RU134106U1

RU134106U1 - DEVICE FOR MODIFICATION OF SURFACE OF WOODEN BUILDING MATERIALS BY CREATION OF A PROTECTIVE FILM FROM MINERAL NANOPARTICLES

Info

Publication number: RU134106U1
Application number: RU2013119291/13U
Authority: RU
Inventors: Алексей Андреевич Стенин; Александр Сергеевич Тутыгин; Аркадий Михайлович Айзенштадт; Мария Аркадьевна Фролова; Сергей Игоревич Павлов
Priority date: 2013-04-25
Filing date: 2013-04-25
Publication date: 2013-11-10

Abstract

Устройство для модификации поверхности древесных строительных материалов путем создания защитной пленки из минеральных наночастиц, содержащее автоклав, вакуум-насос, воздушный компрессор, расходный бак, запорную арматуру и манометр, отличающееся тем, что дополнительно снабжено эжектором с двумя контейнерами для хранения сыпучих компонентов в сухом виде, дренчером, датчиком контроля параметров внутренней среды автоклава, персональным компьютером и блоком управления.A device for modifying the surface of wood building materials by creating a protective film of mineral nanoparticles containing an autoclave, a vacuum pump, an air compressor, a supply tank, valves and a pressure gauge, characterized in that it is additionally equipped with an ejector with two containers for storing bulk components in dry form , a drencher, a sensor for monitoring the parameters of the internal environment of the autoclave, a personal computer and a control unit.

Description

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для производства строительных материалов из древесины, а также прочих пористых стройматериалов, в частности_; к получению строительных материалов с повышенными эксплуатационными характеристиками.The utility model relates to devices intended for the production of building materials from wood, as well as other porous building materials, in particular _; to obtain building materials with enhanced performance characteristics.

Известен способ пропитки древесины антисептиком, описанный в патенте РФ №2026777 МПК В27К 3/08.A known method of impregnating wood with an antiseptic is described in the patent of the Russian Federation No. 2026777 IPC B27K 3/08.

Известный способ заключается в том, что перед пропиткой древесину вакуумируют в течение 5-10 минут при давлении 560-650 мм рт.ст., затем в рабочий объем подают пары антисептика с температурой 50-65°С, повышая давление до 2,5-8 атм, которое выдерживают в течение 25-40 мин или в два этапа по 10-20 мин с промежуточным сливом антисептика и созданием вакуума в автоклаве глубиной 560-650 мм рт.ст.The known method consists in the fact that before impregnation, the wood is vacuumized for 5-10 minutes at a pressure of 560-650 mm Hg, then antiseptic vapors with a temperature of 50-65 ° C are fed into the working volume, increasing the pressure to 2.5- 8 atm, which is incubated for 25-40 minutes or in two stages of 10-20 minutes with an intermediate discharge of an antiseptic and the creation of a vacuum in an autoclave with a depth of 560-650 mm Hg.

Недостатками данного технического решения является сложность технологического процесса, заключающаяся в многостадийности подготовки антисептика, невозможности контроля за качеством процесса пропитки и длительностью.The disadvantages of this technical solution is the complexity of the process, which consists in the multi-stage preparation of an antiseptic, the inability to control the quality of the impregnation process and the duration.

Известен способ пропитки древесины маслянистым антисептиком, описанный в патенте РФ №2072916 МПК В27К 3/50.A known method of impregnating wood with an oily antiseptic is described in RF patent No. 2072916 IPC B27K 3/50.

Известный способ заключается в том, что пропитку проводят при жидкостном давлении 0.8 МПа, температуре 70-80°С в течение 0,5-3 часов. После окончания пропитки проводят вакуумирование древесины при остаточном давлении 0,085 МПа в течение 20 мин.The known method consists in the fact that the impregnation is carried out at a liquid pressure of 0.8 MPa, a temperature of 70-80 ° C for 0.5-3 hours. After the impregnation, the wood is evacuated at a residual pressure of 0.085 MPa for 20 minutes.

Недостатками известного способа является то, что в нем используется токсичный масляный антисептик, многостадийность подготовки антисептика, невозможность контроля за качеством процесса пропитки и длительность.The disadvantages of this method is that it uses a toxic oil antiseptic, multi-stage preparation of an antiseptic, the inability to control the quality of the impregnation process and the duration.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ пропитки древесины водорастворимым антисептиком, описанный в «Технологической инструкции по глубокой пропитке древесины столбов ЛЭП и линий связи в автоклавах под давлением водорастворимым антисептиком ХМ на ООО «Электростройкомплект», разработанной на ФГУП «Сенежская научно-производственная лаборатория защиты древесины» в 2005 г., и выбранный в качестве прототипа.The closest in technical essence to the claimed is a method of impregnating wood with a water-soluble antiseptic, described in the "Technological instructions for the deep impregnation of wood poles of power lines and communication lines in autoclaves under pressure with a water-soluble antiseptic XM at LLC" Electrostroykomplekt ", developed at the Federal State Unitary Enterprise" Senezhskaya Research and Production Laboratory protection of wood ”in 2005, and selected as a prototype.

Известный способ заключается в том, что пропитку проводят в автоклаве под давлением выше атмосферного с применением начального и конечного вакуума, при этом значение начального и конечного вакуума должно быть не менее 0,08 МПа, а рабочее давление - 0,8 МПа, при этом время выдержки древесины непосредственно в растворе антисептика под давлением составляет от 60 до 90 минут, а полный цикл пропитки от создания начального вакуума при загруженной древесине в автоклаве и до снятия конечного вакуума и выгрузки древесины составляет от 165 до 260 минут в зависимости от вида и влажности древесины.The known method consists in the fact that the impregnation is carried out in an autoclave at a pressure above atmospheric using initial and final vacuum, while the value of the initial and final vacuum should be at least 0.08 MPa, and the working pressure is 0.8 MPa, while holding the wood directly in the antiseptic solution under pressure is from 60 to 90 minutes, and the complete impregnation cycle from creating an initial vacuum with the wood loaded in an autoclave to removing the final vacuum and unloading the wood is from 165 to 260 minutes in isimosti on the type and moisture content of wood.

Недостаток известного способа заключается в том, что он является весьма длительным, и потому достаточно энергоемким, а также невозможность контроля над процессом пропитки изделия.The disadvantage of this method is that it is very long, and therefore quite energy intensive, as well as the inability to control the process of impregnation of the product.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является снижение энергоемкости процесса обработки за счет сокращения его длительности, проведение контроля за качеством технологического процесса обработки материала и повышение экологичности обработанных конструкций за счет применения минеральных наполнителей и компонентов, природного происхождения, а также отсутствие в технологии этапа предварительной подготовки антисептика.The task the utility model aims to solve is to reduce the energy intensity of the processing process by reducing its duration, monitoring the quality of the technological process of processing the material and increasing the environmental friendliness of the processed structures through the use of mineral fillers and components of natural origin, as well as the absence of a stage in the technology preliminary preparation of an antiseptic.

Это достигается тем, что устройство на участке подачи состава в автоклав снабжено эжектором с двумя контейнерами для хранения сыпучих компонентов в сухом виде, соединенными с соплом эжектора патрубками подачи, в которых на участках выхода установлены сетчатые фильтры с заданными размерами ячеи, а также дренчером, датчиком контроля параметров внутренней среды автоклава, персональным компьютером со специальным программным обеспечением, блоком управления.This is achieved by the fact that the device at the feeding section of the composition to the autoclave is equipped with an ejector with two containers for storing loose components in a dry form, connected to the ejector nozzle by supply pipes, in which strainers with predetermined mesh sizes are installed in the exit sections, as well as a drencher, a sensor monitoring the parameters of the internal environment of the autoclave, a personal computer with special software, a control unit.

На фиг.1 изображено устройство для модификации поверхности строительного материала путем создания защитной пленки из минеральных наночастиц.Figure 1 shows a device for modifying the surface of a building material by creating a protective film of mineral nanoparticles.

Устройство для модификации поверхности строительного материала путем создания защитной пленки из минеральных наночастиц содержит автоклав 1 с крышкой автоклава с запорной арматурой 2, задвижки 3, 4, 5, 6, 7 установленные на подводящих технологических патрубках, вакуум-насос 8, бак для стоков 9, воздушный компрессор 10, манометр 11, сосуд с раствором щелочи 12, эжектор 13, контейнеры для хранения сыпучих компонентов в сухом виде 14, 15, фильтры 16, дренчер 17 и персональный компьютер 18 снабженный специальным программным обеспечением позволяющим в режиме реального времени выводить на монитор динамические графические изображения отражающие изменения внутреннего пространства автоклава за счет датчиков уровня суспензии и давления 19, подающих сигнал на персональный компьютер, после обработки которого блок управления 20 формирует сигналы на изменение или поддержание режимов работы вакуум-насоса 8 или воздушного компрессора 10.A device for modifying the surface of a building material by creating a protective film of mineral nanoparticles contains an autoclave 1 with an autoclave cover with shutoff valves 2, valves 3, 4, 5, 6, 7 installed on the supply technological pipes, a vacuum pump 8, a waste tank 9, an air compressor 10, a manometer 11, a vessel with an alkali solution 12, an ejector 13, containers for storing loose components in dry form 14, 15, filters 16, a deluge 17 and a personal computer 18 equipped with special software allowing in the mode real-time display on the monitor dynamic graphic images reflecting changes in the internal space of the autoclave due to the sensors of the suspension level and pressure 19, which supply a signal to a personal computer, after processing of which the control unit 20 generates signals to change or maintain the operating modes of the vacuum pump 8 or air compressor 10 .

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

До пропитки деревянные конструкции сортируются по породам и геометрическим параметрам с тем, чтобы в одной партии пропитывались элементы одной породы и габаритов, что обеспечивает качественный режим и оптимальную загрузку автоклава. Перед загрузкой в автоклав определяется средняя влажность пропитываемого изделия.Prior to impregnation, wooden structures are sorted by species and geometric parameters so that elements of the same species and dimensions are impregnated in one batch, which ensures a high-quality mode and optimal loading of the autoclave. Before loading into the autoclave, the average humidity of the impregnated product is determined.

После загрузки обрабатываемого изделия в автоклав 1 последний закрывают крышкой 2, которые блокируются и уплотняются сжатым воздухом или жидкостью.After loading the workpiece into the autoclave 1, the latter is closed with a lid 2, which are blocked and sealed with compressed air or liquid.

После чего открывается вентиль 3 и в автоклаве создастся разрежение с помощью вакуум-насоса 8. Выделившаяся влага направляется в бак для стоков через водоотделитель 9, после чего задвижка 3 закрывается и строительный материал выдерживается в предварительно созданном вакууме не менее 0,085 МПа в течении 15 минут.After that, valve 3 opens and a vacuum is created in the autoclave using a vacuum pump 8. The released moisture is sent to the waste tank through the water separator 9, after which the valve 3 closes and the building material is kept in a previously created vacuum for at least 0.085 MPa for 15 minutes.

После выдержки материала под предварительным вакуумом задвижка 7 открывается, и пропиточная жидкость за счет вакуума нагнетается в автоклав из сосуда с раствором щелочи 12 проходя по участку подачи через эжектор 13, в котором создается разрежение под действием которого осуществляется забор минеральных компонентов в необходимом процентном соотношении из контейнеров 14, 15 через фильтры 16 и их последующее перемешивание в турбулентном потоке в камере эжектора 13 и далее по трубопроводу готовая суспензия подается в автоклав, на вводе в который установлен распылитель (дренчер) 17, на выходе из которого образуется низкодисперсная струя, позволяющая равномерно распределить по поверхности обрабатываемых элементов минеральные наноразмерные включения суспензии за счет вихревых воздушных потоков с дальнейшим постепенным 100% заполнением всего свободного объема автоклава.After holding the material under a preliminary vacuum, the valve 7 opens and the impregnating liquid is pumped into the autoclave from the vessel with the alkali solution 12 passing through the feed section through the ejector 13, in which a vacuum is created under the action of which the mineral components are taken in the required percentage of containers 14, 15 through filters 16 and their subsequent mixing in a turbulent flow in the chamber of the ejector 13 and then through the pipeline, the finished suspension is fed into an autoclave, at the input of which A sprayer (deluge) 17 was installed, at the exit of which a low-dispersion jet is formed, which makes it possible to evenly distribute mineral nanosized inclusions of the suspension on the surface of the processed elements due to vortex air flows with a further gradual 100% filling of the entire free volume of the autoclave.

После заполнения автоклава закрывается задвижка 7, а задвижка 4 открывается и от компрессора 10 подается сжатый воздух, создающий в автоклаве жидкостное давление не выше 1,2 МПа. В течении всего цикла вакуум-давление-вакуум на монитор компьютера 18 выводится график изменений внутреннего пространства автоклава.After filling the autoclave, the valve 7 closes, and the valve 4 opens and compressed air is supplied from the compressor 10, which creates a liquid pressure in the autoclave of no higher than 1.2 MPa. During the entire vacuum-pressure-vacuum cycle, a graph of changes in the internal space of the autoclave is displayed on the computer monitor 18.

Спуск раствора после окончании выдержки осуществляется открыванием задвижки 5. Для ускорения слива открывается также задвижка 6.The solution is drained after the end of the exposure by opening the valve 5. To accelerate the drain valve also opens the valve 6.

После выпуска раствора из автоклава, задвижки 5 и 6 закрывается, а задвижка 3 приводится в открытое положение и далее вакуум-насосом 8 создается небольшое разрежение для удаления излишков раствора из верхних слоев обрабатываемой конструкции.After the solution is discharged from the autoclave, the valves 5 and 6 are closed, and the valve 3 is brought into the open position, and then a small vacuum is created by the vacuum pump 8 to remove excess solution from the upper layers of the workpiece.

При этом в течении всего цикла происходит непрерывное измерение параметров внутренней среды автоклава за счет датчиков уровня суспензии и давления 19, подающих сигнал на персональный компьютер 18, после обработки которого блок управления 20 формирует сигналы на изменение или поддержание режимов работы вакуум-насоса 8 или воздушного компрессора 10. Также для инструментального измерения давления в автоклаве на его корпусе установлен манометр 11.At the same time, throughout the entire cycle, the parameters of the internal environment of the autoclave are continuously measured due to the sensors of the suspension level and pressure 19, which supply a signal to the personal computer 18, after processing of which the control unit 20 generates signals to change or maintain the operating modes of the vacuum pump 8 or air compressor 10. Also for instrumental pressure measurement in the autoclave, a pressure gauge 11 is installed on its body.

Заявляемое устройство позволяет моделировать процесс модификации поверхности строительного материала путем создания защитной пленки из минеральных наночастиц, контролировать процентное соотношение сыпучих компонентов в суспензии и снизить энергозатраты на этап доподготовки суспензии перед процессом пропитки.The inventive device allows you to simulate the process of modifying the surface of a building material by creating a protective film of mineral nanoparticles, to control the percentage of bulk components in suspension and reduce energy consumption at the stage of additional preparation of the suspension before the impregnation process.

Claims

A device for modifying the surface of wood building materials by creating a protective film of mineral nanoparticles containing an autoclave, a vacuum pump, an air compressor, a supply tank, valves and a pressure gauge, characterized in that it is additionally equipped with an ejector with two containers for storing bulk components in dry form , a drencher, a sensor for monitoring the parameters of the internal environment of the autoclave, a personal computer and a control unit.