihteluista johtuvat paineenvaihtelut putkistoissa.

Ohjauskeskus 32 säätää lämpötila-anturin 42 mittausarvon perusteella taajuusmuuttajasäätöisen pumpun 29 pyörimisnopeutta siten, että kiertävän typpi-vesihöyryseoksen lämpö-10 tila laskee ja on mittauskohdassa +7 °C alhaisempi kuin päälämpötila-anturin 38 kohdalla. Anturin 38 mittausarvon perusteella ohjauskeskus 32 säätää taajuusmuuttajasäätöistä pumppua 22 siten, että lauhdutinlämpöenergiaa, jota on sitoutunut +40-asteiseen vesi/glykoli-liu-okseen ohjautuu lämpöliuossäiliön 48 kautta lämmityspattereihin 35 niin, että kiertävän typpi-vesihöyryseoksen lämpötila kohoaa jotakuinkin saman määrän kuin se laski jäähdytyk-15 sessä. Optisen vesihöyryn tiheysanturin 53 ja päälämpötila-anturin 38 mittausarvon perusteella ohjauskeskus 32 säätää taajuusmuuttajasäätöisiä puhaltimia 18 siten, että kierrätettävä typpi-vesihöyryseos pysyy mittauskohdassa olennaisesti kyllästystilassa. Lämpötilan laskiessa alipainetilassa kylläisen typpi-vesihöyryseoksen höyrynpaine ja kokonaispaine laskevat, ja puun pinnan vesikalvo alkaa höyrystyä kiehumalla.

20 Ohjauskeskus 32 säätää lämpötila-anturin 50 mittausarvon perusteella taajuusmuuttaja säätöistä pumppua 30 siten, että kondenssivesisäiliön 12 kylmäliuoskanavissa 51 kiertävän vesi/glykoli-liuoksen lämpötila pysyy mittauskohdassa -3 °C:ssa. Kondenssivesisäiliössä 12 kondenssivesi jäätyy ja tilavuuden kasvun vastaanottaa vaimennusmateriaali 52. Kondenssivesisäiliön 12 kylmäliuoskanavien 51 ulkopinnalla on lämmöneriste 61.

. · 25 Veden höyrystyessä puun pinnan vesikalvosta kiehumalla puuhun 3 varastoitunut ener gia kuluu vesimolekyylien irroittamiseen vesikalvosta, ja mäntypuuerän lämpötila laskee tasaisesti. Lauhdutuslämpöenergian tuoton ollessa liuosjäähdytysyksikössä 41 suurempi kuin kulutus lämmityspattereissa 35 nousee vesi/glykoli-liuoksen lämpötila lämpötila-anturin 44 kohdalla. Tällöin ohjauskeskus 32 käynnistää lämpötila-anturin 44 mittausarvon perusteella 30 pumpun 45 ja ilmalauhduttimen 46 puhaltimen 47, ja ylimääräinen lämpöenergia siirretään esim. puutavaran esikuivaukseen. Johtuen jään sulamislämpöenergiastaja siitä, että liuos-jäähdytysyksikön kompressorin sähköenergia muuttuu lämpöenergiaksi, kuivausprosessissa syntyy laskelmien mukaan enemmän lämpöenergiaa kuin kuluu.

Jäähdytys-ja kuivausvaihe jatkuu, kunnes puutavaraan 3 varastoitu höyiystyslämpö on 35 tullut käytetyksi. Tällöin puutavaran 3 lämpötila on laskenut +10 °C:een ja puun pinnan vesikalvon höyrystyminen kiehumalla on lakannut. Höyrystyminen jatkuu haihtumalla ja puuerän lämpötila laskee edelleen. Höyrystymisen loppuminen kiehumalla havaitaan puhal- 10 101423 timien 18 pyörimisnopeuden voimakkaana pienentymisenä ja käynnistetään toinen lämmi-tysvaihe.

Toinen ja sitä seuraavat lämmitysvaiheet eroavat kuivausprosessin ensimmäisestä läm-mitysvaiheesta siten, että venttiilit 28 ovat auki ja että pumppu 30 ja sen ohjaus sekä liuos-5 jäähdytysyksikkö 41 ovat käynnissä. Kondenssivettä jäädytetään ja jään sulamislämpöä käytetään hyödyksi. Mäntypuuerä 3 lämmitetään ainoastaan +40 °C:een. Ohjausyksikkö 32 pyörittää päälämpötila-anturin 38 mittausarvon perusteella taajuusmuuttajasäätöistä pumppua 22, kunnes typpi-vesihöyryseoksen lämpötila on noussut mittauskohdassa +40 °C:een. Tässä kuivauskaavassa lämmitysvaihe ja jäähdytys-ja kuivausvaihe suoritetaan seuraavaksi 10 peräkkäin seitsemän kertaa.

Ohjauskeskuksen 32 todettua seitsemännen jäähdytys-ja kuivausvaiheen päättyneeksi käynnistetään ensimmäinen loppukosteusprosentin (tasapainokosteusprosentin) määritys-vaihe. Puhaltimet 18 käyvät suurella vakiopyörimisnopeudella. Liuosjäähdytysyksikkö 41 on käynnissä. Kondenssivesisäiliön jään sulamislämpöä käytetään hyödyksi. Venttiilit 26,27 15 sekä venttiili 25 ovat kiinni ja 23,24,28 ja 59 ovat auki. Pumput 29 ja 45 ovat pysähdyksissä ja pumput 22, 30,31 ja 43 käynnissä. Ohjauskeskus 32 säätää päälämpötila-anturin 38 mittausarvon perusteella taajuusmuuttajasäätöisen pumpun 22 pyörimisnopeutta siten, että kiertävän typpivesihöyryseoksen lämpötila pysyy mittauskohdassa arvossa +10 °C. Suhteellisen kosteuden mittausanturi 54 mittaa kiertävän typpi-vesihöyryseoksen suhteellista 20 kosteutta RH. Suhteellisen kosteuden pysyttyä olennaisesti vakioarvossa useita minuutteja ohjauskeskus 32 määrittää loppukosteusprosentin arvon.

Ohjauskeskus 32 toteaa suhteellisen kosteuden vakioarvoksi 80% ja ilmoittaa loppu-kosteusprosentiksi 16,3%. Kuivausprosessia jatketaan, koska vaadittu arvo on 6 ± 1%. Ohjauskeskus 32 suorittaa kahdeksannet lämmitys-ja jäähdytys-ja kuivausvaiheen.

25 Kahdeksannen jäähdytys- ja kuivausvaiheen jälkeen suoritetaan ensimmäinen jäädytys- vaihe. Venttiilit 26 ja 24 ovat auki ja ohjauskeskus 32 pyörittää pumppua 29 suurella vakio-pyörimisnopeudella päälämpötila-anturin 38 ohjaamana ja kierrättää säiliöstä 39 -10-asteista vesi/glykoli-liuosta lämmityspatterien 35 ja kylmälioskanavien 36 kautta. -10-asteista ve-si/glykoli-liuosta kierrätetään, kunnes kiertävän typpi-vesihöyryseoksen lämpötila on laske-30 nut -5 °C:een, ja jatketaan kierrätystä tässä kuivauskaavassa vielä noin 15 minuutin ajan.

Ohj auskeskus 3 2 suorittaa yhdeksännen lämmitys- j a j äähdytys- j a kuivausvaiheen sekä toisen jäädytysvaiheen. Samoin suoritetaan kymmenes ja yhdestoista lämmitys-ja jäähdytys-ja kuivausvaihe sekä vastaavasti kolmas ja neljäs jäädytysvaihe sekä tämän jälkeen toinen loppukosteusprosentin määritysvaihe. Ohjauskeskus 32 toteaa suhteellisen kosteuden vakio-35 arvoksi 30% ja ilmoittaa loppukosteusprosentiksi 6,2%, mikä on vaaditun mukainen. Kui-vausprosessi lopetetaan: liuosjäähdytysyksikkö 41 ja kaikki pumput pysäytetään sekä kaikki venttiilit suljetaan.

11 101423

Ohjauskeskuksen 32 ohjaamana mäntypuuerään sumutetaan seuraavaksi kosteuselä-mistä estävää ainetta. Puhaltimet 18 käyvät suurella vakiopyörimisnopeudella. Avonaisessa säiliössä 55 on nestemäistä suoja-ainetta 56. Venttiili 57 avataan 15 sekunniksi. Normaali-ilmanpaine työntää suoja-ainetta suuniiniin 58, joissa se sumuttuu kiertävään typpi-5 vesihöyryseokseen, kulkeutuu puun pintaan ja imeytyy puun pintakerrokseen. Puhaltimet 18 pysähtyvät 30 sekunnin kulunua venttiilin 57 avaamisesta. Venttiili 16 avataan ja alipaine-tilaan lasketaan normaali-ilmanpaine, mikä nopeuttaa samalla suoja-aineen imeytymistä. Paineiden tasaannuttua avataan päädyt 5,6 sekä jäänpoistoluukku 7. Venttiilit 23 ja 27 avataan sekä pumppu 22 käynnistetään ja se käy suurella vakiopyörimisnopeudella. Ohjauskes-10 kus 32 pyörittää pumppua 22 noin 15 minuutin ajan. Lämmin vesi/glykoliliuos kiertää kon-denssivesisäiliön 12 kylmäliuoskanavissa 51, jolloin vaimennusmateriaalin 52 ja jään väliin sulaa ohut vesikalvo, joka helpottaa jään poistoa kondenssivesisäiliöstä 12. Jää viedään ulkoilmaan sulamaan ja mäntypuuerä 3 siirretään pois kuivauskammiosta 1.

Vaihtoehtoisesti puutavaran kuivausprosessin aikana vapautuvat veden höyrystyslämpö 15 ja jään sulamislämpö voidaan käyttää hyödyksi jäätyneen puutavaran sulattamiseen sekä puutavaran esilämmittämiseen ja esikuivaukseen. Tällöin sulattaminen, esilämmittäminen ja esikuivaus tapahtuvat kuivausprosessin kanssa samanaikaisesti kahden sisäkkäisen kuivaus-kammion periaatteella, missä sisimmäinen kuivauskammio on tämän keksinnön mukainen laite, jonka normaali-ilmanpaineen kanavia 62 ja puhaltimia 19 käytetään hyödyksi. Lämpö-20 energian siirtäminen tapahtuu sisimmäisestä kuivauskammiosta uloimmaiseen pumpun 45, ilmalauhduttimen 46 ja puhaltimen 47 avulla. Ilmalauhdutin voi olla myös nestelauhdutin.

Jään poistaminen kondenssivesisäiliöstä 12 voidaan tehdä vaihtoehtoisesti jatkuvana prosessina. Tällöin jäänpoistolaitteistolla siirretään jäätä kondenssivesisäiliöstä normaali-ilmanpaineeseen sitä mukaan kun jäätä muodostuu. Jää toimii paineenpitävänä seinämänä tai 25 tulppana ja vesi liukuaineena sekä tiivistysaineena jään ja kondenssivesisäiliön seinämän välissä. Tässä tapauksessa kondenssivesisäiliö voidaan tehdä pienikokoiseksi.

Seuraavassa esitetään eräs laskennallinen esimerkki vaadittavasta kaasuseoksen kierrätyksen tehokkuudesta keksinnön mukaisessa menetelmässä ja laitteessa. Jos kuivauskammi-on tilavuus on 150 m3 ja siinä kuivataan 30 m3 mäntypuutavaraa, jonka vesipitoisuus on 30 alussa noin 50 %, niin eräillä arvoilla laskettuna kaasuseosta on kierrätettävä 260 000 m3, ' jotta vaadittu noin 6000 kg.n vesimäärä saadaan poistetuksi. Jos laitteessa on 16 puhallinta ja kuivausajaksi ajatellaan 10 h, niin kierrätyksen puhallinta kohden on oltava noin 1600 m3/h eli luokkaa 2,7 m3 minuutissa. Kun kuvan 4 mukaisten kanavien (eristyskanavan ja jäähdytyskanavan) yhteiseksi poikkipinta-alaksi lasketaan 3,2 m2 (seinämäväli 10 cm), niin 35 saadaan laskennalliseksi kaasuseoksen virtausnopeudeksi kanavissa noin 2,5 m/s.

Kuvissa 5 ja 6 on esitetty keksinnön mukaisen menetelmän toteuttava hyvin yksinkertainen laite. Rengasmaisen putken ensimmäiseen osaan on sijoitettu kuivattava kohde 3, 12 101423 esimerkiksi puutavara. Typpi-vesihöyryseos saatetaan pyörivään liikkeeseen pitkin jäähdy-tyskanavan 70 pääseinämää 71 puhaltimen 73 ja spiraalin muotoisen lämmönsiirtimen 80 avulla, joka on putken toisessa osassa. Jäähdytys-ja kuivausvaiheessa (kuva 5) lämmönsiirtimen ensimmäinen puoli 81 toimii jäähdytyspintana ja toinen puoli 82 iämpöpintana.

5 Jäädytysvaiheessa lämmönsiirrin 80 toimii kokonaan jäähdytyspintana ja lämmitysvaiheessa kokonaan Iämpöpintana. Keskipakoisvoima edesauttaa vesipisaroiden erottamista kylläisestä vesihöyrystä. Lämmönsiirrinosan alapuolella on kondenssivesisäiliö 12.

Seuraavassa tarkastellaan vielä lähemmin kuivausprosessin ohjauksen periaatteita ja toteutusta edellä kuvatun laitteen yhteydessä. Kuivausprosessin ohjaus perustuu kyllästysti-10 lan, kuivausvälin ja höyrynpainevälin hyväksikäyttöön, sekä kierrätyspuhaltimien taajuus-muuttajasäätöisten moottorien virran taajuuden muutoksien seuraamiseen. Kuivausväli on sen lämpötilaeron itseisarvo, jonka verran kaasuseosta jäähdytys- ja kuivausvaiheessa ensin jäähdytetään ja sitten vastaavasti lämmitetään. Höyrynpaineväli on lämpötilasta riippuva kaasuseoksen paineen ja kuivattavassa materiaalissa olevaan veden höyrynpaineen ero. Kun is kaasuseoksen lämpötila (kokonaispaine) on suurempi kuin kuivattavan materiaalin pinnan vesikalvon lämpötila (höyrynpaine), veden höyrystyminen kiehumalla on pysähdyksissä. Kun lämpötilat (paineet) ovat yhtäsuuret, kiehuminen alkaa, ja kun lämpötila (kokonaispaine) on pienempi kuin vesikalvon lämpötila (höyrynpaine), kiehuminen jatkuu kunnes lämpötilat (paineet) tasaantuvat. Kyllästystila estää kohteen kuivumisen, eli tällöin ei voi syntyä kos-20 teuseroa tavaran pinnan ja sisäosien välille, ja mitä suurempi on kuivausväli tai höyrynpaineväli, sitä lyhyempi on kuivausaika.

Tällainen ohjaus on selkeä ja yksinkertainen ja tekee kuivausprosessista toimintavarman, millä on suora vaikutus kuivausnopeuteen, kuivausvirheiden vähäisyyteen ja lämpö-energian säästöön. Kuivausprosessin päämittausanturit, päälämpötila-anturi 38 ja optiseen .· 25 mittaukseen perustuva tiheysanturi 53, sijaitsevat kaasuseoksen virtaussuunnassa heti kui vattavan materiaalin 3 jälkeen. Näiden antureiden mittausarvojen perusteella ohjataan portaattomasti taajuusmuuttajasäätöisiä puhaltimia 18 jäähdytys-ja kuivausvaiheessa siten, että kuivausprosessi pysyy mittauskohdassa olennaisesti kyllästystilassa. Kuivausprosessin portaattomasta ohjaus- ja säätötavasta seuraa, että kylläisestä vesihöyrystä tiivistetään vettä . 30 olennaisesti juuri se määrä joka kuivattavasta tavarasta saadaan kuivauskammiossa höyrys- * tymään, eli kuivausaika on lyhin mahdollinen kuivausvirheet huomioiden.

Kuivausprosessi pidetään jäähdytys-ja kuivausvaiheen aikana kyllästystilassa kuivaus-kammion 1 ja lämmityspintojen 35 välissä ja lähellä kyllästystilaa lämmityspintojen jälkeen sekä kuivauskammiossa. Mitä suurempi kuivausväli on, sen kauempana ollaan kyllästysti-35 lasta ja sitä todennäkäisemmin kuivausvirheitä syntyy. Tyhjöpumpun 8 käyttö ainoastaan kuivausprosessin alussa ilman ohentamiseen helpottaa kuivausprosessin ohjausta. Tällöin 13 101423 sen käytöstä johtuvat kokonaispaineen ja lämpötilan vaihtelut jäävät pois, ja muuttujien määrän pienentyessä kuivausprosessin ohjaus yksinkertaistuu.

Portaaton kuivausprosessin säätö mahdollistaa sen, että sulkulaitetta, kuten paineen-säätöventtiiliä, ei tarvita kuivauskammion 1 ja jäähdytyspinnan 60 välissä. Kuivattavaan S kohteeseen 3 ei tarvitse kiinnittää erillisiä antureita kuivausprosessin ohjausta ja säätöä varten, eikä sen alkukosteusprosenttia tai vesimäärää tarvitse tietää. Kuivausprosessin alussa ohjauskeskukselle 32 annetaan loppukosteusprosentti sekä puulajiin ja kuivauspaksuuteen perustuva kuivauskaavan numero.

Koekuivauksissa määritetään kuivausvälin ja höyrynpainevälin arvot ja laaditaan eri 10 puulajeille kuivauskaavat, joilla kuivauspaksuudesta riippuen saavutetaan lyhin mahdollinen kuivausaika mahdollisimman pienin kuivausvirhein. Erikoiskuivauskaavat laaditaan lisäksi sellaisiksi, että niiden avulla korostetaan tietyn puulajin loppukäyttäjän, esim. puusepän, arvostamia ominaisuuksia, kuten väriä, lujuutta, jäykkyyttä tai kosteuselämistä.

Jäähdytys- ja kuivausvaiheessa vesihöyryn jäähdytystä, jäähdytyspintojen 60 jäähdytys-15 tehoa ohjaa lämpötila-anturi 42, joka sijaitsee jäähdytyspinnan ja lämmityspinnan välissä. Tämän lämpötila-anturin mittausarvon perusteella ohjauskeskus 32 säätää taajuusmuuttaja-säätöisen kylmäliuospumpun 29 pyörimisnopeutta pitäen typpi-vesihöyryseoksen lämpötilan mittauskohdassa halutussa arvossa. Arvo on kuivausvälin suuruus päämittauslämpötila-anturin 38 ja tämän ko. jäähdytyslämpötila-anturin 42 välillä. Lämpöpintojen 35 lämmityste-20 hoa säädetään päämittauslämpötila-anturin 38 mittausarvon perusteella siten, että ohjauskeskus 32 säätää taajuusmuuttajasäätöisen lämpöliuospumpun 22 pyörimisnopeutta niin, että kaasuseoksen lämpötila pysyy mittauskohdassa tietyssä, kuivauskaavan mukaisessa arvossa.

Lämmitys-ja jäädytysvaiheessa kuivausprosessia ohjaa päälämpötila-anturi 38 kuivaus-kaavan mukaisesti, ja puhaltimien 18 pyörimisnopeus on rajoitettu tiettyä taajuuden arvoa 25 vastaavaan suureen arvoon. Kuivattavan puun vesipitoisuuden vähetessä jäähdytys- ja kui-vausvaiheiden kestoaika pitenee. Kesto riippuu myös puulajista ja puun paksuudesta. Kui-vausvaiheiden kestoajan pitenemisestä ohjausyksikkö määrittelee karkeasti kuivattavan puun kosteusprosentin ja suorittaa loppukosteusprosentin (tasapainokosteus-prosentin) määrittämisen esimerkiksi funktiopistemenetelmällä.

30 Vielä eräs ajateltavissa oleva mahdollisuus keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteen parantamiseen on ultraäänen ajoittainen kohdistaminen kuivattavaan kohteeseen kuivausprosessin aikana etenkin, jos kuivattavana kohteena on puutavara. Ultraääni saattaisi mitä ilmeisimmin vaikuttaa kosteutta tasaavasti ja auttaa veden poistumista kohteesta. Samoin se saattaisi laukaista puuhun syntyviä jännityksiä ja muokata solurakennetta edullisella tavalla.

35 Edellä on esitetty yksityiskohtaisesti keksinnön eräitä suoritusmuotoja, mutta keksintö ei luonnollisesti rajoitu niihin vaan voi vaiheita oheisten patenttivaatimusten sallimissa rajoissa.

Claims (18)

1. Menetelmä vettä sisältävän kohteen, kuten puun tai poronlihan, kuivaamiseksi, jossa menetelmässä: 5 kohde (203) suljetaan kammioon tai vastaavaan tilaan (201,202), johon ai kaansaadaan alipaine normaaliin ilmanpaineeseen nähden, niin että siihen muodostuu alipai-neinen kaasuseos, joka sisältää kohteesta peräisin olevaa vesihöyryä, kohdetta (203) lämmitetään veden höyrystämiseksi siitä sitä ympäröivään tilaan (202), 10 tilasta (202) poistetaan vesihöyryä, tunnettu siitä, että siinä kierrätetään (207) kaasuseosta tehokkaasti kohdetta (203) ympäröivän tilan (202) kautta siten, että kaasuseos lähtee tilasta (202) kiertoon ja palaa kierrosta tilaan (202), ja että se sisältää jaksoja (101,102,103), joissa: ensimmäisessä vaiheessa (101a) kaasuseosta lämmitetään tehokkaasti kierron 13 aikana kohteen lämmittämiseksi haluttuun lämpötilaan ja toisessa vaiheessa (102b) tilasta (202) lähtevää kaasuseosta kierrossa ensiksi jäähdytetään (204) veden tiivistämiseksi siitä ja poistamiseksi (205) kierrosta ja sitten lämmitetään (206) kaasuseos haluttuun kohteen lämpötilaa alhaisempaan lämpötilaan ennen sen palaamista kohdetta (203) ympäröivään tilaan. 20

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se sisältää lisäksi jaksoja (104,105), joihin kuuluu jäädytysvaihe (104c), jossa kaasuseosta jäähdytetään kierrossa niin, että vesihöyry olennaisesti kiteytyy lumeksi ja/tai jääksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jaksoja toistetaan syklisesti kuivausprosessille laaditun kaavan mukaan halutun kuivaustuloksen aikaansaamiseksi.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasuseos 30 ja kohde lämmitetään ensimmäisessä vaiheessa lämpötilaan 50 ± 10 °C.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kohdetta : (203) ympäröivästä tilasta (202) lähtevää kaasuseosta jäähdytetään toisessa vaiheessa 5 ... 20 °C. 35

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasuseos muodostuu vesihöyryn lisäksi olennaisesti typestä. 15 101423

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasuse-oksen kiertoa ohjataan siten, että kohdetta (203) ympäröivään tilaan (202) kierrosta palaava kaasuseos muuttuu vesihöyrysisällöltään olennaisesti kylläiseksi ennen sanotusta tilasta poistumista. 5

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kohteeseen kohdistetaan lisäksi ultraääntä kuivausprosessin aikana.

9. Laite vettä sisältävän kohteen, kuten puun tai poronlihan, kuivaamiseksi, joka laite sisältö tää: tiiviisti suljettavan kammion tai vastaavan tilan (1) kuivattavaa kohdetta (3) varten sekä välineet (8) alipaineen aikaansaamiseksi tilaan normaaliin ilmanpaineeseen nähden, niin että tilaan (1) muodostuu alipaineinen kaasuseos, joka sisältää kohteesta peräisin olevaa vesihöyryä, 15 välineet kohteen lämmittämiseksi veden höyrystämiseksi siitä tilaan (1), välineet vesihöyryn poistamiseksi tilasta (1), tunnettu siitä, että se sisältää: välineet (9,10, 11,18) kaasuseoksen kierrättämiseksi tehokkaasti kohdetta (3) ympäröivän tilan (1) kautta siten, että kaasuseos lähtee tilasta (1) kiertoon ja palaa kierrosta 20 tilaan (1), välineet (36,60, 35) kaasuseoksen jäähdyttämiseksi ja/tai lämmittämiseksi tehokkaasti kierron aikana sekä välineet (20-34, 38-50, 53-54) kierrätys-, jäähdytys-ja lämmitysvälineiden ohjaamiseksi: lämmittämään kaasuseosta kohteen (3) lämmittämiseksi haluttuun lämpöti-25 laan, jäähdyttämään kaasuseos haluttuun lämmitetyn kohteen lämpötilaa alhaisempaan lämpötilaan tai kuivaamaan kaasuseosta jäähdyttämällä kohdetta ympäröivästä tilasta (1) lähteä-vää kaasuseosta veden tiivistämiseksi siitä ja poistamiseksi kierrosta ja sitten lämmittämällä kaasuseos kierrossa ennen sen palaamista sanottuun tilaan (1).

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että se sisältää välineet (32) ohja us-, kierrätys-, jäähdytys-ja lämmitysvälineiden ohjaamiseksi muodostamaan määrätyn kaavan ja määrättyjen asetusarvojen mukaan toistuvia jaksoja, jotka sisältävät peräkkäin läm-: mity s- j a j äähdyty s- j a kui vausvaiheita.

11. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen laite, tunnettu siitä, että se sisältää välineet (32, 38, 53,18) kuivausprosessin ohjaamiseksi siten, että kaasuseos pysyy vesihöyrysisällöltään olennaisesti kylläisenä kohdassa, jossa se on poistumassa kohdetta (3) ympäröivästä tilasta (1). 16 101423

12. Jonkin patenttivaatimuksen 9-11 mukainen laite, tunnettu siitä, että se sisältää välineet (37,17) typpikaasun johtamiseksi kammioon (1) ja siten kaasuseoksen aikaansaamiseksi, joka muodostuu olennaisesti typestä ja vesihöyrystä.

13. Jonkin patenttivaatimuksen 9-12 mukainen laite, tunnettu siitä, että kierrätysvälineet käsittävät kammion (1) seinämän olennaisesti kattavan kanavarakenteen (9, 10).

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen laite, tunnettu siitä, että kanavarakekenne on kaksinkertainen, jolloin sisempi kanava (9) toimii eristyskerroksena ulompaan kanavaan (10) näh- 10 den.

15. Patenttivaatimuksen 13 tai 14 mukainen laite, tunnettu siitä, että välineet (36,60) kaasuseoksen jäähdyttämiseksi ja vesihöyryn tiivistämiseksi siitä on sijoitettu kanavarakenteen uloimman seinämän yhteyteen. 15

16. Jonkin patenttivaatimuksen 9-15 mukainen laite, tunnettu siitä, että jäähdytys-ja läm-mitysvälineet (36, 60, 35) on yhdistetty välineisiin (39, 29, 30, 50, 24, 26, 27, 28) kylmäliu-oksen ja välineisiin (20, 21, 34, 45,46,47,48, 22, 23, 24, 25,27, 33, 59) lämpöliuoksen toimittamiseksi niihin ja että laite sisältää lämmönvaihtimen (41), johon sanotut välineet 20 kylmäliuoksen ja lämpöliuoksen toimittamiseksi on kytketty lämmönvaihtoa varten.

17. Jonkin patenttivaatimuksen 9-16 mukainen laite, tunnettu siitä, että se sisältää kon-denssivesisäiliön (12) kierrätys-ja jäähdytysvälineistä (10, 36,60) tiivistynyttä vesihöyryä varten sekä sen yhteydessä välineet (51,61,39,41) kondenssiveden jäädyttämiseksi ja jää- 25 tymisessä vapautuneen energian ottamiseksi talteen.

18. Jonkin patenttivaatimuksen 13-17 mukainen laite, tunnettu siitä, että tila (1) on makaava sylinterimäinen tila, jonka sylinteriseinämän (1,9) kanavarakenne olennaisesti kattaa ja jonka alla on olennaisesti kammion (1) pituudelle ulottuva kondenssivesisäiliö (12). 17 101423