способ обработки древесины при изготовлении древесных плит и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ обработки древесины при изготовлении древесных плит, включающий подачу частиц исходного древесного материала в камеру обработки, последующее его измельчение и вывод полученных древесных частиц из камеры обработки, отличающийся тем, что в камере обработки создают псевдоожиженный слой частиц древесного материала, в объем которого подают озон, а между зоной вывода частиц и нижней частью псевдоожиженного слоя частиц создают постоянное электрическое поле.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что напряженность электрического поля составляет 5 - 50 кВ/см.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрация подаваемого в псевдоожиженный слой озона составляет не менее 5 г/м³.

4. Устройство для обработки древесины при изготовлении древесных плит, включающее металлическую камеру с загрузочной горловиной, в нижней части которой размещены рыхлители, а в верхней части - средство для удаления древесных частиц, отличающееся тем, что оно снабжено генератором озона, сообщенным с тороидальным барботером, а средство для удаления древесных частиц выполнено в виде ленточного транспортера и плоского высоковольтного электрода, установленного с возможностью контактирования с лентой транспортера, причем тороидальный барботер размещен между рыхлителями и транспортером, диэлектрическая проницаемость ленты которого превышает диэлектрическую проницаемость исходного древесного материала.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что плоский высоковольтный электрод установлен с непрерывным контактом с внутренней стороной нижней части ленты транспортера.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что лента транспортера выполнена сетчатой.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено высоковольтным источником тока, выходные клеммы которого подключены к высоковольтному электроду и камере.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рыхлители выполнены в виде двух параллельно установленных приводных валов, на которых размещены шнеки или лопатки.

9. Устройство по п.4, отличающееся тем, что окончания шнеков или лопаток имеют кромки для создания коронного разряда.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выходная часть ленточного транспортера снабжена узлом отделения полученных древесных частиц от его ленты.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к деревообработке, а именно к подготовке древесины, предназначенной для изготовления древесных плит.

Известен способ обработки древесины при изготовлении древесных плит, включающий ее измельчение. Данный способ реализуется посредством устройства для обработки древесины, включающего камеру с загрузочной горловиной, в которой размещен измельчитель древесины (патент Российской Федерации N 2067927, опубл. 20.10.96). Однако такой способ и, соответственно, устройство малоэффективны, получаемый конечный продукт малопригоден к непосредственному использованию.

Также известен способ обработки древесины, включающий измельчение исходного продукта с последующей его выгрузкой. Этот способ реализуется посредством устройства для обработки древесины, включающего камеру с загрузочной горловиной, в которой расположен измельчитель и средство выгрузки готового продукта (патент Российской Федерации N 2053875, опубл. 10.02.96). Данные способ и устройство также малоэффективны, и конечный продукт требует дополнительной обработки перед его использованием.

Наиболее близким к заявляемому в части способа является способ обработки древесины при изготовлении древесных плит, включающий подачу частиц исходного древесного материала в камеру обработки, последующее ее измельчение и вывод полученных древесных частиц из камеры обработки. Данный способ реализуется посредством устройства для обработки древесины при изготовлении древесных плит, включающего металлическую камеру с загрузочной горловиной, в нижней части которой размещены рыхлители, а в верхней части - средство для удаления древесных частиц, которое является наиболее близким к заявляемому в части устройства (патент Российской Федерации N 2046700, опубл. 20.12.95).

Однако и в данном случае получаемый конечный продукт в большинстве случаев необходимо подвергнуть дополнительной обработке, поскольку его химический состав может препятствовать изготовлению древесных плит, а дополнительная химическая обработка приводит к экологическому загрязнению среды.

Техническим результатом настоящего изобретения относительно способа и устройства является повышение эффективности обработки исходного древесного сырья с получением в одну стадию конечного продукта, готового для использования при производстве любого типа древесных плит с высокими экологическими параметрами.

Данный технический результат достигается за счет того, что способ обработки древесины при изготовлении древесных плит включает подачу частиц исходного древесного материала в камеру обработки, последующее его измельчение и вывод полученных древесных частиц из камеры обработки, при этом в камере обработки создают псевдоожиженный слой частиц древесного материала, в объем которого подают озон, а между зоной вывода частиц и нижней частью псевдоожиженного слоя частиц создают постоянное электрическое поле.

Напряженность электрического поля при этом составляет 5-50 кВ/см, а концентрация подаваемого в псевдоожиженный слой озона составляет не менее 5 г/м³.

Относительно устройства указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для обработки древесины при изготовлении древесных плит включает металлическую камеру с загрузочной горловиной, в нижней части которой размещены рыхлители, а в верхней части - средство для удаления древесных частиц, причем устройство имеет генератор озона, сообщенный с тороидальным барботером, а средство для удаления древесных частиц выполнено в виде ленточного транспортера и плоского высоковольтного электрода, установленного с возможностью контактирования с лентой транспортера, причем тороидальный барботер размещен между рыхлителями и транспортером, диэлектрическая проницаемость ленты которого превышает диэлектрическую проницаемость исходного древесного материала.

При этом плоский высоковольтный электрод установлен с непрерывным контактом с внутренней стороной нижней ленты транспортера, а лента транспортера выполнена сетчатой.

Кроме того, устройство снабжено высоковольтным источником тока, выходные клеммы которого подключены к высоковольтному электроду и камере, а рыхлители выполнены в виде двух параллельно установленных приводных валов, на которых размещены шнеки или лопатки. Следует отметить, что окончания шнеков или лопаток предпочтительно выполнять с кромками для создания коронного разряда, наряду с этим, выходная часть ленточного транспортера может быть снабжена узлом отделения полученных древесных частиц от его ленты.

На фиг. 1 схематично представлено устройство для обработки древесины при изготовлении древесных плит, посредством которого реализуется предложенный способ, на фиг. 2 - положение рыхлителей в камере.

Устройство для обработки древесины при изготовлении древесных плит включает металлическую камеру 1 с загрузочной горловиной 2, в нижней части камеры 1 размещены рыхлители 3, а в верхней части - средство для удаления древесных частиц, выполненное в виде ленточного транспортера 4, диэлектрическая проницаемость ленты которого превышает диэлектрическую проницаемость исходного древесного материала, и плоского высоковольтного электрода 5, установленного с возможностью контактирования с лентой транспортера 4, при этом предпочтительно высоковольтный электрод 5 устанавливать с непрерывным контактом с внутренней стороной нижней части ленты транспортера 4, тороидальный барботер 6, выполненный из нитрида титана при среднем диаметре пор в 30 мкм (выпускается НПО "Порошковая металлургия", Минск), причем тороидальный барботер 6 размещен между рыхлителями 3 и транспортером 4. Устройство имеет генератор озона 7, например факельного разряда типа ГО-16-50. Электрод 5 может быть подключен к внешнему высоковольтному источнику тока, но устройство также может иметь и собственный высоковольтный источник тока 8, выходные клеммы которого подключены к высоковольтному электроду 5 и камере 1. Для наибольшей производительности рыхлители 3 выполняются в виде двух параллельно установленных приводных валов 9, на которых размещены шнеки или лопатки (не показаны), которые образуют винтовую линию с шагом, равным, например, двум диаметрам рыхлителя, а окончания шнеков или лопаток имеют кромки для создания коронного разряда. Удаление частиц с выходной части ленточного транспортера 4 осуществляется посредством узла 10 отделения полученных древесных частиц от его ленты, например узла создания направленного потока воздуха для сдува частиц с ленты транспортера 4, которую лучше выполнять сетчатой.

Способ при работе устройства реализуется следующим образом.

Исходный древесный материал в виде опилок, древесной дробленки и т.д. поступает в камеру 1 через загрузочную горловину 2. Рыхлители 3, вращаясь в разные стороны, создают псевдоожиженный (псевдокипящий) слой древесного материала в зоне над собой по всему остальному объему камеры 1. В это время озон от генератора озона 7, который работает на обычном воздухе или кислороде, подается к тороидальному барботеру 6 при концентрации подаваемого в псевдоожиженный слой озона не менее 5 г/м³, обычно эта концентрация составляет 10-20 г/м³, и проходит через поры его поверхности. Древесный материал, проходя через зону истечения озона - внутреннюю часть барботера 6 - подвергается сильнейшим процессам окисления, озонолиз позволяет производить прямое окисление, окислительно-восстановлительные реакции, гидрирование и т. д. При подаче на высоковольтный электрод 5 (выполняющий роль анода) постоянного напряжения и создании напряженности электрического поля величиной 5-50 кВ/см на активных торцах рыхлителей 3 возникает униполярная отрицательная корона заданной интенсивности, определяемой величиной разрядного тока, причем данная корона зависит от конфигурации окончаний шнеков или лопаток, которые делают зубчатыми и заостренными. В камере 1 при этом создается "электрический ветер" за счет короны. Этот фактор при наличии электродинамической силы заряженных частиц с учетом тормозящего потока озоновоздушной смеси создает условия, при которых каждая древесная частица независимо от ее формы, размеров и избыточного заряда вступает в более интенсивное взаимодействие с озоном и его производными, поскольку каждый грамм озона преобразует 200 г молекулярного кислорода по действию в процессе озонолиза в атмосферный. Исследования получаемых древесных частиц показали, что при этом осуществляется прямое разрушение молекул целлюлозы, гидрирование, разрушение сложной структуры древесины, сушка каждой частицы, разрушение сахарозы в структуре частиц и прогрев частиц, поскольку озонолиз происходит с выделением тепла. При этом наблюдается эффект измельчения исходных древесных частиц.

Далее, под действием электрических сил короны заряженные частицы измельченной и модифицированной древесины равномерно оседают на нижней части ленты транспортера 4, которая выполнена из диэлектрического материала, и, не успевая разрядиться, выносятся ей из камеры 1 на место их сдува узлом 10 для последующего непосредственного использования.

Применение данного устройства позволяет эффективно и с минимальными затратами производить обработку самого различного исходного древесного материала для производства древесно-стружечных или древесно-волокнистых плит, а также арболита и других аналогичных изделий с древесными наполнителями и получать древесные частицы с высокими экологичными параметрами, полностью исключив последующую их обработку химическими реактивами.