FI84658C - Foerfarande och anlaeggning foer torkning av ett skivformigt material, till exempel enkelt faner. - Google Patents

Description

84658

Menetelmä ja laitteisto tasomaisen aineen, esimerkiksi vaneriviilun, kuivaamiseksi Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen menetelmä tasomaisen materiaalin, esimerkiksi vaneriviilun, kuivaamiseksi.

Keksinnön kohteena on myös laitteisto menetelmän toteuttamiseksi .

Aikaisemmissa ratkaisuissa erityisesti vaneriviilun kuivauksessa on käytetty telakuivaimia tai verkkokuivaimia, joissa viilu on kuivattu kuuman vesihöyryn avulla. Kuivattujen viilujen kosteus on mitattu ja kosteimmat viilut on erotettu erilleen ja kuivattu uudelleen.

Tunnetun tekniikan epäkohtana on se, että pelkällä tela- tai verkkokuivaimella aikaansaatu kuivaustulos on epätasainen, mikä lisää kustannuksia ja hidastaa lopputuotteen valmistusta. Nykyisiä kuivaimia ei voida säätää ottamaan huomioon viilukohtaisia kosteuseroja. Tämän vuoksi alkukosteudeltaan kuivimmat viilut tulevat ylikuivatuiksi, eli joutuvat olemaan kuivaimessa liian kauan. Ylikuivumisen takia viilujen laatu heikkenee siten, että ne haurastuvat, mikä johtaa helposti särkymiseen kuivauksen jälkeisissä käsittelyvaiheissa. Vaikka osa viiluista on liian kuivaa, osa voi jäädä liian kosteaksi. Tehdasajoissa ylikosteita viiluja tulee kuivai-melta noin 15%. Tarvittava uudelleenkuivaus hidastaa prosessia .

Lisäksi US-patenttijulkaisussa 4 565 917 ja FI-patentti- julkaisussa 80099 on kuvattu laitteistoja, joissa käytetään peräkkäisiä infrapunakuivaimia tasomaisen materiaalin kuivaamiseen. Peräkkäisten kuivaajien säteilyaallonpituudet on kuitenkin valittu epäedullisesti maksimikuivatustehokkuu-den kannalta.

2 84658 Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä kuvatussa tekniikassa esiintyvät haitat ja saada aikaan aivan uudentyyppinen menetelmä ja laite tasomaisen materiaalin, esimerkiksi vaneriviilun, kuivaamiseksi.

Keksintö perustuu siihen, että kuivauksessa käytetään kahta kuivauslinjalla toisiaan seuraavaa infrapunasäteilijätyyp-piä, jolloin ensimmäisen säteilijätyypin emittoiman säteilyn maksimi-intensiteetin aallonpituus on ainakin likimain sama veden (ja mahdollisesti kuivattavan materiaalin) absorptio-maksimin kanssa ja toisen säteilijätyypin emittoiman säteilyn maksimi-intensiteetti on infrapuna-lyhytaaltoalueella (n. 1 pm) ja kummankin säteilijätyypin kuivattavaan materiaaliin kohdistama säteilyenergia on likimain yhtäsuuri.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön mukaiselle laitteistolle puolestaan on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 3 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.

Keksinnön mukaisella ratkaisulla kuivauksen kokonaisenegian-kulutusta on eräissä tapauksissa pystytty laskemaan. Tuotteen kosteuspitoisuuden vaihtelut saadaan aiempaa pienemmiksi ja kuivausaika lyhenee, jolloin kuivaimen kapasiteettia voidaan nostaa.

Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan oheisten piirustusten mukaisen sovellutusesimerkin avulla.

Kuvio 1 esittää taulukkona keksinnössä käytettävien aallonpituuksien määritelmiä.

Kuvio 2 esittää graafisesti puun ja veden absorptiokäyriä aallonpituuden funktiona.

3 84658

Kuvio 3 esittää osittain kaaviollisena sivukuvantona keksinnön mukaista kuivauslaitteistoa.

Kuvio 4 esittää halkileikattuna yläkuvantona keksinnön mukaista säteilyelementtiä.

Mittaustulokset perustuvat pienessä mittakaavassa tehtyihin kokeisiin, joissa selvitettiin keskiaaltoisen ja lyhytaaltoisen infrapunasäteilyn vaikutusta vaneriviiluun esiläm-mitys- ja jälkikuivaustilanteissa. Käytännön kokeissa etsittiin sekä optimaalista kuivatustapahtumaa että laiterakennetta .

IR(Infrared)-säteily jaetaan lyhyt-, keski- ja pitkäaaltoi-seen säteilyyn kuvion 1 mukaisesti. Jokaisella aineella on ominainen absorptiospektrinsä. Kuviosta 2 nähdään, että vedellä ja puulla absorptiomaksimit asettuvat samalle keski-aaltoalueelle noin 3 ym:n kohdalle. Tämän perusteella sekä puun lämpenemisen että veden haihtumisen voisi olettaa tehokkaimmaksi tällä aaltopituusalueella. Koska kuitenkin käytännössä kappaleen kohtaava säteily voi kokonaan tai osittain heijastua, absorboitua tai siirtyä, ei tehokkainta kui-vatusvaikutusta saavutetakaan pelkällä absorptiomaksimin kohdalle sovitetulla säteilyllä, vaan keksinnön mukaisella yhdistelmällä.

IR-laiteratkaisu perustuu keski- ja lyhytaaltoisen säteilyn perättäiseen käyttöön. Viiluun kohdistetaan sopivalta etäisyydeltä ensin keskiaaltoinen ja sitten lyhytaaltoinen säteily siten, että molempien aallonpituksien viiluun kohdistama energia on likimain yhtäsuuri. Lisäksi IR-laiteratkai-sun yhteydessä käytettävään kuljettimeen sijoitetaan IR-tehokkuutta parantava taustaheijastin.

Kuvion 3 mukaisesti keksinnön mukainen IR-laite voidaan yhdistää vaneriviilujen konventionaaliseen kuivaukseen joko ennen tai jälkeen telakuivaimen 6. Myös esi- ja jälkikuivai-men yhtäaikainen käyttö on mahdollista. Tietyn kosteusjakau-tuman mukaisesti johdetaan liian märät viilut IR-laitteen 4 84658 kautta joko esilämmitykseen tai jälkikuivatukseen. Märät viiluarkit tuodaan liukuhihnalla 1 kosteuden mittauslaitteistolle 8, ja arkit ohjataan ohjausyksikön 8 avulla sopivalle kuivauslinjalle 15 - 18. Kosteimmat viilut esikuiva-taan infrapunaesilämmittimillä 5 linjalla 15. Lämmittimiä 5 ohjaa ohjausyksikkö 3. Esikuivauksen jälkeen viilut siirretään telakuivaimelle 6, jossa viilut kuivataan kuuman höyryn avulla n. 180°C:n lämpötilassa neljällä eri tasolla. Höyrytyksen jälkeen viilut jäähdytetään. Telakuivaimen 6 jälkeen viilujen kosteus mitataan uudelleen mittauslaitteella 7, mittaustieto syötetään ohjauslaitteelle 9, joka ohjaa erot-telulaitetta siten, että vielä liian kosteat viilut ohjataan jälkikuivauslinjalle 20. Jälkikuivauslinjalla 20 viiluja kuivataan keskiaaltoinfrapunasäteilijöillä 11 ja lyhytaalto-infrapunasäteilijöillä 12. Telakuivaimen 6 jälkeen kuiviksi todetut viilut puolestaan ohjataan jatkokäsittelylinjalle 19.

Kuvion 4 mukaisessa säteilylämmittimessä kuljetin 22 kuiva-tettavine viiluineen kulkee lämmittimen ali vasemmalta oikealle. Kuljettimen 22 nopeus on tyypillisesti 70 - 80 m/min. Kuivattavien viilujen koko on 1,5 * 1300 * 1410 mm. Lämmitin on jaettu kahteen pinta-alaltaan likimain yhtäsuureen vyöhykkeeseen, nimittäin keskiaaltovyöhykkeeseen A ja lyhytaal-tovyöhykkeeseen B. Vyöhykkeiden A ja B yhteenlaskettu pituus kuljettimen 22 kulkusuunnassa on 1500 mm ja koko lämmittimen leveys on n. 1550 mm. Keskiaaltovyöhyke A koostuu kolmen kaksoisputken ryhmistä 21, jotka on asennettu n. 55 mm välein. Keskiaaltovyöhykkeellä A kaksoisputkien kokonaismäärä on 12. Lyhytaaltovyöhykkeellä B kaksoisputkia on kuusi, ja ne on asennettu n. 65 mm:n välein. Koska kaikissa infrapuna-lämmityskohteissa tulee olla riittävä ilmankierto höyryjen poistamiseksi ja kuivumisen tehostamiseksi, on kuvion mukainen lämmitin varustettu kahdella ei-esitetyllä puhaltimella. Puhaltimet on sijoitettu lämmittimen yläpinnalle likimain kunkin vyöhykkeen keskelle. Käytetty virtausnopeus oli pu-hallinta kohden 50 1/s. Tällaisella virtauksella puhallusil- 5 84658 man lämpötila oli n. 30 - 35°C. Lisäksi säteilytehokkuuden lisäämiseksi lämmitin on varustettu alumiinisella, ei-esite-tyllä taustalevyllä, jonka tarkoituksena on heijastaa kuljettimen 22 läpäissyt säteily takaisin viiluille. Kuljetin 22 liikkuu säteilijän ja taustalevyn välissä.

Kuvion 3 mukaisella laitteella suoritetuissa käytännön kokeissa infrapunalämmittimiä käytettiin esilämmittiminä tela-kuivaimen 6 yhteydessä. Kuivattava materiaali oli koivuvii-lua. Kuusiviiluakin on kokeiltu, tällöin tehontarve on osoittautunut pienemmäksi. Materiaalista suurimman osan kosteus oli 80%. Noin 15 - 18% materiaalista oli kosteudeltaan yli 90-prosenttista. Infrapuna-alkukuivauksessa käytettiin kulloinkin joko pelkästään keskiaaltoinfrapunaa, pelkästään lyhytaaltoinfrapunaa tai yhdistelmiä, joista ensimmäisessä ensin käytetään keskiaaltoinfrapunaa ja tämän jälkeen välittömästi lyhytaaltoinfrapunaa ja toisessa samaa yhdistelmää päinvastaisessa järjestyksessä. Käytetty teho ja vaikutusaika pidettiin kulloinkin vakiosuuruisena.

Kokeissa osoittautui parhaaksi yhdistelmäksi sellainen keskiaalto- ja lyhytaaltolamppujen kokoonpano, jossa kuivattava materiaali kohtaa ensin keskiaaltoisen säteilyn, jonka maksimi-intensiteettiä vastaava aallonpituus on likimain sama viilun ja veden yhteisen absorptiomaksimin kanssa. Lyhytaaltoinen säteily suorittaa tämän jälkeen loppukuivauksen. Molempien kuivausyksiköiden tehot olivat likimain samansuuruiset, viiluneliömetriä kohden keskimäärin 41,5 kW, ja säteilyn vaikutusaika molemmilla alueilla 5 s. Käytännön järjestelyiden takia neliötehosta kuitenkin 46% koostuu keskiaal-totehosta ja loput lyhytaaltotehosta. Infrapunasäteilijöiden etäisyys viilusta oli 140 mm. Säteilijöinä käytettiin Hera-eus-yhtiön valmistamia kirkaskvartsilasisia taustakullattuja kaksoisputkia. Käytettyjen keskiaaltokaksoisputkien hehkupi-tuus on 1300 mm, poikkipinta 33*15 mm2, teho 3250 W ja aallonpituusalue 1,5 ... 6,0 ym, jonka maksimi-intensiteetin aallonpituus n. 3 ym. Vastaavasti lyhytaaltokaksoisputkien hehkupituus on 1300 mm, poikkipinta 2 3*11 mm2, teho 7000 w 6 84658 ja aallonpituusalue 0,5 ... 2,5 pm, jonka maksimi-intensiteetin aallonpituus n. 1,2 ym. Mainitut aallonpituusarvot saavutetaan maksiminimellistehoilla. Käytetty maksimivaiku-tusaika oli 6 s/vyöhyke.

Alkukuivauksen jälkeen viiluerän kosteus aleni 5,0...9,7 prosenttiyksikköä. Keskimäärin kosteusprosentti aleni 7 yksikköä. Yhdistelmäkuivauksella saavutettiin 10%:n kapasi-teettilisäys konventionaaliseen kuivaukseen verrattuna. Kui-vausaika lyheni 10%. Energiankulutuksesta sähköenergian osuus oli noin 14%. Kokonaisenergiankulutus väheni noin 10%.

Toisessa kokeessa testattiin telakuivaimen ja infrapunajäl-kikuivauksen yhdistelmää. Kun infrapunakuivausta käytetään jälkikuivaukseen, tulee kaikki viilut, joiden kosteus on yli 5-6%, ohjata infrapunakuivaukseen.

IR-jälkikuivauksessa kokeiltiin samoja aallonpituusyhdistel-miä ja päädyttiin samaan yhdistelmään kuin esikuivauksessa. Keskimääräinen teho oli 43,3 kW/m2, josta 48% oli keskiaal-totehoa. Käytetty maksimivaikutusaika oli 6 s/vyöhyke.

Jälkikuivauksessa kuivattiin viiluja, joiden lähtökosteudet olivat joko noin 10% tai noin 15%. Infrapunakuivauksessa kosteus aleni keskimäärin 6,0 ja vastaavasti 7,9 prosenttiyksikköä. Kokeiltu teho/nopeus-yhdistelmä riittää todellisessa tehdasajossa kuivaamaan ylikosteat viilut, joten kapa-siteettilisäys on 15%. Sähkön osuus on noin 13% kokonais-energiankulutuksesta. Energiankulutus väheni noin 30%.

Verrattuna keskiaalto-lyhytaalto-yhdistelmään oli haihdutus muilla yhdistelmillä tehottomampi. Lisäksi lyhyt-keskiaalto-yhdistelmällä samoja ajoarvoja käytettäessä havaittiin viilun kopristumista.

Esitetty keksintö on käytettävissä myös verkkokuivaimen yhteydessä.

Claims (5)

7 84658 Patentt ivaat imukset:

1. Menetelmä levymäisen materiaalin, esimerkiksi puuviilun kuivaamiseksi, jossa menetelmässä - pääkuivaus suoritetaan kohdistamalla kuivattavaan materiaaliin lämpöenergiaa, ja - kuivattavan materiaalin kosteus mitataan ennen ja/tai jälkeen pääkuivauksen, tunnettu siitä, että - mittauksessa kosteimmaksi todettuun materiaaliin kohdistetaan ensimmäinen infrapunasäteily, jonka maksimi-intensiteetin aallonpituus on likimain sama veden absorptiomaksimin kanssa, - välittömästi ensimmäisen säteilytyksen jälkeen kuivattavaan materiaaliin kohdistetaan toinen infrapunasäteily, jonka maksimi-intensiteetin aallonpituus on pienempi kuin ensimmäisen säteilyn maksimi-intensiteetin aallonpituus ja - ensimmäisen ja toisen säteilyn kuivattavaan materiaaliin kohdistamat energiat sovitetaan ainakin likimain yhtäsuuriksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäisen infrapunasäteilyn maksimi-intensiteetin aallonpituus sovitetaan n. 3 jumtksi ja toisen infrapunasäteilyn maksimi-intensiteetin aallonpituus sovitetaan n. 1 pm:ksi.

3· Laitteisto levymäisen materiaalin, esimerkiksi puuviilun kuivamiseksi, joka laitteisto käsittää - tela- (6) tai verkkokuivaimen, jossa kuivattava materiaali on höyryn avulla kuivattavissa, 8 84658 - kuljettimen (1), jolla kuivattava materiaali on syötettävissä telakuivaimeen (6), - mittalaitteista (2, 7), joilla kuivattavan materiaalin kosteus on mitattavissa, ja - ohjaus ja erotteluyksiköistä (4, 8), joilla kosteimmaksi todettu materiaali on erotettavissa muusta materiaalista, tunnettu infrapunasäteilijöistä (5, 11, 12), joilla kosteimmaksi todettuun materiaaliin on kohdistettavissa ensin ensimmäinen infrapunasäteily, jonka maksimi-intensiteetin aallonpituus on likimain sama veden abrsoptiomaksimi n kanssa, ja tämän jälkeen toinen infrapunasäteily, jonka maksimi-intensiteetin aallonpituus on pienempi kuin ensimmäisen säteilyn maksimi-intensiteetin aallonpituus siten, että ensimmäisen ja toisen säteilyn kuivattavaan materiaaliin kohdistamat energiat ovat ainakin likimain yhtäsuuret.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laitteisto, tunnet- t u siitä, että infrapunasäteilijöihin (5, 11, 12) nähden kuljettimen (1) toiselle puolelle on sovitettu heijastimet säteilytehokkuuden parantamiseksi.

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että infrapunasäteilijä on muodostettu keskiaaltovyöhykkeestä (A), joka käsittää useita kirkas-kvartsi las is ia keskiaaltosäteilijöitä, jotka on sovitettu olennaisen kohtisuorasti kuljettimen (1) kulkusuuntaan nähden, ja keskiaaltovyöhykkeen (A) viereen sovitetusta lyhyt-aaltovyöhykkeestä (B), joka käsittää useita kirkaskvartsila-sisia lyhytaaltosäteilijöitä (23), jotka on sovitettu olennaisen kohtisuorasti kuljettimen (1) kulkusuuntaan nähden. 9 84658