RU220459U1

RU220459U1 - Installation for drying lumber

Info

Publication number: RU220459U1
Application number: RU2023118221U
Authority: RU
Inventors: Мидхат Ильфатович Тухватуллин; Рустам Сагитович Аипов
Filing date: 2023-07-10
Publication date: 2023-09-14

Abstract

Полезная модель относится к деревообрабатывающей и другим отраслям промышленности, в частности к сушильному оборудованию, и может быть использована для сушки пиломатериалов. Установка для сушки пиломатериалов содержит камеру, с установленными в ней магнетронами, размещенными на боковых противоположных друг к другу стенках камеры в шахматном порядке, поддон для высушиваемого материала в виде короба с отверстиями на боковых стенках, диаметр которых не превышает 0,1 длины волны излучения магнетронов, расположенными на расстоянии 1/4 длины волны излучения магнетронов, полость которого соединена с установленным в верхней части камеры воздуховодом с отверстиями на днище, по размерам и расположению идентичными отверстиям на стенках поддона, высушиваемый материал размещен на поддоне в раме с горизонтальной осью вращения посредством электропривода, установленного за камерой, причем горизонтальная ось поддона с высушиваемым материалом и рамой соединена с электроприводом вращения посредством подвижной муфты, а с другой стороны жестко соединена с ротором электропривода колебательного движения на базе цилиндрического линейного асинхронного двигателя, установленного за камерой. За счет сообщения штабелю древесины в СВЧ-поле, перпендикулярном оси вращения, колебательного движения по оси вращения, достигается более равномерное распределение электромагнитного поля, воздействующего на пиломатериал, обеспечивается более высокая скорость и качество сушки высушиваемого материала. 2 ил.

The utility model relates to woodworking and other industries, in particular to drying equipment, and can be used for drying lumber. An installation for drying lumber contains a chamber with magnetrons installed in it, placed on the side walls of the chamber opposite to each other in a checkerboard pattern, a tray for the dried material in the form of a box with holes on the side walls, the diameter of which does not exceed 0.1 wavelength of the magnetron radiation , located at a distance of 1/4 wavelength of magnetron radiation, the cavity of which is connected to an air duct installed in the upper part of the chamber with holes on the bottom, identical in size and location to the holes on the walls of the pallet, the dried material is placed on the pallet in a frame with a horizontal axis of rotation by means of an electric drive , installed behind the chamber, and the horizontal axis of the pallet with the dried material and the frame is connected to an electric rotation drive by means of a movable coupling, and on the other hand is rigidly connected to the rotor of an oscillatory motion electric drive based on a cylindrical linear asynchronous motor installed behind the chamber. By imparting an oscillatory movement along the axis of rotation to a stack of wood in a microwave field perpendicular to the axis of rotation, a more uniform distribution of the electromagnetic field acting on the lumber is achieved, and a higher speed and quality of drying of the dried material is ensured. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к деревообрабатывающей и другим отраслям промышленности, в частности к сушильному оборудованию, и может быть использована для сушки древесины и других капиллярно-пористых материалов.The utility model relates to woodworking and other industries, in particular to drying equipment, and can be used for drying wood and other capillary-porous materials.

Наиболее близкой по технической сущности к предложенной является установка для сушки древесины, содержащая камеру, установленную горизонтально, снабженную конечным выключателем, магнетроны, размещенные на боковых противоположных друг к другу стенках камеры в шахматном порядке, процессор, поддон для высушиваемого материала, магнетроны закреплены таким образом, что оси антенн излучения магнетронов взаимно перпендикулярны и расположены под углом 45° к вертикали, установка снабжена системой циркуляции воздуха, включающей поддон для высушиваемого материала в виде короба с отверстиями на боковых стенках, диаметр которых не превышает 0,1 длины волны излучения магнетронов, расположенными на расстоянии 1/4 длины волны излучения магнетронов, полость которого соединена с установленным в верхней части камеры воздуховодом с отверстиями на днище, по размерам и расположению идентичными отверстиям на стенках поддона, калорифером и вентилятором, а между поддоном и боковыми стенками размещены вертикальные перегородки из радиопрозрачного влагопроницаемого материала, причем высушиваемый материал размещен на поддоне в раме с горизонтальной осью вращения посредствам электропривода, установленного за камерой (патент RU 190613 U1, опублю 04.07.2019 г. бюл. №19).The closest in technical essence to the proposed one is an installation for drying wood, containing a chamber installed horizontally, equipped with a limit switch, magnetrons placed on the side walls of the chamber opposite to each other in a checkerboard pattern, a processor, a tray for the material to be dried, the magnetrons are fixed in such a way that the axes of the magnetron radiation antennas are mutually perpendicular and located at an angle of 45° to the vertical, the installation is equipped with an air circulation system, including a tray for the dried material in the form of a box with holes on the side walls, the diameter of which does not exceed 0.1 wavelength of the magnetron radiation, located on at a distance of 1/4 of the radiation wavelength of the magnetrons, the cavity of which is connected to an air duct installed in the upper part of the chamber with holes on the bottom, identical in size and location to the holes on the walls of the pan, a heater and a fan, and between the pan and the side walls there are vertical partitions made of radio-transparent moisture-permeable material, and the dried material is placed on a pallet in a frame with a horizontal axis of rotation by means of an electric drive installed behind the chamber (patent RU 190613 U1, published on July 4, 2019, bulletin. No. 19).

Недостатком технического решения является неравномерность сушки древесины по его длине из-за дискретного расположения магнетронов, что снижает качество сушки древесины.The disadvantage of the technical solution is the unevenness of wood drying along its length due to the discrete arrangement of magnetrons, which reduces the quality of wood drying.

Технической задачей полезной модели является повышение качества сушки древесины и снижение энергетических затрат.The technical objective of the utility model is to improve the quality of wood drying and reduce energy costs.

Техническая задача достигается тем, что в установке для сушки пиломатериалов, содержащей камеру, установленную горизонтально, снабженную конечным выключателем, магнетроны, размещенные на боковых противоположных друг к другу стенках камеры в шахматном порядке, процессор, датчик измерения вредного потока СВЧ-энергии, измеритель мощности СВЧ-энергии, поддон для высушиваемого материала, магнетроны закреплены таким образом, что оси антенн излучения магнетронов взаимно перпендикулярны и расположены под углом 45° к вертикали, установка снабжена системой циркуляции воздуха, включающей поддон для высушиваемого материала в виде короба с отверстиями на боковых стенках, диаметр которых не превышает 0,1 длины волны излучения магнетронов, расположенными на расстоянии 1/4 длины волны излучения магнетронов, полость которого соединена с установленным в верхней части камеры воздуховодом с отверстиями на днище, по размерам и расположению идентичными отверстиям на стенках поддона, калорифером и вентилятором, а между поддоном и боковыми стенками размещены вертикальные перегородки из радиопрозрачного влагопроницаемого материала, высушиваемый материал размещен на поддоне в раме с горизонтальной осью вращения посредством электропривода, установленного за камерой, горизонтальная ось поддона с высушиваемым материалом и рамой соединена с электроприводом вращения посредством подвижной муфты, а с другой стороны жестко соединена с ротором электропривода колебательного движения на базе цилиндрического линейного асинхронного двигателя установленного за камерой.The technical problem is achieved by the fact that in an installation for drying lumber containing a chamber installed horizontally, equipped with a limit switch, magnetrons placed on the side walls of the chamber opposite to each other in a checkerboard pattern, a processor, a sensor for measuring the harmful flow of microwave energy, a microwave power meter - energy, a tray for the dried material, magnetrons are fixed in such a way that the axes of the radiation antennas of the magnetrons are mutually perpendicular and located at an angle of 45° to the vertical, the installation is equipped with an air circulation system, including a tray for the dried material in the form of a box with holes on the side walls, diameter which does not exceed 0.1 wavelength of magnetron radiation, located at a distance of 1/4 wavelength of magnetron radiation, the cavity of which is connected to an air duct installed in the upper part of the chamber with holes on the bottom, identical in size and location to the holes on the walls of the pan, a heater and a fan , and between the pallet and the side walls there are vertical partitions made of radio-transparent moisture-permeable material, the dried material is placed on the pallet in a frame with a horizontal axis of rotation by means of an electric drive installed behind the chamber, the horizontal axis of the pallet with the dried material and the frame is connected to an electric rotation drive by means of a movable coupling, and on the other hand, it is rigidly connected to the rotor of the electric drive of oscillatory motion based on a cylindrical linear asynchronous motor installed behind the camera.

На фиг. 1 схематически изображена установка для сушки пиломатериалов, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1.In fig. 1 schematically shows an installation for drying lumber, a longitudinal section; in fig. 2 - section along A-A in Fig. 1.

Установка для сушки пиломатериалов содержит камеру 1 прямоугольного сечения с двухстворчатой дверью 2, снабженную конечным выключателем 3. Магнетроны СВЧ-излучения 4 расположены в шахматном порядке на боковых противоположных друг к другу стенках камеры 1, соединены с волноводами 5 и антеннами излучения 6, по которым СВЧ-энергия поступает в камеру 1. Каждый магнетрон 4 имеет блок питания 7. Установка содержит систему циркуляции воздуха, состоящую из поддона 8, выполненного в виде короба с отверстиями 9 диаметром не более 0,1 длины волны излучения магнетронов, находящимися на расстоянии 1/4 длины волны излучения магнетронов, что исключает проникновение СВЧ-излучения за пределы камеры. Полость поддона 8 соединена с воздуховодом 10, расположенным в верхней части камеры, и вместе с калорифером 11 и вентилятором 12 образуют систему циркуляции горячего воздуха. В днище воздуховода 10 выполнены отверстия, по размерам и расположению идентичные отверстиям на боковых стенках поддона 8. В воздуховоде 10 закреплены датчики температуры 13 и датчик-электровлагомер 14. Полость воздуховода 10 соединена с вентиляционной трубой 15, предназначенной для выброса горячего и влажного воздуха из камеры 1 через обратный клапан 16 с помощью вентилятора вытяжки 17. В воздуховоде имеется люк забора свежего воздуха 18. Между стенками камеры 1 и поддоном 8 для высушиваемого материала на равном расстоянии от них размещены вертикальные перегородки 19 из полиэтилена. Они предназначены для защиты магнетронов от влаги и теплоизоляции штабеля. Высушиваемый материал размещен на поддоне в раме по горизонтальной оси камеры. Рама представляет собой горизонтальный вал 20 с закрепленными посредством крестовин 21 кольцами 22. Крестовины 21 жестко соединены с валом 20 и кольцами 22. Кольца 22 подвижно взаимодействуют с роликами 23, установленными на поддоне 8 под каждым кольцом. Вал 20 проходит через отверстие в двухстворчатой двери 2 и соединен посредством подвижной по оси вала муфтой 24 с редуктором 25. Электродвигатель 26 имеет возможность вращения вала 20 через редуктор 25 и муфту 24. Муфта 24, редуктор 25 и электродвигатель 26 размещены за камерой 1. Вал 20 с другой стороны жестко соединен посредством муфты 27 с ротором 28 электропривода колебательного движения на базе ЦЛАД 29, установленного за камерой 1. Применение подвижной муфты 24 позволяет передавать валу 20 вращательное движение и одновременно колебательное движение по оси вращения за счет жесткого соединения посредством муфты 27 с ротором 28 электропривода колебательного движения.The installation for drying lumber contains a chamber 1 of rectangular cross-section with a double-leaf door 2, equipped with a limit switch 3. Microwave radiation magnetrons 4 are located in a checkerboard pattern on the side walls of the chamber 1 opposite to each other, connected to waveguides 5 and radiation antennas 6, through which microwave -energy enters chamber 1. Each magnetron 4 has a power supply 7. The installation contains an air circulation system consisting of a tray 8, made in the form of a box with holes 9 with a diameter of no more than 0.1 wavelength of magnetron radiation, located at a distance of 1/4 wavelength of magnetron radiation, which eliminates the penetration of microwave radiation outside the chamber. The cavity of the tray 8 is connected to the air duct 10 located in the upper part of the chamber, and together with the heater 11 and fan 12 form a hot air circulation system. There are holes in the bottom of the air duct 10, identical in size and location to the holes on the side walls of the pan 8. Temperature sensors 13 and an electric moisture meter sensor 14 are fixed in the air duct 10. The cavity of the air duct 10 is connected to a ventilation pipe 15, designed to exhaust hot and humid air from the chamber 1 through a check valve 16 using an exhaust fan 17. The air duct has a fresh air intake hatch 18. Between the walls of the chamber 1 and the tray 8 for the material to be dried, vertical partitions 19 made of polyethylene are placed at an equal distance from them. They are designed to protect magnetrons from moisture and thermal insulation of the stack. The material to be dried is placed on a pallet in a frame along the horizontal axis of the chamber. The frame is a horizontal shaft 20 with rings 22 secured by means of crosses 21. Crosses 21 are rigidly connected to the shaft 20 and rings 22. Rings 22 movably interact with rollers 23 mounted on a tray 8 under each ring. The shaft 20 passes through the hole in the double-leaf door 2 and is connected by means of a coupling 24 movable along the axis of the shaft with a gearbox 25. The electric motor 26 has the ability to rotate the shaft 20 through the gearbox 25 and the clutch 24. The clutch 24, the gearbox 25 and the electric motor 26 are located behind the chamber 1. The shaft 20, on the other hand, is rigidly connected by means of a coupling 27 to the rotor 28 of the electric drive of oscillatory motion based on the CLAD 29, installed behind the chamber 1. The use of a movable coupling 24 makes it possible to transmit rotational motion to the shaft 20 and at the same time oscillatory motion along the axis of rotation due to a rigid connection via coupling 27 with rotor 28 of the electric drive of oscillatory motion.

Установка работает следующим образом.The installation works as follows.

Перед загрузкой перегородки из полиэтилена 19 фиксируют в поднятом состоянии, чтобы не препятствовать загрузке материала. На раме укладывается высушиваемый материал в виде штабеля. Для лучшего прохождения СВЧ-энергии через штабель используют прокладки толщиной 5-6 мм. Уложив штабель, перегородки 19 опускают и закрывают двухстворчатую дверь 2 камеры 1. Подают напряжения на блоки питания 7 магнетронов 4, электродвигатель 26 и ЦЛАД 29. СВЧ-энергия через волноводы 5 и антенны излучения 6 от магнетронов 4 подается в камеру 1. Двигатель 26 через редуктор 25 и муфту 24 вращает высушиваемый материал, размещенный в раме на поддоне, ЦЛАД 29 сообщает штабелю древесины в СВЧ поле колебательное движение по оси вращения.Before loading, polyethylene partitions 19 are fixed in a raised state so as not to interfere with loading the material. The material to be dried is placed in a stack on the frame. For better passage of microwave energy through the stack, spacers with a thickness of 5-6 mm are used. Having laid the stack, the partitions 19 are lowered and the double door 2 of chamber 1 is closed. Voltages are supplied to the power supplies 7 of the magnetrons 4, the electric motor 26 and the CLAD 29. Microwave energy is supplied to the chamber 1 through the waveguides 5 and radiation antennas 6 from the magnetrons 4. The motor 26 is supplied through the gearbox 25 and coupling 24 rotate the dried material placed in a frame on a pallet, the CLAD 29 imparts an oscillatory movement along the axis of rotation to the stack of wood in the microwave field.

Амплитуда колебаний должна соответствовать расстоянию по оси между противоположно размещенными работающими магнетронами или работающими только на одной стороне магнетронами. Частота колебаний f (Гц) определяется скоростью вращения поддона n (об/мин), как f=n/60. Предложенные параметры колебания штабеля древесины позволяют добиться более равномерного распределения электромагнитного СВЧ поля по длине высушиваемого материала, чем у прототипа и добиться повышения качества сушки при снижении энергетических затрат.The amplitude of the oscillations must correspond to the axial distance between oppositely placed operating magnetrons or magnetrons operating only on one side. The oscillation frequency f (Hz) is determined by the rotation speed of the tray n (rpm), as f=n/60. The proposed vibration parameters of a wood stack make it possible to achieve a more uniform distribution of the electromagnetic microwave field along the length of the dried material than the prototype and to achieve improved drying quality while reducing energy costs.

Оси антенн излучения 6 смежных магнетронов взаимно перпендикулярны и расположены под углом 45° к вертикали. При этом улучшается развязка между магнетронами, исключается «затягивание» частоты при одновременной работе магнетронов и обеспечивается более равномерное распределение электромагнитного поля относительно высушиваемого материала. Этому способствует вращение и колебательное движение высушиваемого материала относительно излучения магнетронов. Происходит лучшее проникновение СВЧ-энергии в древесину за счет большей вероятности совпадения поляризации падающей электромагнитной волны с волокнами древесины. В зависимости от необходимого режима сушки обеспечивают требуемую мощность излучения, которая может регулироваться включением в работу всех магнетронов или включением в работу магнетронов, размещенных только на одной стороне или изменением скважности работы магнетронов 4, а также изменением скорости вращения высушиваемого материала относительно электромагнитного поля. Режим сушки выбирается исходя из породы, толщины, влажности материала и степени загрузки камеры.The axes of the radiation antennas of 6 adjacent magnetrons are mutually perpendicular and located at an angle of 45° to the vertical. At the same time, the isolation between the magnetrons is improved, frequency “dragging” is eliminated during simultaneous operation of the magnetrons, and a more uniform distribution of the electromagnetic field relative to the material being dried is ensured. This is facilitated by the rotation and oscillatory movement of the dried material relative to the magnetron radiation. There is a better penetration of microwave energy into wood due to the greater probability of coincidence of the polarization of the incident electromagnetic wave with the wood fibers. Depending on the required drying mode, the required radiation power is provided, which can be regulated by turning on all magnetrons or turning on magnetrons placed only on one side or by changing the duty cycle of the magnetrons 4, as well as by changing the rotation speed of the material being dried relative to the electromagnetic field. The drying mode is selected based on the rock, thickness, moisture content of the material and the degree of loading of the chamber.

На первом этапе происходит разогрев материала. С началом сушки влажный и теплый воздух от штабеля материала поднимается в верхнюю часть камеры 1, попадает в воздуховод 10, откуда с помощью вентилятора 12 подается в полость поддона 8 и через отверстия в боковых стенках возвращается в нижнюю часть камеры 1. В процессе сушки происходит периодическое включение и отключение калорифера 11 для поддержания заданной температуры воздуха. В случае превышения температуры по данным датчиков 13 через процессор (на фиг. 1 и фиг. 2 не показан) происходит отключение блоков питания 7 магнетронов 4 и калорифера 11. При снижении температуры ниже требуемой магнетроны 4 и калорифер 11 включаются. Одновременно с контролем и регулированием температуры с помощью электровлагомера 14 поддерживается заданная влажность воздуха в камере 1. При превышении заданного уровня влажности происходит включение вентилятора вытяжки 17, расположенного в вентиляционной трубе 15. Воздух вместе с лишней влагой выбрасывается наружу через обратный клапан 16. При достижении заданного уровня влажности воздуха вентилятор вытяжки 17 отключается. При достижении требуемой влажности материала отключают подачу электрической энергии всей установки, выключается электродвигатель 26 и ЦЛАД 29, открывают дверь 2 камеры 1 и выгружают высушенный материал.At the first stage, the material is heated. With the start of drying, moist and warm air from the stack of material rises to the upper part of chamber 1, enters the air duct 10, from where, using a fan 12, it is supplied to the cavity of the tray 8 and returns through the holes in the side walls to the lower part of chamber 1. During the drying process, periodic turning on and off heater 11 to maintain the set air temperature. If the temperature exceeds the data from the sensors 13 through the processor (not shown in Fig. 1 and Fig. 2), the power supplies 7 of the magnetrons 4 and the heater 11 are turned off. When the temperature drops below the required value, the magnetrons 4 and the heater 11 are turned on. Simultaneously with monitoring and regulating the temperature using an electric moisture meter 14, the specified air humidity in chamber 1 is maintained. When the specified humidity level is exceeded, the hood fan 17 located in the ventilation pipe 15 is turned on. The air, along with excess moisture, is discharged outside through the check valve 16. When the specified value is reached air humidity level, the hood fan 17 is switched off. When the required moisture content of the material is reached, the electrical power supply to the entire installation is turned off, the electric motor 26 and the CLAD 29 are turned off, the door 2 of chamber 1 is opened and the dried material is unloaded.

Применение предложенной установки для сушки древесины позволяет повысить качество сушки древесины и снизить энергетические затраты посредством сообщения штабелю древесины в СВЧ поле, перпендикулярном оси вращения, колебательного движения по оси вращения, тем самым обеспечивается более равномерное распределение электромагнитного поля взаимодействующего на древесину, а также повышается эффект применения принудительного воздухообмена в камере и повторного использования горячего воздуха для подогрева материала. Кроме того, предложенное техническое решение имеет большие возможности выбора режимов сушки: включением или отключением магнетронов, размещенных на одной стороне, а также регулированием скорости вращения высушиваемого материала в камере одновременно с его колебательным движением.The use of the proposed installation for drying wood makes it possible to improve the quality of drying wood and reduce energy costs by imparting an oscillatory movement along the axis of rotation to a stack of wood in a microwave field perpendicular to the axis of rotation, thereby ensuring a more uniform distribution of the electromagnetic field interacting with the wood, and also increasing the effect of the application forced air exchange in the chamber and reuse of hot air to heat the material. In addition, the proposed technical solution has great possibilities for choosing drying modes: turning on or off magnetrons located on one side, as well as regulating the rotation speed of the dried material in the chamber simultaneously with its oscillatory movement.

Claims

An installation for drying lumber, containing a chamber installed horizontally, equipped with a limit switch, magnetrons placed on the side walls of the chamber opposite to each other in a checkerboard pattern, a processor, a sensor for measuring the harmful flow of microwave energy, a power meter for microwave energy, a tray for the material being dried , the magnetrons are fixed in such a way that the axes of the magnetron radiation antennas are mutually perpendicular and located at an angle of 45° to the vertical, the installation is equipped with an air circulation system, including a tray for the dried material in the form of a box with holes on the side walls, the diameter of which does not exceed 0.1 length magnetron radiation waves located at a distance of 1/4 of the magnetron radiation wavelength, the cavity of which is connected to an air duct installed in the upper part of the chamber with holes on the bottom, identical in size and location to the holes on the walls of the pan, a heater and a fan, and between the pan and the side walls vertical partitions made of radio-transparent, moisture-permeable material are placed, the material to be dried is placed on a pallet in a frame with a horizontal axis of rotation by means of an electric drive installed behind the chamber, characterized in that the horizontal axis of the pallet with the material to be dried and the frame is connected to an electric drive of rotation by means of a movable coupling, and on the other side rigidly connected to the rotor of the electric drive of oscillatory motion based on a cylindrical linear asynchronous motor installed behind the chamber.