RU2667309C1

RU2667309C1 - Inductive-conductive method of drying lumber materials and device therefor

Info

Publication number: RU2667309C1
Application number: RU2017131182A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Иванович Елшин; Петр Анатольевич Елшин
Original assignee: Анатолий Иванович Елшин; Петр Анатольевич Елшин
Priority date: 2017-09-04
Filing date: 2017-09-04
Publication date: 2018-09-18

Abstract

FIELD: technological processes.SUBSTANCE: invention relates to the technique of drying wood, including its valuable rocks. When drying, the heat supply is carried out by means of electric heaters connected to a current source and an alternating voltage source synchronized in frequency. Degree of heating and migration of moisture vapor in the material 1 is controlled by changing the magnitude and frequency of the current and voltage applied to the plates. Heater is made in the form of metal plates 2 with contact bridges, fixed with the help of insulating elements for the purpose of multiple transportation, transportation and installation in a stack. Drying method and the heater ensure uniform heating of the lumber from the Joule losses of electric energy in the plates and the dielectric heating of the liquid from the alternating electric field between the plates.EFFECT: invention should provide for fast and defect-free drying of wood, and the device can be well integrated into various production lines in sawmills and in the woodworking industry that produce sawn timber.2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике сушки древесины, в том числе ее ценных пород.The invention relates to techniques for drying wood, including its valuable species.

В технике известны различные способы и устройства для сушки древесины: естественная с выдержкой древесины под действием атмосферного воздуха, искусственная с удалением влаги при повышенной температуре в сушильных камерах, вакуум-сушка ускоренное удаление влаги испарением при пониженном давлении в специальных вакуум-камерах, сушка в электрическом поле токов высокой частоты и др.Various methods and devices for drying wood are known in the art: natural with exposure to wood under the influence of atmospheric air, artificial with moisture removal at elevated temperatures in drying chambers, vacuum drying, accelerated moisture removal by evaporation under reduced pressure in special vacuum chambers, drying in an electric field of high frequency currents, etc.

Известен способ сушки древесины (патент РФ №2096703, МПК F26В 5/04, 1995) путем ее нагрева с помощью термостатированных нагревательных элементов, выполненных из труб прямоугольного сечения, расположенных параллельно между собой в каждом ряду перпендикулярно направлению длины высушиваемого материала. Ввиду конструктивных особенностей примененных зонных нагревателей нагрев осуществляют позонно по длине высушиваемого материала.A known method of drying wood (RF patent No. 2096703, IPC F26В 5/04, 1995) by heating it with thermostatic heating elements made of rectangular pipes arranged parallel to each other in each row perpendicular to the length direction of the dried material. Due to the design features of the applied zone heaters, heating is carried out zonewise along the length of the material to be dried.

Установка для реализации этого способа сушки древесины предполагает наличие камеры для вакуумирования, загрузочной тележки с комплексами термостатированных элементов и источника их питания, системы создания вакуума и средств регулировки давления в камере, системы регулирования температуры на термостатах.The installation for implementing this method of drying wood involves the presence of a chamber for evacuation, a loading trolley with complexes of thermostatically controlled elements and a source of their power, a system for creating a vacuum and means for adjusting the pressure in the chamber, and a temperature control system for thermostats.

Недостатками заявленного способа сушки является необходимость специального теплоносителя для нагрева труб, что требует наличия дополнительного оборудования, и высокая инерционность процесса нагрева.The disadvantages of the claimed drying method is the need for a special coolant for heating pipes, which requires the presence of additional equipment, and a high inertia of the heating process.

Известен способ сушки материалов в слое и нагреватель для его осуществления (патент РФ №2185579, МПК7 F26B 3/34, F26B 23/04, 2000).A known method of drying materials in a layer and a heater for its implementation (RF patent No. 2185579, IPC7 F26B 3/34, F26B 23/04, 2000).

Изобретение относится к технике камерной сушки различных материалов в слое путем подвода тепла от электронагревательных элементов. Подвод тепла осуществляют по всей площади нагрева обрабатываемого материала в каждом слое штабеля с помощью двухсторонних радиационных нагревателей. В данном способе обеспечивают регулируемый радиационный нагрев материала в мягком режиме по всей площади сушки и высоте штабеля за счет фиксированного зазора сверху и снизу материала. Недостатками данного способа сушки является наличие фиксированных зазоров сверху и снизу материала, что приводит к рассеянию тепла в окружающее пространство, а отсутствие диэлектрического нагрева древесины к снижению эффективности установки в целом.The invention relates to techniques for chamber drying of various materials in a layer by supplying heat from electric heating elements. Heat is supplied over the entire heating area of the processed material in each layer of the stack using double-sided radiation heaters. In this method, an adjustable radiation heating of the material in soft mode is provided over the entire drying area and stack height due to a fixed gap at the top and bottom of the material. The disadvantages of this drying method is the presence of fixed gaps above and below the material, which leads to heat dissipation into the surrounding space, and the absence of dielectric heating of wood to reduce the efficiency of the installation as a whole.

Известен также способ сушки древесины (патент РФ №2480691, МПК F26B3/34, F26B9/06, F26B 3/04, 2007), принятый за прототип. В способе, согласно изобретению, электроды устанавливаются с разных сторон подлежащей сушке древесины, контактируя с ней, а источник электрической энергии подключается с помощью электродов прямо к этой древесине. Когда электрический ток высокого напряжения, поступающий от источника, проходит через электроды и через древесину, то содержащаяся в древесине влага начинает выделяться по мере диэлектрического нагрева древесины. Недостатком этого способа является отсутствие нагрева электродов, что снижает эффективность устройства с понижением количества жидкости в древесине.There is also a method of drying wood (RF patent No. 2480691, IPC F26B3 / 34, F26B9 / 06, F26B 3/04, 2007), adopted as a prototype. In the method according to the invention, the electrodes are installed on different sides of the wood to be dried, in contact with it, and the source of electrical energy is connected using electrodes directly to this wood. When a high voltage electric current coming from a source passes through the electrodes and through the wood, the moisture contained in the wood begins to be released as the wood is dielectric heated. The disadvantage of this method is the lack of heating of the electrodes, which reduces the efficiency of the device with a decrease in the amount of liquid in the wood.

Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков известных способов сушки материалов и устройств, а именно повышение эффективности сушки за счет создания равномерного температурного поля за счет джоулевых потерь электронагревательных элементов, поля диэлектрических потерь под действием разности электрических потенциалов между соседними электронагревательными элементами и полей парциальных давлений паров влаги по всему объему пиломатериала за счет совместного действия электрического и магнитного полей.The objective of the present invention is to remedy these drawbacks of known methods of drying materials and devices, namely, increasing the drying efficiency by creating a uniform temperature field due to the Joule losses of electric heating elements, the dielectric loss field under the influence of the electric potential difference between adjacent electric heating elements and the partial pressure fields of moisture vapor throughout the lumber due to the combined action of electric and magnetic fields.

Другими задачами изобретения являются расширение технологических возможностей, упрощение и удешевление оборудования для сушки, повышение удобства в эксплуатации.Other objectives of the invention are the expansion of technological capabilities, the simplification and cheapening of drying equipment, improving ease of use.

Технический результат достигается в способе сушки материалов в слое путем подвода тепла от металлических пластин, причем подвод тепла в материал осуществляют с помощью джоулевых потерь в пластинах и диэлектрических потерь в материале, при этом регулируют степень нагрева и миграции паров влаги в материале путем изменения величины и частоты тока и напряжения, приложенных к пластинам.The technical result is achieved in a method of drying materials in a layer by supplying heat from metal plates, the heat being supplied to the material using joule losses in the plates and dielectric losses in the material, while the degree of heating and migration of moisture vapor in the material is controlled by changing the magnitude and frequency current and voltage applied to the plates.

Устройство для сушки материалов в слое содержит металлические нагревательные пластины, закрепленные по концам в изоляционных элементах, причем нагревательные пластины выполнены в виде сплошных полос, соединенных последовательно металлическими перемычками.A device for drying materials in a layer contains metal heating plates fixed at the ends in insulating elements, and the heating plates are made in the form of continuous strips connected in series by metal jumpers.

Способ сушки древесины с помощью пара из собственной жидкости древесины включает подачу электрической энергии к электропроводящим пластинам 2, которые располагают на противоположных сторонах подлежащего сушке пиломатериала 1 (фиг.1). Пластины приводят в контакт с источником тока (клеммы к1, к2, к3, к4) таким образом, чтобы направление токов в пластинах было встречным и с источником напряжения (клеммы к5, к6). При этом пар по существу производят из жидкости пиломатериала 1 с помощью нагрева пластин 2 от джоулевых потерь электрической энергии и диэлектрического нагрева материала от переменного электрического поля между пластинами, определяемого частотой питающего напряжения, выбор которой осуществляется для каждого вида древесины.The method of drying wood using steam from the wood’s own liquid comprises supplying electrical energy to the electrically conductive plates 2, which are located on opposite sides of the lumber 1 to be dried (Fig. 1). The plates are brought into contact with the current source (terminals k1, k2, k3, k4) so that the direction of the currents in the plates is in the opposite direction with the voltage source (terminals k5, k6). In this case, steam is essentially produced from the liquid of lumber 1 by heating the plates 2 from Joule losses of electric energy and dielectric heating of the material from an alternating electric field between the plates, determined by the frequency of the supply voltage, the choice of which is carried out for each type of wood.

Одновременно с этим, при протекании в пластинах электрического тока вокруг них создается переменное магнитное поле, которое выталкивает пар наружу через капилляры древесины в направлении меньшего градиента напряженности магнитного поля. Дополнительное выталкивающее воздействие на жидкость оказывает электроосмос в капиллярах, возникающий при взаимодействии магнитного и электрического полей и направленный вдоль пиломатериала 1. Для одноименно заряженных частиц жидкости выталкивающая сила имеет однонаправленное действие при переменной частоте питающего напряжения. Температурой нагрева пластин управляют путем изменения величины и частоты тока и напряжения, приложенных к пластинам. Генерируемый в пиломатериале 1 пар выталкивается наружу через капилляры древесины под действием парциального давления от температурного и электромагнитного полей.At the same time, when an electric current flows in the plates around them, an alternating magnetic field is created, which pushes the steam out through the wood capillaries in the direction of the smaller magnetic field gradient. An additional pushing effect on the liquid is exerted by electroosmosis in the capillaries, which occurs when magnetic and electric fields interact and is directed along the lumber 1. For particles of the same charge, the pushing force has a unidirectional effect at a variable frequency of the supply voltage. The plate heating temperature is controlled by changing the magnitude and frequency of the current and voltage applied to the plates. The steam generated in lumber 1 is pushed out through the wood capillaries under the influence of partial pressure from the temperature and electromagnetic fields.

Установка для осуществления способа содержит камеру (не показана), которая имеет фальш-стены и фальш-потолок, причем в верхней части фальш-потолка имеются отверстия для выхода пара, которые одновременно служат для предохранения штабеля высушиваемого материала от конденсации влаги из атмосферы камеры на поверхности материала непосредственно. Камера имеет также отверстия в нижней части стен по всему периметру для отвода конденсата. На диэлектрическое основание камеры укладывается первый слой электронагревательных пластин 2, изготовленных из ряда сплошных металлических полос и соединенных последовательно металлическими перемычками 3 (фиг. 2). По концам пластины скреплены элементами из изоляционного материала (не показаны) для образования слоевой активной матрицы с целью многократной переноски, транспортировки и установки в штабель. На слоевую активную матрицу укладывают слой пиломатериала. При этом ширина пиломатериала должна была менее ширины пластин на 5-10 мм. Далее процесс повторяют до образования штабеля требуемой высоты. Подключают матрицы к источнику тока и источнику напряжения таким образом, чтобы в двух соседних матрицах направление тока и напряжения было противоположным.The installation for implementing the method comprises a camera (not shown), which has false walls and a false ceiling, and in the upper part of the false ceiling there are openings for steam outlet, which simultaneously serve to protect the stack of the dried material from moisture condensation from the chamber atmosphere on the surface material directly. The chamber also has openings in the lower part of the walls around the entire perimeter for condensate drainage. The first layer of electric heating plates 2 made of a series of continuous metal strips and connected in series by metal jumpers 3 (FIG. 2) is laid on the dielectric base of the chamber. At the ends of the plate are fastened with elements of insulating material (not shown) for the formation of a layered active matrix for the purpose of repeated transportation, transportation and installation in a stack. A layer of lumber is laid on a layered active matrix. In this case, the width of the lumber should have been less than the width of the plates by 5-10 mm. Next, the process is repeated until a stack of the desired height is formed. Matrices are connected to a current source and a voltage source so that in two adjacent matrices the direction of current and voltage is opposite.

Источники тока и напряжения выполнены с возможностью регулирования величины и частоты для управления процессом высушивания древесины. Частоты источников тока и напряжения синхронизированы во времени.Sources of current and voltage are configured to control the magnitude and frequency to control the drying process of wood. The frequencies of current and voltage sources are synchronized in time.

Изобретение должно обеспечить быструю и бездефектную сушку древесины, а устройство может быть хорошо интегрировано в различные производственные линии на лесопильных заводах в деревообрабатывающей промышленности, производящих распиленный лесоматериал.The invention should provide quick and defect-free drying of wood, and the device can be well integrated into various production lines at sawmills in the woodworking industry producing sawn timber.

Claims

1. The method of drying materials in a layer by supplying heat from metal plates, characterized in that the heat is supplied to the material using joule losses in the plates and dielectric losses in the material, while controlling the degree of heating and migration of moisture vapor in the material by changing the magnitude and frequency current and voltage applied to the plates.

2. A device for drying materials in a layer containing metal heating plates fixed at the ends in insulating elements, characterized in that the heating plates are made in the form of continuous strips connected in series by metal jumpers.