AT8790U1 - Verfahren zur trocknung von holz - Google Patents

Abstract

Ein Steuerverfahren für die Holztrocknung definiert zumindest zu Beginn des Trocknungsvorganges den gewünschten Trocknungsgrad anhand von Zielwerten für charakteristische Parameter für das Holz, misst zyklisch die Kerntemperatur des Holzes und auch die Temperatur der Luft in der Trockenkammer und der Zuluft, als auch die Feuchte der Zuluft und regelst danach einige Umgebungsparameter in der Trockenkammer automatisch ein. Um den Trocknungsvorgang automatisch und schonend zu gestalten, und darüber hinaus Energie und Zeit gegenüber herkömmlichen Verfahren einzusparen, werden in jedem Zyklus darüberhinaus die Feuchte des Holzes als auch der Abluft gemessen, und werden aus den Werten aller gemessenen Parameter und den definierten Zielwerten automatisch Sollwerte für die charakteristischen Parameter für den nächsten Zyklus bestimmt und im nächsten Messzyklus mit den jeweiligen Istwerten verglichen.

Description

2 AT 008 790 U1

Die Erfindung betrifft ein Steuerverfahren für die Holztrocknung, bei welchem zumindest zu Beginn des Trocknungsvorganges der gewünschte Trocknungsgrad anhand von Zielwerten für charakteristische Parameter für das Holz definiert wird, die Kerntemperatur des Holzes zyklisch und auch die Temperatur der Luft in der Trockenkammer und der Zuluft, als auch die Feuchte 5 der Zuluft gemessen und danach einige Umgebungsparameter in der Trockenkammer automatisch eingeregelt werden.

Allgemein unterscheidet man zwischen der Naturtrocknung sowie der Klimatrocknung, wobei die Klimatrocknung in verschiedenen Verfahren durchgeführt werden kann, wie zum Beispiel io als: a) Frischluft-Ablufttrocknung (Konventionelle Holztrocknung) b) Wärmepumpentrocknung (Kondensationsprinzip) c) Vakuumtrocknung 15

Dabei können alle diese Varianten in verschiedenen mechanisch/technischen Ausführungsarten angewendet werden. Bei allen bis jetzt bekannten Verfahren wird jeweils nach der relativen Feuchte in der Umluft, genannt Gleichgewichtsfeuchte des Holzes, geregelt und dadurch das Holz je nach Sorte zeitabhängig getrocknet. 20 In der EP 429 947 A1 ist ein Steuerverfahren für die Holztrocknung beschrieben, bei dem wie eingangs dargestellt als alleiniger führender Meßwert nur die Holztemperatur in definierbaren Zeitabständen ermittelt und auf dieser Basis die Lufttemperatur sowie die Luftfeuchte in der Trocknungskammer eingeregelt wird. Diese beiden letzteren Parameter werden durch ebenfalls manuell eingebbare Proportionalitätsfaktoren „schärfer“ oder „sanfter“ mit der Führungsgröße 25 der aktuellen Holztemperatur verknüpft. Hingegen werden die Hoizfeuchte und die Luftfeuchte der Abluft aus der Behandlungskammer nicht zur Regelung herangezogen.

Auch die DE 199 51 627 A1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen, insbesondere von Holz, bei welcher ein Überdruck in der Trocknungskammer eingestellt wird, welcher 30 aber rein der Einrichtung bzw. Aufrechterhaltung einer Luftströmung im System dient und für die Trocknung an sich zweitrangig ist. Die Art der Regelung und der dafür verwendeten Führungsgrößen ist nicht geoffenbart.

Gemäß der Lehre der DE 37 15 511 A1 wird in einem Druckbehälter mittels Heizeinrichtungen 35 eine bestimmte Temperatur eingestellt, wobei ein fixer Zyklus zwischen Aufheizeri bei erhöhtem Druck und Kühlen bei vermindertem Druck vorgegeben ist. Die Temperatur wird nicht durch geregelte Zuluftzufuhr eingestellt, und auch deren Temperatur wird nicht für die Steuerung des gesamten Trocknungsverfahrens herangezogen. Auch die Feuchte der Zuluft und auch der Abluft werden nicht gemessen, lediglich die Feuchte des Holzes, die Temperatur des Ho.lzes 40 wird überhaupt nicht berücksichtigt.

Hingegen wird beim Verfahren, das in der DE 43 19603 A1 geoffenbart ist, die Temperatur im Behandlungsraum durch Zuluft mit regelbarer Temperatur eingestellt, ftir die Steuerung des Verfahrens werden jedoch die Feuchte der Zuluft und auch der Abluft nicht herangezogen, 45 sondern allein die Feuchte des Holzes. Die Temperatur des Holzes wird ebenfalls nicht als Führungsgröße herangezogen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war ein Steuerverfahren der eingangs angegebenen Art, bei welchem nach Vorgabe der Endparameter des gewünschten Trocknungsgrades der so Trocknungsvorgang automatisch und schonend abläuft, wobei sämtliche Produktfaktoren sowie die externen Faktoren möglichst optimal für den Trocknungsprozeß geregelt werden. Dabei soll der Prozeß darüber hinaus derart ablaufen, dass hierbei Energie und Zeit gegenüber herkömmlichen Verfahren eingespart wird. 55 Zur Lösung dieser Aufgabe ist das eingangs beschriebene Steuerverfahren erfindungsgemäß 3 AT 008 790 U1 dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Zyklus darüberhinaus die Feuchte des Holzes als auch der Abluft gemessen werden, und aus den Werten aller gemessenen Parameter und den definierten Zielwerten automatisch Sollwerte für die charakteristischen Parameter für den nächsten Zyklus bestimmt und im nächsten Messzyklus mit den jeweiligen Istwerten verglichen werden. 5 Die neue Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß durch die Regelung unter Berücksichtigung des relativen Feuchteunterschiedes zwischen dem Produkt und der umgebenden Luft mit geringem Energieaufwand, in Verbindung mit einer ständigen anpassenden Luftverdichtung, eine gleichmäßigen Verteilung der Luft im gesamten Bereich um das zu trocknende Holz und damit ein schnelleres gleichmäßiges Erwärmen oder Abkühlen im Kem des Holzproduktes erreicht io wird. Dabei wird keine zusätzliche Befeuchtung durch Einspritzen von Wasserdampf und auch keine Entfeuchtung über Kälteregister benötigt. Der Zeitraum zum Erreichen der notwendigen Kerntemperatur ist abhängig von der Anfangstemperatur und der Dicke des Holzes, sowie dem Wassergehalt im Kem bis zum Rand, und ergibt sich je nach diesen Produkteigenschaften automatisch. 15

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, daß aus den gemessenen Istwerten für die Kerntemperatur des Holzes, die Temperatur der Luft in der Trockenkammer und die Temperatur der Zuluft, sowie die Feuchte des Holzes als auch der Zu- und Abluft Istwerte für weitere Parameter abgeleitet werden, und daß aus gemessenen und abgeleiteten Werten sowie 20 den definierten Zielwerten automatisch Sollwerte für die gemessenen und die abgeleiteten Parameter für den nächsten Zyklus bestimmt und im nächsten Messzyklus mit den jeweiligen Istwerten verglichen wird.

Vorteilhafterweise wird dabei der Luftdruck in der Trocknungskammer geregelt. Solange der 25 Prozessabschnitt auf die vorgegebene eingestellte Kemtemperatur stattfindet, wird hierbei der Luftdruck um das Produkt normalerweise höher sein als im Kem, so daß ein frühzeitiges Austrocknen am Rand des Produktes vermieden und die eigentliche Wasserabgabe nach Erreichen der optimalen Kerntemperatur eingeleitet wird. 30 Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann auch der Dampfdruck der Luft in der Trocknungskammer geregelt werden.

Vorzugsweise wird die Feuchte zumindest des Holzes über dessen Leitfähigkeit bestimmt. 35 In der nachfolgenden Beschreibung soll die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Verweis auf die beiden beigefügten Zeichnungsfiguren näher erläutert werden.

Dabei zeigt die Fig. 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und Fig. 2 ist ein Ablaufdiagramm des erfindungsge-40 mäßen Steuerverfahrens.

Das zu trocknende Gut befindet sich in einer dicht abgeschlossenen Trocknungskammer 1. Über einen Temperatursensor 2 und eine Vorrichtung 3 zur Leitfähigkeitsmessung werden die Kerntemperatur des Holzes und dessen Wassergehalt bestimmt und der Steuereinrichtung 4 45 übermittelt. Über weitere Temperatursensoren 5, 6, 7, 8 werden die Temperatur der Luft in der Trockenkammer und die Temperatur der Zuluft, sowie die Feuchte auch der Zu- und Abluft gemessen. Vorteilhafterweise wird auch der Druck in der Trocknungskammer 1 über einen Drucktransmitter 9 überwacht. so Wie im Ablaufschema der Fig. 2 deutlich dargestellt ist, wird zumindest einmal zu Beginn des Trocknungsvorganges der gewünschte Trocknungsgrad anhand charakteristischer Parameter definiert, und werden aus den gemessenen und den definierten Parametern automatisch Sollwerte für die gemessenen Parameter für den nächsten Zyklus bestimmt und im nächsten Messzyklus mit den jeweiligen Istwerten verglichen. In der Steuereinrichtung 4 ist ein Softwarealgo-55 rithmus realisiert, der sämtliche variable physikalische Berechnungen in einen

Claims (5)

1. 4 AT 008 790 U1 Steuerungsprozeß umwandelt und bei Abweichung von Ist- und Sollwerten die externen Regeleinrichtungen ansteuert und dadurch dem Produkt die notwendige Umgebung für einen schonenden und energieoptimalen Trocknungsprozeß schafft. 5 Zur Regelung der Umgebungsparameter in der Trocknungskammer 1 wird über die Steuereinrichtung 4 ein frequenzgesteuerter Ventilator 10 und ein frequenzgesteuerter Abluftventilator 11 angesteuert, die in Verbindung mit einer Frischluftklappe 12, Umluftklappe 13, Abluftklappe 14, Außenluftklappe, Raumluftklappe 15, sowie bei größeren Anlagen mit einer zusätzlichen Wechselklappe 16 die Umgebungsluftdichte als auch die Feuchte in der Trocknungskammer 1 io bestimmen. Dabei fließen auch die automatische Berechnung des Wassergehaltes yom Kern (über die Leitfähigkeit) sowie der Sättigung der Umluft in die Steuerung des Trocknungsprozesses ein, wodurch die vorgegebenen Endparameter den Zeitkorridor bestimmen und die technische Anlage sämtliche Steuerungen je nach Bedarf einsetzt. Vorzugsweise können noch Temperaturfühler 17, 18 für die Außenluft und die Frischluft vorgesehen sein. Da aus der über den 15 Algorithmus in der Steuereinrichtung 4 erfolgenden Abstimmung der Umluftdichte und - menge, der Frischluftmenge und Abluftmenge, in Berücksichtigung des Istwertes und des Sollwertes des Trocknungsgrades, in Verbindung mit der jeweiligen vorgegebenen Kerntemperatur sowie Isttemperatur und Solltemperatur, auch die gegebene und errechnete Dampfsättigung in der Zuluft, Umluft und Abluft eingeht, wird eine ständige kontrollierte Produktumgebungsluftdichte 20 mit der dementsprechenden errechneten Sättigung aufrechterhalten, durch welche das Holz schonend das Wasser abgeben kann, ausgehend vom Kem bis hin an den Produktrand. Die eigentliche Wasserabgabe aus der Rückluft erfolgt durch Entspannen der Luft (Kondensation). Damit kann ein Kälteregister 19 sparsam betrieben oder gar ganz vermieden werden, ebenso wie durch gezielte Beimischung von Frischluft oder Raumluft eine geringere Heizleistung der 25 Heizeinrichtung 20 benötigt wird, um die Zuluft auf Temperatur zu halten. Durch die vorliegende Erfindung ist es möglich jegliches zu trocknendes Holz bezüglich der Wasserabgabe auf Prozentgenauigkeit und produktbestimmenden Zeitraum zu steuern. Die dafür notwendigen externen Messtelleneinrichtungen werden je nach Produkt ausgewählt und 30 in den Softwarealgorithmus eingebunden. Ansprüche: 1. Steuerverfahren für die Holztrocknung, bei welchem zumindest zu Beginn des Trock nungsvorganges der gewünschte Trocknungsgrad anhand von Zielwerten für charakteristische Parameter für das Holz definiert wird, die Kerntemperatur des Holzes zyklisch und auch die Temperatur der Luft in der Trockenkammer und der Zuluft, als auch die Feuchte der Zuluft gemessen und danach einige Umgebungsparameter in der Trockenkammer au- 40 tomatisch eingeregelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Zyklus darüberhi- naus die Feuchte des Holzes als auch der Abluft gemessen werden, und aus den Werten aller gemessenen Parameter und den definierten Zielwerten automatisch Sollwerte für die charakteristischen Parameter für den nächsten Zyklus bestimmt und im nächsten Messzyklus mit den jeweiligen Istwerten verglichen werden. 45
2. 2. Steuerverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus den gemessenen Istwerten für die Kerntemperatur des Holzes, die Temperatur der Luft in der Trockenkammer und die Temperatur der Zuluft, sowie die Feuchte des Holzes als auch der Zu- und Abluft Istwerte für weitere Parameter abgeleitet werden, und daß aus gemessenen und abge- 50 leiteten Werten sowie den definierten Zielwerten automatisch Sollwerte für die gemesse nen und die abgeleiteten Parameter für den nächsten Zyklus bestimmt und im nächsten Messzyklus mit den jeweiligen Istwerten verglichen wird.
3. 3. Steuerverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftdruck in 55 der Trocknungskammer geregelt wird. 5 AT 008 790 U1
4. 4. Steuerverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfdruck der Luft in der Trocknungskammer geregelt wird.
5. 5. Steuerverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die 5 i Feuchte zumindest des Holzes über dessen Leitfähigkeit bestimmt wird. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55