RU2789037C1

RU2789037C1 - Wood impregnation device

Info

Publication number: RU2789037C1
Application number: RU2022118212A
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Шамаев; Илья Николаевич Медведев; Дмитрий Александрович Паринов; Валерий Иванович Русанов; Олег Игоревич Росляков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Сингулярность"
Filing date: 2022-07-04
Publication date: 2023-01-27

Abstract

FIELD: woodworking industry.

SUBSTANCE: invention relates to the woodworking industry, in particular to equipment for the through impregnation of wood with liquids. Device for wood impregnation includes autoclave (4) with ultrasonic emitters mounted in its lid and walls, ultrasonic generator, knives (10, 13), tank (16) with impregnating liquid, transfer pump (22), hydraulic pulsator, pressure gauge (nineteen). To create a reverse movement of the impregnating solution, the device additionally contains a power hydraulic cylinder (2), a hydraulic cylinder (3) for supplying the impregnating solution, a throttle (7) for adjusting the amplitude of the impregnating solution oscillations and a safety valve (8).

EFFECT: invention provides uniform impregnation over the entire cross section and the entire length of the wood blank.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности, к оборудованию для сквозной пропитки древесины жидкостями.The invention relates to the woodworking industry, in particular, to equipment for the through impregnation of wood with liquids.

Известно устройство для пропитки древесины (Пат. РФ №2684312; МПК В27К 3/10; опубл. 05.04.2019), в котором с одного торца заготовки создается избыточное давление, а с другого торца - разрежение.A device for impregnating wood is known (Pat. RF No. 2684312; IPC V27K 3/10; publ. 04/05/2019), in which excess pressure is created from one end of the workpiece, and vacuum is created from the other end.

Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет пропитывать заготовки длиной более 800 мм.The disadvantage of this device is that it does not allow impregnation of workpieces longer than 800 mm.

Известно устройство для пропитки древесины под давлением (Пат. РФ №2227779; МПК В27К 3/10; опубл. 27.04.2004), позволяющее осуществить сквозную пропитку крупномерных сырых бревен.A device for impregnating wood under pressure (Pat. RF No. 2227779; IPC V27K 3/10; publ. 27.04.2004) is known, which allows through impregnation of large-sized raw logs.

Недостатком известного устройства является то, что оно позволяет пропитывать лишь легкопропитываемые породы - березу, ольху, осину, тополь, так как избыточное давление в устройстве не может превышать 1,2 МПа.The disadvantage of the known device is that it allows impregnating only easily impregnated rocks - birch, alder, aspen, poplar, since the overpressure in the device cannot exceed 1.2 MPa.

Известно устройство для пропитки древесины с торца под давлением (Пат. РФ №2511302; МПК В27К 3/02; опубл. 10.04.2014), включающее автоклав, в крышку и в стенки которого по длине вмонтированы ультразвуковые излучатели, пневмогидравлический аккумулятор давления, конусные насадки, емкость с пропиточной жидкостью, гидравлический насос, гидравлический пульсатор, манометр. Перед пропиткой древесины пропиточной жидкостью заготовка помещается в автоклав и закрепляется конусными насадками. Гидравлический насос подает пропиточную жидкость в автоклав, создавая при этом заданное давление. Пропитка осуществляется посредством гидравлического пульсатора, подающего пропиточную жидкость в торец заготовки, и ультразвуковых излучателей, действующих в ее поперечном направлении. За счет создания импульса давления, ультразвукового поля и больших избыточных давлений можно пропитать сырые заготовки длиной до 3 м практически любой породы. Принято за прототип.A device for impregnating wood from the end under pressure (Pat. RF No. 2511302; IPC V27K 3/02; publ. 10.04.2014), including an autoclave, in the lid and in the walls of which ultrasonic emitters, a pneumohydraulic pressure accumulator, cone nozzles are mounted along the length , tank with impregnating liquid, hydraulic pump, hydraulic pulsator, pressure gauge. Before impregnating wood with an impregnating liquid, the workpiece is placed in an autoclave and fixed with cone nozzles. The hydraulic pump supplies the impregnating liquid to the autoclave, thus creating a predetermined pressure. Impregnation is carried out by means of a hydraulic pulsator that supplies the impregnating liquid to the end of the workpiece, and ultrasonic emitters acting in its transverse direction. Due to the creation of a pressure pulse, an ultrasonic field and high overpressures, it is possible to impregnate raw workpieces up to 3 m long of almost any rock. Taken as a prototype.

Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет создать равномерное содержание пропиточной жидкости по всему сечению заготовки: в устройстве пропиточная жидкость движется, в первую очередь, по крупным капиллярам, в результате чего образуются непропитанные участки.The disadvantage of this device is that it does not allow creating a uniform content of the impregnating liquid over the entire cross section of the workpiece: in the device, the impregnating liquid moves primarily through large capillaries, resulting in the formation of unimpregnated areas.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, - обеспечение равномерности распределения пропиточного раствора по всему сечению заготовки.The technical problem to be solved by the invention is to ensure uniform distribution of the impregnating solution over the entire section of the workpiece.

Для решения поставленной задачи устройство для пропитки древесины, включающее автоклав, в крышку и в стенки которого по длине вмонтированы ультразвуковые излучатели, ультразвуковой генератор, ножи, бак с пропиточной жидкостью, перекачивающий насос, гидравлический пульсатор, манометр, согласно изобретению, для создания реверса движения пропиточного раствора и, как следствие, равномерного распределения пропиточного раствора по сечению заготовки дополнительно содержит силовой гидроцилиндр, гидроцилиндр подачи пропиточного раствора, дроссель для регулировки амплитуды колебаний пропиточного раствора и предохранительный клапан.To solve the problem, a device for impregnating wood, including an autoclave, in the lid and in the walls of which ultrasonic emitters, an ultrasonic generator, knives, a tank with impregnating liquid, a transfer pump, a hydraulic pulsator, a pressure gauge, are mounted along the length, according to the invention, to create a reverse movement of the impregnation solution and, as a result, the uniform distribution of the impregnating solution over the section of the workpiece additionally contains a power hydraulic cylinder, a hydraulic cylinder for supplying the impregnating solution, a throttle for adjusting the amplitude of the impregnating solution oscillations and a safety valve.

В процессе движения пропиточного раствора по макро- и микрокапиллярам вдоль волокон наименьшее сопротивление движению будет в наиболее крупных анатомических элементах - сосудах и трахеидах. В микрокапиллярах из-за трения о стенки скорость движения будет значительно меньше, а в некоторых случаях будет отсутствовать. Вследствие этого некоторые участки древесины будут оставаться непропитанными. Простой реверс движения пропиточного раствора не даст эффекта равномерности, так как она будет двигаться по тем же капиллярам, только в обратном направлении. Равномерность распределения пропиточного раствора может быть достигнута при изменении его амплитуды колебаний с одновременным созданием противодавления на торце заготовки, противоположном торцу, с которого поступает пропиточный раствор.During the movement of the impregnating solution along the macro- and microcapillaries along the fibers, the smallest resistance to movement will be in the largest anatomical elements - vessels and tracheids. In microcapillaries, due to friction against the walls, the speed of movement will be much less, and in some cases will be absent. As a result, some areas of the wood will remain untreated. A simple reversal of the movement of the impregnating solution will not give the effect of uniformity, since it will move along the same capillaries, only in the opposite direction. The uniform distribution of the impregnating solution can be achieved by changing its amplitude of oscillations with the simultaneous creation of counterpressure at the end of the workpiece, opposite to the end from which the impregnating solution is supplied.

На фиг. 1 представлена общая схема устройства для пропитки древесины.In FIG. 1 shows a general diagram of a device for impregnating wood.

Устройство для пропитки древесины содержит гидростанцию 1, силовой гидроцилиндр 2, гидроцилиндр 3 подачи пропиточного раствора, автоклав 4, в крышку и в стенки которого по длине вмонтированы ультразвуковые излучатели (на фиг. не показаны), блок клапанов 5, заготовку 6, дроссель 7 для регулировки амплитуды колебаний пропиточного раствора, предохранительный клапан 8, гидравлический пульсатор 9, нож 10, манометр 11, напорный клапан 12, нож 13, соленоидный клапан 14, пульт управления 15, бак 16 с пропиточным раствором, магистраль 17 нагнетания пропиточного раствора в заготовку 6, магистраль 18 нагнетания пропиточного раствора в автоклав 4, манометр 19, вентиль 20, электронный контактный манометр (ЭКМ) 21, перекачивающий насос 22, предохранительный клапан 23, вентиль 24, фильтры 25.The wood impregnation device comprises a hydraulic station 1, a power hydraulic cylinder 2, a hydraulic cylinder 3 for supplying an impregnating solution, an autoclave 4, ultrasonic emitters are mounted in the lid and walls of which along the length (not shown in Fig.), a valve block 5, a blank 6, a throttle 7 for adjustment of the impregnating solution oscillation amplitude, safety valve 8, hydraulic pulsator 9, knife 10, pressure gauge 11, pressure valve 12, knife 13, solenoid valve 14, control panel 15, tank 16 with impregnating solution, line 17 for impregnating solution injection into the workpiece 6, line 18 for impregnating solution injection into autoclave 4, pressure gauge 19, valve 20, electronic contact pressure gauge (ECM) 21, transfer pump 22, safety valve 23, valve 24, filters 25.

Устройство для пропитки древесины работает следующим образом.Device for impregnating wood works as follows.

Заготовка 6 загружается в автоклав 4 и насаживается на ножи 10 и 13. Гидростанция 1 обеспечивает гидравлической энергией силовой гидроцилиндр 2, осуществляющий возвратно-поступательное движение жестко связанного с ним гидроцилиндра 3 подачи пропиточного раствора в автоклав 4 и заготовку 6. Независимо, в какую сторону движется силовой гидроцилиндр 2, блок клапанов 5 обеспечивает постоянный поток пропиточного раствора в одном направлении. Подача пропиточного раствора в автоклав 4 происходит по магистрали 18 нагнетания пропиточного раствора. После этого включаются ультразвуковые излучатели, которые ускоряют движение пропиточного раствора во всех направлениях.The workpiece 6 is loaded into the autoclave 4 and mounted on the knives 10 and 13. The hydraulic station 1 provides hydraulic power to the hydraulic power cylinder 2, which reciprocates the rigidly connected hydraulic cylinder 3 for supplying the impregnating solution to the autoclave 4 and the workpiece 6. Regardless of which direction it moves hydraulic power cylinder 2, valve block 5 provides a constant flow of the impregnating solution in one direction. The impregnating solution is supplied to the autoclave 4 via the impregnating solution injection line 18. After that, ultrasonic emitters are turned on, which accelerate the movement of the impregnating solution in all directions.

Магистраль 17 нагнетания пропиточного раствора через гидравлический пульсатор 9 обеспечивает импульсную подачу пропиточного раствора в торец заготовки 6 через нож 10. Давление, создаваемое пропиточным раствором на заготовку 6, закрепленную ножами 10 и 13, наблюдается на манометре 11. Частота колебаний пропиточного раствора задается на пульте управления 15 путем изменения числа оборотов электрического двигателя гидравлического пульсатора 9, который обеспечивает частоту колебаний пропиточного раствора от 1 до 30 Гц. Давление и скорость перемещения штока гидроцилиндра 3 подачи пропиточного раствора регулируются на панели гидростанции 1 в обоих направлениях. С начала технологического процесса вентиль 20, установленный перед напорным клапаном 12, открыт. Его закрытие производится после прохождения через заготовку 6 50-80 л пропиточного раствора.The line 17 for injecting the impregnating solution through the hydraulic pulsator 9 provides a pulsed supply of the impregnating solution to the end face of the workpiece 6 through the knife 10. The pressure created by the impregnating solution on the workpiece 6, fixed by the knives 10 and 13, is observed on the pressure gauge 11. The oscillation frequency of the impregnating solution is set on the control panel 15 by changing the number of revolutions of the electric motor of the hydraulic pulsator 9, which provides the frequency of oscillation of the impregnating solution from 1 to 30 Hz. The pressure and speed of movement of the rod of the hydraulic cylinder 3 for supplying the impregnating solution are regulated on the panel of the hydraulic station 1 in both directions. From the beginning of the technological process, the valve 20, installed in front of the pressure valve 12, is open. Its closing is carried out after passing through the workpiece 6 50-80 liters of impregnating solution.

Амплитуда колебаний пропиточного раствора формируется при помощи дросселя 7 для регулировки амплитуды колебаний и предохранительного клапана 8, установленного в магистрали 17 нагнетания пропиточного раствора в заготовку 6. Для равномерной и ускоренной пропитки заготовки 6 с другой стороны на выходе с автоклава 4 встроен напорный клапан 12, позволяющий создать противодавление (контроль на манометре 19) и направлять поток в обратную сторону по незаполненным пропиточным раствором каналам.The oscillation amplitude of the impregnating solution is formed using a throttle 7 to adjust the oscillation amplitude and a safety valve 8 installed in the line 17 for injecting the impregnating solution into the workpiece 6. For uniform and accelerated impregnation of the workpiece 6, on the other side, a pressure valve 12 is built in at the outlet of the autoclave 4, which allows create a back pressure (control on the pressure gauge 19) and direct the flow in the opposite direction through the channels that are not filled with impregnating solution.

Магистраль 18 нагнетания пропиточного раствора в автоклав 4 в момент пуска устройства через соленоидный клапан 14 (нормально открытый) от гидроцилиндра 3 подачи пропиточного раствора подает его в автоклав 4 и создает внутри него давление, согласно верхнему пределу, установленному на ЭКМ 21. При достижении этой величины соленоидный клапан 14 закроется, и пропиточный раствор пойдет через гидравлический пульсатор 9 по магистрали 17 нагнетания пропиточного раствора для пропитки заготовки 6. В момент снижения давления в автоклаве 4 до нижней настройки ЭКМ 21 напорный клапан 12 снова откроется, таким образом поддерживая заданное давление внутри автоклава 4. Предохранительный клапан 23, вмонтированный в корпус, предохраняет автоклав 4 от избыточного давления. После завершения процесса пропитки заготовки 6 происходит сброс давления в автоклаве 4 путем плавного открытия вентиля 24. Пропиточный раствор сливается в бак 16 с пропиточным раствором при помощи перекачивающего насоса 22. Путем открытия крышки заготовка 6 снимается с ножей 10 и 13 и извлекается из автоклава 4. По завершении цикл пропитки повторяется. Фильтрация пропиточного раствора производится с помощью фильтров 25.The line 18 for pumping the impregnating solution into the autoclave 4 at the time of starting the device through the solenoid valve 14 (normally open) from the hydraulic cylinder 3 for supplying the impregnating solution supplies it to the autoclave 4 and creates pressure inside it, according to the upper limit set on the EKM 21. When this value is reached the solenoid valve 14 will close, and the impregnating solution will go through the hydraulic pulsator 9 along the line 17 for injecting the impregnating solution to impregnate the workpiece 6. At the moment the pressure in the autoclave 4 drops to the lower setting of the EKM 21, the pressure valve 12 will open again, thus maintaining the specified pressure inside the autoclave 4 The safety valve 23, built into the housing, protects the autoclave 4 from overpressure. After the impregnation process of the workpiece 6 is completed, the pressure in the autoclave 4 is relieved by smoothly opening the valve 24. The impregnating solution is drained into the tank 16 with the impregnating solution using a transfer pump 22. By opening the lid, the workpiece 6 is removed from the knives 10 and 13 and removed from the autoclave 4. Upon completion, the impregnation cycle is repeated. The impregnating solution is filtered using filters 25.

Использование заявляемого устройства позволяет осуществить равномерную пропитку по всему сечению и всей длине заготовки древесины. Разброс концентрации пропиточного раствора составляет от 4 до 8% от массы древесины, в результате чего полностью отсутствуют непропитанные участки.The use of the proposed device allows for uniform impregnation over the entire cross section and the entire length of the wood blank. The dispersion of the concentration of the impregnating solution is from 4 to 8% by weight of the wood, as a result of which there are no unimpregnated areas.

Claims

Device for impregnating wood, including an autoclave, in the lid and in the walls of which ultrasonic emitters, an ultrasonic generator, knives, a tank with impregnating liquid, a transfer pump, a hydraulic pulsator, a pressure gauge are mounted along the length, characterized in that to create a reverse movement of the impregnating solution and, as a consequence, the uniform distribution of the impregnating solution over the section of the workpiece additionally contains a power hydraulic cylinder, a hydraulic cylinder for supplying the impregnating solution, a throttle for adjusting the amplitude of the impregnating solution oscillations and a safety valve.