close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY11538

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2009.02.28
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 11538
(13) C1
(19)
F 26B 9/06
КОНТЕЙНЕР ДЛЯ СУШКИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ
(21) Номер заявки: a 20080211
(22) 2004.11.26
(62) a20041091, 2004.11.26
(43) 2008.10.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт тепло- и
массообмена имени А.В.Лыкова
Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Сычевский Вячеслав Александрович; Миронов Виталий Николаевич (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт теплои массообмена имени А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси"
(BY)
(56) BY 3230 C1, 2000.
RU 2182293 C1, 2002.
US 3135589, 1964.
US 1197097, 1916.
BY 11538 C1 2009.02.28
(57)
1. Контейнер для сушки пиломатериалов, включающий шасси с колесами и продольными опорными балками (2, 3), установленную на шасси рамную конструкцию из стоек и
горизонтальных полок (6, 7), одними концами прикрепленных к стойкам, клиновые опоры
с клиньями, снабженные резьбовыми стойками, а также прижимные планки с отверстиями
и прокладки, выполненные в виде реек с отверстиями вблизи одного из их концов, отличающийся тем, что снабжен перекладинами с направляющими втулками, отжимными
планками и большими штырями, при этом перекладины установлены на верхних концах
стоек параллельно осям продольных опорных балок (2, 3); резьбовые стойки снабжены
Фиг. 2
BY 11538 C1 2009.02.28
распорными муфтами с правой и левой резьбой, предпочтительно упорной резьбой, соединяющими верхние и нижние винтовые упоры; горизонтальные полки (7) выполнены из
двух уголков, установленных с продольным зазором, образованным параллельными полками уголков, с возможностью перемещения в этом зазоре прижимной и отжимной планок и клина, а также с возможностью установки на концевых участках горизонтальных
полок (7) роликов (24); на прижимных планках установлены, по меньшей мере на двух
уровнях по высоте, ролики (16, 17), причем ролики (16) установлены на уровне роликов
(24) горизонтальных полок (7), а ролики (17) установлены с возможностью опирания на
них горизонтальных полок (7, 6); верхние винтовые упоры соединены посредством шарниров с клиньями, клинья расположены между роликами (16) прижимных планок и роликами (24) горизонтальных полок (7), большие штыри установлены в направляющие
втулки и протянуты через отверстия в прокладках; месторасположение горизонтальных
полок (7) по высоте рамной конструкции определено из условия равенства объемов пиломатериалов выше и ниже этих полок (7) или, при одинаковой ширине пиломатериалов, из
условия равенства числа рядов пиломатериалов выше и ниже горизонтальных полок (7), а
минимальная рабочая длина боковой грани клина ∆L определена из соотношения:
∆L ≥
[hn(w нач − w кон )k тан ]max
,
2 sin (β / 2 )
где h - толщина пиломатериалов, мм;
n - число пиломатериалов, опирающихся непосредственно на полку;
wнач и wкон - средние значения влажности пиломатериалов при одной из установок
контейнера в сушильную камеру и последующем удалении из нее соответственно, % (при
wнач > 30 % принимается, что wнач = 30 %);
kтан - тангенциальный коэффициент усушки высушиваемого материала, 1/ %;
β - угол при вершине клина клиновой опоры;
max - индекс, обозначающий максимальное значение комбинации возможных параметров.
2. Контейнер по п. 1, отличающийся тем, что снабжен малыми штырями и откидными упорами, концевые участки горизонтальных полок (7) выполнены с возможностью установки малых штырей и с возможностью переустановки по длине этих концевых
участков роликов (24) и малых штырей; стойки снабжены резьбовыми втулками, в которые установлены болты-толкатели; в отжимных планках выполнены гнезда под болтытолкатели и отверстия, расположенные на обоих концах отжимных планок выше и ниже
уровня пиломатериалов, аналогичные отверстия выше и ниже уровня пиломатериалов выполнены на обоих концах прижимных планок; нижние винтовые упоры содержат выдвижные штанги; откидные упоры соединены со свободными концами нижних горизонтальных
полок (6) с возможностью упора в продольную балку (3) шасси.
3. Контейнер по п. 1 или 2, отличающийся тем, что нижние концы прокладок расположены ниже уровня опоры пиломатериалов на нижние горизонтальные полки (6) и выполнены в форме конуса или клина, причем угол α при вершинах конуса или клина
нижних концов прокладок выбран из соотношения:
2 arcsin (H/2b) < α < 90°,
где Н - толщина прокладки, мм;
b - ширина пиломатериалов, мм,
а каждый клин нижнего конца прокладки выполнен таким образом, что его ребро параллельно поверхностям прокладки, разделяющим ряды пиломатериалов.
Устройство относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано, например, при производстве мебели или строительных материалов.
2
BY 11538 C1 2009.02.28
При сушке пиломатериалов обеспечивают подвод к ним тепла и отвод выходящей из
них влаги [1, с. 5-6]. Когда влажность поверхностных слоев опустится ниже предела насыщения (т.е. начнется удаление связанной влаги), эти слои будут стремиться к усушке.
Однако это стремление не может реализоваться или реализуется не полностью вследствие
противодействия внутренних слоев, усушка которых еще не началась. Поэтому действительный размер поверхностных слоев больше их номинального размера (т.е. размера, соответствующего реальной их, уменьшившейся, влажности), и, следовательно, они испытывают
растягивающие напряжения. Внутренние слои, действительный размер которых меньше
первоначального размера (из-за воздействия усыхающих поверхностных слоев), испытывают
напряжения сжатия.
Если внутренние напряжения в той или иной точке по объему сортимента достигнут
предела прочности, то произойдет разрушение материала. Разрушение проявляется в виде
разрыва тканей (растрескивания) в зоне действия растягивающих напряжений, т.е. в первой стадии процесса - на поверхности, а в конечной стадии - внутри сортимента [2, с. 95-97].
Так как причиной внутренних напряжений в материале (при влагосодержании ниже
равновесного) является наличие градиента влаги, для уменьшения напряжений и остаточных деформаций в материале необходимо вести сушку так, чтобы в нем не возникало
больших градиентов влаги.
При традиционной искусственной сушке максимальное значение влагосодержания
уходит вглубь материала. Снижения градиента влагосодержания по сечению сортимента
достигают в этом случае, как правило, за счет промежуточных тепловлагообработок при
повторных циклах подачи насыщенного пара, чередующихся с подачей воздуха (мягкий
режим), при необходимости осуществляя кондиционирующую тепловлагообработку пиломатериалов [3].
Однако местоположением максимального влагосодержания в материале и его величиной можно управлять. Если в процессе сушки изолировать одну из наибольших поверхностей пиломатериала, то максимальное значение влагосодержания будет именно на ней.
Открывая ранее изолированную поверхность и закрывая ранее открытую, ей противолежащую, можно изменять местонахождение максимального влагосодержания, а также добиваться минимального его градиента. А управляя распределением влаги в материале,
можно управлять и напряженно-деформационным состоянием в нем и тем самым добиваться минимальных напряжений и деформаций в ходе сушки и остаточных напряжений в
конце сушки.
Для этого достаточно, например, проводить сушку пакетов из пар пиломатериалов,
соединяя их в первой части цикла одними, а во второй - другими, противолежащими первым, пластями пиломатериалов. Чем ближе начальные характеристики пиломатериалов,
которые будут использоваться для влагоизоляции друг друга, тем меньше будут массовые
потоки влаги через поверхность контакта их пластей, т.е. тем точнее будет выполняться
условие их влагоизоляции. Поскольку при сушке рядом расположенных пиломатериалов с
близкими начальными параметрами и граничными условиями профили влажности в них
будут похожи, будет примерно равным и влагосодержание вблизи их открытых пластей,
поэтому при необходимости смены влагоизолированных поверхностей логично соединить
вместе ранее открытые пласти находящихся рядом пиломатериалов, что опять обеспечит
удовлетворительное выполнение условия малости массовых потоков через поверхность
контакта, т.е. условия влагоизоляции соединенных пластей. Аналогично бывшие ранее
соединенными пласти, у которых влажность вблизи поверхностей, если и разнилась незначительно, то выравнялась за первую фазу сушки, находясь открытыми в сходных условиях, и в дальнейшем будут близки по влагосодержанию, поэтому при необходимости
следующей смены влагоизолированных пластей опять при их уже втором контакте будет
удовлетворительно выполняться условие влагоизоляции, причем на более низком уровне
влагосодержания, т.е. с уменьшением возможной его разности на границе, определяющей
3
BY 11538 C1 2009.02.28
интенсивность массообмена. Таким образом, поочередная смена влагоизолированных поверхностей находящихся в сходных условиях сушки пиломатериалов за счет их соединения то одними, то другими пластями позволяет эффективно использовать описываемый
механизм выравнивания влагосодержания в пиломатериалах, а следовательно предотвращает трещинообразование, обеспечивает снижение напряжений и деформаций при сушке.
Такую сушку можно осуществлять в контейнере, где пиломатериалы укладывают парами (пакетами из пар) на горизонтальные полки кромками вниз. Эффективность процесса
зависит от отношения ширины b и толщины h пиломатериалов. Чем меньше величина b/h,
тем сильнее сказываются краевые эффекты (выход влаги через кромки пиломатериалов).
Поэтому пары пиломатериалов с размерами поперечного сечения одного порядка целесообразно укладывать на полки контейнеров без шпаций либо в пакеты из нескольких пар
по высоте, чтобы суммарная ширина пакета была примерно на порядок больше толщины
высушиваемых пиломатериалов. В этом случае доля массовых потоков влаги через кромки
уменьшается, и поля влагосодержания по ширине каждого пиломатериала выравниваются.
Укладывают пакеты кромками на кромки до заполнения полок по высоте контейнера, после
заполнения каждого вертикального ряда пакетами из пар пиломатериалов устанавливают
прокладки, а загрузив весь контейнер, сжимают пиломатериалы с помощью прижимных
планок для обеспечения влагоизоляции соединенных пластей и отправляют контейнер в
сушильную камеру. После проведения одной части цикла пиломатериалы в контейнере
освобождают, меняют влагоизолированные пласти пар пиломатериалов, сжимают пиломатериалы и опять отправляют контейнер в сушильную камеру.
Сушка в контейнере может быть организована и при смене пар (т.е. несохранении постоянных пар) пиломатериалов, являющихся влагоизолирующими друг для друга. Если
пиломатериалы на одной полке контейнера близки по своим начальным свойствам (из одной породы древесины, с близкой начальной влажностью и т.п.), то при вертикальной подаче агента сушки влажность древесины на внешних пластях пиломатериалов в пакетах
перед сменой влагоизолированных поверхностей в пределах одной полки будет примерно
одинаковой, поэтому не принципиально, с одним и тем же из соседей будет образовывать
пакет конкретный пиломатериал или то с левым, то с правым из них. Поэтому, добиваясь
влагоизоляции заданных пластей сочетанием меняющихся пар, находящихся в схожих условиях, можно достичь примерно такого же эффекта, как и при постоянных парах пиломатериалов. Остающийся без пары крайний пиломатериал с одной из сторон контейнера
логично соединить с таким же пиломатериалом с другой стороны, поскольку даже при наличии краевых эффектов в распределении параметров агента сушки (т.е. условий подвода
тепла и отвода влаги), эти эффекты будут примерно одинаковы вблизи первых и последних пиломатериалов на одной полке.
Известен контейнер для сушки по патенту РБ [4] (BY 3230), используемый в качестве
прототипа заявляемого устройства, в котором обеспечивается удовлетворительное обдувание
пиломатериалов при поперечном и продольном движении сушильного агента, фиксация
пиломатериалов с равномерным распределением по объему и использование собственного
веса материала для поджатия кладки. Этот контейнер может быть использован как для
традиционной сушки пиломатериалов (когда прокладки устанавливают за каждым вертикальным их рядом), так и для сушки с чередованием влагоизолируемых пластей, когда
прокладки устанавливают через два вертикальных ряда пиломатериалов. К недостаткам
прототипа следует отнести значительные усилия, которые необходимы в силу большого
веса загруженного контейнера для осуществления сдавливания (поджатия) пиломатериалов, в немалой степени - из-за заметного трения (покоя, а затем - скольжения) в узлах
прижимная планка - клин - штифт, а также гайка - трубка опорной стойки. Значительное
трение в указанных узлах может затруднить упомянутое в [4] автоматическое поджатие
пиломатериалов при усушке, что при традиционной сушке может привести к дополнительному короблению пиломатериалов, а при сушке с чередованием влагоизолируемых
4
BY 11538 C1 2009.02.28
пластей - к ухудшению влагоизоляции соединенных пластей пиломатериалов, т.е. к снижению эффективности предотвращения коробления пиломатериалов и недопущения возникновения и развития в них трещин. Кроме того, в последнем случае, когда количество
процедур поджатия-освобождения пиломатериалов существенно возрастает, значительное
трение в узлах поджатия приведет к увеличению времени смены влагоизолируемых поверхностей, т.е. к повышенному остыванию пиломатериалов во время переформирования
пакетов, а значит - к потерям тепла и времени, понижая таким образом экономичность
процесса сушки. К недостаткам прототипа следует также отнести сложность разгрузки
контейнера после сушки и отсутствие возможности пакетирования высушенной продукции.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в том, чтобы
обеспечить в контейнере для сушки эффективное поджатие пиломатериалов, в том числе в
процессе их усушки, снижение трения в узлах поджатия пиломатериалов, ускорение и механизацию процедур поджатия-освобождения пиломатериалов (т.е. перевода материала в
контейнере из стесненного состояния в свободное и наоборот), частичную влагоизоляцию
поверхностей пиломатериалов со сменой открытых и изолированных пластей, а также механизацию пакетирования высушенной продукции и ее выгрузки.
При сушке пиломатериалов в камерных, туннельных и иного типа сушилках поставленная задача решается с помощью контейнера, включающего шасси с колесами и продольными опорными балками, клиновые опоры с клиньями, снабженные резьбовыми
стойками, установленную на шасси рамную конструкцию из стоек и горизонтальных полок,
одними концами прикрепленных к стойкам, а на противоположных им концевых участках
снабженных отверстиями, одной стороной установленную посредством шарниров на продольную балку, расположенную с одной стороны шасси, а другой стороной - на клиновые
опоры, соединенные с продольной опорной балкой, расположенной с другой стороны
шасси, с упором в которую установлены резьбовые стойки, а также включающего прижимные планки с отверстиями и прокладки, выполненные в виде реек с отверстиями
вблизи одного из их концов, при этом контейнер снабжен перекладинами с направляющими втулками, отжимными планками и большими штырями, перекладины установлены
на верхних концах всех стоек параллельно осям продольных опорных балок; резьбовые
стойки снабжены распорными муфтами с правой и левой резьбой, предпочтительно упорной резьбой, соединяющими верхние и нижние винтовые упоры; горизонтальные полки
одного из уровней их расположения выполнены из двух уголков, установленных с продольным зазором, образованным параллельными полками уголков, с возможностью перемещения в этом зазоре прижимной и отжимной планок и клина, а также с возможностью
установки на концевых участках горизонтальных полок роликов; на прижимных планках
установлены, по меньшей мере на двух уровнях по высоте, ролики, причем ролики на одном из уровней установлены на уровне роликов горизонтальных полок, а ролики на других уровнях установлены с возможностью опирания на них горизонтальных полок с
продольным зазором, а в случае необходимости перераспределения усилия при работе
клиньев на все полки стоек - с возможностью опирания на них и остальных полок контейнера; верхние винтовые упоры соединены посредством шарниров с клиньями, клинья расположены между находящимися на одном уровне роликами прижимных планок и
роликами горизонтальных полок, большие штыри установлены в направляющие втулки и
протянуты через отверстия во всех прокладках-рейках, месторасположение горизонтальных полок с роликами по высоте рамной конструкции определено для контейнера, загружаемого с минимальными зазорами под вышестоящими полками, из условия равенства
объемов пиломатериалов выше и ниже горизонтальных полок с роликами, или при одинаковой ширине пиломатериалов - из условия равенства числа рядов пиломатериалов выше
и ниже горизонтальных полок с роликами, а минимальная рабочая длина боковой грани
клина (ход ролика) ∆L определена из соотношения
5
BY 11538 C1 2009.02.28
∆L ≥
[hn (w нач − w кон )k тан ]max
2 sin(β / 2)
,
где h - толщина пиломатериалов, мм;
n - число пиломатериалов, опирающихся непосредственно на полку;
wнач и wкон - средние значения влажности пиломатериалов при одной из установок
контейнера в сушильную камеру и последующем удалении из нее соответственно, % (при
wнач > 30 % принимается, что wнач = 30 %);
kтан - тангенциальный коэффициент усушки высушиваемого материала, 1/%;
β - угол при вершине клина клиновой опоры;
max - индекс, обозначающий максимальное значение комбинации возможных параметров.
Кроме того, контейнер снабжен малыми штырями и откидными упорами, концевые
участки горизонтальных полок с продольным зазором выполнены с возможностью установки малых штырей и с возможностью переустановки по длине этих концевых участков
роликов и малых штырей; стойки снабжены резьбовыми втулками, в которые установлены
болты-толкатели; в отжимных планках выполнены гнезда под болты-толкатели и отверстия, расположенные на обоих концах отжимных планок выше и ниже уровня пиломатериалов, аналогичные отверстия выше и ниже уровня пиломатериалов выполнены на обоих
концах прижимных планок; нижние винтовые упоры содержат выдвижные штанги; откидные упоры соединены со свободными концами нижних горизонтальных полок с возможностью упора в продольную балку шасси; нижние концы прокладок расположены
ниже уровня опоры пиломатериалов на нижние горизонтальные полки и выполнены в
форме конуса или клина, причем угол α при вершинах конуса или клина нижних концов
прокладок выбран, как правило, из соотношения
2 arcsin (Н/2b) < α ≤ 90°,
где Н - толщина прокладки, мм,
b - ширина пиломатериалов, мм,
а каждый клин нижнего конца прокладки выполнен таким образом, что его ребро параллельно поверхностям прокладки, разделяющим ряды пиломатериалов.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан продольный разрез контейнера, на фиг. 2 - поперечный разрез контейнера, на фиг. 3 - клиновая опора.
Контейнер состоит из шасси 1 в виде двух колесных пар с продольными опорными балками 2 и 3. Балка 2 выполнена из трубы, балка 3 из прокатной угловой равнополочной стали
(далее - уголка), установленной вниз углом - вверх кромками полок (буквой V). Балка 2 с
шарнирно закрепленными на ней вертикальными стойками 4 из швеллера, к которым приварены сверху параллельно оси балки 2 Т-образные перекладины из проката (например, из
уголка) 5, совместно с приваренными на каждую стойку на одинаковых уровнях горизонтальными полками 6 и 7, вместе образуют рамную конструкцию контейнера. Полки располагаются как минимум на двух уровнях (на фиг. 1 и 2 - на четырех), при этом полки
одного из уровней (7) установлены посередине отводимого для пиломатериалов 8 объема
контейнера.
Полки 7 выполнены из двух уголков, приваренных снаружи к полкам швеллера стоек 4,
вверх и друг от друга одной парой полок уголков, образуя горизонтальную плоскость
опоры для пиломатериалов, параллельно друг другу другой парой полок уголков, образуя
зазор с вертикальными стенками.
К перекладинам 5, с выполнением в них соответствующих отверстий, приварены направляющие втулки 9, по числу рядов и месту установки прокладок 10, предназначенных
для обеспечения вертикальных зазоров между пиломатериалами для прохождения сушильного агента. Отжимные планки 11 из швеллера с гнездами 12, приваренными внутри
к стенке швеллера, пропущены через зазоры полок 7 и свободно надеты до упора на бол6
BY 11538 C1 2009.02.28
ты-толкатели 13, установленные, как минимум, на двух уровнях в резьбовые втулки 14 на
стойках 4. Расположенные на полках 6 и 7 пиломатериалы 8 (на фиг. 1-3 - уложенные парами доски, по две пары на полке в высоту) с одной стороны прижаты к планкам 11, с
другой - поджимаются прижимными планками 15, пропущенными в зазор полок 7 и примыкающими к полкам 6, выполненным из проката. Прижимные планки выполнены из
балки двутавра, разрезанной по его стенке, и снабжены на высоте полки 7 парами роликов
16 и роликами 17, длина пар роликов 16 в сборе равна ширине полки двутавра и незначительно меньше ширины зазора в полке 7, чем обеспечивается устойчивость планок 15 по
отношению к их вращению вокруг своей вертикальной оси. Конструкция узла роликов 16
включает элементы, предотвращающие трение роликов о разрезанную стенку двутавра, на
которой они установлены (шайбы из антифрикционного материала, например капроновые;
схема с радиально-упорными подшипниками и т.п.; на фиг. 3 не показаны). Ролики 17
прижимной планки установлены на осях, связанных с полкой двутавра таким образом, что
на них опираются полки 7, а в случае необходимости перераспределения усилия при работе
клина на все полки стойки 4 - и полки 6. Для обеспечения заданного взаимного расположения роликов 16 и роликов 17 полок 7 с сопрягаемыми деталями перечисленные ролики
могут быть выполнены с буртиками. Клиновая опора 18 включает клин 19, верхний винтовой упор 20, нижний винтовой упор 21 и соединяющую эти упоры распорную муфту 22.
Клин с углом при вершине β выполнен сварным. Рабочая поверхность одной боковой грани клина образована плоской пластиной, рабочая поверхность второй боковой грани - после совместной механической обработки приваренных к обратной стороне пластины на
одинаковых расстояниях от плоскости симметрии треугольных ребер - образована обработанными кромками пластины и обоих ребер. В ребрах выполнены отверстия, в которые
установлена ось откидного болта, в виде которого выполнен упор 20. К нижнему винтовому упору, содержащему для дискретного изменения длины опоры 18 выдвижную штангу, вставленную в трубу с парами отверстий по ее длине для штифта 23, приварен снизу в
виде Т-образной перекладины отрезок трубы, при опоре которого на внутреннюю поверхность уголка балки 3 обеспечивается возможность поворота упора 21 в плоскости, перпендикулярной продольной оси балки 3. Муфта 22 выполнена по типу II стяжных муфт, с
правой и левой резьбой и отверстиями по центру для осуществления ее вращения, но с
упорной резьбой, выполненной меньшим углом ее профиля к краям муфты. Это обеспечивает ускоренное непрерывное изменение длины опор 18 и передачу значительных распирающих усилий. На концевых участках полок 7 выполнен в вертикальных зазорах ряд пар
отверстий для установки оси ролика 24, малых штырей 25 для фиксации положения планки 15 или соединения полки 7 с подъемным механизмом (зацепления петли троса либо
крюка электротали, упора вилки штока гидроцилиндра и т.п.). Ролик 24 свободно надет на
втулку, с длиной равной ширине зазора в полке 7, через которую продевается ось ролика.
Таким образом, при фиксации оси обеспечивается одинаковая по всей длине ширина зазора.
Для избежания трения торцевых поверхностей ролика о стенки зазора между ними установлены шайбы из антифрикционного материала. Положение полки 7 посередине объема
(по высоте), занимаемого пиломатериалами, обеспечивает в силу почти полного равенства
моментов сил, действующих на пиломатериалы выше и ниже этой полки при прижатии
под действием клина планки 15, практически одинаковую силу сжатия пиломатериалов
вверху и внизу контейнера, т.е. близкие условия влагоизоляции соединенных пластей.
К свободным концам нижних горизонтальных полок, выполненных из уголка, крепятся откидные упоры 26. С помощью пружин упоры 26 подвешены под нижними горизонтальными полками, при загрузке контейнера и смене влагоизолированных пластей они
упираются как минимум двухпозиционными вилками в кромку внутренней полки уголка
балки 3, обеспечивая уклон полок контейнера в сторону стоек 4 в первом случае и горизонтальную ориентацию упомянутых полок во втором случае.
7
BY 11538 C1 2009.02.28
Минимальная рабочая длина боковой грани клина ∆L, т.е. путь, проходимый по ней
роликом, или его ход, определяется из условия, что обеспечиваемый за счет перемещения
клина ход прижимной планки вдоль полки 7 должен быть не меньше суммарной величины
усушки пиломатериалов (по толщине), опирающихся на полку, за время нахождения контейнера в сушильной камере. Так как для всех пород древесины kтан > kрад [1, с. 103 ]
(здесь kрад - радиальный коэффициент усушки высушиваемого материала, 1/%), это условие гарантировано выполняется, когда
∆L ≥
[hn( w нач − w кон )k тан ]max
2 sin(β / 2)
.
В направляющие втулки 9 установлены большие штыри 27 из упругого материала (например, Сталь 45 или 65Г), каждый из штырей служит для фиксации прокладок 10 при
установке их рядов поперек контейнера. Прокладки 10 у одного из концов имеют отверстия, проходящие через поверхности, разделяющие ряды пиломатериалов, для свободного
прохождения штырей 27.
Дополнительной функцией прокладок-реек 10, используемых в заявляемом устройстве, является переформирование пар пиломатериалов, соединяемых на следующую часть
цикла действий, с целью смены влагоизолируемых пластей. После удаления контейнера из
сушильной камеры и освобождения прижимных планок 15 прокладки извлекают из мест
их установки порядно вдоль пиломатериалов и устанавливают, раздвигая ранее соединенные пласти и, соответственно, сдвигая ранее свободные. Для обеспечения этой процедуры
участки прокладок, располагающиеся в рабочем положении ниже уровня расположения
пиломатериалов на нижних горизонтальных полках, выполнены в форме конуса или клина, причем клин выполнен таким образом, что его ребро параллельно поверхностям прокладки, разделяющим ряды пиломатериалов. С точки зрения усилий, необходимых для
переформирования всех вертикальных рядов пакетов, конус предпочтительнее клина из-за
меньшей поверхности трения, с другой стороны, клин обеспечивает большую прочность
прокладки вблизи вершины. Поэтому выбор формы нижнего конца прокладок должен определяться исходя из породы используемого для них материала и сечения (следовательно веса) высушиваемых сортиментов.
Для уменьшения трения угол при вершине конуса или клина α должен быть больше
угла, образованного раздвинутыми сверху, но соединенными внизу пластями пиломатериалов, т.е. α > 2 arcsin (H/2b), чтобы прокладка-рейка не раздвигала пиломатериалы,
скользя по их пластям поверхностями конуса или клина, а сначала расталкивала этими поверхностями ребра пиломатериалов, после чего - сами пласти, но уже границами перехода
к рабочему (прямоугольному) сечению прокладки. С другой стороны, если угол при вершине будет больше 90°, более половины силы, приложенной к прокладке в вертикальном
направлении, будет прижимать пиломатериалы к полке либо нижележащим материалам
(при укладке пакетов без шпаций), и лишь меньшая ее часть будет стремиться их раздвинуть, что нерационально. Поэтому угол при вершине конуса или клина нижнего конца
прокладок целесообразно выбирать из соотношения: 2 arcsin (h/2b) < α ≤ 90°. Длина прокладок выбирается из условия, чтобы их свободный участок выше верхнего ряда пиломатериалов в контейнере был не менее 20 см, что обеспечит удобство проведения необходимых
манипуляций.
Использование для снижения трения узлов с роликами, т.е. замена трения скольжения
трением качения, а также применение муфт по типу стяжных и выдвижных штанг известны. Но в заявляемом устройстве первое используется в оригинальной конструкции узла
поджатия с составной полкой и перемещающимся в ее зазоре клином, обе боковые грани
которого обкатываются роликами, а необходимое взаимное расположение последних
обеспечивается вспомогательными роликами; муфта применяется в составе резьбовой
опоры, предназначенной для создания распирающих усилий (т.е. не по назначению стяж8
BY 11538 C1 2009.02.28
ных муфт), при этом использование упорной резьбы направлено на обеспечение самоторможения муфты под нагрузкой, в частности при возможном попадании конденсирующейся влаги в резьбовые соединения. Все это гарантирует необходимое для традиционной
сушки поджатие пиломатериалов в процессе их усушки, а для сушки со сменой влагоизолируемых пластей - эффективную влагоизоляцию сжатых пластей в процессе усушки, а
также, в совокупности с ускорением процессов поджатия-освобождения пиломатериалов
за счет быстроты изменения длины опор (как дискретного так и непрерывного), позволяет
уменьшить промежутки времени между нахождением контейнера в сушильной камере,
т.е. снизить остывание пиломатериалов во время переформирования пакетов, а значит потери тепла и времени, повышая таким образом экономичность сушильного процесса.
Работу контейнера рассмотрим на примере сушки со сменой влагоизолируемых пластей. Контейнер по рельсам подкатывают к месту загрузки сырья. После выгрузки высушенной продукции рамная конструкция опирается концами нижних полок 6 на балку 3,
клиновые опоры 18, ролики 24, малые штыри 25, отжимные планки 11 и прижимные
планки 15 сняты. Поочередно соединяя свободные концы всех полок 7 (с помощью устанавливаемых в крайние пары их отверстий малых штырей 25) с подъемным механизмом,
поворачивают в шарнирном соединении с балкой 2 часть рамной конструкции, связанную
с соответствующей стойкой 4 до прохождения горизонтального положения полок 6 и 7 и
далее до достижения значения угла ϕ наклона этих полок относительно горизонтальной
плоскости, гарантирующего устойчивость пиломатериалов при их укладке на кромки,
ϕ > arctg(h/b), фиксируя это положение с помощью упоров 26. Навешивают на болтытолкатели 13 отжимные планки 11 с обеспечением положения стенок их швеллера заподлицо с кромками полок швеллера стоек 4. Укладывают вплотную к отжимным планкам на
полки 6 и 7 пакеты из пар пиломатериалов, размещая над каждым пакетом следующий до
заполнения всего отведенного для них по высоте контейнера пространства. Вводят внутрь
контейнера через втулки 9 большие штыри 27 на глубину, превышающую на 10-15 см
толщину пакета. На эти штыри навешивают первый ряд прокладок, после чего укладывают вплотную к прокладкам второй ряд пакетов из пар пиломатериалов, загружая все пространство по высоте контейнера. Затем навешивают на штыри 27 следующий ряд
прокладок и действуют аналогично, пока не будет загружен весь контейнер, по мере необходимости вдвигая внутрь него штыри 27. После последнего ряда пиломатериалов устанавливают к ним вплотную в зазоры полок 7 прижимные планки 15 и на минимальном
расстоянии от них - ролики 24. Затем с помощью подъемного механизма приподнимают за
одну из крайних полок 7 соответствующую часть рамной конструкции (до выведения из
зацепления с балкой 3 под действием пружины упора 26), после чего опускают полку 7 и
связанную с ней часть контейнера с пиломатериалами, устанавливая при этом клин опирающейся на балку 3 одной из опор 18 (заранее выставленных единообразно, т.е. при одинаковом положении выдвижных штанг и упоров в муфтах 22, на одну длину) в зазор
между роликами 16 и 24. После того, как вес приподнятой части контейнера будет перенесен на клиновую опору и произойдет поджатие пиломатериалов, вызванное смещением
вниз конца полки 7 и соответствующим перемещением при работе клина планки 15, последовательно проводят аналогичные операции для ближайшей и последующих полок 7 и
соответствующих участков рамной конструкции. В случае, если длина боковых граней
клина ниже роликов 16 и 24 ∆li может не обеспечить влагоизоляцию пластей при усушке в
данной части цикла действий, после поджатия пиломатериалов необходимо переустановить клин и ролик 24, обеспечив минимальное расстояние последнего от прижимной
планки 15, для чего, зафиксировав положение планки с помощью малого штыря 25, устанавливаемого через овальное отверстие в планке в ближайшую к нему пару отверстий в
полке 7, приподнимают полку 7 до освобождения клиновой опоры, укорачивают последнюю, вдвигая штангу в трубу до заданного положения, фиксируемого штифтом 23, переставляют ролик 24 на минимальное расстояние от планки 15 и обеспечивают контакт
9
BY 11538 C1 2009.02.28
роликов 16 и 24 с клином за счет вращения муфты 22, после чего опускают полку 7 до переноса веса на опору и извлекают оба малых штыря 25, как от планки 15, так и такелажный.
Необходимая длина боковых граней клина ∆li ниже роликов 16 и 24 определяется формулой
hn ( w начi − w конi )(k рад + k тан )
∆li ≥ K
,
4 sin(β / 2)
где K - коэффициент запаса (принимается K = 1,2), i - индекс описываемой части цикла
действий.
Заданное положение штанги упора 21 - с учетом вертикального смещения роликов 16
и 24 при усушке ∆Yi = ∆li cos(β/2) - выбирается, как правило, из условия, что в конце осуществляемой части цикла действий свободные концы полок 6 и 7 должны быть несколько
выше их горизонтального положения.
Коэффициент запаса учитывает возможность погрешности определяемых величин,
отклонение предела гигроскопичности от 30 %, отклонение средней фактической влажности в конце проводимого периода от запланированной; маловероятное, но возможное преобладание пиломатериалов радиальной распиловки.
Опирающийся на все опоры 18 контейнер по рельсам вкатывают в сушильную камеру,
где организовано движение сушильного агента, предпочтительно снизу вверх. После проведения в камере первой части первого цикла сушки со сменой влагоизолируемых пластей
контейнер выкатывают из сушильной камеры и переформировывают. Предварительно
приподнимая, как перед загрузкой, последовательно части рамной конструкции за полки 7,
начиная с крайней, укорачивают ступенчато длину каждой опоры 18 таким образом, что
планка 15 остается свободной даже после опускания соответствующего участка рамной конструкции до горизонтального положения полок 6 и 7, фиксируемого с помощью упора 26.
При поочередном укорачивании клиновых опор и освобождении планок 15 из-за угловых
перекосов одних участков пиломатериалов относительно других автоматически происходит
"растряхивание" содержимого контейнера, необходимое для облегчения извлечения прокладок и предотвращения их заклинивания при последующей установке. Горизонтальная
ориентация полок обеспечивает дополнительно минимизацию клинящих усилий, связанных
со скатывающей силой и "заваливанием" пиломатериалов, опирающихся на узкие кромки.
Переформирование начинают с вытягивания со стороны прижимных планок штырей 27
на длину, обеспечивающую освобождение первого от стоек 4 продольного ряда прокладок
и продолжение фиксации штырями второго их продольного ряда. Подводят к освобожденному ряду прокладок сверху с помощью тали рейку из проката (например, из уголка) с
крючьями на тросах, к которым за освобожденные отверстия присоединяют все прокладки
ряда, затем полностью выводят их все за счет подъема рейки со старого местоположения.
Смещают рейку поперек контейнера в направлении стоек на расстояние ∆x ≤ h + Н/2, с
помощью рычага раздвигают соединенные пласти у одного из концов расформировываемой пары пиломатериалов и затем последовательно, начиная с упомянутого конца, заводят прокладки на новые места между пиломатериалами, предпочтительно одного уровня,
за счет снижения рейки и ее поворота в плоскости устанавливаемых прокладок. При достижении прокладками их рабочего положения снимают их с крючьев и устанавливают на
вдвигаемые в контейнер через направляющие втулки новые штыри 27. После этого выдвигают все старые штыри на длину, обеспечивающую освобождение прокладок второго
продольного ряда и продолжение фиксации третьего продольного ряда прокладок. Опять
подводят с помощью тали рейку с крючьями и продолжают описанные операции, пока не
будет извлечен вверх последний продольный ряд прокладок, который устанавливают
лишь после извлечения из контейнера пиломатериалов последнего вертикального их ряда,
затем вращая попеременно, избегая перекосов, болты-толкатели 13 всех стоек 4, отжимают планками 11 пиломатериалы от этих стоек до обеспечения зазоров больше толщины
10
BY 11538 C1 2009.02.28
пиломатериалов, после чего возвращают планки 11 на место и устанавливают в образованные зазоры (перед пиломатериалами первого вертикального их ряда) извлеченные ранее пиломатериалы последнего вертикального ряда. После описанного переформирования
пакетов, рассчитав и установив длину штанг упоров 21, при которой после планируемой
усушки концы полок контейнера опять будут несколько выше горизонтального положения, поочередно приподнимая участки рамной конструкции, устанавливают все клиновые
опоры 18 и закатывают контейнер в сушильную камеру.
Особенностью следующего переформирования пакетов является операция перестановки пиломатериалов бывшего последнего вертикального ряда на первоначальные позиции. После процедуры освобождения планок 15 при горизонтальном положении полок 6 и
7 указанные планки отодвигают дополнительно на расстояние больше толщины пиломатериалов, после чего с помощью рейки извлекают все прокладки первого продольного ряда,
затем переставляют пиломатериалы от стоек 4 в зазоры перед планками 15, а далее, передвинув рейку на расстояние ∆x ≤ h + H/2 от стоек 4 (и в дальнешем перемещая ее в этом
же направлении), переформировывают пакеты в обычном порядке.
Перед последней установкой контейнера в сушильную камеру длину опор 18 целесообразно выбрать из условия, чтобы после усушки концы нижних горизонтальных полок 6
незначительно возвышались над внутренней кромкой опорной балки 3. После завершения
сушки, последовательно приподнимая за полки 7 соответствующие участки рамной конструкции, укорачивают опоры 18 до размера, обеспечивающего свободное состояние пиломатериалов при опускании нижней полки 6 непосредственно на упомянутую кромку
балки 3 (при этом полки контейнера находятся в наклонном положении, и вес пиломатериалов раскладывается на силу давления на полки и скатывающую силу), удаляют в соответствии с описанной процедурой прокладки первого (а при необходимости - и второго)
продольного ряда, проводят отжатие пиломатериалов от стоек 4 на расстояние, обеспечивающее заведение тросов через верхние и нижние отверстия двух отжимных планок контейнера, расположенных симметрично относительно середины длины пиломатериалов
(например, установленных на второй и предпоследней его стойках). Нижние концы тросов
пробрасывают под пиломатериалами поперек контейнера и заводят в нижние отверстия
соответствующих выбранным стойкам прижимных планок 15 (в нашем случае - второй и
предпоследней), верхние перебрасывают через контейнер сверху и заводят в верхние отверстия тех же планок, соединяют верхние и нижние концы попарно и присоединяют произвольным образом, например с сохранением расстояния между тросами, к тянущему
механизму. Подтягивают первый вертикальный ряд пакетов из пар пиломатериалов с помощью тросов к следующему вертикальному ряду пакетов, сохраняя зазор до неподвижного ряда пакетов, предотвращающий заклинивание еще стоящих прокладок, извлекают в
установленном порядке второй (или третий) продольный ряд прокладок и аналогичным
образом подтягивают уже два сомкнутых вертикальных ряда пакетов. Процедуру продолжают аналогично, пока не будут изъяты все прокладки. После этого окончательно затягивают тросы, обеспечивая необходимое поджатие сформированных на каждой полке пакетов
пиломатериалов, фиксируют это состояние пакетирующей обвязкой (тонкой лентой) выступающих за первый и последний по длине контейнера ряды полок концов пакетов пиломатериалов и в средней их части, после чего удаляют ролики 24 и клиновые опоры и
стаскивают с помощью тросов сформированные пакеты на гребенчатый поддон (при необходимости уложив предварительно прокладки на все, кроме верхнего, пакеты каждой из
полок), после чего удаляют тросы и все планки 15 и 11. Во втором варианте разгрузка
сформированных и зафиксированных с помощью обвязки пакетов может осуществляться
автопогрузчиком непосредственно с полок контейнера после удаления роликов 24, клиновых опор, тросов и прижимных планок.
При характерной для традиционной сушки рядовой укладке пиломатериалов в контейнер (с прокладками после каждого их ряда) процедуры загрузки, пакетирования высу-
11
BY 11538 C1 2009.02.28
шенной продукции и ее выгрузки выполняются аналогично (с заменой термина "пакет (из
пары пиломатериалов)" термином "пиломатериал"); процедуры, связанные с переформированием пиломатериалов исключаются; необходимая длина боковых граней клина ∆li
определяется исходя из разности начальной и конечной влажности пиломатериалов для
всего процесса, а длина опор 18 выбирается, как перед последней в описанном примере
установкой контейнера в сушильную камеру.
Таким образом, в контейнере предлагаемой конструкции можно проводить как традиционную сушку пиломатериалов, так и сушку с чередованием влагоизолируемых их пластей.
При этом для обоих случаев обеспечиваются необходимое поджатие пиломатериалов в
процессе их усушки, механизация пакетирования высушенной продукции и ее выгрузки;
дополнительно для сушки с чередованием влагоизолируемых поверхностей пиломатериалов обеспечивается эффективная влагоизоляция сжатых пластей, а также (за счет ускорения процессов поджатия-освобождения пиломатериалов при смене влагоизолируемых
пластей) снижаются потери тепла и времени и, как следствие, повышается экономичность
сушильного процесса.
Источники информации:
1. Кречетов И.В. Сушка древесины. - М.: Лесная промышленность, 1980.
2. Серговский П.С. Гидротермическая обработка и консервирование древесины. - М.:
Лесная промышленность, 1987.
3. А.с. СССР 1717916 А1, 1992.
4. Патент РБ 3230, 2000. (прототип).
Фиг. 1
Фиг. 3
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
12
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
690 Кб
Теги
by11538, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа