RU2424479C2 - Procedure for shf-drying long-length timber, preferably, logs and cants and device for its implementation - Google Patents
Procedure for shf-drying long-length timber, preferably, logs and cants and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2424479C2 RU2424479C2 RU2009135434/06A RU2009135434A RU2424479C2 RU 2424479 C2 RU2424479 C2 RU 2424479C2 RU 2009135434/06 A RU2009135434/06 A RU 2009135434/06A RU 2009135434 A RU2009135434 A RU 2009135434A RU 2424479 C2 RU2424479 C2 RU 2424479C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- timber
- magnetrons
- chamber
- groups
- central
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Drying Of Solid Materials (AREA)
- Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к сушильной технике, а именно к технологическим процессам и установкам для СВЧ-сушки диэлектрических материалов, в частности древесины, и может быть использовано в деревообрабатывающей, мебельной, строительной и других отраслях промышленности и, предпочтительно, при производстве длинномерных строительных материалов, предназначенных для деревянного домостроения.The invention relates to drying equipment, and in particular to technological processes and installations for microwave drying of dielectric materials, in particular wood, and can be used in woodworking, furniture, construction and other industries and, preferably, in the production of lengthy building materials intended for wooden housing construction.
Известен способ СВЧ-сушки древесных материалов (см. пат. RU №2061935, F26B 3/34, 1996). Сушку длинномерных лесоматериалов в соответствии с данным техническим решением осуществляют путем локального подвода источников СВЧ-энергии с последующим их перемещением. Подвод источников излучения производят к средней по длине части древесного материала с последующим периодическим перемещением источников от середины его к торцам, что предполагает создание в процессе термообработки эффекта перемещения влаги, как под действием температурного градиента ΔТ, так и под действием градиента избыточного давления ΔР, при котором перемещение влаги происходит в направлении понижающегося давления, т.е. от зоны повышенного давления водяного пара, создаваемого во внутреннем объеме материала при локальном его нагреве, в зону пониженного давления.A known method of microwave drying of wood materials (see US Pat. RU No. 2061935, F26B 3/34, 1996). Drying of long timber in accordance with this technical solution is carried out by local supply of microwave energy sources with their subsequent movement. The radiation sources are supplied to the middle part of the wood material with subsequent periodic movement of the sources from the middle to the ends, which implies the creation of the moisture transfer effect during the heat treatment, both under the influence of the temperature gradient ΔТ and under the influence of the overpressure gradient ΔР, at which moisture moves in the direction of decreasing pressure, i.e. from the zone of increased pressure of water vapor created in the internal volume of the material when it is locally heated, to the zone of reduced pressure.
Однако предлагаемый по данному техническому решению прием перемещения источников СВЧ-излучения усложняет технологический процесс, конструкцию устройства для его осуществления и снижает эффективность сушки длинномерных лесоматериалов, размещаемых в камерах.However, the technique of moving sources of microwave radiation proposed by this technical solution complicates the technological process, the design of the device for its implementation and reduces the drying efficiency of long timber placed in the chambers.
Для повышения эффективности СВЧ-сушки древесных лесоматериалов используют технологические процессы, в основу которых положены технологические режимы по подаче СВЧ-энергии и конвективного теплоносителя при обработке древесных материалов.To increase the efficiency of microwave drying of wood timber, technological processes are used, which are based on technological modes for supplying microwave energy and convective coolant in the processing of wood materials.
Так, в частности, в техническом решении по пат. RU №2151691, В27М 1/02 предложен способ СВЧ-сушки древесины, в соответствии с которым на первом этапе осуществляют подачу СВЧ-энергии со стороны торцев обрабатываемых древесных материалов, на втором этапе производят конвективную термообработку материалов горячим воздухом.So, in particular, in the technical solution according to US Pat. RU No. 2151691, B27M 1/02, a method of microwave drying of wood is proposed, according to which, at the first stage, microwave energy is supplied from the ends of the processed wood materials, and at the second stage, convective heat treatment of materials with hot air is performed.
Однако данный технологический процесс эффективен при сушке короткомерных древесных материалов и не может быть использован для СВЧ-сушки длинномерных лесоматериалов, в частности бревен, бруса, вследствие значительной энергоемкости процесса.However, this process is effective in drying short-length wood materials and cannot be used for microwave drying of long-length timber, in particular logs, lumber, due to the significant energy consumption of the process.
Известен способ СВЧ-сушки длинномерных лесоматериалов и устройство для его осуществления (см. пат. RU №2263258, F26B 3/347, 2003). В данном техническом решении для повышения эффективности сушки лесоматериалов в виде длинномерных брусьев или бревен штабель названных лесоматериалов размещают в камере и осуществляют трехэтапный двухсторонний СВЧ-нагрев лесоматериалов от середины к торцам пакетов с нагревом по полуметровым участкам до температур, снижающихся к торцам. Процесс осуществляют при поочередной подаче электромагнитной СВЧ-энергии на боковые поверхности пакета, путем обработки вначале узких площадок пакета шириной 10-20 см их полуметровых участков, а затем полных полуметровых участков. На каждом этапе сушки температуру нагрева полуметровых участков повышают, при этом после каждого этапа осуществляют конвективную обработку боковых поверхностей пакета нагретым воздухом.A known method of microwave drying of long timber and a device for its implementation (see US Pat. RU No. 2263258, F26B 3/347, 2003). In this technical solution, to increase the drying efficiency of timber in the form of long beams or logs, a stack of the named timber is placed in the chamber and three-stage two-sided microwave heating of the timber is carried out from the middle to the ends of the packages with heating along half-meter sections to temperatures decreasing to the ends. The process is carried out by alternately supplying electromagnetic microwave energy to the side surfaces of the package, by first treating the narrow areas of the package with a width of 10-20 cm of their half-meter sections, and then full half-meter sections. At each stage of drying, the heating temperature of half-meter sections is increased, and after each stage, convective processing of the side surfaces of the packet with heated air is carried out.
Для осуществления данного технологического процесса предложено устройство, содержащее герметичную камеру с торцевыми створками и продольно ориентированными проемами со стороны противолежащих боковых поверхностей, со стороны которых установлены генераторы СВЧ-энергии (магнетроны), сообщающиеся через волноводы, рупоры перехода и рупоры согласования с продольными проемами камеры, механизм загрузки и выгрузки пакета лесоматериалов в камеру, предпочтительно, в виде шагового транспортера, систему охлаждения магнетронов, конвективного нагрева воздуха в камере и отбора паровоздушной смеси из нее, а также систему управления включением и выключением магнетронов. Каждый рупор согласования имеет заслонку, избирательно устанавливаемую механизмом поворота в открытое и закрытое положения для расширения зоны обогрева полуметровых участков. Система отсасывания паровоздушной смеси имеет трубопроводы, выходы которых расположены со стороны торцевых створок камеры.To implement this process, a device is proposed that contains a sealed chamber with end flaps and longitudinally oriented openings on the side of opposing side surfaces, on the side of which microwave energy generators (magnetrons) are installed, communicating through waveguides, transition horns and matching horns with longitudinal camera openings, a mechanism for loading and unloading a package of timber into the chamber, preferably in the form of a step conveyor, a magnetron cooling system, convection heating of the air in the chamber and selection of the vapor-air mixture from it, as well as a control system for switching magnetrons on and off. Each approval horn has a damper selectively set by the turning mechanism to the open and closed positions to expand the heating zone of half meter sections. The vapor-air mixture suction system has pipelines whose outlets are located on the side of the end flaps of the chamber.
Однако при осуществлении данного способа СВЧ-сушки длинномерных лесоматериалов неэффективно используется конвективная обработка их поверхностей, поскольку обдув нагретым воздухом осуществляется с целью удаления с поверхности лесоматериалов влаги, выделенной в процессе СВЧ-нагрева из сердцевины лесоматериалов. При этом вследствие неконтролируемой конвективной составляющей процесса сушки (перепад влажности по сечению бревна) создаются условия для образования трещин, что ухудшает качество сушки длинномерных лесоматериалов.However, in the implementation of this method of microwave drying of lengthy timber, convective treatment of their surfaces is ineffectively used, since blowing with heated air is carried out in order to remove moisture from the surface of the timber that is released during microwave heating from the core of the timber. Moreover, due to the uncontrolled convective component of the drying process (moisture drop across the log section), conditions are created for the formation of cracks, which affects the quality of drying of long timber.
Кроме того, при реализации данного технологического процесса при расширении зоны нагрева лесоматериалов путем использования стадии предварительного воздействия СВЧ-энергии на участки длиной 10-20 см неэффективно используется мощность СВЧ-источников, что снижает производительность процесса и повышает его трудоемкость.In addition, when implementing this technological process, when expanding the heating zone of timber by using the stage of preliminary exposure of microwave energy to sections 10-20 cm long, the power of microwave sources is inefficiently used, which reduces the productivity of the process and increases its complexity.
Наличие в устройстве для осуществления данного способа рупоров перехода и согласования, сообщающих магнетроны с продольными прорезями камеры, и наличие в рупорах согласования поворотных заслонок усложняет конструкцию устройства. Использование рупоров согласования, выходы которых вплотную приближены к боковым поверхностям стенок камеры, а следовательно, к боковым поверхностям лесоматериалов, уложенных в пакет, приводит к неравномерному нагреву лесоматериалов по их длине (в центре рупора максимальный нагрев, у краев рупора практически нагрева нет), что ухудшает качество сушки вследствие растрескивания поверхностей лесоматериалов.The presence in the device for implementing this method of transition and matching horns communicating magnetrons with longitudinal slots of the camera, and the presence of matching rotary shutters in the horns complicates the design of the device. The use of matching horns whose outputs are close to the lateral surfaces of the chamber walls and, consequently, to the lateral surfaces of the timber stacked in the bag, leads to uneven heating of the timber along their length (in the center of the horn, maximum heating, there is practically no heating at the edges of the horn), which degrades the quality of drying due to cracking of the surfaces of timber.
Известен способ СВЧ-сушки длинномерных лесоматериалов (см. пат RU №2332625, F26B 3/347, 2006 г.), заключающийся в размещении длинномерных лесоматериалов в камере, в многоэтапном двухстороннем СВЧ-нагреве лесоматериалов, в последовательном расширении зон нагрева на каждом этапе в направлении от центрального участка лесоматериала к его торцам, в регулировании мощности СВЧ-излучения на каждом этапе.A known method of microwave drying of long timber (see US Pat. No. 2332625, F26B 3/347, 2006), which consists in placing long timber in a chamber, in multi-stage double-sided microwave heating of timber, in the sequential expansion of the heating zones at each stage in direction from the central section of timber to its ends, in regulating the power of microwave radiation at each stage.
В данном техническом решении СВЧ-нагрев обрабатываемых зон лесоматериала осуществляют в течение 90-240 с, на каждом последующем этапе при нагреве следующей зоны обрабатываемого лесоматериала мощность СВЧ-нагрева уменьшают и производят конвективную термообработку длинномерного лесоматериала влажным воздухом после каждого этапа нагрева температурой на 7-8°С ниже предшествующей температуры СВЧ-нагрева на соответствующей зоне обработки и влажностью, обеспечивающей увеличение равновесной влажности на поверхности лесоматериалов на (3,5±0,5)%, а по достижении древесиной в середине длины влажности (24-28)% влажностью, обеспечивающей уменьшение равновесной влажности на поверхности лесоматериала.In this technical solution, microwave heating of the processed timber zones is carried out for 90-240 s, at each subsequent stage, when the next zone of the processed timber is heated, the microwave heating power is reduced and convective heat treatment of long timber with moist air is carried out after each heating stage by a temperature of 7-8 ° C below the previous temperature of microwave heating in the corresponding treatment zone and humidity, providing an increase in equilibrium humidity on the surface of timber by (3.5 ± 0.5)% , and when the wood reaches in the middle of the length of the moisture (24-28)% humidity, providing a decrease in the equilibrium moisture on the surface of the timber.
По мнению авторов данного технического решения повышается качество сушки длинномерных лесоматериалов при эффективном использовании мощности СВЧ-источников (магнетронов).According to the authors of this technical solution, the drying quality of long timber is improved with the efficient use of the power of microwave sources (magnetrons).
Однако данный процесс осуществляют при подаче СВЧ-энергии в центральную зону с наибольшей мощностью, а в последующие зоны обработки в направлении от центральной к торцам лесоматериалов с последовательным уменьшением мощности в каждой зоне обработки, что приводит к перегреву центральной зоны обработки и прилегающих к ней и требует конвективной термообработки обрабатываемых зон влажным воздухом после каждого этапа СВЧ-нагрева и многократной оценки температуры СВЧ-нагрева, температуры воздуха, обдувающего поверхность лесоматериала, равновесной влажности на его поверхности, что усложняет технологический процесс и повышает его энергоемкость.However, this process is carried out when microwave energy is supplied to the central zone with the highest power, and to subsequent processing zones in the direction from the central to the ends of the timber with a sequential decrease in power in each processing zone, which leads to overheating of the central processing zone and adjacent to it and requires convective heat treatment of the treated areas with moist air after each stage of microwave heating and multiple estimates of the temperature of microwave heating, the temperature of the air blowing the surface of the timber, equilibrium humidity on its surface, which complicates the process and increases its energy intensity.
При реализации данного технологического процесса при СВЧ-сушке лесоматериалов с высокой влажностью и различным строением волокон древесины интенсивность тока свободной влаги из внутренних слоев древесины от центральной зоны обработки к последующим зонам в направлении торцев лесоматериала замедляется, т.к. при реализации процесса мощность СВЧ-излучения на каждом последующем этапе сушки от центрального участка к последующим в направлении торцев уменьшают.When this process is implemented during microwave drying of timber with high humidity and various structure of wood fibers, the flow rate of free moisture from the inner layers of the wood from the central processing zone to subsequent zones in the direction of the ends of the timber slows down, because when implementing the process, the power of microwave radiation at each subsequent stage of drying from the central section to the next in the direction of the ends is reduced.
Таким образом, эффективность известных технологических процессов взаимоувязана с затратной частью на их осуществление вследствие использования дополнительных энергоемких и материалоемких технологических операций, необходимых для сушки древесины без нарушения ее физико-механических свойств.Thus, the effectiveness of known technological processes is interconnected with the costly part of their implementation due to the use of additional energy-intensive and material-intensive technological operations necessary for drying wood without violating its physical and mechanical properties.
Техническое решение по пат. RU №2332625 выбрано в качестве ближайшего аналога заявляемого изобретения в части, касающейся способа СВЧ-сушки длинномерных лесоматериалов, предпочтительно бревен, брусьев.The technical solution according to US Pat. RU No. 2332625 is selected as the closest analogue of the claimed invention in part regarding the method of microwave drying of long timber, preferably logs, beams.
В качестве ближайшего аналога по совокупности конструктивных признаков заявляемого изобретения в части, касающейся устройства для СВЧ-сушки, выбрано известное техническое решение по патенту RU №2262050, F26B 3/347, 2005 г.As the closest analogue in terms of the combination of structural features of the claimed invention in terms of a device for microwave drying, the well-known technical solution according to patent RU No. 2262050, F26B 3/347, 2005 was chosen.
В соответствии с данным техническим решением устройство для СВЧ-сушки лесоматериалов содержит герметичную для электромагнитного излучения камеру, механизм загрузки лесоматериалов, расположенные с противолежащих боковых сторон камеры группы поярусно расположенных магнетронов, каждая следующая группа магнетронов смещена вдоль камеры относительно предыдущей группы поярусно расположенных магнетронов, каждый магнетрон сообщен с камерой через волновод, соседние из которых в каждой группе и в смежных по длине камеры группах ортогональны по поляризации, систему обеспечения неглубокого вакуума в камере, систему стока влаги в нижней части камеры и электрически связанный с магнетронами блок управления.In accordance with this technical solution, the device for microwave drying of timber contains a chamber that is sealed for electromagnetic radiation, a mechanism for loading timber, located on opposite sides of the chamber of a group of magnetically arranged magnetrons, each subsequent group of magnetrons is displaced along the chamber relative to the previous group of magnetically located magnetrons, each magnetron communicated with the camera through a waveguide, the neighboring of which in each group and in groups adjacent along the length of the camera are orthogonal polarization, a system for providing a shallow vacuum in the chamber, a moisture drainage system at the bottom of the chamber, and a control unit electrically connected to the magnetrons.
Однако данное техническое решение предназначено для сушки только пиломатериалов мебельных заготовок, при СВЧ-сушке которых выход влаги из них происходит через боковые поверхности. Возможность использования данного устройства для СВЧ-сушки длинномерных лесоматериалов, в том числе штабеля их, технологически нецелесообразно.However, this technical solution is intended for drying only lumber of furniture blanks, during microwave drying of which moisture is released from them through the side surfaces. The ability to use this device for microwave drying of long timber, including stacks of them, is technologically impractical.
Задача заявляемого изобретения состояла в создании способа СВЧ-сушки длинномерных лесоматериалов, предпочтительно бревен, брусьев, и устройства для его осуществления, обеспечивающих технический результат по снижению энергетических затрат и по упрощению технологического процесса СВЧ-сушки длинномерных лесоматериалов и устройства для его осуществления при эффективном качестве сушки длинномерных лесоматериалов, предпочтительно брусьев, бревен.The objective of the invention was to create a method of microwave drying of long timber, preferably logs, beams, and a device for its implementation, providing a technical result to reduce energy costs and to simplify the process of microwave drying of long timber and a device for its implementation with effective quality of drying long timber, preferably beams, logs.
Для решения поставленной технической задачи предложен способ СВЧ-сушки длинномерных лесоматериалов, предпочтительно бревен, брусьев, заключающийся в размещении длинномерных лесоматериалов в камере, в двухстороннем СВЧ-нагреве обрабатываемых зон лесоматериалов, в многоэтапном последовательном расширении зон нагрева от центральной зоны обработки к последующим в направлении к обоим торцам лесоматериалов, в регулировании мощности СВЧ-источников на каждом этапе, согласно изобретению обрабатываемые лесоматериалы при загрузке в камеру с боковых сторон и сверху укрывают радиопрозрачным влагонепроницаемым материалом и при расширении зон нагрева от центральной к последующим в направлении к торцам СВЧ-мощность последовательно увеличивают в каждой зоне обработки при одновременном отключении СВЧ-источников в центральной зоне и во всех предыдущих зонах в направлении к центральной, при этом в камере со стороны торцев обрабатываемых лесоматериалов импульсно создают локальный вакуум.To solve the technical problem, a method for microwave drying of long timber, preferably logs, beams, which consists in placing long timber in the chamber, in two-sided microwave heating of the processed timber zones, in multi-stage sequential expansion of heating zones from the central processing zone to the subsequent towards both ends of the timber, in the regulation of the power of microwave sources at each stage, according to the invention, the processed timber when loaded into the camera the sides and the top are covered with a radio-transparent moisture-proof material and, when the heating zones expand from the central to the subsequent towards the ends, the microwave power is successively increased in each processing zone while the microwave sources are turned off in the central zone and in all previous zones in the direction of the central this in the chamber from the ends of the processed timber pulsed create a local vacuum.
Согласно изобретению локальный вакуум со стороны торцев лесоматериалов обеспечивают при давлении (0.4-0.1) атм.According to the invention, a local vacuum from the ends of the timber is provided at a pressure of (0.4-0.1) atm.
Согласно изобретению при разгрузке формируют двухрядный по ширине штабель лесоматериалов с поярусным расположением их в каждом ряду и со смещением по высоте одного ряда лесоматериалов в штабеле относительно другого.According to the invention, when unloading, a double-row stack of timber is formed with a tiered arrangement in each row and with a shift in height of one row of timber in the stack relative to another.
Согласно изобретению в качестве радиопрозрачного влагонепроницаемого материала предпочтительно используют полипропилен или оргстекло.According to the invention, polypropylene or plexiglass is preferably used as a translucent moisture-proof material.
Для решения поставленной технической задачи предложено устройство для СВЧ-сушки длинномерных лесоматериалов, предпочтительно бревен, брусьев, содержащее герметичную для электромагнитного излучения камеру, механизм загрузки лесоматериалов, расположенные с противолежащих боковых сторон камеры группы поярусно расположенных магнетронов, каждая следующая группа магнетронов смещена вдоль камеры относительно предыдущей группы магнетронов, каждый магнетрон сообщен с камерой через волновод, соседние из которых в каждой группе и в смежных по длине камеры группах ортогональны по поляризации, систему обеспечения неглубокого вакуума в камере, систему стока влаги в нижней части камеры и электрически связанный с магнетронами блок управления, согласно изобретению блок управления магнетронов выполнен в виде многоканального программируемого реле, к одному из каналов выхода которого параллельно подсоединены магнетроны центральных групп на противолежащих сторонах камеры, к следующему каналу выхода аналогично подсоединены магнетроны следующих групп, которые смещены по длине камеры и расположены с противолежащих сторон относительно магнетронов центральных групп, а к каждому последующему каналу выхода аналогично подсоединены магнетроны последующих групп, которые размещены по обе стороны от предыдущих к ним групп магнетронов на противолежащих сторонах камеры, при этом открытый конец волновода каждого магнетрона расположен под углом 45° относительно продольной оси камеры, а система неглубокого вакуума снабжена трубопроводами, с поярусно расположенными входами со стороны торцев камеры.To solve the technical problem, a device for microwave drying of long timber, preferably logs, beams, containing a chamber sealed for electromagnetic radiation, a loading mechanism for timber, located on opposite sides of the chamber of a group of magnetically arranged magnetrons, each subsequent magnetron group is displaced along the chamber relative to the previous one, is proposed groups of magnetrons, each magnetron is in communication with the camera through a waveguide, neighboring of which in each group and in adjacent along the length of the chamber, the groups are orthogonal in polarization, a shallow vacuum system in the chamber, a moisture drainage system in the lower part of the chamber and a control unit electrically connected to magnetrons, according to the invention, the magnetron control unit is made in the form of a multi-channel programmable relay, to one of the output channels of which are connected magnetrons of the central groups on the opposite sides of the chamber; magnetrons of the following groups that are offset along the length are likewise connected to the next output channel the amers are located on opposite sides with respect to the magnetrons of the central groups, and magnetrons of the following groups are connected to each subsequent output channel, which are located on both sides of the previous magnetron groups on the opposite sides of the chamber, while the open end of the waveguide of each magnetron is located at an angle of 45 ° relative to the longitudinal axis of the chamber, and the shallow vacuum system is equipped with pipelines with tiered inputs at the ends of the chamber.
Согласно изобретению количество групп магнетронов на каждой стороне камеры соответствует условию: N+1, где N - четное количество обрабатываемых зон длинномерного лесоматериала или штабеля их.According to the invention, the number of magnetron groups on each side of the chamber corresponds to the condition: N + 1, where N is an even number of processed zones of long timber or a stack of them.
При реализации заявленного изобретения в части, касающейся способа СВЧ-сушки длинномерных лесоматериалов, предпочтительно бревен, брусьев, и устройства для его осуществления, обеспечивается эффективное при низких энергетических затратах качество сушки длинномерных лесоматериалов вне зависимости от их влажности, упрощается процесс и устройство СВЧ-сушки длинномерных лесоматериалов.When implementing the claimed invention in part regarding the method of microwave drying of long timber, preferably logs, beams, and a device for its implementation, the drying quality of long timber regardless of their moisture content is effective at low energy costs, the process and device of microwave drying of long timber is simplified timber products.
При анализе известного уровня техники не выявлено технических решений, имеющих аналогичную заявляемому техническому решению совокупность признаков по реализации технологического процесса СВЧ-сушки длинномерных лесоматериалов и устройства для его осуществления, что свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критериям изобретения: «новизна», «изобретательский уровень».In the analysis of the prior art, no technical solutions have been identified that have a set of features similar to the claimed technical solution for the implementation of the microwave drying process of lengthy timber and a device for its implementation, which indicates the compliance of the claimed technical solution with the criteria of the invention: "novelty", "inventive step" .
При реализации заявляемого технического решения используется традиционное технологическое оборудование, что свидетельствует о промышленной применимости заявляемого изобретения.When implementing the claimed technical solution, traditional technological equipment is used, which indicates the industrial applicability of the claimed invention.
Изобретение поясняется чертежами, где на:The invention is illustrated by drawings, where:
фиг.1 показан общий вид устройства;figure 1 shows a General view of the device;
фиг.2 - то же, что на фиг.1, поперечное сечение;figure 2 is the same as in figure 1, a cross section;
фиг.3 - то же, что на фиг.1, со стороны торцевых створок;figure 3 is the same as in figure 1, from the side of the end flaps;
фиг.4 показана схема подсоединения магнетронов к каналам выхода программируемого реле;figure 4 shows the connection of magnetrons to the output channels of the programmable relay;
фиг.5 - диаграмма СВЧ-сушки длинномерного материала при последовательном расширении зон нагрева.5 is a diagram of microwave drying of long material with sequential expansion of the heating zones.
Устройство для СВЧ-сушки длинномерных лесоматериалов, предпочтительно бревен, брусьев, предназначенных для деревянного домостроения, содержит герметичную камеру 1 с торцевой створкой 2, механизм загрузки лесоматериалов 3, например, в виде загрузочной тележки. С противолежащих боковых сторон камеры 1 установлены противоположные друг другу группы поярусно расположенных СВЧ-источников в виде магнетронов 4. Каждая следующая группа магнетронов смещена вдоль камеры относительно предыдущей группы. Каждый магнетрон 4 сообщен через волновод 5 с камерой 1. Соседние волноводы 5 в каждой группе и в каждой следующей группе ортогональны по поляризации выходного сигнала для обеспечения равномерного освещения штабеля. Открытый конец каждого волновода 5 расположен под углом 45° относительно продольной оси камеры. Расположение открытых концов волноводов под названным углом обеспечивает:A device for microwave drying of long timber, preferably logs, beams intended for wooden housing, contains a sealed chamber 1 with an
равные проекции векторов напряженности полей соседних магнетронов как по вертикали, так и по горизонтали, что реализует равную глубину проникновения электромагнитного излучения от соседних магнетронов в древесину как поперек, так и вдоль волокон, при этом ширина диаграммы направленности открытых концов волноводов как по высоте, так и по длине штабеля имеет равномерное распределение, что улучшает эффективность нагрева обрабатываемых зон лесоматериалов.equal projections of field strength vectors of neighboring magnetrons both vertically and horizontally, which realizes equal penetration depth of electromagnetic radiation from neighboring magnetrons into wood both across and along the fibers, while the width of the radiation pattern of the open ends of the waveguides both in height and it has a uniform distribution along the length of the stack, which improves the heating efficiency of the processed timber zones.
При описанном расположении открытых концов волноводов 5 относительно продольной оси камеры не нарушается требование по ортогональности излучения соседних магнетронов, а следовательно, исключается «затягивание частоты» соседних магнетронов.With the described arrangement of the open ends of the
Магнетроны 4 соединены с системой их управления, которая выполнена в виде многоканального программируемого реле 7, программное обеспечение которого реализует процесс регулирования мощности магнетронов, режим их включения и выключения. При реализации изобретения используются традиционные программируемые реле.The
Каждый канал выхода программируемого реле 7 электрически соединен с поярусно расположенной группой магнетронов 4 и противолежащей ей группой магнетронов на противоположной стороне камеры.Each output channel of the
К одному из каналов выхода 8 параллельно подсоединены магнетроны центральной группы, размещенные в средней (центральной) части камеры 1 и магнетроны противоположной группы на противолежащей стороне камеры. К следующему каналу 9 аналогично подсоединены следующие группы магнетронов, которые смещены по длине камеры 1 и расположены с противолежащих сторон от указанных центральных групп магнетронов. К каждому последующему каналу 10…12 аналогично подсоединены магнетроны последующих групп, которые размещены по обе стороны от предыдущих к ним групп магнетронов (см. фиг.4).To one of the output channels 8, magnetrons of the central group located in the middle (central) part of the chamber 1 and magnetrons of the opposite group on the opposite side of the chamber are connected in parallel. The following magnetron groups are similarly connected to the
Количество групп магнетронов, размещаемых на каждой стороне камеры 1, определяется из условия: N+1, где N - четное количество обрабатываемых зон длинномерного лесоматериала или штабеля их. Заданное количество групп магнетронов определяет общее количество зон нагрева по длине обрабатываемого лесоматериала, и оптимизируется процесс управления магнетронами с учетом последовательного расширения зон нагрева в направлении от центральной зоны обработки к торцам лесоматериала.The number of magnetron groups placed on each side of chamber 1 is determined from the condition: N + 1, where N is the even number of processed zones of long timber or their stack. The specified number of magnetron groups determines the total number of heating zones along the length of the timber being processed, and the magnetron control process is optimized taking into account the sequential expansion of the heating zones in the direction from the central processing zone to the ends of the timber.
Устройство содержит систему обеспечения неглубокого вакуума в камере, имеющую импульсно-вакуумный насос 13, соединительную трубу 14, поярусно расположенные со стороны торцевых створок 2 трубопроводы 15.The device comprises a system for providing a shallow vacuum in the chamber, having a pulse-
Устройство для СВЧ-сушки имеет систему стока влаги 16, которая расположена в нижней части камеры 1 и выполнена предпочтительно в виде наклонной к горизонту металлической пластины с отверстиями для стока воды и емкости для сбора воды.The device for microwave drying has a
В состав оборудования устройства для СВЧ-сушки лесоматериалов входит и другое оборудование, используемое для данного типа устройств, в частности система охлаждения магнетронов (не показано).The equipment of the device for microwave drying of timber also includes other equipment used for this type of device, in particular, a magnetron cooling system (not shown).
Для реализации технологического процесса СВЧ-сушки длинномерных лесоматериалов используется также радиопрозрачный влагонепроницаемый материал (поз.17), например оргстекло или полипропилен.To implement the technological process of microwave drying of long timber, a radio-transparent moisture-proof material (item 17), such as plexiglass or polypropylene, is also used.
Технологический процесс при работе описанного устройства СВЧ-сушки длинномерных лесоматериалов, бревен или брусьев, осуществляется следующим образом.The technological process during operation of the described microwave drying device for long timber, logs or beams is as follows.
Длинномерный лесоматериал, например крупномерное бревно, или группу длинномерных лесоматериалов, например оцилиндрованные бревна, в виде сформированного штабеля укладывают на тележку механизма загрузки 3. Штабель длинномерных лесоматериалов формируют по ширине в виде двух рядов с поярусным расположением лесоматериалов в каждом ряду и со смещением по высоте одного ряда лесоматериалов в штабеле относительно другого. Двухрядное расположение лесоматериалов в штабеле, поярусное смещение рядов по высоте наиболее эффективно по условиям СВЧ-нагрева каждого длинномерного лесоматериала в ряду и уложенных в штабель лесоматериалов, при этом исключается проскок потока электромагнитного излучения с противоположно расположенных магнетронов. Оптимальность формирования штабеля длинномерных лесоматериалов по данной технологической операции показана в техническом решении по патенту RU №2263258.Long timber, such as a large log, or a group of long timber, such as round logs, are stacked on a trolley of the
Длинномерный крупномерный лесоматериал или штабель длинномерных лесоматериалов с боковых сторон и сверху укрывают радиопрозрачным влагонепроницаемым материалом 17, например полипропиленом (более удобный при технологическом использовании), и загружают в камеру 1.Long-sized large-sized timber or a stack of long-sized timber on the sides and top is covered with a radio-transparent moisture-proof material 17, for example polypropylene (more convenient for technological use), and loaded into the chamber 1.
Включают систему управления магнетронов, которая с учетом сезонности работы может осуществлять режим предварительного размораживания лесоматериалов при одновременном включении всех магнетронов 4.They include a magnetron control system, which, taking into account the seasonality of work, can carry out a preliminary defrosting mode for timber while turning on all
Дальнейший технологических процесс по сушке длинномерных лесоматериалов осуществляют при двухстороннем СВЧ-нагреве обрабатываемых зон лесоматериалов, в многоэтапном последовательном расширении зон нагрева от центральной зоны обработки к последующим в направлении к обоим торцам лесоматериалов, в регулировании мощности СВЧ-источников на каждом этапе.The further technological process for drying long timber is carried out with two-sided microwave heating of the processed timber zones, in a multi-stage sequential expansion of the heating zones from the central processing zone to the subsequent towards both ends of the timber, in controlling the power of microwave sources at each stage.
При реализации технологического процесса сушки на первом этапе с использованием программируемого реле 7 включают группы магнетронов 4 в центральной части камеры. Во внутреннем объеме материала при локальном нагреве центральной зоны обработки 18 (см. фиг.5) создается повышенное избыточное давление водяного пара, под действием которого происходит перемещение влаги из волокон и клеток древесины в продольном направлении обрабатываемых лесоматериалов в зоны пониженного давления к соседним зонам 19, которые расположены с обеих сторон относительно центральной зоны 18 и ориентированы к торцам лесоматериала. На следующем этапе сушки в зонах нагрева 19, следующих от центральной 18, с использованием программного обеспечения реле 7 увеличивают СВЧ-мощность в соответствующих группах магнетронов, расположенных в этой зоне, с одновременным отключением групп магнетронов 4 в предыдущей центральной зоне 18. На каждом следующем этапе сушки (в зависимости от заданного количества зон обработки и их длины и соответствующего количества групп магнетронов, расположенных с боковых сторон камеры) в последующих зонах нагрева 20…21 последовательно увеличивают мощность магнетронов 4 с одновременным отключением программируемым реле 7 групп магнетронов в каждой предыдущей зоне обработки 19…20. В результате при последовательном повышении мощности СВЧ-энергии в каждой зоне обработки в направлении от центральной к торцам увеличивается температурный градиент ΔТ и градиент давления ΔР между соответствующей зоной нагрева и примыкающей к ней со стороны торцев лесоматериала, что интенсифицирует процесс перемещения влаги вдоль волокон к торцам лесоматериалов. Одновременно с СВЧ-нагревом соответствующих зон обработки в камере со стороны торцев лесоматериалов импульсно создают локальный неглубокий вакуум с давлением (0.1-0.4) атм, что стабилизирует процесс движения влаги вдоль волокон и клеток древесины к торцам и препятствует тем самым возможному перемещению влаги в направлении к центральной зоне лесоматериала при отключенных в предыдущих зонах обработки магнетронах 4.When implementing the drying process at the first stage using a
Описанный процесс сушки осуществляется при равномерном нагреве обрабатываемых зон лесоматериалов как поперек, так и вдоль волокон, что обеспечивается расположением волноводов 5 магнетронов 4 под углом 45° относительно продольной оси камеры.The described drying process is carried out with uniform heating of the processed areas of timber both across and along the fibers, which is ensured by the location of the
При осуществлении описанного технологического процесса в каждой зоне нагрева лесоматериала часть влаги в виде пара перемещается в радиальном направлении, что приводит к созданию насыщенного пара под радиопрозрачным влагонепроницаемым укрытием 17. В результате в камере 1 создаются условия по поддержанию обрабатываемых лесоматериалов в процессе сушки в равновесном физическом состоянии по температуре и влажности, что повышает эффективность сушки, снижает материало- и энергозатраты.In the implementation of the described technological process in each zone of heating of timber, part of the moisture in the form of steam moves in the radial direction, which leads to the creation of saturated steam under a translucent moisture-proof shelter 17. As a result, conditions are created in chamber 1 to maintain the processed timber in the equilibrium physical state during drying temperature and humidity, which increases the drying efficiency, reduces material and energy costs.
Экспериментальные исследования показали, что при осуществлении заявленного по изобретению способа с использованием устройства для его осуществления скорость СВЧ-сушки длинномерных лесоматериалов в сформированном штабеле повышается в среднем в два раза по сравнению с известными технологическими процессами. Реализация заявленного изобретения снижает энергетические и материальные затраты по производству высушенных длинномерных лесоматериалов, предпочтительно брусьев, бревен, широко используемых при строительстве.Experimental studies have shown that when implementing the claimed method according to the invention using a device for its implementation, the microwave drying speed of long timber in the formed pile is doubled on average compared with the known technological processes. The implementation of the claimed invention reduces energy and material costs for the production of dried long timber, preferably beams, logs, widely used in construction.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009135434/06A RU2424479C2 (en) | 2009-09-24 | 2009-09-24 | Procedure for shf-drying long-length timber, preferably, logs and cants and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009135434/06A RU2424479C2 (en) | 2009-09-24 | 2009-09-24 | Procedure for shf-drying long-length timber, preferably, logs and cants and device for its implementation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009135434A RU2009135434A (en) | 2011-03-27 |
| RU2424479C2 true RU2424479C2 (en) | 2011-07-20 |
Family
ID=44052600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009135434/06A RU2424479C2 (en) | 2009-09-24 | 2009-09-24 | Procedure for shf-drying long-length timber, preferably, logs and cants and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2424479C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU200322U1 (en) * | 2020-05-14 | 2020-10-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" | Microwave power unit for heat treatment of timber before peeling |
-
2009
- 2009-09-24 RU RU2009135434/06A patent/RU2424479C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU200322U1 (en) * | 2020-05-14 | 2020-10-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" | Microwave power unit for heat treatment of timber before peeling |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009135434A (en) | 2011-03-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10533799B2 (en) | System and method of removing moisture from fibrous or porous materials using microwave radiation and RF energy | |
| US3474544A (en) | Veneer dryer with plural treating zones | |
| US20120160843A1 (en) | Dual vessel chemical modification and heating of wood with optional vapor containment | |
| EP1212575B1 (en) | Apparatus and method for continuous microwave drying of ceramics | |
| US20080104857A1 (en) | Multistage Continuous Microwave Dryer For Plate-Shaped Products, Especially Fiber Boards | |
| EP0064516B1 (en) | A method of carrying out the drying of wooden objects | |
| JP2015505747A (en) | System and method for efficient microwave drying of extruded honeycomb structures | |
| CZ297639B6 (en) | Method of drying saw timber and device for implementing said method | |
| Resch | High-frequency electric current for drying of wood-historical perspectives | |
| KR102266685B1 (en) | heat treatment furnace | |
| KR101537635B1 (en) | Manufacturing System for Rapid Kimchi Cabbage Salting and Low Salt Kimchi | |
| CN101371093A (en) | Equipment for drying capillary porous material through sound-heat method | |
| CN110037327A (en) | Tobacco sheet re-drying device and smoked sheet multiple roasting method | |
| RU2424479C2 (en) | Procedure for shf-drying long-length timber, preferably, logs and cants and device for its implementation | |
| KR102014484B1 (en) | Wood drying method using micro wave | |
| CN101387471A (en) | Processing method for balancing moisture in wood | |
| KR101697355B1 (en) | Apparatus for drying and high heat-treating wood | |
| RU2319088C1 (en) | Method for wood drying and installation for its realization | |
| CN102273719B (en) | Thin-layer quick combination heating vegetable dehydrating process and equipment | |
| JP3504629B2 (en) | Wood drying equipment | |
| WO2021207835A1 (en) | Angle-paired waveguide vacuum microwave dehydrator | |
| RU2084084C1 (en) | Plant for microwave treatment of insulating materials | |
| RU2794529C1 (en) | Method for superhigh-frequency heat and non-heat treatment of raw materials | |
| RU2263258C2 (en) | Method and device for shf-drying of large-sized woods | |
| RU2250428C2 (en) | Mode of drying round lumber with super high frequency energy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170925 |