NO168204B - Dreibart lagermagasin - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og anordning for impregnering av tre.

Foreliggende oppfinnelse angir en fremgangsmåte og en anordning for vakuum-trykkimpregnering av tørket tre med flytende impregneringsvæsker, omfattende to eller flere kombinerbare væske-pumper, som kombineres under impregneringens trykkperiode, slik at energiforbruket i hvert enkelt tilfelle omtrent tilsvarer det teoretisk nødvendig minste pumpearbeid, som kreves for innføring av impregneringsvæsken i treet.

Det fundamentale prinsipp ved all treimpregnering er å

fylle treets hulrom helt eller delvis med et impregneringsmiddel,

som oftest en flytende impregneringsvæske som inneholder løste metallsalter, som i noen grad skal forandre treets egenskaper, f.eks. for-bedre dets resistens mot angrep av sopp og insekter, samt gjøre det

dimensjonsstabilt og mindre brennbart.

Treets hulrom, som forekommer både i og omkring ved-cellene, er i ferskt tre fyllt med vann som ved treets tørking trer ut og erstattes med luft. Denne luft må fjernes før hulrommene kan-fylles med impregneringsvæske. Ved impregneringen trenger impregneringsvæsken hovedsakelig inn gjennom margstrålene og trakeidcel-lenes ringporer, dvs. kanaler med bare noen hundredels millimeter i diameter. På grunn av dette, blir strømningsmotstanden for impregneringsvæsken meget stor, og det kreves et relativt høyt trykk for at den skal trenge inn i treet og fylle dets hulrom innenfor et rimelig tidsrom.

Det er allerede kjent i lang tid å impregnere tre ved hjelp av vakuum-trykkimpregnering, og anordninger med forskjellige slags utrustning er derfor fremstilt for gjennomføring av en slik impregnering. Disse anordninger omfatter en impregneringsbeholder for treet, som kan utsettes for vakuum respektive trykk ved hjelp av til sylinderen tilkoplede pumper. Impregneringsvæske pumpes eller suges inn i sylinderen fra en forsyningstank. Impregneringen fore-

går som oftest slik at treet først utsettes for vakuum i et visst tidsrom i impregneringsbeholderen for fjerning av luft fra treets hulrom, hvoretter impregneringsvæsken suges fra lagertanken over til impregneringsbeholderen. Når treet er omsluttet av impregneringsvæske, legges et trykk på beholderen for å understøtte impregneringsvæskens inntrengning i treet. Etter at trykket er opprett-holdt en viss tid, tilkoples beholderen til atmosfæren, hvoretter impregneringsvæsken tappes bort og impregneringen er avsluttet.

De impregneringsanordninger som forekommer på markedet

er enten utrustet med kompressorer eller utrustet med vakuumpumpe og en trykkpumpe (væskepumpe). I de anordninger som er utrustet med kompressor, anvendes ofte samme kompressor for tilveiebringelsen av såvel vakuum som trykk. Kompressoren er da tilkoplet til en trykk-beholder, som inneholder impregneringsvæske, og trykket i impregneringsbeholderen opparbeides av kompressoren via trykkbeholderen. På denne måte holdes impregneringsbeholderen alltid fyllt med impregneringsvæske i trykkperioden. En ulempe med denne anordning er at de benyttede kompressorer må ha stor kapasitet for at et tilstrekkelig høyt trykk skal kunne oppnås i impregneringsbeholderen. For å få et trykk på ca. 8 kg/cm , kreves en kompressor som har en effekt på ca. 25 hk. Dessuten er det vakuum som oppnås med en kompressor alt for lavt til at et tilfredsstillende impregneringsresultat blir oppnådd. Det er også meget uøkonomisk fra et driftssynspunkt å benytte en og samme kompressor eller trykkpumpe under hele trykkperioden, ettersom denne har et konstant, relativt høyt energiforbruk under hele trykkperioden, mens det nødvendige energiforbruk for gjennomføring av pumpearbeidet varierer meget i løpet av denne periode. Hvis trykkperioden skal begrenses til en tid av to timer eller mindre, er nemlig det nødvendige energiforbruk stort i begynnelsen av trykkperioden når treet lett tar opp impregneringsvæsken samt i løpet av den tid trykket

skal opparbeides til en viss ønsket verdi, mens det siden kreves relativt lite energi for å opprettholde dette trykk. Fig. 1 viser et ty-pisk diagram, oppstilt ved impregnering av ledningsstolper, idet mengden av den opptatte impregneringsvæske er gitt som funksjon av tiden under trykkperioden. Av diagrammet fremgår at opptaket av impregneringsvæske går relativt hurtig i løpet av ca. /\. 0% av den nød-vendige trykktid, som i dette tilfelle er ca. 2 timer for å oppnå en ønsket impregneringsgrad. Trykket opparbeides under trykkperioden til en bestemt verdi (ca. 8 kg/cm ) som siden holdes omtrent konstant for resten av trykkperioden. I diagrammet er det angitt trykket i noen forskjellige tidspunkter i begynnelsen av trykkperioden. En øk-ning av trykket ut over en viss verdi forbedrer bare i liten grad opptaket av impregneringsvæske, slik at impregneringsgraden først og fremst beror på lengden av trykkperioden.

De kompressorer eller trykkpumper som er benyttet i de inntil nu kjente impregneringsanordninger av normal størrelse, dvs. slike med et impregneringssylindervolum på ca. JO rrP, avgir en effekt på ca. 25 hk under hele trykkperioden. Denne effekt kreves for gjen-nomføringen av pumpearbeidet i begynnelsen av trykkperioden, hvis denne skal begrenses til en tid på to timer eller mindre. Bare en liten del av effekten utnyttes på denne måte i form av nyttig pumpearbeid under en så stor del som ca. 60% av trykkperioden. Dette innebærer en stor ulempe sett ut fra driftsøkonomisk synspunkt.

Foreliggende oppfinnelse angir en forbedret fremgangsmåte og en forbedret automatisk styrt anordning for vakuum-trykkimpregnering av tørket tre, i hvilken impregneringen kan utføres med meget lavere energiforbruk og på kortere tid enn i de hittil kjente impregneringsanordninger av tilsvarende størrelse. Ved hjelp av oppfinnelsen, blir det mulig at energiforbruket i hvert enkelt tilfelle under impregneringens trykkperiode blir meget nær ved å falle sammen med det teoretisk nødvendige pumpearbeid. Dette oppnås ifølge oppfinnelsen på den måte at evakueringen utføres med en særskilt vakuumpumpe og at trykkstigningen utføres med i hvert fall to trykkpumper av forskjellig kapasitet og maksimalt arbeidstrykk, idet kapasiteten er høyere for lavere maksimalt arbeidstrykk, og at disse pumper drives således at den samlede pumpeeffekt i hvert tidspunkt under trykkperioden i hovedsaken faller sammen med den til treets evne til å oppta impregneringsvæske svarende nødvendige pumpeeffekt, men ikke vesentlig overstiger denne. For anordningen ifølge oppfinnelsen er det et hovedsaklig kjennetegn at den omfatter to eller flere kombinerbare trykkpumper, som er tilkoplet direkte til impregneringsbeholderen, og at pumpene har en felles kapasitet som er avpasset til å opparbeide et ønsket sluttrykk på f.eks. 5~14 kg/cm Q i impregneringsbeholderen, idet en av pumpene har en kapasitet som er tilpasset til å opprettholde sluttrykket når de andre pumpene stenges.

Den kapasitet som kreves for de benyttede pumpene i anordningen ifølge oppfinnelsen er avhengig av anordningens størrelse. Vanligvis opprettholder man et trykk på 5-14 kg/cm , fordelaktig 8-14 kg/cm , under trykkperiodens siste del. Trykk som overstiger 14 kg/cm bør unngås, da treets celler derved ødelegges. Ved at trykkpumpene i anordningen ifølge oppfinnelsen er koplet direkte til impregneringsbeholderen, får man en bedre virkningsgrad enn hvis disse hadde vært tilkoplet til en mellomliggende trykksylinder, slik som tilfellet er i eldre anordninger. Dette gjør at trykkpumpene i anordningen ifølge oppfinnelsen kan dimensjoneres for en mindre avgitt effekt. Dessuten kan trykkperiodens lengde forkortes, noe som er meget vesentlig, ettersom anordningen derved får større kapasitet. I en impregneringsanordning hvor impregneringsbeholderen har et volum på ca. 30 m^, er det tilstrekkelig å kombinere to trykkpumper, en lavtrykkspumpe og en høytrykkspumpe, idet pumpene fordelaktig har en felles kapasitet tilsvarende ca. 10 hk angitt effekt, som'er den effekt som kreves for å utføre pumpearbeidet i begynnelsen av trykkperioden i et tidsrom på 8-I5 minutter. Høytrykkspumpen behøver derved bare avgi en effekt på ca. 3 n^ f°r a opprettholde et trykk på ca. 14 kg/cm p . Så snart et trykk på 5 - 7 kg/cm p er opparbeidet i den første del av trykkperioden med samtlige pumper innkoplet, stenges lavtrykkspumpen, hvoretter høytrykkspumpen opparbeider det rest-erende nødvendige trykk og opprettholder dette under resten av perio-den. Det er også mulig å anordne pumpene slik at pumpearbeidet under trykkperiodens begynnelse utføres med en enkelt pumpe (en lavtrykkspumpe) som har en dertil tilpasset kapasitet (ca. 10 hk avgitt effekt) som stenges når et egnet trykk er opparbeidet, samtidig som høytrykkspum-pen eller -pumpene startes. Arbeidskapasiteten for pumpene i anordningen ifølge oppfinnelsen kan på denne måten bringes ned til 10 hk avgitt effekt under ca. QOfo av trykkperioden og til 3 hk avgitt effekt under ca. 60% av trykkperioden, mens det i en anordning av konvensjonell type av samme størrelse kreves 25 hk avgitt effekt under hele trykkperioden. Anordningen ifølge oppfinnelsen medfører i dette tilfelle en energibesparelse på ca. 75$»

Anordningen ifølge oppfinnelsen er utstyrt med en separat vakuumpumpe. Denne bør i en anordning av normal størrelse ha en avgitt effekt på ca. 15 hk, som medfører en vesentlig energibesparelse også under vakuumperioden i sammenlikning med en kompressor-utrustet anordning av konvensjonell type, som krever en effekt på ca. 25 hk også under vakuumperioden. Ved benyttelsen av en separat vakuumpumpe er det dessuten mulig å opparbeide et høyere vakuum i anordningen ifølge oppfinnelsen enn ved benyttelse av kompressorer, som gjør at en bedre impregnering oppnås.

Innenfor oppfinnelsens ramme er det mulig å kombinere flere enn to trykkpumper. I anordninger større enn JO m^ er det hensiktsmessig å kombinere tre pumper, idet to av disse stenges hver for seg når forskjellige mellomtrykk er oppnådd, hvoretter sluttrykket frembringes og opprettholdes med en enkelt pumpe.

En ytterligere fordel ved å kombinere flere trykkpumper ifølge oppfinnelsen er at de pumpemotorer som kreves er så små at de uten vanskeligheter kan startes ved direkte tilslag, noe som gjør det mulig å automatisere anordningen uten større ekstra-omkostninger.

Konvensjonelle anordninger krever overvåkning under hele den tid impregneringen foregår, mens en impregnering som utføres i en anordning ifølge oppfinnelsen styres helt automatisk, og manuelt arbeid kreves kun når treet legges inn i impregneringsbeholderen samt når impregneringen startes.

En automatisert anordning ifølge oppfinnelsen omfattende to trykkpumper beskrives nedenfor i tilslutning til fig. 2. Anordningen består av en impregneringssylinder 1 til hvilken impregneringsvæske suges fra lagertanken 2 gjennom rørledningen 3- Rørledningen 3 er utstyrt med en servoventil 4-> som ved bestemte signaler kan stenges og åpnes enten ved hjelp av en tilkoplet motor eller ad elektro-magnetisk vei. Over servoventilen er en shuntet overstrømningsven-til 5 koplet. Når servoventilen 4 er stengt, slipper overstrømnings-ventilen gjennom impregneringsvæske fra impregneringssylinderen til lagertanken når den påvirkes av et visst trykk. Impregneringssylinderen står tildels i forbindelse med trykkpumpene 6 (høytrykkspumper) og 7 (lavtrykkspumper) via rørledningen 8, treveis-kranen 9 °g rør-ledningen 10 og tildels i forbindelse med vakuumpumpen 11 via rørled-ningen 8, treveis-kranen 9 °g rørledningen 12, vakuumtanken 13 og rørledningen 14. Treveis-kranen 9 er motorstyrt og kan på bestemte signaler innta "trykkstilling" henholdsvis "vakuumstilling". Ved "trykkstilling" er trykkpumpene tilkoplet til impregneringssylinderen og ved "vakuumstilling" er vakuumpumpene tilkoplet til impregneringssylinderen. Treveis-kranen er utstyrt med en slippekontakt som ved "trykkstilling" gir en impuls til trykkpumpene slik at de starter. Trykkpumpenes sugesider er ved hjelp av rørledningen 15 tilkoplet

til lagertanken. Trykkledningen fra lavtrykkspumpen er utstyrt med en trykkstrømbryter 16 og en tilbakeslagsventil 17. Trykkstrømbryt-eren bryter strømmen til lavtrykkspumpen når et visst trykk er oppnådd i trykkledningen. Tilbakeslagsventilen hindrer impregnerings-løsningen i å strømme fra impregneringssylinderen til lagertanken via lavtrykkspumpen, når denne er koplet ut. Vakuumtanken 13, som er tilkoplet mellom impregneringssylinderen og vakuumpumpen, er utstyrt med en nivåelektrode l8. Denne har to metallelektroder, mellom hvilke strømovergang finner sted når de omsluttes av impregneringsvæske, som inneholder ioniserende metallsalter. Ved strømovergang mellom elektrodene blir det gitt en impuls til servoventilen 4> slik at den stenger rørledningen 3> samtidig som en impuls blir sendt til treveis-kranen slik at den går over i "trykkstilling". Rørledningen 14 er utstyrt med en lufteventil 19 med den oppgave å slippe inn luft i systemet for å muliggjøre tømming av dette ved en avsluttet trykkperiode. Anordningen er videre utstyrt med hovedstrømbrytere 20 for trykkpumpen, henholdsvis vakuumpumpen, et manometer 21, et vakuum-meter 22 samt et tidsur 23> som koples til releer 24> som kan sende impulser til servoventilen og strømbryterne.

I det følgende beskrives, i tilslutning til figurene 3"4> hensiktsmessig utførelsesformer for visse komponenter i anordningen. Således vises i fig. 3 et snitt gjennom en fordelaktig servoventil med reguleringsanordning. På ventilspindelen 25 er en liten elektrisk motor 26 koplet via et tanndrev 27. Når motoren blir skrudd ned langs ventilkjeglen 28 i stengt stilling, trer en faseomkopler i funksjon i samme øyeblikk som strømmen brytes og ventilen fikseres i stengt stilling. Ved at motorens faser nu er omkoplet, får motoren nu en motsatt rotasjonsretning ved neste starttilfelle og kommer således til å åpne ventilen. Ventilens stillingsimpulser og dens arbeidsim-pulser kan fordelaktig koples til en magnetstyrt strømbryter, f.eks. av kontakttypen, som koples inn i motorens nettkrets. Denne kontakt er magnetstyrt med 24 volts manøverspenning og arbeider tilfredsstillende ned til ca. Qofo av merkespenningen, noe som er av betydning når noen av arbeidsimpulsene skal styres av en elektrolyttelektrode, hvor man må regne med et visst spenningsfall i elektrodegapet.

Fig. 4 er en prinsippskisse som i snitt viser en fordelaktig utformning av overstrømningsventilen 5» Væsken har den strøm-ningsretning som pilene angir. Stempelet 29 er konisk utformet og sitter tett i en konisk åpning i ventilen. Stempelet er belastet med en fjær 30- Stivheten for fjæren velges slik at stempelet åpner og slipper gjennom væske når et ønsket trykk er oppnådd ovenfor stempelet .

Også tilbakeslagsventilen 17 kan hensiktsmessig utformes som en ventil av den type som er vist i fig. 4*

Vakuumpumpen utgjøres med fordel av en væskeringspumpe. Med en væskeringpumpe, som har en avgitt effekt på ca. 15 hk, kan et vakuum på 95 - 98$ opparbeides i. løpet av en tid på 10 minutter i en impregneringsanordning av normal størrelse, og dessuten elimineres risikoen for skader forårsaket ved at impregneringsvæsken fra impregneringssylinderen kommer inn i pumpen. Treveis-kranen 9 kan fordelaktig utgjøres av en kikkran, som reguleres på samme måte som servoventilen 4« Slippekontakten fungerer slik at en på kranens utside, til kiklegemet tilkoplet vridbar kontaktdel, slutter strømmen mellom to stifter, når kranen inntar "trykkstilling".

Trykkstrømbryteren 16 kan bestå av et fjærbelastet stem-pel, som er tilkoplet til lavtrykkspumpens trykkledning, idet fjæren har en slik motstand at stempelet påvirkes og bryter strømmen til lavtrykkspumpen når et trykk på 5 - 7 kg/cm er oppnådd i trykkledningen.

I tilfelle av at trykket under trykkperioden opparbeides utelukkende med lavtrykkspumpen, kan trykkstrømbryteren på lavtrykkspumpens trykkside utformes så den slutter strømmen til høytrykkspum-pen samtidig som den bryter strømmen til lavtrykkspumpen.

Når det benyttes en impregneringsvæske som er elektrisk indifferent, kan nivå-elektroden 18 hensiktsmessig fremstilles som en flyteelektrode. Trykkpumpene kan fordelaktig fremstilles av vanlige sentrifugalpumper.

En impregnering i den beskrevne anordning gjennomføres

på følgende måte. Trevirket legges inn i impregneringssylinderen 1

og sidelukene lukkes. Treveis-kranen 9 settes i "vakuumstilling",

hvoretter vakuumpumpen 11 startes over tidsuret 23 • Etter den tid som er nødvendig for å oppnå et viss vakuum i impregneringssylinderen,

gir tidsuret via et relé 24 en impuls til servoventilen 4> slik at den åpner, idet impregneringsvæsken suges opp i impregneringssylin-

deren fra lagertanken 2. Når impregneringssylinderen er fyllt med impregneringsvæske, strømmer denne over i vakuumtanken 13. Når nivå-elektroden l8 omsluttes av løsningen, gir den en impuls til servo-

ventilen 4 så den stenger. Samtidig sondes en impuls til treveis-

kranen så den går over til "trykkstilling". En slippekontakt på tre-veiskranen gir i "trykkstilling" en impuls til trykkpumpene 6 og 7

så de starter. Når et visst trykk, f.eks. 7 kg/cm er opparbeidet,

frakoples lavtrykkspumpen 7 av trykkstrømbryteren 16, hvoretter høy-trykkspumpen 6 alene opprettholder trykket. Når trykket er økt til 8 - 14 kg/cm åpnes overstrømningsventilon 5 °G en del av impregneringsvæsken strømmer tilbake til lagertanken. På denne måte opprett-

holdes et konstant trykk i systemet under resten av trykkperioden og impregneringssylinderen er alltid fyllt med impregneringsvæske.

Etter en tid som fordelaktig bestemmes av hvilken impregneringsgrad

som er ønsket, bryter tidsuret strømmen til anordningen og pumpen stanser. Servoventilen er åpne i strømløs tilstand og åpnes således når pumpen stanser, hvorved impregneringssylinderen tømmes for impregneringsvæske og impregneringen er avsluttet.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for vakuumtrykkimpregnering av tre, ved at treet innføres i en impregneringsbeholder, denne evakueres, impregneringsvæske føres inn og impregneringsbeholderen settes under over-

trykk for å støtte impregneringsvæskens innsugning i treet,karakterisert ved at evakueringen utføres med en særskilt vakuumpumpe og at trykkstigningen utføres med i hvert fall to trykkpumper av forskjellig kapasitet og maksimalt arbeidstrykk, idet kapasiteten er høyere for lavere maksimalt arbeidstrykk, og disse pumper drives slik at den samlede pumpeeffekt i hvert tidspunkt under trykkperioden i hovedsaken faller sammen med den til treets evne til å oppta impregneringsvæske svarende nødvendige pumpeeffekt, men ikke vesentlig overstiger denne.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at trykkpumpene bringes til å arbeide hver for seg eller gruppevis på en slik måte at den samlede kapasitet til de i et gitt øyeblikk under trykkperioden virksomme trykkpumper hovedsaklig tilsvarer treets evne til å ta opp impregneringsvæsken ved det herskende trykk, idet de pumper som er dimensjonert slik at deres maksimale arbeidstrykk er lavere enn det høyeste nødvendige trykk, koples ut ved oppnåelsen av deres respektive maksimale arbeidstrykk, mens den for det høyeste maksimale arbeidstrykk dimensjonerte pumpe holdes i virksomhet til trykkperiodens slutt.

3- Anordning for vakummtrykkimpregnering av tre ved hjelp av fremgangsmåten ifølge krav 1, omfattende en impregneringsbeholder, en beholder for impregneringsvæske, en forbindelsesledning mellom impregneringsbeholderen og beholderen for impregneringsvæske samt pumper for frembringelsen av trykk og vakuum i impregneringsbeholderen, karakterisert ved at den er utstyrt med en vakuumpumpe og minst to trykkpumper med innbyrdes forskjellige maksimale arbeidstrykk og kapasitet, idet kapasiteten er lavere for pumpen med høyt maksimalt arbeidstrykk og omvendt, samt at anordningen er utrustet med anordning for regulering av trykkpumpens arbeid på en slik måte, at den samlede pumpeeffekt i hvert tidspunkt under trykkperioden i hovedsaken faller sammen med den for hurtigste impregnerings-forløp nødvendige pumpeeffekt, men ikke vesentlig overskrider denne.

4« Anordning ifølge krav 3>karakterisert ved at trykkpumpene er slik dimensjonert og anordnet så de koples inn og ut gruppevis eller hver for seg under trykkperioden, at den samlede kapasitet av de til ethvert tidspunkt under trykkperioden virksomme pumper i hovedsaken tilsvarer treets evne til å ta opp impregneringsvæske ved det herskende trykk.

5. Anordning ifølge krav 3 eller 4>karakterisert ved at trykkpumpene er anordnet til å drives slik at ved trykkperiodens begynnelse samtlige pumper arbeider og de pumper som er dimensjonert med et maksimalt arbeidstrykk som underskrider det høyeste nødvendige trykk, koples ut når deres respektive maksimale arbeidstrykk oppnås, hvoretter den for det høyeste trykk dimensjonerte pumpe opprettholder trykket til trykkperiodens slutt, idet pumpene er slik dimensjonert at den samlede kapasitet av de i hvert øyeblikk arbeidende pumper tilsvarer det herskende behov.

6. Anordning ifølge krav 3 eller 4>karakterisert ved at trykkpumpene er anordnet til å drives etter hverandre, slik at hver pumpe koples ut når dens høyeste maksimale arbeidstrykk er oppnådd og derved den for det nærmeste høyere maksimale arbeidstrykk i serien anordnede pumpe koples inn, idet hver pumpes kapasitet i hovedsaken tilsvarer behovet under den periode som den er virksom i.

7» Anordning ifølge hvilket som helst av kravene J - 6, karakterisert ved at mellom vakuumpumpen og impregneringsbeholderen er anordnet en beholder for utjevning av trykket og for oppsamling av impregneringsvæske.

8. Anordning ifølge hvilket som helst av kravene 3 7> karakterisert ved at trykkpumpenes trykkside og vakuum-pumpens sugeside er tilkoplet til en felles ledning til impregneringsbeholderen over en treveis-ventil, som påvirkes manuelt eller av en nivåregulator i kombinasjon med tidsur, og er anordnet til å gi en impuls for start av trykkpumpen.

9. Anordning ifølge hvilket som helst av kravene 3 - 8, karakterisert ved at forbindelsesledningen mellom impregneringsbeholderen og beholderen for impregneringsvæske er utrustet med en overstrømningsventil, anordnet til at den automatisk åpnes ved det benyttede maksimaltrykk.

10. Anordning ifølge hvilket som helst av kravene 3 - 9, karakterisert ved at forbindelsesledningen er utstyrt med en ventil, anordnet til å åpnes for innslipning av impregneringsvæske i impregneringsbeholderen når det ønskede vakuum er oppnådd.