SE519702C2 - Förfarande för torkning av virke - Google Patents

Description

lO 15 20 25 30 u.) Uï 519' 702 2 därför ur flera aspekter att föredra framför lågtempera- turtorkning.

Vid såväl lågtemperatur- som högtemperaturtorkning är det ofta fördelaktigt att låta virket svalna efter torkfasens avslutande. Detta gäller t ex om virket skall efterbehandlas i ett s k konditioneringssteg för att minska deformationer, sprickbildning och spänningar. Det gäller även t ex om virket skall efterbearbetas såsom genom hyvling eller sågning, eller direkt användas efter torkningen. Vid lågtemperaturtorkning med tillräckligt låg temperatur har det varit möjligt att gå direkt från torkfasen till konditioneringsfasen utan mellanliggande kylning. Tendensen under senare år har dock varit att torktemperaturen har höjts och många lågtemperaturtorkar körs idag vid temperaturer som är så höga att det inte går att höja temperaturen i konditioneringsfasen. Kondi- tioneringen görs då enbart genom att fukta virkesytan utan någon temperaturökning. Detta är en nackdel eftersom spänningsutjåmningen ökar dramatiskt vid samtidig fukt- förändring och temperaturförändring. Det finns således behov av kylning även vid lågtemperaturtorkning för att i konditioneringsfasen ha utrymme att höja temperaturen företrädesvis till strax under lOO°C.

Kylning av virke har tidigare skett med uteluft helt enkelt genom att torkens portar öppnats, att luftspjäll i torkkammarens väggar och tak öppnats, eller alternativt att virket körts ut ur torken. En sådan kylning leder till att virkets ytor utsätts för extrem uttorkning på grund av att luften är kall och torr och virket spricker då i ytorna.

Redogörelse för uppfinningen Föreliggande uppfinning syftar till att undanröja tidigare nämnda problem och nackdelar vid torkning av virke. Närmare bestämt syftar uppfinningen till ett för- farande vilket förkortar den sammanlagda tiden för tork- processen, vilket minskar deformationer och sprickor i virket, samt vilket minskar inneboende spänningar i 10 15 20 25 30 35 519 3 virket. Åtminstone dessa syften uppnås genom ett förfa- rande enligt patentkravet l.

Uppfinningen bygger sålunda på insikten att virket kan kylas snabbt, effektivt, enkelt och med minskad risk för deformationer, sprickor och kvarstående spänningar i virket, genom att kyla virket i ett kontrollerat klimat genom att spruta in vatten i torkkammaren och därmed kyla både torkens atmosfär och virkets yta. Kylningen sker därmed dels genom att vattnet tar upp värme frän omgiv- ningen, dels genom att vatten föràngas. Förfarandet ger störst fördelar vid högtemperaturtorkning men ger även stora fördelar vid làgtemperaturtorkning. Försök har visat att genom användning av förfarandet kan det vara möjligt att förkorta hela torkprocessen med omkring 6 timmar eller omkring 25% vid högtemperaturtorkning.

Det föredras att spruta in vattnet under högt tryck, företrädesvis vid ett tryck mellan 15 och 120 bar, genom speciella munstycken så att vattnet slås sönder i mycket små droppar, närmast som en vattendimma. Härigenom blir vattnets kylande verkan maximal och vattnet förmår tränga in på alla ställen i t ex en virkesstapel. I ett föredra- get utförande har vattenmunstyckena kapacitet att spruta minst 5 kg vatten per timme och m3 virke. Virket kyls vidare med en vattenmängd av minst 4 l per m3'virke.

I den efterföljande detaljerade beskrivningen be- skrivs en torkprocess vilken innefattar fem mer eller mindre avgränsade faser, nämligen uppvärmningsfas, tork- fas, första kylfas, konditioneringsfas samt en andra, avslutande kylfas. Det föredras att både den första och den andra kylfasen genomförs enligt föreliggande uppfin- ning. Uppfinningen är dock ej begränsad till just dessa faser. För vissa anvåndningar av virket skulle uppfin- ningen kunna innefatta endast tre faser, nämligen upp- värmningsfas, torkfas och kylfas, varefter virket skulle kunna användas eller bearbetas ytterligare, t ex hyvlas.

Det har nämligen visat sig att det uppfinningsenliga kylningsförfarandet ger en "omvänd" konditionering av lO 15 20 25 30 35 519 702 6.- 4 virket med spänningsutjämning och fuktkvotsutjämning under temperatursänkning sá att virket kan användas direkt efter torkning och efterföljande kylning. För tillämpningar med höga krav på virkeskvalitet föredras dock att ett konditioneringssteg läggs in efter den förs- ta kylfasen, i vilket temperaturen äter höjs under kont- rollerade fuktighetsförhàllanden och att virket därefter àter kyls i en andra kylfas. I ett föredraget utförande höjs virkestemperaturen under konditioneringsfasen till en temperatur överstigande 75°C under samtidig uppfukt- ning.

Genom det uppfinningsenliga förfarandet är det möj- ligt att reglera kylningshastigheten och den relativa luftfuktigheten under kylfasen. Härigenom minskas uttork- ningen av virkesytan samtidigt som tryck- och dragspän- ningar kan balanseras mot varandra vilket gör att virket ej spricker samtidigt som temperaturfördelning och fukt- kvotsprofil inne i virket kan pâverkas. Normalt är det fördelaktigt att använda kallvatten vilket ger en maxi- malt kylande effekt. kylningshastighet och luftfuktighet, kan det dock i vissa I ett föredraget utförande sänks medeltemperaturen hos virket För styrning av förhållandet mellan fall vara fördelaktigt att använda uppvärmt vatten. till en temperatur mellan 40°C och 75°C.

Det föredras att det uppfinningsenliga kylningsför- farandet utförs i samma kammare som torkningen. Detta förutsätter dock att torkkammaren är utrustad med väl tilltagna ventilationsöppningar utformade pá så sätt att de skyddar torkkammaren mot undertryck. I annat fall är det stor risk att torkkammaren deformeras eftersom denna i slutet av torkfasen innehåller praktiskt taget ren ånga vid en hög temperatur. När vattnet sprutas in kommer en stor del av ångan att snabbt kondenseras och trycket i torkkammaren sjunker dä snabbt. I ett föredraget utföran- uppgår luftventil^rnas fria genomströmningsarea till c o 2 virke. 10 15 20 25 30 h) UT I det härefter beskrivna utförandet tillämpas upp- finningen pà en s k satstork där en virkesstapel sätts in i en torkkammare och tas ut efter torkning, kylning och eventuell konditionering. Uppfinningen skulle dock även kunna tillämpas pà s k vandringstorkar där virkesstaplar sätts in i ena änden av torken och genomgår torknings- processens alla faser under långsam förflyttning genom torken för att efter torkningens slut tas ut i torkens andra ände. De olika torkningsfaserna kan då vara avgrän- sade genom olika sektioner i torken som àtskiljs av rör- liga mellanväggar eller liknande. Det skulle även vara möjligt att i stället för att torka virket i staplar, torka de enskilda virkesstyckena ett och ett utefter ett "löpande band" som löper i en slinga i en kontinuerlig vandringstork. En sådan lösning skulle vara fullt möjlig genom att torktiden vid en högtemperaturtorkning i kombi- nation med ett kylningsförfarande enligt föreliggande uppfinning, blir så kort att det "löpande bandet" skulle få en rimlig längd.

Detaljerad beskrivning av ett föredraget utförande av uppfinningen Härefter kommer att beskrivas ett torkningsförfaran- de med högtemperaturtorkning i en s k satstork. Torkpro- cessen innefattar följande fem faser: 1. uppvärmningsfas 2 torkfas 3 första kylfas 4. konditioneringsfas med àngbasning 5 andra, avslutande kylfas.

I ett första steg värms virket genom värmetillförsel från värmebatterierna eller värmebatterierna i kombina- tion med att varm vattenånga bläses in i torken samtidigt som fläktar i torkkammaren driver runt àngluftblandning- en. Ventilationsspjäll i torkkammarens väggar och tak är u stängda for tt förhindra att fukt lämnar torkkammaren.

Q.) Vatten tillföres atmosfären i torkkammaren vid behov för att kontrollera relativa fuktigheten. Det är viktigt att 10 15 20 25 30 35 519 702 6 förhindra uttorkning av virkesytorna under uppvärmnings- fasen för att förhindra sprickbildning. Genom att virket är kallt är det relativt sprött.

I ett andra steg, torkfasen, stängs ångan av och luften i torken värms huvudsakligen med värmebatterier.

Vid behov kan även överhettad ånga tillföras. Torken körs efter ett tidsstyrt schema med förvalda värden pä tempe- ratur och relativ luftfuktighet. luftfuktigheten hög för att förhindra en alltför snabb I början av torkfasen är uttorkning av virkesytorna innan virkets inre börjar torka, för att senare i torkningen bli allt torrare för att medge utdrivning av fukt ur det torrare virket. Under torkfasen ligger temperaturen på omkring 100-l20°C och den relativa luftfuktigheten i slutet av torkfasen ligger omkring 30%.

I ett tredje steg genomförs den första kylfasen.

Virkets temperatur sänks då tidsstyrt och reglerat med förutbestämda värden på temperatur och relativ fuktighet genom att vatten sprutas in i torken i form av mycket små vattendroppar.

Det kalla vattnet leder till att ångan i torken kyls och kondenserar på vattendropparna. Vid kylfasens inled- ning är atmosfären i torken i det närmaste ren överhettad ånga och trycket sjunker därför dramatiskt när ångan kon- denserar. Säkerhetsventiler öppnas och släpper in uteluft för att hindra att torken deformeras. Det insprutade vattnet förångas delvis redan innan det landat men en avsevärd del landar på virkesytorna eller på torkens väggar och golv.

Under kylfasen pumpas kallvatten in och kyler vir- kets ytor samtidigt som de fuktas. Värmen från virket leder till att allt eller delar av kylvattnet dunstar från virket. För att styra klimatet under kylfasen kan både värmebatterierna och ventilationsspjällen användas enligt samma princip son vid torkfasen och kylvattenpum- parna slås av om kylningen går för fort. Vattnets tempe- ratur, flöde, tryck och droppstorlek kan vid behov regle- 10 15 20 25 30 Lu U'| 5-19 '/o2¿A¿:.p¿.. 7 ras för att styra påverkan på klimatet i torkkammaren.

Det viktiga är att virkets yta kyls enligt den förutbe- stämda planen, dvs virkets yta skall hållas fuktig och luftens relativa fuktighet skall hållas på rätt nivå.

Efter kylfasen är virkets ytor kalla och fuktiga.

Värmen från det inre av virket leder dock till att ytorna delvis torkar efter kylfasen. Det inre av virket skall vara kylt till en nivå avsevärt under kokpunkten och företrädesvis omkring ca 70°C. Fukt från virkets inre har drivits ut i form av ånga närmare ytorna men till stor del stannat en bit från dessa där den kondenserat. Tempe- raturen i torken ligger vanligtvis omkring 60°C och rela- tiva luftfuktigheten omkring 95%.

I ett fjärde steg genomgår virket en konditione- ringsfas. Virkets ytor är nu nedkylda till omkring 60°C och virket kan fuktas upp och värmas igen. Ånga sprutas in i torken och fläktarna drivs för att fördela ångan i virkesstapeln. Ångan kondenserar på virkesytorna och fuktar och värmer dessa samtidigt.

I ett föredraget utförande torkas virket till en medelfuktkvot av omkring 4%-enheter under den önskade fuktkvoten för att under konditioneringsfasen åter fuk- tas. Virke som skall levereras med 16% fuktkvot torkas alltså till 12% för att sedan under konditioneringsfasen åter fuktas till 16%. Detta görs för att minska fukt- kvotsspridningen mellan olika virkesstycken i stapeln.

Temperaturen höjs under konditioneringen från 60°C till omkring lOO°C.

I ett femte steg utsätts virket för en andra, avslu- tande kylfas. Virkets yttemperatur ligger nu åter omkring lOO°C och dess yttersta ytor har fuktats till i närheten av fibermåttnad, dvs 25-30%. Innan virket kan tas ur torken måste det kylas. I annat fall spricker det när det kommer ut i torr uteluft och virket behöver också kallna under belastning för att stabiliseras i rakt tillstånd.

Den avslutande kylfasen liknar den första kylfasen genom att vatten sprutas in i mycket små droppar och 10 15 20 25 30 Lp! UI 519 702 8 virket kyls tidsstyrt enligt en förutbestämd plan för temperatur och relativ fuktighet. Värmebatterier och ventilationsspjäll kan användas för denna klimatreglering pà samma sätt som vid den första kylfasen. En viktig skillnad är dock att virkesytan var torr när den första kylfasen inleddes medan den är blöt när den andra kylfa- sen inleds. Dessutom har virkesytan svällt under kondi- tioneringsfasen och spänningsfördelningen i virket påver- kats. Detta innebär att det är möjligt och önskvärt att utsätta virket för en härdare avslutande kylfas. Genom att kyla snabbare med mindre fukttillförsel torkas det yttersta skiktet upp och eventuella tryckspänningar eli- mineras.

När virkets temperatur ligger under 40°C är det klart att tas ut.

Genom att i stället för att kyla virket i luft eller i separata konditioneringskammare, kyla virket inne i torkkammaren i ett kontrollerat klimat med kallt vatten som pumpas in under högt tryck, kommer temperaturen att sänkas med reglerad hastighet tillräckligt lågt för att vatten ska kunna kondensera pä virkesytorna. Samtidigt styrs klimatet för att hälla luftfuktigheten i torken på maximal teoretisk nivä under kylningen. Genom att styra kylningshastigheten och även relativa luftfuktigheten under kylfasen, kan uttorkningen av virkesytan minskas samtidigt som tryck- och dragspänningar balanseras mot varandra. Därigenom spricker inte virket. Den kontrolle- rade kylfasen innebär i sig en effektiv första konditio- nering.

Efter kylfasen kommer virket att effektivt kunna ta upp fukt från den ånga eller det vatten som sprutas in för att konditionera virket samtidigt som virket har tillräckligt làg temperatur för att ge utrymme för en tillräcklig temperaturhöjning under konditioneringsfasen.

Sålunda erhålls en dubbel konditioneringseffekt.

Först genom den kraftiga temperatursänkningen av virkes- ytorna som leder till bäde en relaxation och en snabb 10 519 702 9 minskning av fruktgradienten genom att den stora tempera- turgradienten driver fukt frän virkets inre till ytorna.

Därefter genom en konventionell konditionering genom temperaturhöjning tillsammans med fuktning av ytorna.

Effekten blir att fuktkvotsgradienten i virket likaväl som restspänningar minimeras.

Genom att reglera kylningshastighet och vattentill- försel likaväl som temperaturnivàn där kylfasen avslutas, är det möjligt att bestämma hur virkets fuktprofil, tem- peraturprofil och spänningsprofil skall se ut inför den följande konditioneringen under upphettning och uppfukt- ning. Härigenom förkortas bàde kylfasen och den senare konditioneringsfasen jämfört med känd teknik.

Claims (9)

lO 15 20 25 30 35 519 702 10 PATENTKRAV

1. l. Förfarande för torkning av virke, innefattande stegen att torka virket medelst en blandning av över- hettad ånga och varm luft vid en förutbestämd torktempe- ratur i en torkkammare till en önskad medelfuktkvot, samt att därefter kyla virket till en temperatur som ligger under torktemperaturen, k ä n n e t e c k n a t av att förfarandet innefattar att kyla virket genom att spruta in vatten i torkkammaren och därigenom kyla såväl tork- atmosfären som virket, varvid medeltemperaturen hos vir- ket sänks i kylfasen ner till en temperatur mellan 40°C och 75°C.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att kylningen inleds vid en temperatur överstigande 90°C.

3. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att kylningen inleds vid en temperatur mellan 75-90°C.

4. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att torktemperaturen vid någon tidpunkt av processen överstiger lO0°C.

5. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att kylvattnet sprutas i form av mycket små vattendroppar.

6. Förfarande enligt något av föregående krav, k å n n e t e c k n a t av att virket efter kylfasen genomgår en konditioneringsfas vid vilken virkestempera- turen återigen höjs till en temperatur överstigande 75°C under samtidig uppfuktning.

7. Förfarande enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a t av att vattnet sprutas in vid ett tryck mellan 15 och 120 bar.

8. Förfarande enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t av att virket genomgår en andra kylfas innefattande att spruta in vatten i torkkammaren efter konditioneringsfa- Sen. 7519 702 ll

9. Förfarande enligt nàgot av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att virket kyls med en vat- tenmängd av minst 4 1/HP virke.