RU213732U1

RU213732U1 - Device for ultrasonic modification of lumber

Info

Publication number: RU213732U1
Application number: RU2022102410U
Authority: RU
Inventors: Алена Александровна Вьюгинова; Сергей Николаевич Вьюгинов; Александр Алексеевич Новик
Original assignee: Алена Александровна Вьюгинова
Filing date: 2022-01-31
Publication date: 2022-09-27

Abstract

Заявленное техническое решение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности может быть использовано для формирования и повышения твердости и плотности поверхности пиломатериалов, таких как доска, обшивочная доска (вагонка), паркет, половая доска, брус с одновременной пропиткой пиломатериала различными пропитывающими защитными, защитно-декоративными и лакокрасочными составами: маслами, составами био- и огнезащиты, грунтовками, антисептиками и другими. Достигаемый технический результат - улучшение качества обработанного пиломатериала. Устройство для ультразвуковой модификации пиломатериалов содержит устройство перемещения обрабатываемого изделия 1, два ультразвуковых узла, состоящих из волноводов 2 и ультразвуковых преобразователей 5, которые установлены перпендикулярно направлению перемещения обрабатываемого изделия напротив друг друга на одной оси, со стороны входа изделия в зону обработки перед, по крайней мере, одним ультразвуковым узлом расположен узел подачи пропитывающего состава 8, что позволяет одновременно формировать, повышать плотность и твердость обоих поверхностей пиломатериала и осуществлять пропитку в ультразвуковом поле, по крайней мере, одной стороны пиломатериала. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

The claimed technical solution relates to the woodworking industry, in particular, it can be used to form and increase the hardness and density of the surface of lumber, such as board, sheathing board (lining), parquet, floorboard, timber with simultaneous impregnation of lumber with various impregnating protective, protective and decorative and paint and varnish compositions: oils, compositions of bio- and fire protection, primers, antiseptics and others. Achievable technical result - improving the quality of processed lumber. The device for ultrasonic modification of lumber contains a device for moving a workpiece 1, two ultrasonic units, consisting of waveguides 2 and ultrasonic transducers 5, which are installed perpendicular to the direction of movement of the workpiece opposite each other on the same axis, from the side of the product entry into the processing zone in front of at least At least one ultrasonic unit has an impregnating composition supply unit 8, which makes it possible to simultaneously form, increase the density and hardness of both surfaces of the lumber and impregnate in the ultrasonic field at least one side of the lumber. 3 w.p. f-ly, 3 ill.

Description

Заявленное техническое решение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности может быть использовано для формирования и повышения твердости и плотности поверхности пиломатериалов, таких как доска, обшивочная доска (вагонка), паркет, половая доска, брус с одновременной пропиткой пиломатериала различными пропитывающими защитными, защитно-декоративными и лакокрасочными составами: маслами, составами био- и огнезащиты, грунтовками, антисептиками и другими.The claimed technical solution relates to the woodworking industry, in particular, it can be used to form and increase the hardness and density of the surface of lumber, such as board, sheathing board (lining), parquet, floorboard, timber with simultaneous impregnation of lumber with various impregnating protective, protective and decorative and paint and varnish compositions: oils, compositions of bio- and fire protection, primers, antiseptics and others.

Известно, что механические свойства поверхности древесины изменяются под действием ультразвуковых колебаний. В патенте США 06047751 «Method and apparatus for increasing the hardness and intensity of wood» описано устройство для повышения твердости и плотности круглого бревна. Устройство содержит механизм фиксации обрабатываемого изделия, систему подачи изделия в зону обработки, фильеру, соединенную с одной стороны с трубчатой пресс-формой. К фильере присоединен ультразвуковой излучатель, установленный перпендикулярно направлению подачи изделия. Механизм подачи предусматривает возможность вращательного движения обрабатываемого изделия для снижения трения. Обрабатываемое изделие сначала подается на фильеру и затем поступает в пресс-форму.It is known that the mechanical properties of the wood surface change under the action of ultrasonic vibrations. US Pat. No. 0,6047,751 "Method and apparatus for increasing the hardness and intensity of wood" describes a device for increasing the hardness and density of a round log. The device contains a mechanism for fixing the workpiece, a system for feeding the product into the processing zone, a die connected on one side with a tubular mold. An ultrasonic emitter is attached to the spinneret and is installed perpendicular to the direction of product supply. The feed mechanism provides for the possibility of rotational movement of the workpiece to reduce friction. The workpiece is first fed to the die and then enters the mold.

Недостатком рассматриваемого устройства являются потери ультразвуковой энергии, обусловленные тем, что ультразвуковые колебания подводятся не напрямую к обрабатываемому изделию, а к фильере.The disadvantage of the device under consideration is the loss of ultrasonic energy due to the fact that ultrasonic vibrations are supplied not directly to the workpiece, but to the spinneret.

Известно устройство, приведенное в патенте РФ 2419537 «Устройство для ультразвуковой обработки древесины», содержащее устройство перемещения обрабатываемого изделия, ролики которого закреплены в двух стенках с возможностью вращения, соединенных элементами стяжки, ультразвуковой преобразователь, установленный перпендикулярно роликам и снабженный механизмом перемещения в этом направлении. Торец излучателя ультразвукового преобразователя сформирован двумя поверхностями - горизонтальной и поверхностью, расположенной под острым углом к направлению поступления изделия на обработку, причем величина угла выбрана из условия обеспечения возможности свободного подведения изделия под эту поверхность и возможности его ультразвуковой обработки, а со стороны выхода изделия из зоны обработки в боковых стенках закреплен упор для излучателя, препятствующий его отклонению в сторону выхода изделия из зоны обработки.A device is known, shown in the RF patent 2419537 "Device for ultrasonic processing of wood", containing a device for moving the workpiece, the rollers of which are fixed in two walls with the possibility of rotation, connected by screed elements, an ultrasonic transducer installed perpendicular to the rollers and equipped with a mechanism for moving in this direction. The end face of the emitter of the ultrasonic transducer is formed by two surfaces - a horizontal one and a surface located at an acute angle to the direction of the product for processing, and the angle value is selected from the condition of ensuring the possibility of freely bringing the product under this surface and the possibility of its ultrasonic treatment, and from the side of the product exit from the zone processing in the side walls there is a stop for the emitter, preventing its deviation towards the exit of the product from the processing zone.

Как видно из описания конструкции известного устройства, ультразвуковые колебания в данном случае подводятся непосредственно к обрабатываемому изделию, что решает задачу снижения потерь при обработке. Однако недостатком данного устройства является обработка изделия только с одной стороны, что может приводить к последующей деформации пиломатериала вследствие неравномерного распределения напряжений по его сечению.As can be seen from the description of the design of the known device, ultrasonic vibrations in this case are supplied directly to the workpiece, which solves the problem of reducing losses during processing. However, the disadvantage of this device is the processing of the product only on one side, which can lead to subsequent deformation of the lumber due to the uneven distribution of stresses over its cross section.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому устройству является устройство, приведенное в патенте РФ 130909 «Устройство для ультразвуковой обработки пиломатериалов». Зона обработки устройства содержит два ультразвуковых узла, волноводы которых установлены напротив друг друга на одной оси, что позволяет одновременно формировать, повышать плотность и твердость обоих поверхностей пиломатериала.The closest set of essential features to the proposed device is the device shown in the RF patent 130909 "Device for ultrasonic processing of lumber". The processing zone of the device contains two ultrasonic units, the waveguides of which are installed opposite each other on the same axis, which allows you to simultaneously form, increase the density and hardness of both surfaces of the lumber.

Как видно из описания конструкции известного устройства и его работы, устройство обеспечивает равенство внутренних напряжений на двух поверхностях пиломатериала после обработки, что исключает возможность его деформации за счет одновременной ультразвуковой обработки пиломатериала с двух сторон, при этом улучшается качество обработанного пиломатериала. Однако недостатком данного устройства является формирование незащищенной поверхности древесины пиломатериала, которая может быть подвержена воздействию влаги, загрязнений и других факторов, что снижает потребительские свойства изделия.As can be seen from the description of the design of the known device and its operation, the device ensures the equality of internal stresses on the two surfaces of the lumber after processing, which eliminates the possibility of its deformation due to the simultaneous ultrasonic treatment of the lumber on both sides, while improving the quality of the processed lumber. However, the disadvantage of this device is the formation of an unprotected surface of lumber wood, which can be exposed to moisture, pollution and other factors, which reduces the consumer properties of the product.

Задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение, является создание устройства, обеспечивающего формирование защищенной от воздействия внешних факторов поверхности пиломатериала с повышенной плотностью и твердостью.The task to be solved by the claimed technical solution is the creation of a device that provides the formation of a lumber surface protected from external factors with increased density and hardness.

Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемое устройство, так же как и известное, содержит устройство перемещения обрабатываемого изделия, два ультразвуковых узла, волноводы которых установлены на одной оси перпендикулярно направлению перемещения изделия, но в отличие от известного в предлагаемом устройстве введен дополнительный узел подачи пропитывающего состава перед, по крайней мере, одним ультразвуковым узлом, что позволяет производить одновременную ультразвуковую обработку пиломатериала для повышения плотности и твердости его поверхностного слоя и пропитку изделия необходимым пропитывающим составом в ультразвуковом поле.The problem is solved due to the fact that the proposed device, as well as the known one, contains a device for moving the workpiece, two ultrasonic units, the waveguides of which are installed on the same axis perpendicular to the direction of movement of the product, but unlike the known device, an additional feed unit is introduced impregnating composition in front of at least one ultrasonic unit, which allows simultaneous ultrasonic processing of lumber to increase the density and hardness of its surface layer and impregnation of the product with the necessary impregnating composition in an ultrasonic field.

Достигаемым техническим результатом является улучшение качества обработанного пиломатериала. Улучшение качества обеспечивается за счет одновременной ультразвуковой обработки пиломатериала, которая создает на поверхности пиломатериала слой с повышенными твердостью и плотностью, и обработки его пропиточным составом в ультразвуковом поле, что позволяет создать на поверхности пиломатериала защитный или защитно-декоративный слой. Кроме того, пиломатериал с улучшенными свойствами поверхности и нанесенным защитно-декоративным составом, более прост и удобен в применении для потребителя.Achievable technical result is to improve the quality of processed lumber. Quality improvement is ensured by simultaneous ultrasonic processing of lumber, which creates a layer with increased hardness and density on the lumber surface, and its treatment with an impregnating composition in an ultrasonic field, which makes it possible to create a protective or protective-decorative layer on the lumber surface. In addition, lumber with improved surface properties and applied protective and decorative composition is simpler and more convenient to use for the consumer.

Техническое решение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 приведен вид устройства со стороны входа изделия на обработку, на фиг. 2 - вид сбоку устройства для ультразвуковой модификации пиломатериалов, на фиг. 3 - вид сбоку ультразвукового волновода.The technical solution is illustrated in the drawings, where in Fig. 1 shows a view of the device from the side of the input of the product for processing, in Fig. 2 is a side view of a device for ultrasonic modification of lumber, in FIG. 3 is a side view of an ultrasonic waveguide.

Устройство для ультразвуковой модификации пиломатериалов содержит устройство перемещения обрабатываемого изделия, выполненное в виде роликов 1. Волноводы 2 закреплены в боковых стенках 3 устройства. Боковые стенки стянуты стойками 4. Перпендикулярно направлению движения обрабатываемого пиломатериала установлены ультразвуковые преобразователи 5 с излучающими волноводами 2. Части поверхности 6 излучающих торцов волноводов имеют скос в направлении поступления обрабатываемого изделия в зону обработки, оставшаяся часть поверхностей 7 выполнена параллельно обрабатываемой поверхности изделия. Со стороны входа изделия в зону обработки расположен, по крайней мере, один узел подачи пропитывающего состава 8, который состоит из подающей пропитывающий состав магистрали 9 и блока распределения пропитывающего состава по ширине обрабатываемого изделия 10.The device for ultrasonic modification of lumber contains a device for moving the workpiece, made in the form of rollers 1. The waveguides 2 are fixed in the side walls 3 of the device. The side walls are pulled together by racks 4. Ultrasonic transducers 5 with radiating waveguides 2 are installed perpendicular to the direction of movement of the processed lumber. From the side of the product entry into the processing zone, at least one impregnating composition supply unit 8 is located, which consists of a pipeline 9 supplying the impregnating composition and a block for distributing the impregnating composition along the width of the processed product 10.

Со стороны выхода изделия из зоны обработки в боковых стенках закреплены упоры 11, препятствующие отклонению волноводов и выполненные в виде роликов. Один из волноводов установлен с возможностью перемещения в направлении перпендикулярном направлению движения обрабатываемого пиломатериала. Возможность перемещения реализована за счет выполнения в боковых стенках пазов 12, вдоль которых могут передвигаться и фиксироваться в необходимом положении ползуны 13 вместе с закрепленными в них волноводами 2, имеющими элементы крепления 14 на боковых поверхностях.Stops 11 are fixed on the side of the product exit from the processing zone in the side walls, which prevent the deviation of the waveguides and are made in the form of rollers. One of the waveguides is installed with the possibility of movement in the direction perpendicular to the direction of movement of the processed lumber. The possibility of movement is realized by making grooves 12 in the side walls, along which sliders 13 can move and be fixed in the required position together with waveguides 2 fixed in them, having fastening elements 14 on the side surfaces.

Устройство работает следующим образом. Зона обработки содержит два ультразвуковых узла, волноводы которых установлены напротив друг друга на одной оси, перед, по крайней мере, одним ультразвуковым узлом расположен узел подачи пропитывающего состава, что позволяет одновременно формировать, повышать плотность и твердость обоих поверхностей пиломатериала и осуществлять пропитку в ультразвуковом поле, по крайней мере, одной стороны пиломатериала. Пропитывающий состав подается на поверхность изделия, после чего изделие оказывается в ультразвуковом поле излучающих волноводов. При поступлении пиломатериала в зону обработки он подвергается воздействию мощных ультразвуковых колебаний, вследствие чего происходит модификация поверхности древесины: повышение ее плотности и импрегнирование в нее пропитывающего состава.The device works as follows. The processing zone contains two ultrasonic units, the waveguides of which are installed opposite each other on the same axis, in front of at least one ultrasonic unit there is an impregnating composition supply unit, which allows you to simultaneously form, increase the density and hardness of both surfaces of lumber and impregnate in an ultrasonic field on at least one side of the lumber. The impregnating composition is applied to the surface of the product, after which the product is in the ultrasonic field of the emitting waveguides. When lumber enters the processing zone, it is exposed to powerful ultrasonic vibrations, as a result of which the wood surface is modified: its density is increased and the impregnating composition is impregnated into it.

Скорость перемещения, мощность воздействия выбираются с учетом известных физических процессов, которые происходят в древесине под действием ультразвуковых колебаний: ультразвуковой модификации древесины и ультразвуковой пропитки. В рассматриваемом примере работы устройства использовалась скорость перемещения изделия до 1 м/с. После обработки плотность поверхностей изделия значительно увеличивается, на, по крайней мере, одной поверхности изделия формируется защитно-декоративный слой.The speed of movement, the power of exposure are selected taking into account the known physical processes that occur in wood under the action of ultrasonic vibrations: ultrasonic modification of wood and ultrasonic impregnation. In the considered example of the operation of the device, the speed of movement of the product up to 1 m/s was used. After processing, the density of the surfaces of the product increases significantly, and a protective and decorative layer is formed on at least one surface of the product.

Одновременная ультразвуковая обработка и пропитка поверхностей изделия необходима для формирования на них защищенного от воздействия внешних факторов слоя с улучшенными механическими характеристиками, что позволит исключить негативное воздействие на обработанную древесину влаги, загрязняющих веществ и т.д. Предложенное техническое решение дает возможность получения пиломатериала с улучшенными свойствами более высокого качества, защищенного от воздействия внешних факторов и улучшенного внешнего вида.Simultaneous ultrasonic treatment and impregnation of the surfaces of the product is necessary to form a layer protected from external factors with improved mechanical characteristics, which will eliminate the negative impact on the treated wood of moisture, pollutants, etc. The proposed technical solution makes it possible to obtain lumber with improved properties of higher quality, protected from external factors and improved appearance.

Как видно из описания устройства и его работы, устройство реализует свое назначение - формирование защищенной от воздействия внешних факторов поверхности пиломатериала с повышенной плотностью и твердостью за счет одновременной ультразвуковой обработки и пропитки пиломатериала в ультразвуковом поле, при этом достигается технический результат - улучшение качества обработанного пиломатериала.As can be seen from the description of the device and its operation, the device realizes its purpose - the formation of a lumber surface protected from external factors with increased density and hardness due to simultaneous ultrasonic treatment and impregnation of lumber in an ultrasonic field, while achieving a technical result - improving the quality of the treated lumber.

Claims

1. A device for ultrasonic modification of lumber, containing a device for moving a workpiece made in the form of rollers, two ultrasonic units, the waveguides of which are fixed in the side walls of the device and installed perpendicular to the direction of movement of the workpiece opposite each other on the same axis, characterized in that in front of the top An ultrasonic unit on the side of the product entry into the processing zone has an impregnating composition supply unit, which consists of a pipeline supplying the impregnating composition and a block for distributing the impregnating composition across the width of the processed product.

2. A device for ultrasonic modification of lumber according to claim 1, characterized in that the radiating end of each waveguide is formed by two surfaces: a horizontal one and a surface located at an acute angle to the direction of movement of the workpiece.

3. A device for ultrasonic modification of lumber according to claim 1, characterized in that the upper waveguide is mounted for movement in a direction perpendicular to the direction of movement of the workpiece.

4. A device for ultrasonic modification of lumber according to claim 1, characterized in that it has stops located on the side opposite to the direction of movement of the workpiece.