AT8790U1

AT8790U1 - METHOD FOR DRYING WOOD

Info

Publication number: AT8790U1
Application number: AT0804706U
Authority: AT
Inventors: Siegfried Marx; Martin Marx
Original assignee: Siegfried Marx; Martin Marx
Priority date: 2004-12-21
Filing date: 2006-05-18
Publication date: 2006-12-15

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.A control method for the wood drying defined at least at the beginning of the drying process, the desired degree of drying using target values for characteristic parameters for the wood, cyclically measures the core temperature of the wood and the temperature of the air in the drying chamber and the supply air, and the humidity of the supply air and then adjust some environmental parameters in the drying chamber automatically. In order to make the drying process automatic and gentle, as well as saving energy and time compared to conventional methods, the moisture content of the wood as well as the exhaust air is measured in each cycle, and the values of all measured parameters and the defined target values are automatically set to the characteristic parameters for the next cycle are determined and compared in the next measuring cycle with the respective actual values.

Description

2 AT 008 790 U12 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.The invention relates to a control method for wood drying, wherein at least at the beginning of the drying process, the desired degree of drying is defined by target values for characteristic parameters for the wood, the core temperature of the wood cyclically and also the temperature of the air in the drying chamber and the supply air, as also the humidity 5 of the supply air measured and then some environmental parameters are automatically adjusted in the drying chamber.

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 15In general, a distinction is made between natural drying and air-drying, wherein the drying of the air can be carried out in various processes, such as, for example: a) fresh air exhaust air drying (conventional wood drying) b) heat pump drying (condensation principle) c) vacuum drying 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.All of these variants can be used in various mechanical / technical embodiments. In all methods known to date, the relative humidity in the circulating air, called the equilibrium moisture content of the wood, is regulated in each case, and the wood is thereby dried time-dependently, depending on the variety. In EP 429 947 A1, a control method for wood drying is described in which, as described above, the sole leading measured value only determines the wood temperature at definable time intervals and on this basis the air temperature and the air humidity in the drying chamber are adjusted. These two latter parameters are linked to the reference variable 25 of the current wood temperature by means of also manually input proportionality factors "sharper" or "gentler". By contrast, the Hoizfeuchte and the humidity of the exhaust air from the treatment chamber are not used for control.

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.DE 199 51 627 A1 also shows a method and a device for drying, in particular of wood, in which an overpressure in the drying chamber is set, but which serves purely for the establishment or maintenance of an air flow in the system and for the drying itself is secondary. The type of control and the reference variables used for it is not disclosed.

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.According to the teaching of DE 37 15 511 A1, a specific temperature is set in a pressure vessel by means of heaters 35, wherein a fixed cycle between Aufheizeri at elevated pressure and cooling at reduced pressure is specified. The temperature is not adjusted by regulated supply air supply and also its temperature is not used for the control of the entire drying process. Also, the humidity of the supply air and the exhaust air are not measured, only the moisture of the wood, the temperature of Ho.lzes 40 is not considered at all.

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.On the other hand, in the process disclosed in DE 43 19603 A1, the temperature in the treatment room is adjusted by supply air with controllable temperature, but the humidity of the supply air and also of the exhaust air is not used for the control of the process, but only the humidity of the wood. The temperature of the wood is also not used as a reference variable.

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. 15The object of the present invention was a control method of the type specified, in which, after specification of the final parameter of the desired degree of drying so drying process automatically and gently, all product factors and the external factors are optimally regulated for the drying process. The process should also be such that energy and time are saved over conventional methods. In order to solve this problem, the control method described at the outset according to the invention is characterized in that, in addition, the moisture content of the wood as well as the exhaust air are measured in each cycle, and the values of all the measured parameters and the defined target values are automatically set to the desired values characteristic parameters are determined for the next cycle and compared in the next measurement cycle with the respective actual values. The new invention is characterized by the fact that the control, taking into account the relative humidity difference between the product and the surrounding air with low energy consumption, in conjunction with a constant adaptive air compression, a uniform distribution of air in the entire area around the wood to be dried and thus achieve faster uniform heating or cooling in the core of the wood product. No additional humidification by injection of water vapor and no dehumidification via cold registers is required. The time to reach the necessary core temperature depends on the initial temperature and the thickness of the wood, as well as the water content in the core to the edge, and results automatically depending on these product properties. 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.According to an advantageous embodiment, it is provided that actual values for further parameters are derived from the measured actual values for the core temperature of the wood, the temperature of the air in the drying chamber and the temperature of the supply air, as well as the moisture of the wood as well as the supply and exhaust air, and that from measured and derived values and from the defined target values, setpoint values for the measured and derived parameters for the next cycle are automatically determined and compared in the next measurement cycle with the respective actual values.

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.Advantageously, the air pressure in the drying chamber is regulated. As long as the process section 25 takes place to the predetermined set temperature, in this case the air pressure around the product will normally be higher than in the core, so that an early drying at the edge of the product is avoided and the actual water discharge is initiated after reaching the optimum core temperature. According to a further feature of the invention, the vapor pressure of the air in the drying chamber can also be regulated.

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.Preferably, the moisture content of at least the wood is determined by its conductivity. In the following description, the invention will be explained in more detail with reference to a preferred embodiment with reference to the two accompanying drawing figures.

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.1 shows a schematic representation of an exemplary system for carrying out the method according to the invention, and FIG. 2 is a flow chart of the control method according to the invention.

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 einenThe material to be dried is located in a sealed drying chamber 1. About a temperature sensor 2 and a device 3 for conductivity measurement, the core temperature of the wood and its water content are determined and the control device 4 45 transmitted. Other temperature sensors 5, 6, 7, 8, the temperature of the air in the drying chamber and the temperature of the supply air, and the humidity of the supply and exhaust air are measured. Advantageously, the pressure in the drying chamber 1 is monitored via a pressure transmitter 9. As clearly shown in the flow chart of Fig. 2, at least once at the beginning of the drying process, the desired degree of drying is defined by characteristic parameters, and from the measured and defined parameters, setpoint values for the measured parameters for the next cycle are automatically determined and in the next Measuring cycle compared with the respective actual values. In the control device 4, a software algorithm is realized, which converts all variable physical calculations into one

Claims

4 AT 008 790 U1 control system converts and controls the external control devices in the event of deviations from the actual and set values, thereby creating the necessary environment for the product for a gentle and energy-optimized drying process. To control the environmental parameters in the drying chamber 1, a frequency-controlled fan 10 and a frequency-controlled exhaust fan 11 is controlled by the control device 4, in conjunction with a fresh air damper 12, recirculation damper 13, exhaust damper 14, outside air damper, room air damper 15, and in larger systems with a additional change flap 16 determine the ambient air density and the humidity in the drying chamber 1 io. In this case, the automatic calculation of the water content of the core (via the conductivity) and the saturation of the circulating air flow into the control of the drying process, whereby the predetermined end parameters determine the time corridor and the technical system uses all controls as needed. Preferably, temperature sensors 17, 18 may be provided for the outside air and the fresh air. Since from the over 15 Algorithm in the control unit 4 taking place tuning the Umluftdichte and - amount, the amount of fresh air and exhaust air, taking into account the actual value and the desired value of the degree of drying, in conjunction with the respective predetermined core temperature and actual temperature and set temperature, and the given calculated vapor saturation in the supply air, recirculation and exhaust air is maintained a constant controlled product ambient air density 20 with the corresponding calculated saturation, through which the wood can gently release the water, starting from the core up to the product edge. The actual release of water from the return air takes place by relaxing the air (condensation). Thus, a cryostat 19 can be operated sparingly or even completely avoided, as well as by targeted admixture of fresh air or room air, a lower heating power of the heater 25 is required to keep the supply air to temperature. By the present invention, it is possible to control any wood to be dried in terms of percentage release and product-determining period of time. The necessary external measuring point devices are selected depending on the product and integrated into the software algorithm. Claims 1. A control method for wood drying in which, at least at the beginning of the drying process, the desired degree of drying is defined on the basis of target values for characteristic parameters for the wood, the core temperature of the wood cyclically and also the temperature of the air in the drying chamber and the supply air, and the humidity of the supply air is measured and then some ambient parameters in the drying chamber are automatically adjusted, characterized in that the moisture content of the wood as well as the exhaust air are measured in each cycle, and from the values of all measured parameters and Setpoint values for the characteristic parameters for the next cycle are automatically determined for the defined target values and compared with the respective actual values in the next measuring cycle. 45

2. Control method according to claim 1, characterized in that from the measured actual values for the core temperature of the wood, the temperature of the air in the drying chamber and the temperature of the supply air, and the moisture of the wood as well as the supply and exhaust air actual values for other parameters From the measured and derived values and the defined target values, setpoint values for the measured and derived parameters are automatically determined for the next cycle and compared with the respective actual values in the next measuring cycle.

3. Control method according to claim 1 or 2, characterized in that the air pressure is controlled in 55 of the drying chamber. 5 AT 008 790 U1

4. Control method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the vapor pressure of the air is controlled in the drying chamber.

5. Control method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the 5 i humidity of at least the wood is determined by its conductivity. For this purpose 2 sheets of drawings 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55