DE29924243U1 - Vorrichtung zur Trocknung von Gütern - Google Patents
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Description
- 1 - RoSa Ig
Vorrichtung zur Trocknung von Gütern
Das technische Gebiet, auf welches sich diese Anmeldung bezieht, ist in erster Linie die Trocknung, die Anwendung der Mikrowellentechnik zur beschleunigten Trocknung bevorzugt bei relativ schlechten Wärmeleitern, aber auch die beschleunigte Trocknung und Haltbarmachung von Holz, insbesondere Bauholz, ohne chemische Schädlingsbekämpfungsmittel.
Zu den relativ schlechten Wärmeleitern gehört auch Holz. Frisch geschlagen enthält es als Biomaterial rund sechzig Gewichtsprozent Wasser. Die Gleichgewichtsfeuchtigkeit von &iacgr;&ogr; Holz in Raumluft liegt bei 8 bis 20 Prozent. Es erfolgt so eine natürliche Trocknung, die allerdings bei Stämmen einiger Holzarten über fünf Jahre andauern kann. Es gibt einige unterschiedliche Methoden, diese Zeit aus wirtschaftlichen Gründen zu verkürzen. Das dauert dann immer noch ein bis drei Wochen und ist daher vielfach zu langwierig /1+2 /.
Holz zeigt, durch seinen biologischen Aufbau bedingt, eine ausgeprägte Anisotropie seiner physikalischen Eigenschaften. Das gilt auch für den Schwund beim Trocknen bzw. der Quellung beim Naßwerden. Die Folge ist, daß das Holz je nach Feuchtigkeit, teilweise auch umkehrbar, eine etwas andere Form annimmt, es verzieht sich und neigt zur Rißbildung / 3 / oder man sagt auch: „Holz arbeitet". Das schränkt die Anwendung von Naßholz als Konstruktionswerkstoff in all jenen Fällen ein, in welchen es auf die Dimensionsstabilität ankommt, es sei denn, man verwendet trockenes Holz.
Das Wasser ist im Holz teils physikalisch teils chemisch gebunden, so daß nur der geringste Anteil als Tropfwasser mechanisch entfernt werden kann. Es muß also Energie zugeführt werden. Bislang geschah dies im Kontakt mit Heißluft, anderen Heißgasen oder Heizelementen. Die bekannt gute Wärmedämmung des Holzes führt daher immer noch zu relativ langen technischen Trocknungszeiten, es sei denn, man bedient sich einer Strahlung, die relativ schnell bis ins Innere vordringt und über den gesamten Strahlengang im Trockengut relativ gut absorbiert wird. Wie allgemein bekannt, hat sich in zahlreichen Küchen zur Erwärmung von Speisen, die ebenfalls Biomaterialien mit hohem Wasseranteil sind, hierzu die Mikrowellenstrahlung bewährt. Auch lebende Wesen wie z.B. Schädlinge werden damit genauso gegart und dabei abgetötet / 8 /. Zur Holztrocknung wurde dies auch schon seit 1946 vielfach versucht, jedoch ohne überzeugenden Erfolg. Haupsächlich gibt es dabei Probleme mit der Temperaturverteilung oder unwirtschaftliche Trocknungszeiten bei 77 W / kg trockenem Holz oder die Anlage arbeitet ni.qrjt kp.ntinuie/liqrj / 5„- 9 /..
- 2 - RoSa Ig
Literatur:
/1 / A.Steffen, A.Lang, J.Welling; Holz-Zentralblatt 1998 Nr. 40 Seite 613 bis 620.
/ 2 / mikado, Holzbau und Technik 1999 Nr.7-8 Seite 50 bis 52.
/ 2 / mikado, Holzbau und Technik 1999 Nr.7-8 Seite 50 bis 52.
/ 3 / P.Frech in: „Beurteilungskriterien für Rißbildungen bei Bauholz im
konstruktiven Holzbau"; gekürzte Fassung des Abschlußberichtes
für die Entwicklungsgemeinschaft Holzbau (EHB), München 1986.
konstruktiven Holzbau"; gekürzte Fassung des Abschlußberichtes
für die Entwicklungsgemeinschaft Holzbau (EHB), München 1986.
Auswahl aus über 500 Recherchetreffern aus World Patents Index, Inspec und Compendexam 10.7.2001:
/4/ DE 199 40 002 A1.
/ 5 / A.L. Antti, P. Perre; Wood Science and Technology, 33 (1999) Seite 123 bis 138; Springer-Vertag 1999.
/ 6 / H. Resch; Holz als Roh- und Werkstoff, 26, 9 (1968) Seite 317 bis 324.
Ill US 2567983.
/8/ DE 197 50 463 A1.
/ 9 / WO 99 23 429.
/10/ WO 97 10 482.
/11/ WO 82 01 411.
Der Nutzen dieser Erfindung liegt darin, die Trocknung relativ schlechter Wärmeleiter, wie z.B. Holz, erheblich weiter zu beschleunigen, bis etwa eine halbe Stunde pro Brett. Bei frisch eingeschlagenem Holz ist mit dieser Erfindung auch automatisch eine umweltfreundliche Konservierung verbunden.
Der Anwendungsbereich dieser Erfindung ist bevorzugt überall da, wo es auf eine Hochleistungstrocknung relativ schlecht wärmeleitender Materialien ankommt. So vor allem bei Holz in Sägewerken, die dimensionsstabiles, umweltfreundlich konserviertes und ggf. auch gehobeltes höherwertiges Holz verkaufen.
Der Vorteil dieser Erfindung liegt darin, daß die Raum-Zeit-Ausbeute bei der gewerblichen, technischen Trocknung relativ schlecht wärmeleitender Materialien, insbesondere von Holz gerade auch als Balken, gegenüber den bisherigen Methoden erheblich gesteigert werden kann. Eine mögliche Rißbildung zeigt sich schneller.
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Nachteilig ist weiterhin die häufig auftretende extrem ungleichmäßige Temperaturverteilung während der Trocknung im Gut.
Feuchtes entrindetes bevorzugt frisch geschlagenes Fichtenstammholz wird zu Balken bzw. Brettern gesägt. Anschließend erfolgt die Trocknung mit der Mikrowelle. Zum Einsatz kommt ein handelsübliches Küchengerät mit einer Mikrowellen-Ausgangs-Nennleistung Pmwn von z.B. achthundertfünfzig Watt. Zuerst werden vom Holz zwei rund zwei Zentimeter starke kurze Muster abgesägt, das erste, äußere, verworfen, das zweite, innere Muster 1, gewogen, m ^ und in das Gerät gelegt. Sodann wird bei hinreichend langer Mikrowellen-Bestrahlungszeit und maximaler Leistung PMwN an einem gut gelüfteten Ort getrocknet. Der Endpunkt zeigt sich deutlich im Beginn der Zersetzung, unter anderem durch die drastische Änderung des Holz-Geruchs, verbunden mit der Entwicklung von weißem Qualm. Hier ist es angebracht, sofort die Mikrowelle abzuschalten und mit einer Stoppuhr die Zeitdauer t ^ zwischen einschalten und qualmen zu erfassen.
Ein zweites langes Muster 2 mit einer Länge I 2 von rund zwanzig Zentimetern wird
so genauso behandelt, jedoch mit dem wesentlichen Unterschied, daß die Zeit t 2 vorgegeben wird und noch z.B. rund fünfzehn Prozent Restfeuchte verbleiben sollen. Zur Berechnung von 12 ist es nötig, die Masse m 2 vom langen Muster 2 durch die Masse m &igr; vom kurzen Muster 1 zu teilen und mit der Zeit t &Lgr; zu vervielfachen. Dieser Wert ist noch um etwa fünfzehn bis zwanzig Prozent zu vermindern. Das Ergebnis ist dann die Bestrahlungszeit t b 2 für das lange Muster 2.
Nachdem das Gerät automatisch mit Ablauf dieser Zeit t b 2 abgeschaltet hat, wird das heiße, dampfende Muster 2 mit einem Isolierhandschuh entnommen und an Luft erkalten gelassen. Dabei wird noch etwas weitere Feuchte abgegeben. Nun folgen die Qualitätskontrollen, z.B. mit einem handelsüblichen Feuchte-Meßgerät.
Ferner sind sensorische Prüfungen vorzunehmen und zwar mit Augen, Nase und Fingern. Es dürfen z.B. keine braunen Sengflecke erkennbar sein, kein Brandgeruch und das Muster 2 muß sich trocken anfühlen. Sodann ist das Innere des Musters zu untersuchen. Dazu wird es mittennah in etwa vier gleichgroße Teile zersägt oder auch gespalten und wie zuvor geprüft.
War die Trocknung unvollkommen, so ist die Zeit t b 2 entsprechend anzupassen, unter Umständen auch öfter. Sie sollte an einem weiteren Muster bestätigt werden. Mit der
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richtigen und geprüften Bestrahlungszeit t bg 2 wird nun das eigentliche Trocknungsgut behandelt. Entweder in einem haushaltsüblichen Mikrowellengerät oder auch mehreren, durch welches das Holz der Länge I 3 nach durchgeführt wird und zwar mit einer Vorschubgeschwindigkeit berechnet aus der Länge 1 2 geteilt durch die Zeit t bg 2 mal der Zahl der Mikrowellengeräte gleicher Leistung; oder auch in einem Großgerät, in welches das Holz ganz hineinpasst und dessen Mikrowellenleistung PMw 3, berechnet aus Gesamtholzlänge I 3 geteilt durch die Länge I 2 mal der Mikrowellenleistung PmwN, betragen sollte. Nach Ablauf der Zeit 1 3 ist hier das Holz auf die gewählte Restfeuchte getrocknet. Bei geringerer Leistung verlängert sich die Zeit t 3 entsprechend und umgekehrt.
Zur Qualitätskontrolle sollten auch Endstücke der gegenüberliegenden Stirnseite abgesägt und eines mit zwei frischen Schnittflächen wie zuvor gevierteilt und geprüft werden. Ebenso kann der Trocknungsverlauf mit den bekannten Methoden genau vertagt werden, wie z.B. Wiegen, Abgasanalyse, Thermometrie usw.
Nach dem Trocknen sind Balken und Bretter etwas gewölbt, zumeist antiradial. Ein Durchlauf ggf. auch mehrfach durch ein Säge-, Fraß- oder Hobelwerk stellt die rechteckige Form mit ebenen und geraden Seitenflächen wieder her. Dieser Schwund um rund vier Millimeter Stärke bei zwanzig Zentimeter Breite ist beim ersten Zusagen bereits mit zu berücksichtigen.
Die konservierende Wirkung der Mikrowellen-Trocknung ist bei frisch geschlagenem Holz am besten. Bei einer üblichen Vortrocknung ist der Schädlingsbefall entsprechend umfangreicher. Manche Schädlinge verfärben dabei das Holz.
Diese Erfindung funktioniert auch bei anderen Holzarten, egal ob Nadel- oder Laub-Holz, mit oder ohne Rinde. Beispielsweise sollte bei Rundholz zusätzlich von außen die Trocknung rindennaher Zonen unterstützt werden, z.B. mit Heißluft. Alternativ kann die Trocknungszeit erhöht und die Mikrowellen-Leistung entsprechend vermindert werden.
Claims (55)
1. Trocknungsanlage für schlecht wärmeleitende Güter wie Balken aus Qualitätsbauholz, dadurch gekennzeichnet, daß
A) die dazu erforderliche Energie dem Trockengut mit Mikrowellen-Strahlung zugeführt wird,
B) die Dosis-Leistung der Strahlung dem Trockengut im Bereich hoher bis höchstmöglicher absorbierbarer Dosisleistung zugeführt wird,
C) die Trocknung in einer Tunnel-Anlage erfolgt,
D) die Tunnel-Anlage diverse Meßeinrichtungen enthält,
E) die Tunnel-Anlage eine Regel- und Steuer-Einrichtung enthält,
F) die Tunnel-Anlage eine Fördereinrichtung enthält,
G) die Tunnel-Anlage eine Schleuseneinrichtung enthält und
H) die Tunnel-Anlage ein Gehäuse enthält, das hermetisch abgeschirmt oder gekapselt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1), gekennzeichnet durch Mikrowellengeneratoren mit Strahlungs-Frequenzen im ISM-Bereich.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2), gekennzeichnet durch Mikrowellengeneratoren mit Strahlungs-Frequenzen um 2.450 MHz.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung kontinuierlich im Durchlaufverfahren erfolgt.
5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung im Chargenbetrieb absatzweise erfolgt.
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bewegungseinrichtung das Gut während der Mikrowelleneinstrahlung bewegt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6), dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungseinrichtung ein rotierender Träger für das Gut ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung aus Rollen und Leitplanken besteht.
9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine spezielle Einrichtung zur gleichmäßigen Einstrahlung der Mikrowellen auf das Gut vorhanden ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9), dadurch gekennzeichnet, daß die spezielle Einrichtung ein Diffusor ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9), dadurch gekennzeichnet, daß die spezielle Einrichtung ein Mikrowellenrührer ist.
12. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrowellen-Trockner mit Einrichtungen für beliebige andere Trocknungstechniken wie z. Beisp. Unter-, Überdruck, Wind, Kalt-, Warm-, Trocken-Luft, Heißdampf sowie Infrarot- Wärmestrahlung beliebig kombinierbar ist.
13. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Ableiteinrichtung für Dampf.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13), dadurch gekennzeichnet, daß die Ableiteinrichtung für Dampf oben angebracht ist.
15. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur visuellen Beobachtung der Trocknung durch das Gehäuse.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15), gekennzeichnet durch eine Innenraumbeleuchtung.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15), dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur visuellen Beobachtung der Trocknung ein für Mikrowellen undurchlässig engmaschig vergittertes Fenster ist.
18. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Sammeleinrichtung für abtropfendes Harz.
19. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Ausleiteinrichtung für Kondensat.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19), dadurch gekennzeichnet, daß die Ausleiteinrichtung für Kondensat unten angebracht ist.
21. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kondensations-Einrichtung für Dampf.
22. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse thermisch isoliert ist.
23. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßeinrichtung den Dosis-Leistungs-Bedarf an Mikrowellen-Energie erfaßt.
24. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßeinrichtung den Trocknungsverlauf erfaßt.
25. Vorrichtung nach Anspruch 23) oder 24), dadurch gekennzeichnet, daß ein Thermometer eingesetzt ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 23) oder 24), dadurch gekennzeichnet, daß ein Manometer eingesetzt ist.
27. Vorrichtung nach Anspruch 23) oder 24), dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung konduktometrisch arbeitet.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27), dadurch gekennzeichnet, daß die konduktometrische Meßeinrichtung mit Gleichstrom arbeitet.
29. Vorrichtung nach Anspruch 23) oder 24), dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung die Masse des Guts bestimmt.
30. Vorrichtung nach Anspruch 23) oder 24), dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung gravimetrisch arbeitet.
31. Vorrichtung nach Anspruch 30), dadurch gekennzeichnet, daß die gravimetrische Meßeinrichtung eine Transportwaage ist.
32. Vorrichtung nach Anspruch 23) oder 24), dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung kontinuierlich arbeitet.
33. Vorrichtung nach Anspruch 23) oder 24), dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung stichprobenweise arbeitet.
34. Vorrichtung nach Anspruch 23) oder 24), dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung eine Zeiterfassung vornimmt.
35. Vorrichtung nach Anspruch 23) oder 24), dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Trockenguts eine sensorische Prüfung stattfindet.
36. Vorrichtung nach Anspruch 35), dadurch gekennzeichnet, daß die sensorische Prüfung auf Zersetzung anspricht.
37. Vorrichtung nach Anspruch 35), dadurch gekennzeichnet, daß die sensorische Prüfung auf Temperatur anspricht.
38. Vorrichtung nach Anspruch 35), dadurch gekennzeichnet, daß die sensorische Prüfung auf den Feuchtegrad anspricht.
39. Vorrichtung nach Anspruch 35), dadurch gekennzeichnet, daß die sensorische Prüfung auf Temperatur und Feuchtegrad anspricht.
40. Vorrichtung nach Anspruch 23) oder 24), dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlungszeit nach der Länge des Guts berechnet wird.
41. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Regeleinrichtung.
42. Vorrichtung nach Anspruch 41), dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung die Bestrahlungszeit steuert.
43. Vorrichtung nach Anspruch 41), dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung die Leistung des Mikrowellen-Generators steuert.
44. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Abluft- Analysator.
45. Vorrichtung nach Anspruch 44), dadurch gekennzeichnet, daß der Abluft-Analysator auf Zersetzungsbestandteile des Trockenguts anspricht.
46. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung eines punktuell geringeren Leistungsbedarfs, z. B. bei Ästen, eine örtliche Absenkung der Mikrowellenleistung erfolgt.
47. Vorrichtung nach Anspruch 46), dadurch gekennzeichnet, daß eine zeitliche Absenkung der Mikrowellenleistung erfolgt.
48. Vorrichtung nach Anspruch 46) oder 47), dadurch gekennzeichnet, daß die punktuelle Absenkung der Mikrowellenleistung elektrisch geschieht.
49. Vorrichtung nach Anspruch 48), dadurch gekennzeichnet, daß die punktuelle Absenkung der Mikrowellenleistung mechanisch durch Abschattierung geschieht.
50. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Trocknungsgrad des Guts am Ende der Vorrichtung annähernd der Gleichgewichts-Feuchte unter den Bedingungen der künftigen Nutzung hinsichtlich Temperatur und relativer Raumfeuchte entspricht.
51. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein beliebiger Trocknungsgrad des Guts möglich ist.
52. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hitze-Sterilisierung bei einer Temperatur über 343 K erfolgt.
53. Vorrichtung nach Anspruch 52), dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur zwischen 350 K und 400 K liegt und über eine bestimmte Mindestzeit aufrechterhalten wird.
54. Vorrichtung nach Anspruch 53), dadurch gekennzeichnet, daß die bestimmte Mindestzeit 0,3 bis 2 Stunden andauert.
55. Vorrichtung zur Nachbehandlung des beim Abkühlen an Luft nachtrocknenden Holzes nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Trocknung ein Säge-, Hobel- oder Fräß-Werk durchlaufen wird und die spanabhebende Nachbearbeitung einschließlich weiterem Zusägen in einem Arbeitsgang kontinuierlich erfolgt.
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|---|---|---|---|
| DE29924243U DE29924243U1 (de) | 1999-08-24 | 1999-08-24 | Vorrichtung zur Trocknung von Gütern |
Applications Claiming Priority (2)
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| DE1999140002 DE19940002A1 (de) | 1999-08-24 | 1999-08-24 | Anlage und Methode zur beschleunigten Trocknung schlechter Wärmeleiter |
| DE29924243U DE29924243U1 (de) | 1999-08-24 | 1999-08-24 | Vorrichtung zur Trocknung von Gütern |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE29924243U1 true DE29924243U1 (de) | 2002-12-19 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE29924243U Expired - Lifetime DE29924243U1 (de) | 1999-08-24 | 1999-08-24 | Vorrichtung zur Trocknung von Gütern |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE29924243U1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2177853A3 (de) * | 2008-10-18 | 2013-12-25 | S-Tech GmbH | Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen einer Vielzahl von Holzstücken |
-
1999
- 1999-08-24 DE DE29924243U patent/DE29924243U1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2177853A3 (de) * | 2008-10-18 | 2013-12-25 | S-Tech GmbH | Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen einer Vielzahl von Holzstücken |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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