SE520855C2

SE520855C2 - Ways and devices for drying wood

Info

Publication number: SE520855C2
Application number: SE0003969A
Authority: SE
Inventors: Niclas Eriksson; Lars Svenningsson
Original assignee: Kerttu Eriksson
Priority date: 2000-10-30
Filing date: 2000-10-30
Publication date: 2003-09-02
Also published as: AU2002212893A1; EP1330622A1; NO20031972D0; SE0003969D0; NO20031972L; WO2002037043A1; SE0003969L

Abstract

The disclosure relates to a method and apparatus for drying wood (3). The drying takes place in a closed drying chamber (1) with the aid of elements (2) which emit radiation energy. The radiation is of such wavelength that it is absorbed by the water molecules in the wood, while the remainder of the wood is substantially unaffected. In order to control the drying, a number of indicators (7, 10) are provided which sense temperature and moisture within at least one of the wood parts (3) as well as temperature and relative humidity in the drying chamber (1). The interior of the drying chamber (1) consists of a material displaying high reflectance. The drying chamber further has a circulation fan (4) and a ventilation damper (14).

Description

lO 20 25 30 35 520 855 För trä finns det en i litteraturen beskriven allmän kurva förjämviktsfuktkvoten vid olika torra och våta temperaturer/relativa luftfuktigheter. Jämviktsfuktkvoten är fuktkvoten hos material som befinner sig ijämvikt med omgivningen. För trä påverkas således jämviktsfuktkvoten av den relativa luftfuktigheten i omgivande luft och dess torra och våta temperatur. Förhållandena äri princip sådana att om man sänker den relativa luftfuktigheten hos luften som omger träet, så minskarjämviktsfuktkvoten i detta. Ju lägre jämviktsfuktkvot, ju "torrare" trä. l de virkestorkar som finns i dag sker torknlngen oftast genom att uppvärmd luft får cirkulera runt strölagt virke. Sedan ändras den uppvärmda luftens temperatur och luftfuktighet successivt för att virket skall få önskad fuktkvot samtidigt som man hoppas att virket skall få så få sprickor och deformationer som möjligt. Lufttemperaturen regleras med rökgasvärme, ånga eller elvärme och luftcirkulationen regleras med ett fläktsystem. De använda temperaturerna leder dock ofta till att partierna närmast virkets yta bildar ett vattentätt skikt som hindrar att fukten från de inre delarna når virkets yta. 10 20 25 30 35 520 855 For wood, there is a general curve described in the literature, the equilibrium moisture ratio at different dry and wet temperatures / relative humidities. The equilibrium moisture ratio is the moisture ratio of materials that are in equilibrium with the environment. For wood, the equilibrium moisture ratio is thus affected by the relative humidity in the ambient air and its dry and wet temperature. The conditions are in principle such that if you lower the relative humidity of the air surrounding the wood, the equilibrium moisture ratio in it decreases. The lower the equilibrium moisture ratio, the "drier" the wood. In the timber dryers that exist today, the drying usually takes place by allowing heated air to circulate around the scattered timber. Then the temperature and humidity of the heated air change gradually so that the wood has the desired moisture ratio, while at the same time it is hoped that the wood will have as few cracks and deformations as possible. The air temperature is regulated with flue gas heating, steam or electric heating and the air circulation is regulated with a fan system. However, the temperatures used often lead to the portions closest to the surface of the wood forming a waterproof layer which prevents the moisture from the inner parts from reaching the surface of the wood.

På grund av den relativt långa torktiden vid användning av känd teknik finns det alltid ett allmänt önskemål om att kunna korta torktiden och ändå bibehålla samma kvalitet eller helst förbättra kvaliteten hos det torkade virket.Due to the relatively long drying time when using known technology, there is always a general desire to be able to shorten the drying time and still maintain the same quality or preferably improve the quality of the dried wood.

Ett annat allmänt önskemål är att energiförbrukningen vid torkningen skall vara så låg som möjligt.Another general wish is that the energy consumption during drying should be as low as possible.

Ovanstående fördelar och önskemålen uppfylls med ett förfarande och en anordning enligt de oberoende patentkraven. De beroende kraven anger fördelaktiga utförings- former av uppfinningen. Ytterligare fördelar med uppfinningen framgår av den detaljerade beskrivningen nedan.The above advantages and desires are met by a method and an apparatus according to the independent claims. The dependent claims state advantageous embodiments of the invention. Additional advantages of the invention will become apparent from the detailed description below.

Föreliggande uppfinning bygger på att man endast använder strålningsenergi (värmestrålning) för att värma virket och att den använda strålningen omfattar ett våglängdsintervall inom vilket vatten har sina högsta absorptionskoefficienter och att temperaturen hos den luft som passerar förbi virket under virkets torkfas periodvis har en temperatur som är lägre eller lika med träets temperatur.The present invention is based on using only radiant energy (heat radiation) to heat the wood and that the radiation used comprises a wavelength range within which water has its highest absorption coefficients and that the temperature of the air passing past the wood during the drying phase of the wood periodically has a temperature which is lower or equal to the temperature of the wood.

Värmestrålning har den karaktäristiska egenskapen att det inte krävs något medium för att överföra energi mellan två kroppar. Detta kan jämföras med solens energi som transporteras till jorden. Vid konventionell virkestorkning använder man ett värmebatteri 20 25 30 35 520 855 för att värma luften och fläktar för att tillföra luften och därmed värmeenergin till virket.Heat radiation has the characteristic property that no medium is required to transfer energy between two bodies. This can be compared to the sun's energy being transported to the earth. In conventional wood drying, a heating coil is used to heat the air and fans to supply the air and thus the heat energy to the wood.

Med stràlningsenergi i ett smalt vàglängdsband där vattnet har en hög absorptions- förmåga överförs strálningsenergin direkt till vattenmolekylerna i träet. Detta leder till vä- sentligt förkortade torktider, väsentligt mindre energiàtgàng samt en förbättrad kvalitet på det torkade virket.With radiant energy in a narrow wavelength band where the water has a high absorption capacity, the radiant energy is transferred directly to the water molecules in the wood. This leads to significantly shortened drying times, significantly less energy consumption and an improved quality of the dried wood.

Jämfört med tidigare använd teknik anvisar uppfinningen en teknik som gör det möjligt att vid torkningen arbeta med en mycket högre relativ fuktighet i den luft som omger virket. Genom att använda denna höga relativa fuktighet förbättras kvaliteten hos det torkade virket.Compared with previously used technology, the invention provides a technique which makes it possible to work with a much higher relative humidity in the air surrounding the wood during drying. By using this high relative humidity, the quality of the dried wood is improved.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare med hjälp av ett antal utföringsexempel enligt bifogade figurer. Där visar fig 1 ett exempel pà en torkanordning innefattande en torkkammare enligt före- liggande uppfinning, fig 2 ett snitt enligt linjen ll-ll ifig l, fig 3 ett exempel på ett rack med stràlningskällor enligt uppfinningen, fig 4 ett snittenligt linjen IV-lV i fig 3, fig 5 ett snitt genom en utföringsform för en stràlningskälla, fig 6 en perspektivvy över en alternativ utföringsform för en stràlningskälla, fig 7 en perspektivvy över en torkstapel och fig 8 ett blockschema som visar en utföringsform av reglerfunktionen enligt upp- finningen.The invention will now be described in more detail with the aid of a number of exemplary embodiments according to the accompanying figures. Fig. 1 shows an example of a drying device comprising a drying chamber according to the present invention, Fig. 2 a section along the line II-II in Fig. 1, Fig. 3 an example of a rack with radiation sources according to the invention, Fig. 4 a sectional line IV-IV in Fig. 3, Fig. 5 is a section through an embodiment of a radiation source, Fig. 6 is a perspective view of an alternative embodiment of a radiation source, Fig. 7 is a perspective view of a dryer stack and Fig. 8 is a block diagram showing an embodiment of the control function according to the invention.

Nedan kommer uttrycket "element" 2 att användas för att avse en stràlningskälla.Hereinafter, the term "element" 2 will be used to refer to a radiation source.

Elementet är utformat som ett organ som avger strålning innefattande ett utvalt vàg- längdsomràde. 20 25 30 35 520 855 I figurerna 1-2 visas en utföringsform av en torkanordning innefattande en torkkammare 1 i vilken torkningen av virket sker. Kammarens väggar är som regel beklädda pà in- sidan med rostfritt stål, aluminium eller därmed liknande högreflekterande material för strålning inom det ovan angivna utvalda vàglängdsområdet. Med andra ord är tork- kammarens inre utformat som en stor reflektor. Väggarna är som regel värmeisolerade.The element is designed as a means that emits radiation comprising a selected path length range. Figures 1-2 show an embodiment of a drying device comprising a drying chamber 1 in which the wood is dried. The walls of the chamber are usually clad on the inside with stainless steel, aluminum or similar high-reflection material for radiation within the selected wall length range specified above. In other words, the interior of the drying chamber is designed as a large reflector. The walls are usually heat insulated.

Torkkammaren 1 är anordnad för att inrymma torkstaplar 6 som bestàr av virke 3 (fig 7), i fortsättningen även benämnt "trä", staplat på sedvanligt sätt med mellanliggande strö. l figurerna 3 och 4 visas en principskiss för uppbyggnaden hos ett rack 5 i vilket ingår ett antal element 2. l vissa tillämpningar är racken fixerade i torkkammaren (fig 2) medan de i andra utföringsformer (fig 7) är utformade för att placeras i torkstaplarna 6. l fig 4 visas en utföringsform av ett rack där en reflektor 20 är anordnad bakom varje element 2.The drying chamber 1 is arranged to accommodate drying stacks 6 which consist of wood 3 (Fig. 7), hereinafter also referred to as "wood", stacked in the usual manner with intermediate bedding. Figures 3 and 4 show a schematic diagram of the construction of a rack 5 which includes a number of elements 2. In some applications the racks are fixed in the drying chamber (Fig. 2) while in other embodiments (Fig. 7) they are designed to be placed in the drying stacks Fig. 4 shows an embodiment of a rack where a reflector 20 is arranged behind each element 2.

För att ge god reflektion av strålningen är reflektorerna som regel gjorda av aluminium, rostfritt stål eller annat högreflekterande material. Racken 5 förses efter behov med handtag, upphängningsanordningar, eluttag, urtag för gaffeltruckar, etc. Normalt är elementen 2 anordnade i vilken riktning som helst i förhållande till träets 3 längdriktning.To provide good reflection of the radiation, the reflectors are usually made of aluminum, stainless steel or other highly reflective material. The rack 5 is provided as required with handles, suspension devices, electrical outlets, recesses for forklifts, etc. Normally the elements 2 are arranged in any direction in relation to the longitudinal direction of the wood 3.

Torkanordningen är i den visade utföringsformen försedd med en cirkulationsfläkt 4 och ett ventilationsspjäll 14. Cirkulationsfläkten 4 cirkulerar luften i torkkammaren och transporterar därigenom fukt som lämnar virkets yta. Ventilationsspjället 14 används för att reglera storleken pà det flöde av luft som skall lämna torkkammaren och därmed den relativa luftfuktigheten i torkkammaren 1. Temperaturen i torkkammaren l regleras med hjälp av elementen 2. För noggrann kontroll av luftfuktigheten i kammaren 1 använder man givare 10 som mäter den relativa luftfuktigheten. l torkanordningen är dessutom anordnat givare 9 för att mäta temperaturen i torkkam- maren och/eller för den luft som lämnar och/eller tillförs torkkammaren. Dessutom finns givare 7 som mäter virkets 3 temperatur. Som regel mäts temperaturen inuti virket och i vissa utföringsformer även givare 7 som mäter virkets temperatur. l vissa utföringsfor- mer finns även givare 8 som mäter träets fuktkvot. Denna mäts som regel inuti virket.In the embodiment shown, the drying device is provided with a circulation fan 4 and a ventilation damper 14. The circulation fan 4 circulates the air in the drying chamber and thereby transports moisture which leaves the surface of the wood. The ventilation damper 14 is used to regulate the size of the flow of air that is to leave the drying chamber and thus the relative humidity in the drying chamber 1. The temperature in the drying chamber 1 is regulated by means of the elements 2. For accurate control of the humidity in the chamber 1, sensor 10 is used. the relative humidity. In the drying device, a sensor 9 is also arranged for measuring the temperature in the drying chamber and / or for the air which leaves and / or is supplied to the drying chamber. In addition, there are sensors 7 that measure the temperature of the wood 3. As a rule, the temperature inside the wood is measured and in some embodiments also sensors 7 which measure the temperature of the wood. In some embodiments, there are also sensors 8 that measure the moisture content of the wood. This is usually measured inside the wood.

Ofta placeras givarna i centrum av virket men det är inte nödvändigt eftersom man tar hänsyn till givarnas placering vid regleringen av torkprocessen. 20 25 30 35 520 855 För att mäta fuktigheten i trä används i vissa utföringsformer en våg 27, där skillnaden mellan den mätta vikten och vikten hos ett idealt, torrt trä ger aktuell fuktkvot.The sensors are often placed in the center of the wood, but this is not necessary because the location of the sensors is taken into account when regulating the drying process. In order to measure the moisture in wood, in some embodiments a scale 27 is used, where the difference between the measured weight and the weight of an ideal, dry wood gives the current moisture ratio.

Fläktsystemets uppgift är att cirkulera luft runt virket 3 och därmed ta med sig fukt från virkets yta. Vid föreliggande uppfinning används normalt en strömningshastighet på 1-5 m/s, när strömningshastigheten mäts t ex vid änden av en eller flera torkstaplar 6 eller mellan torkstaplar 6.The task of the fan system is to circulate air around the wood 3 and thereby take moisture from the wood surface. In the present invention, a flow velocity of 1-5 m / s is normally used, when the flow velocity is measured, for example, at the end of one or more drying stacks 6 or between drying stacks 6.

Genom lämplig placering av fläktsystemets in- och uttag kan man få luftströmmen att passera genom torkstaplarna. Genom att dessutom med jämna mellanrum reversera strömningsriktningen i fläktsystemet får man en jämn fördelning av luftfuktighet och temperatur i kammaren.By suitable placement of the fan system's inlets and outlets, the air flow can be passed through the dryer stacks. In addition, by regularly reversing the flow direction in the fan system at regular intervals, an even distribution of humidity and temperature in the chamber is obtained.

Torkningen av trä kan principiellt uppdelas i tre faser, nämligen uppvärmning av träet, torkning av träet och efterbehandling av träet. l verkligheten överlappar de tvà första faserna varandra, eftersom redan innan träet vid uppvärmningen nàtt det tempera- turomràde inom vilket temperaturen skall hållas under torkningen startar en transport av vattenånga ut ur träet trots att under uppvärmningsskedet för träet luftfuktigheten hålls så hög att luften är i huvudsak mättad.The drying of wood can in principle be divided into three phases, namely heating of the wood, drying of the wood and finishing of the wood. In reality, the first two phases overlap, because even before the wood reaches the temperature range within which the temperature is to be kept during drying, a transport of water vapor starts out of the wood despite the fact that during the heating stage the wood humidity is kept so high that the air is mainly saturated.

Generellt gäller att när strålningsenergi tillförs träet absorberar vattenmolekylerna strål- ningsenergin i ett ytskikt av träet. Därigenom sker uppvärmning av vattnet i ytskiktet.In general, when radiant energy is applied to the wood, the water molecules absorb the radiant energy in a surface layer of the wood. As a result, the water in the surface layer is heated.

Eftersom den strålnirrgsenergi som inte absorberas av en enskild molekyl när fram till andra molekyler sedan den passerat genom den enskilda molekylen eller reflekterats av denna, absorberas strålningsenergin även av vattenmolekyler innanför ytskiktet.Since the radiant energy energy that is not absorbed by a single molecule reaches other molecules after it has passed through the individual molecule or been reflected by it, the radiant energy is also absorbed by water molecules inside the surface layer.

Därigenom sker även en uppvärmning av vatten i trä innanför ytskiktet.As a result, water in wood also heats up inside the surface layer.

Enligt föreliggande uppfinning växlas som regel perioder under vilka elementen 2 är spänningssatta för att avge värmeenergi med perioder under vilka elementen 2 ej är spänningssatta. Under elementens 2 "viloperioder" sker en utjämning av àngtryck genom att förångat vatten går mot träets yta från träets inre. Härigenom hålls virkets yta fuktig. Som regel styr man tillförandet av energi till virket så att åtminstone under en del av torkningsfasen träets yta täcks av ett tunt vattenskikt. Torkningsprocessen fortgår till dess att önskad fuktkvot hos virket har uppnåtts.According to the present invention, periods during which the elements 2 are energized as a rule for alternating heat energy are alternated with periods during which the elements 2 are not energized. During the "rest periods" of the elements 2, a vapor pressure is equalized by evaporated water going towards the surface of the wood from the interior of the wood. This keeps the surface of the wood moist. As a rule, the supply of energy to the wood is controlled so that at least during a part of the drying phase the surface of the wood is covered by a thin layer of water. The drying process continues until the desired moisture content of the wood has been achieved.

När vattnet uppvärms förångas vatten och när partialtrycket (det tryck det förångade vattnet alstrar) överstiger ångtrycket för ytskiktets omgivning, sjunker fuktkvoten i det trä lO 20 25 30 35 520 855 som innehåller förångat vatten, dvs i det trä som bildar ytskiktet. I riktning mot virkets centrum gränsar ytskiktet (åtminstone efter någon tid) mot trä med större fukthalt. Det vatten som finns i det innanför ytskiktet belägna träet leder vårmenergi från ytskiktet mot träets centrum. Därvid sker en förångning av vatten som uppvärms. När den bil- dade ångans partialtryck blir högre än partialtrycket i ytskiktet, sker en viss utjämning av ångtrycken innanför (närmare träets centrum) ytskiktet och i ytskiktet. Med andra ord, ånga förflyttas in i ytskiktet och ut från detta genom träets yta.When the water is heated, water evaporates and when the partial pressure (the pressure generated by the evaporated water) exceeds the vapor pressure of the surface of the surface layer, the moisture ratio decreases in the wood containing evaporated water, ie in the wood forming the surface layer. In the direction of the center of the wood, the surface layer (at least after some time) borders on wood with a higher moisture content. The water contained in the wood located inside the surface layer leads spring energy from the surface layer towards the center of the wood. This causes evaporation of water which is heated. When the partial pressure of the formed steam becomes higher than the partial pressure in the surface layer, a certain equalization of the steam pressures takes place inside (closer to the center of the wood) the surface layer and in the surface layer. In other words, steam is moved into the surface layer and out of it through the surface of the wood.

Vid fortsatt reglerad uppvärmning av vatten i ytskiktet transporteras energi allt längre in i träet varvid nyss beskrivet förlopp upprepas i områden allt närmare träets centrum. När temperaturen hos träet är högst i dess centrum, är partialtrycket hos det förångade vattnet högst i träets centrum (teoretiskt) och lägst närmast träets yta. Därigenom upp- står en transport av förångat vatten från träets centrum. Transporten av förångat vatten till träets yta är så effektiv att luftfuktigheten i torkkammaren 1 i huvudsak upprätthålls av vatten eller förångat vatten som lämnat träet.With continued regulated heating of water in the surface layer, energy is transported further and further into the wood, whereby the process just described is repeated in areas closer to the center of the wood. When the temperature of the wood is highest in its center, the partial pressure of the evaporated water is highest in the center of the wood (theoretically) and lowest closest to the surface of the wood. This results in a transport of evaporated water from the center of the wood. The transport of evaporated water to the surface of the wood is so efficient that the humidity in the drying chamber 1 is mainly maintained by water or evaporated water which has left the wood.

Under den senare delen av uppvärmningsfasen och åtminstone även under den inle- dande delen av torkningsfasen hålls i en föredragen utföringsform den relativa fuktig- heten hos den omgivande luften på en nivå som är nära 100% och som regel är belå- gen inom intervallet 99%-100%. Nyss angivna vården för relativ fuktighet hos luften an- vänds t ex vid torkning av furu eller gran. För andra träslag används andra nivåer, som är belägna inom området 85% till 100%.During the latter part of the heating phase and at least also during the initial part of the drying phase, in a preferred embodiment, the relative humidity of the ambient air is kept at a level which is close to 100% and is usually within the range of 99%. -100%. The care just given for relative humidity in the air is used, for example, when drying pine or spruce. For other types of wood, other levels are used, which are located in the range 85% to 100%.

Sedan processen fortgått en tid är som redan angivits ovan temperaturen lägre på trå- ets yta än i dess inre. Når träet har uppnått en förutbestämd reglertemperatur stängs normalt elementen 2 av, varefter träets yta kyls snabbare än dess inre. Därefter hålls temperaturen på träet periodvis vid en nivå som överensstämmer med eller överstiger den omgivande luftens temperatur. Detta sker t ex genom styrd in- och urkoppling av elementen 2. Samtidigt hålls den omgivande luftens relativa fuktighet på en relativt hög nivå, Vid den efterföljande behandlingen är nivån för ångans partialtryck i träet som regel så hög att partialtrycket närmast träets yta överstiger det partialtryck som svarar mot den omgivande luftens relativa fuktighet. Härigenom uppnås en säker transport av V vattenmolekyler från träets yta till den luft som omger träet. l fig 8 visas ett exempel på en regleranordning för en torkanordning enligt föreliggande uppfinning. Signalerna från de olika givarna 740,27 i torkkammaren 1 tas emot och lO 20 25 30 35 520 855 bearbetas i ett registrerings- och beräkningsorgan 12, i fortsättningen benämnt PLC- system 12. Beroende på de mottagna signalerna, träslaget och dimensionerna för virket som skall torkas styr sedan PLC-systemet 12 elementen 2, ventilationsspjället 14 samt cirkulationsfläkten 4 så att den i föregående stycke beskrivna torkningsprocessen äger rum. Fackmannen inser att det i princip även är möjligt att köra torkningsförfarandet manuellt genom kontinuerlig övervakning av givarnas värden.After the process has been going on for some time, as already stated above, the temperature is lower on the surface of the wire than in its interior. When the wood has reached a predetermined control temperature, the elements 2 are normally switched off, after which the surface of the wood cools faster than its interior. Thereafter, the temperature of the wood is periodically maintained at a level which corresponds to or exceeds the temperature of the ambient air. This is done, for example, by controlled connection and disconnection of the elements 2. At the same time, the relative humidity of the ambient air is kept at a relatively high level. which corresponds to the relative humidity of the surrounding air. In this way a safe transport of V water molecules is achieved from the surface of the wood to the air surrounding the wood. Fig. 8 shows an example of a control device for a drying device according to the present invention. The signals from the various sensors 740,27 in the drying chamber 1 are received and processed in a recording and calculation means 12, hereinafter referred to as PLC system 12. Depending on the received signals, the type of wood and the dimensions of the wood which to be dried, the PLC system 12 then controls the elements 2, the ventilation damper 14 and the circulation fan 4 so that the drying process described in the previous paragraph takes place. Those skilled in the art will appreciate that in principle it is also possible to run the drying process manually by continuously monitoring the values of the sensors.

Säkerhetsgränsläget 26 i reglerschemat används för att bryta strömmatningen till ele- menten 2 om någon av dörrarna 25 i torkkammaren 1 öppnas.The safety limit position 26 in the control diagram is used to interrupt the power supply to the elements 2 if any of the doors 25 in the drying chamber 1 are opened.

Som redan angivits förses som regel kammaren 1 och racken 5 innehållande elementen 2 med reflektorer av t ex aluminium eller rostfri plåt. Dessa material har vid de använda frekvenserna reflektionskoefficienter överstigande 95%. Strålning som träffar reflekto- rerna styrs av dessa tillbaka mot virket. Det är inget krav på att reflektorer används men de bidrar till att minska energiåtgången.As already stated, the chamber 1 and the rack 5 containing the elements 2 are usually provided with reflectors of, for example, aluminum or stainless steel. These materials have reflection coefficients in excess of 95% at the frequencies used. Radiation that hits the reflectors is directed by them back towards the wood. There is no requirement for reflectors to be used, but they help to reduce energy consumption.

Enligt uppfinningen sker torkning av virket 3 med hjälp av element 2 vart och ett i en utföringsform utformad som en elektrisk värmespiral 22, ett rör 17, plattor 18 eller som ett liknande organ. Dessa element 2 avger en strålning i ett begränsat vågländsintervall anpassat efter vattens absorption. Den alstrade strålningen absorberas direkt eller efter reflektion av i virkets ytskikt befintligt vatten. Därvid förångas vattnet med hög verk- ningsgrad medan virket i övrigt huvudsakligen ej påverkas av strålningen.According to the invention, drying of the wood 3 takes place by means of elements 2 each in an embodiment designed as an electric heating coil 22, a tube 17, plates 18 or as a similar member. These elements 2 emit radiation in a limited wavelength range adapted to the absorption of water. The radiation generated is absorbed directly or after reflection of water present in the surface layer of the wood. In this case, the water evaporates with high efficiency, while the wood is otherwise mainly not affected by the radiation.

Vid utföringsexemplet enligt fig 5 består elementet 2 av ett centralt i röret 17 anordnat elektriskt motstånd 22 som uppvärms när ström från en spänningskälla 11 via ledningar (ej visade) passerar genom motståndet. l fig 6 visas en platta 18 som i princip har samma uppbyggnad som röret 17 enligt fig 5.In the exemplary embodiment according to Fig. 5, the element 2 consists of an electrical resistor 22 arranged centrally in the tube 17, which is heated when current from a voltage source 11 via lines (not shown) passes through the resistor. Fig. 6 shows a plate 18 which in principle has the same construction as the tube 17 according to Fig. 5.

I plattan 18 är lnbäddat elektriska motstånd 22 som är förbundna via ledningar 19 med en spänningskälla 11. Enligt känd teknik finns det flera exempel på hur man med lämpligt materialval och lämplig strömstyrka erhåller den arbetstemperatur hos strål- ningskällan som medför att strålningen maximeras inom det våglängdsintervall vid vilket vatten bäst absorberar strålning.In the plate 18 is embedded electrical resistor 22 which is connected via wires 19 to a voltage source 11. According to the prior art, there are several examples of how to obtain with a suitable choice of material and suitable current the operating temperature of the radiation source which results in the radiation being maximized within the wavelength range at which water best absorbs radiation.

Våglängdsbandet har valts till intervallet ca 2-20 um och som regel ca 5-20 pm, intervall som inrymmer våglängder vid vilka vattnets absorption av strålning är stor. Härvid ut- l5 20 25 30 35 520 855 nyttjas det faktum att inom dessa intervall har vatten toppar med absorptionskoeffici- enten högre än 1000 cm'1.The wavelength band has been chosen for the interval about 2-20 μm and usually about 5-20 μm, intervals that contain wavelengths at which the water's absorption of radiation is large. In this case, the fact that within these ranges water has peaks with an absorption coefficient higher than 1000 cm -1 is used.

Vid en utföringsform som visas i perspektiv i fig 7, består en torkstapel av ett antal rack 5 varvade med virke 3 som skall torkas. I varje rack 5 ingår ett eller flera element 2, som i den visade utföringsformen består av rören 17. Dessa rör 17 är monterade stötdämpade i rackets 5 ram. Figuren visar en utföringsform där flera rör är placerade i bredd. Minst ett av racken 5 förses med ett eluttag 13 för att via interna kopplingar i och mellan racken 5 spänningssätta samtliga element 2. Eluttaget 13 förbinds med en spänningskälla 11 (fig 8). Vidare har racken 5 urtag 15 för en gaffeltruck för att en tork- stapel på ett enkelt sätt skall kunna köras in och ut ur torkkammaren 1.In an embodiment shown in perspective in Fig. 7, a drying stack consists of a number of racks 5 interspersed with wood 3 to be dried. Each rack 5 includes one or more elements 2, which in the embodiment shown consist of the tubes 17. These tubes 17 are mounted shock-absorbing in the frame of the rack 5. The figure shows an embodiment where several pipes are placed in width. At least one of the racks 5 is provided with an electrical outlet 13 for energizing all elements 2 via internal connections in and between the racks 5. The electrical outlet 13 is connected to a voltage source 11 (Fig. 8). Furthermore, the rack 5 has recesses 15 for a forklift truck so that a drying stack can be easily driven in and out of the drying chamber 1.

Fig 7 visar ett exempel pà hur en torkstapel byggs upp. Först placeras ett rack 5 i bot- ten, varefter ett virkesskikt 16a placeras ovanpå det första racket 5. Beroende på virkets 3 tjocklek placeras sedan ett nytt rack 5 eller ytterligare ett virkesskikt 16b ovanpå det tidigare virkesskiktet. På sedvanligt sätt placeras ströläkt 21 mellan virkesskikten. Upp- byggnaden av torkstapeln fortsätter sedan till önskad höjd med växelvis påläggning av rack 5 och virkesskikt.Fig. 7 shows an example of how a dryer stack is built up. First, a rack 5 is placed in the bottom, after which a timber layer 16a is placed on top of the first rack 5. Depending on the thickness of the timber 3, a new rack 5 or another timber layer 16b is then placed on top of the previous timber layer. In the usual way, straw battens 21 are placed between the timber layers. The construction of the dryer stack then continues to the desired height with alternating application of rack 5 and timber layers.

Ofta är endast ett enkelt skikt med plank, brädor, etc placerat mellan skikt med element 2. l andra fall, som exempelvis med relativt tunna detaljer, är det möjligt med två eller flera träskikt med ströläkt 21 emellan. Vid andra utföringsformer varierar de angivna avstånden beroende på typ av element 2, träslag, dimensioner, etc.Often only a single layer with planks, boards, etc. is placed between layers with elements 2. In other cases, such as with relatively thin details, it is possible with two or more wooden layers with a lath 21 in between. In other embodiments, the stated distances vary depending on the type of element 2, type of wood, dimensions, etc.

När en torkstapel är färdig för att torkas, körs den in i torkkammaren exempelvis med hjälp av en gaffeltruck. Torkstapeln avslutas som regel med ett rack 5 överst. Genom rackens 5 utformning är det möjligt att utan stora ombyggnader använda tekniken enligt föreliggande uppfinning även vid befintliga torkar. Om utrymme finns är det möjligt att placera flera torkstaplar intill varandra. De kan även placeras i vinkel med varandra.When a stacker is ready to be dried, it is driven into the drying chamber, for example by means of a forklift. The dryer stack usually ends with a rack 5 on top. Due to the design of the rack 5, it is possible to use the technology according to the present invention even with existing dryers without major alterations. If there is space, it is possible to place several dryer stacks next to each other. They can also be placed at an angle to each other.

Det har vid praktiska försök visat sig att det är möjligt att erhålla önskad torkning av virke med god kapacitet och bibehållen god kvalitet även i tillämpningar där element 2 ej ingår i torkstaplarna utan endast är anordnade på torkkammarens väggar och tak.In practical experiments, it has been shown that it is possible to obtain the desired drying of wood with good capacity and maintained good quality even in applications where element 2 is not included in the drying stacks but is only arranged on the walls and ceiling of the drying chamber.

Vid torkning av virke i en torkningsanordning enligt fig 1-2 ovan reglerar man processen med hjälp av temperaturen i virket 3. Som regel mäts temperaturen med noggrannheten i1°C, samtidigt som luftens relativa fuktighet regleras och virkets fuktkvot mäts. När 20 25 30 35 520 855 virkets fuktkvot har sjunkit till fibermättnad, ca 25-30%, höjs reglertemperaturen i virket 3 till en nivå, som beror på träslag och kvalitet. Det är möjligt att hålla hög relativ luftfuk- tighet. Den av virket avgivna fukten är som regel tillräcklig för att hålla luftfuktigheten på önskad nivå.When drying wood in a drying device according to Figs. 1-2 above, the process is regulated by means of the temperature in the wood 3. As a rule, the temperature is measured with an accuracy of 1 ° C, at the same time as the relative humidity of the air is regulated and the moisture content of the wood is measured. When the moisture content of the wood has dropped to fiber saturation, about 25-30%, the control temperature in the wood 3 is raised to a level which depends on the type of wood and quality. It is possible to maintain a high relative humidity. The moisture released by the wood is usually sufficient to keep the humidity at the desired level.

Att som viktigaste reglerparameter använda temperaturen i virket 3 gör att virket 3 till- förs just den energi som behövs för att uppnå en viss torktemperatur. lstället för att mäta temperaturen kan man i princip mäta trycket i virket, eftersom 2:a derivaten av trycket är proportionell mot temperaturen vid konstant volym. Det är dock mycket enk- lare att mäta temperaturen.Using the temperature in wood 3 as the most important control parameter means that wood 3 is supplied with exactly the energy needed to achieve a certain drying temperature. Instead of measuring the temperature, you can in principle measure the pressure in the wood, since the 2nd derivative of the pressure is proportional to the temperature at constant volume. However, it is much easier to measure the temperature.

Beroende på träslag och krav på kvalitet hos det torkade virket kan ändringar göras vad avser t ex uppvärmningstider, torktemperatur före fibermättnad, temperaturhöjning före sluttemperatur, sluttemperatur eller fuktkvoter.Depending on the type of wood and requirements for the quality of the dried wood, changes can be made with regard to, for example, heating times, drying temperature before fiber saturation, temperature increase before final temperature, final temperature or moisture ratios.

Det är för fackmannen uppenbart att den "konstanta" relativa luftfuktigheten i tork- kammaren anpassas efter det aktuella träets egenskaper och som regel inom ett relativt snävt intervall. T ex vid torkning av ek hålls luftfuktigheten vid ca 85% 14%. Vid förfarandet enligt uppfinningen är det viktigt att hälla denna höga luftfuktighet i tork- kammaren 1 för att inte riskera att vedens yta torkar. Under uppvärmningsfasen och åtminstone i början av torkningsfasen är den relativa luftfuktigheten högre, ofta är den 100% eller nära 100%.It is obvious to the person skilled in the art that the "constant" relative humidity in the drying chamber is adapted to the properties of the wood in question and as a rule within a relatively narrow range. For example, when drying oak, the humidity is kept at about 85% 14%. In the method according to the invention, it is important to pour this high humidity into the drying chamber 1 in order not to risk that the surface of the wood dries. During the heating phase and at least at the beginning of the drying phase, the relative humidity is higher, often it is 100% or close to 100%.

Vid torkningen tas fukt från virkets 3 yta upp av den långsamt cirkulerande luften i tork- kammaren 1. När virkets fuktkvot har kommit ned på en nivå under ca 10% eller lägre höjs i en kort sista del av torkningen luftfuktigheten under en kort period, genom att element och fläkt stängs av. Härvid höjs fuktigheten i virket något till den slutliga öns- kade fuktkvoten på ca 6-10%.During drying, moisture from the surface of the wood 3 is taken up by the slowly circulating air in the drying chamber 1. When the wood moisture content has dropped to a level below about 10% or lower, in a short last part of the drying the humidity is raised for a short period, by that elements and fan are switched off. In this case, the humidity in the wood is raised slightly to the final desired moisture ratio of about 6-10%.

Det ovannämnda exemplet på temperaturer och nivåer för fukt i trä och luftfuktighet är som nämnt främst avsett för ek. För andra träslag gäller andra vården men principen är i stort sett densamma. För barrträd som furu är torkperioden betydligt kortare än för lövträd.The above-mentioned example of temperatures and levels for moisture in wood and humidity is, as mentioned, primarily intended for oak. For other types of wood, other care applies, but the principle is largely the same. For conifers such as pine, the drying period is significantly shorter than for deciduous trees.

Fackmannen inser att det ovanstående endast är exempel på olika regleralternativ och att det finns många fler möjliga alternativ och modifikationer inom omfånget för bifogade patentkrav. 20 25 520 855 Genom förfarandet och anordningen enligt föreliggande uppfinning har torktiderna för- kortats med 40-50% jämfört med de för konventionell torkning vid samma temperatur.Those skilled in the art will appreciate that the above are merely examples of various regulatory alternatives and that there are many more possible alternatives and modifications within the scope of the appended claims. 520 855 By the method and apparatus of the present invention, the drying times have been shortened by 40-50% compared to those for conventional drying at the same temperature.

Dessutom uppvisar virket mindre sprickbildning och skevhet än vid tidigare tillämpad känd teknik. Genom att uppfinningen gör det möjligt att torka virket 3 vid en lägre tem- peratur än enligt tidigare känd teknik undviker man till stor del även att virket uppvisar färgförändringar och "kàdaprickning Uppfinningen anvisar en teknik för en process att torka trä vilken visat sig var möjlig att automatisera. Med automatisera avses att torkprocessen ej kräver ingripande av en maskinförare, kontrollant eller någon liknande person utan pågår fràn start till slut helt automatiskt.In addition, the wood shows less cracking and skew than with previously applied prior art. Because the invention makes it possible to dry the wood 3 at a lower temperature than according to the prior art, it is also largely avoided that the wood shows color changes and "kada pricking. Automate means that the drying process does not require the intervention of a machine operator, inspector or any similar person, but takes place from start to finish completely automatically.

Sammantaget kan man konstatera att uppfinningen även anvisar en teknik som medför kortare torktid, lägre energiàtgàng och minskad förekomst av sprickbildning och defor- mering av virket vid dess torkning.Taken together, it can be stated that the invention also provides a technique which results in shorter drying time, lower energy consumption and reduced occurrence of crack formation and deformation of the wood during its drying.

Ovanstående detaljbeskrivning har endast refererat till ett begränsat antal utföringsfor- mer av uppfinningen, men det inses lätt av fackmannen att uppfinningen inrymmer ett stort antal utföringsformer inom ramen för de efterföljande patentkraven.The above detailed description has referred only to a limited number of embodiments of the invention, but it will be readily appreciated by those skilled in the art that the invention encompasses a large number of embodiments within the scope of the appended claims.

Claims

W 20 25 35 520 855 1: @:. @ ¿F (a ﬁ 2001- 12-04 \\ CURRENT \ DB \ PUBLIC \ DOC \ P \ S0 ll PATENTKRAV

Method for drying wood (3) in a drying chamber (1) using air which passes the wood, where at least one element (2) arranged in the drying chamber emits heat radiation, characterized in that during the drying phase the air has periodically a temperature that is lower than or equal to the temperature of the wood and that the radiation includes the wavelengths at which the water has peaks for absorption of radiant energy with absorption coefficients that are greater than about 1,000 cm ”.

Method according to claim 1, characterized in that the radiation has been selected to the interval cza 2-20 μm and as a rule cza 5-20 μm.

Method according to Claim 1 or 2, characterized in that a path (27) and a calculation means (12) are used for determining the current moisture ratio of the wood.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least during the drying phase the humidity in the drying chamber (1) is mainly maintained by water or evaporated water leaving the wood (3).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least during the initial part of the drying phase, when drying spruce, pine or wood with corresponding properties, the relative humidity of the air in the drying chamber (1) is kept at a level which is close to 100% and is usually located in the range 99% -100%.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature and / or the moisture ratio in the wood (3) and / or the humidity in the drying chamber (1) are sensed to control the switching on or off of the elements (2). U 20 25 30 35 520 ass) g §jg ¿v 2001-12-04 \\ CURREN'I '\ DB \ PUBLIC \ DOC \ P \ 5 Il

Method according to one of the preceding claims, characterized in that during parts of the drying process said element (2) is switched off and that the length of said element shutdowns and the time intervals between the shutdowns change as the wood moisture content changes.

Device for drying wood (3) in a drying chamber (1) according to the method according to any one of the preceding claims, characterized in that the drying chamber comprises at least one element (2) arranged in the drying chamber for emitting heat radiation at wavelengths , in which the absorption of the water by a fan (4) lation of air in the drying chamber, radiation is large, is arranged for circulating - that sensors (7, 8) are arranged for sensing the temperature and / or the moisture ratio in (3) , by the temperature and / or relative humidity of the air wood that sensors (9, 10) are arranged for sensing in the drying chamber (1) and that a control system and the fan (4) are based on signals received from the sensors. (PLC system) is arranged to control the elements (2) base

Device according to claim 8, characterized in that the elements (2) are mounted in racks (5) and that the racks (5) have surfaces with high reflectance.

Device according to Claim 8 or 9, characterized in that the drying chamber (1) is built up of a chamber which is lined on the inside by plates of a high-reflectance material, stem (4) in that the drying chamber (1) is provided with a fan system. - (14), are arranged to sense temperature and humidity (27), to sense the weight of the wood and that the signals from all gi- (7-10, 27) and ventilation dampers to sensors (9, 10) in the drying chamber (1), that sensors are arranged to last (12). is transferred to a calculation and control body 10 520 855; §g¿§ {a§; = 2001- 12-04 \\ CU'RRENT \ DH \ PUBLIC \ DOC \ P \ 50400 (11

11. ll. Device according to one of Claims 8 to 10, characterized in that the rack (5) with elements (2) is arranged to be placed on the walls of the chamber, and / or between (6) with wood (3) stacks to be dried and / or or in such stacks that the rack (5) with the elements (2) and the wood (3) to be dried are arranged in alternating layers and that the elements (2) are tubular or platform-shaped. characterized in that (22) or the like.

Device according to claim 11, (2), an electrical resistor (18) comprises each element surrounded by a tube (17), a plate characterized in that (22) is made of material having properties which give a radiation

Device according to claim 12, the part surrounding the electrical resistance maximized within the wavelength range at which water best absorbs radiation.