SE517608C2 - Procedure for heat treatment - Google Patents

Abstract

Heat treatment for drying and killing of parasites etc. of wood, including semi-manufactured wood products, or wrapped material, as bags and bales, is done with microwaves. Small units with low power demand are used. New electric installations or other measures for ensuring energy supply are usually not required. The method comprises mutual mobility between microwave generators (2) and the material (1) to be treated.

Description

fint» 15 20 25 30 517 608 Vid torkning enligt detta nya förfarande används små mikrovågsenheter av samma typ som de som utnyttjas för sanering och torkning av fuktskadade byggnadsdelar enligt svenskt patent nr 9400715-0 (502 580) och PCT/SE95/00219 (WO 95/23945). fine »15 20 25 30 517 608 When drying according to this new method, small microwave units of the same type as those used for decontamination and drying of moisture-damaged building parts according to Swedish Patent No. 9400715-0 (502 580) and PCT / SE95 / 00219 (WO 95/23945).

Sådana enheter har en ingående elektrisk effekt inom området 1 till 4 kW Enheterna, som bör ha separata säkringar, kan vara sammankopplade så att flera enheter sam- verkar.Such units have an input electrical power in the range 1 to 4 kW The units, which should have separate fuses, can be interconnected so that several units work together.

Förfarandet enligt föreliggande uppfinning har utvecklats i första hand för användning vid torkning av trävirke. Det har emellertid under utvecklingsarbetet framkommit en lång rad andra ändamål, där enkla lätt flyttbara enheter med måttligt effektbehov kan lösa problem, som annars framstår som i det närmaste olösliga. Sådana problem han vara avdödning av sporer, insekter och ägg i ris och andra sädesslag förpackade i säckar och behandling av olika bulkmaterial, såsom fibrer, textilier, papper och strå- material, som hanteras i form av balar, för torkning och/eller desinfektion etc. Andra behandlingsmetoder kräver som regel att såckarna töms eller balarna bryts. Den bi- behållna förpackningsformen, som är ett hinder för behandling enligt konventionella metoder, blir vid användning av förfarandet enligt uppfinningen en betydande fördel.The method according to the present invention has been developed primarily for use in drying wood. During the development work, however, a large number of other purposes have emerged, where simple easily movable units with moderate power requirements can solve problems, which otherwise appear to be almost insoluble. Such problems he be killing spores, insects and eggs in rice and other cereals packed in sacks and processing of various bulk materials, such as fi fibers, textiles, paper and straw materials, which are handled in the form of bales, for drying and / or disinfection etc. Other treatment methods usually require that the socks be emptied or the bales broken. The retained packaging form, which is an obstacle to treatment according to conventional methods, becomes a significant advantage when using the method according to the invention.

Som ett led i utvecklingsarbetet har de nämnda mikrovågsenheterna modifierats för att erhålla bättre verkningsgrad och bättre utnyttjande av ingående effekt. Modifie- ringen innebär bland annat bättre kylning av magnetronen genom aktiv styrning av luftflödet. När behandlingen avser torkning medför den förbättrade kylningen även ett förbättrat avlägsnande av fukt från det gods som behandlas. Sådana modifierade mikrovågsenheter är föremål för en samtidigt inlämnad patentansökan nr , som härmed i sin helhet inkluderas som referens. I särskilt föredragna utföringsformer av uppfinningen används dessa nya enheter.As part of the development work, the mentioned microwave units have been modified to obtain better efficiency and better utilization of the input power. The modification means, among other things, better cooling of the magnetron through active control of the air flow. When the treatment concerns drying, the improved cooling also entails an improved removal of moisture from the goods being treated. Such modified microwave units are the subject of a co-pending patent application No., which is hereby incorporated by reference in its entirety. In particularly preferred embodiments of the invention, these novel units are used.

Behandling med mikrovågor innebär att vatten inuti virke eller annat gods värms och förångas direkt på plats. Värmealstring sker endast i den virkesvolym som mikro- vågskällan projiceras på och så djupt in som strålningen tränger. Vatten är en mycket effektiv dämpare för mikrovågor och inträngandet blir därför inledningsvis jämförelse- vis litet. Allteftersom torkningen fortskrider ökar inträngningsdjupet.Microwave treatment means that water inside wood or other goods is heated and evaporated directly on site. Heat generation takes place only in the volume of wood on which the microwave source is projected and as deep as the radiation penetrates. Water is a very effective attenuator for microwaves and the penetration is therefore initially relatively small. As the drying process progresses, the penetration depth increases.

Virkes volym förändras vid torkning. Till skillnad från varmluftstorkning, då hela vir- kespaketet och den omgivande luften värms till sådan temperatur att vattnet av- dunstar, innebär torkning med mikrovågor torkning av ett väl avgränsat tvärsnitt av »frun 20 30 517 608 =::§=:'§.;'=j'If n o - ~ o ~o 3 virkespaketet. För att undvika alltför stora spänningar i virket, bör man därför dela upp torkningen i flera steg, exempelvis genom att mikrovågsenheterna rör sig längs virkespaketet eller genom att virkespaketet transporteras fram och åter genom ett lämpligt arrangemang av mikrovågskällor.Timber volume changes during drying. Unlike hot air drying, when the entire timber package and the surrounding air are heated to such a temperature that the water evaporates, drying with microwaves means drying a well-defined cross-section of »Mrs 20 30 517 608 = :: § =: '§. ; '= j'If no - ~ o ~ o 3 package of works. To avoid excessive stresses in the wood, one should therefore divide the drying into several steps, for example by the microwave units moving along the wood package or by the wood package being transported back and forth by a suitable arrangement of microwave sources.

Enheterna bör placeras över, under och vid sidan av det virkespaket, bestående ex- empelvis av strölagda sågade plankor eller annat virke, som skall torkas. Det går bra att använda mikrovågstorkning även för virke med bark, eftersom mikrovågorna vär- mer vattnet i virket inifrån.The units should be placed over, under and next to the timber package, consisting for example of strewn sawn planks or other timber, which is to be dried. It is possible to use microwave drying also for wood with bark, as the microwaves heat the water in the wood from the inside.

Det är inte heller alltid nödvändigt att virket är strölagt. Eftersom tillförsel av energi sker inne i virket och inte från ytan, som vid vanlig forcerad torkning, kan betydligt längre diffusionsvägar för fukten tillåtas, utan att torkningens effektivitet avtar på ett störande sätt. Man kan även använda ströläggning mellan vartannat skikt plankor om dessa ej är alltför tjocka.It is also not always necessary for the wood to be spread. Since the supply of energy takes place inside the wood and not from the surface, as in normal forced drying, significantly longer diffusion paths for the moisture can be allowed, without the drying efficiency decreasing in a disturbing manner. You can also use bedding between every other layer of planks if these are not too thick.

Placeringen av mikrovågsenheterna kan göras på en rad olika sätt. Man kan exem- pelvis ordna upphängning av räls eller annat andra transportbanor så att enheterna själv kan förflytta sig utefter virkespaketet. Enheterna kan då vara ordnade i en ring runt paketet eller förskjutna i förhållande till varandra.The placement of the microwave units can be done in a number of different ways. You can, for example, arrange the suspension of rails or other transport routes so that the units themselves can move along the timber package. The units can then be arranged in a ring around the package or offset relative to each other.

Man kan även placera enheterna i ett stationärt stativ och transportera virket på en vagn fram och åter genom en öppning i ringen. Detta senare alternativ är tekniskt enklare att genomföra, eftersom problemet med tillförsel av elenergi till rörliga enhe- ter bortfaller.You can also place the units in a stationary stand and transport the wood on a trolley back and forth through an opening in the ring. This latter alternative is technically easier to implement, as the problem of supplying electrical energy to mobile units is eliminated.

Fig. 1 visar i tvärsnitt en skiss av en uppställning med åtta rörliga enheter. För enkel- hets skull har stativ, kablar och andra vanliga tillbehör utelämnats.Fig. 1 shows in cross section a sketch of an arrangement with eight moving units. For simplicity, tripods, cables and other common accessories have been omitted.

Fig. 2 visar motsvarande skiss med en "hästsko" av sex stationära enheter. För en- kelhetens skull har även här transportvagn och andra vanliga tillbehör utelämnats.Fig. 2 shows the corresponding sketch with a "horseshoe" of six stationary units. For the sake of simplicity, transport trolleys and other common accessories have also been omitted here.

I figurerna är 1 ett virkespaket, en rad av säckar eller en rad av balar med höjd 0,5 - 1,5 m och bredd 0,5 - 1,5 m, beroende på effekt per enhet, hur många enheter som används och vilken typ av behandling som avses. 2 är en mikrovågsenhet med effekt inom området 1 till 4 kw lämplig för förfarandet enligt uppfinningen. 3 är en stopp- brytare för kontroll av enhetens rörelse. |.;|a 15 20 25 30 517 608 Uppställning enligt figur 1 har använts för de försök som föregått denna patentansö- kan. lförsöksuppställningen har varje enhet innehållande en magnetron sin egen drivning och sin egen reglerutrustning. Varje enhet arbetar oberoende av de andra enheterna. Detta är bra ur försökssynpunkt men ej nödvändigt eller ens lämpligt för praktisk drift, i synnerhet som tillgängligheten för inläggning och uttagning av virket blir komplicerad. För praktiskt bruk lämpar sig en enklare uppställning bättre.In the figures, 1 is a timber package, a row of sacks or a row of bales with a height of 0.5 - 1.5 m and a width of 0.5 - 1.5 m, depending on power per unit, how many units are used and which type of treatment referred to. 2 is a microwave unit with power in the range 1 to 4 kw suitable for the method according to the invention. 3 is a stop switch for controlling the movement of the unit. 15 20 25 30 517 608 The arrangement according to Figure 1 has been used for the experiments which preceded this patent application. In the experimental setup, each unit containing a magnetron has its own drive and its own control equipment. Each unit works independently of the other units. This is good from an experimental point of view but not necessary or even suitable for practical operation, especially as the availability for loading and unloading of the wood becomes complicated. For practical use, a simpler set-up is better suited.

Ett exempel på en sådan enklare uppställning visas i figur 2. Här har arrangemanget med individuellt rörliga mikrovågalstrare arrangerade runt om virkespaketet ersatts med en hästskoformad uppställning med mikrovågalstrare på tre sidor om paketet.An example of such a simpler arrangement is shown in Figure 2. Here, the arrangement with individually movable microwave generators arranged around the timber package has been replaced with a horseshoe-shaped arrangement with microwave generators on three sides of the package.

Mikrovågenheterna är här upphångda i ett gemensamt stativ. Stativet han vara rörligt på exempelvis skenor och förflyttas fram och åter över virkespaketet enligt ett lämp- ligt program. Alternativt kan virkespaketet vara placerat på en vagn som förs fram och åter genom en fast port bestyckad med mikrovågenheter.The microwaves are here suspended in a common stand. The stand must be movable on, for example, rails and moved back and forth over the timber package according to a suitable program. Alternatively, the timber package may be placed on a trolley which is reciprocated through a fixed port equipped with microwave units.

Figur 2 visar en uppställning med mikrovågsenheterna arrangerade i ett gemensamt vertikalplan. Andra arrangemang med inbördes förskjutning i vertikalplanet är givetvis möjliga och kan vara lämpliga om man exempelvis önskar överlappníng mellan en- heterna Mikrovågor måste skärmas för att ej innebära en allvarlig fara för människor och djur som råkar komma i närheten. Metaller av olika slag är ogenomträngliga för mikrovå- gor även i mycket tunna skikt. Metallfolier år därför mycket lämpliga för avskärmning.Figure 2 shows an arrangement with the microwave units arranged in a common vertical plane. Other arrangements with mutual displacement in the vertical plane are of course possible and may be suitable if, for example, an overlap between the units is desired. Microwaves must be shielded so as not to pose a serious danger to humans and animals that happen to come near. Metals of various kinds are impermeable to microwaves, even in very thin layers. Metal foils are therefore very suitable for shielding.

Detta gäller särskilt folier av icke magnetiska metaller, exempelvis aluminium.This applies in particular to foils of non-magnetic metals, such as aluminum.

För det första alternativet som nämns ovan, det vill säga rörliga mikrovågsenheter, behövs stabil upphängning av de transportanordningar som medger transport av mik- rovågsenheterna. Det kan då vara naturligt att bygga in systemet i en kontainer av stålplåt av de slag som finns på marknaden. Denna ger då lämpliga fästanordningar för upphängningen. Samtidigt löser användningen av en plåtkontainer problemet med avskärmning.For the first alternative mentioned above, ie movable microwave units, stable suspension of the transport devices that allow transport of the microwave units is required. It may then be natural to build the system into a container of sheet steel of the types available on the market. This then provides suitable fastening devices for the suspension. At the same time, the use of a sheet metal container solves the problem of shielding.

Vid systemet med en ring eller hästsko av mikrovågsenheter behövs upphängning endast där. Vagnen med virkespaketet kan antingen rulla direkt på underlaget eller gå på räls. För att underlätta styrningen är det lämpligt att använda minst en skena.With the system with a ring or horseshoe of microwave units, suspension is only needed there. The trolley with the timber package can either roll directly on the ground or run on rails. To facilitate steering, it is advisable to use at least one rail.

Skärmning av mikrovågorna kan i detta fall göras med metallfolie eller tunna plåtar, som ej behöver uppvisa någon stabilitet med avseende upphängning. Enkla kombi- rip,- 517 608 nationer av utskottsvirke och folie kan användas. Det behövs inte heller avskärmning för mikrovågor annat än i den närmaste omgivningen av mikrovågsenheterna.Shielding of the microwaves can in this case be done with metal foil or thin plates, which do not have to show any stability with respect to suspension. Simple combi rip, - 517 608 nations of scrap wood and foil can be used. There is also no need for shielding for microwaves other than in the immediate vicinity of the microwave units.

Föreliggande uppfinning gäller ett förfarande för småskalig behandling av trävirke, säckad spannmål, balar etc med hjälp av mikrovågor, som alstras ijämförelsevis små enheter 2 placerade runt behandlingsgodset 1. Torkningen sker företrädesvis i flera steg och innefattar relativ rörlighet mellan behandlingsgods 1 och mikrovågskällor 2.The present invention relates to a method for small-scale treatment of wood, sacked grain, bales, etc. by means of microwaves, which are generated comparatively small units 2 placed around the treatment material 1. The drying preferably takes place in several steps and involves relative mobility between treatment material 1 and microwave sources 2.

Enligt en utföringsfom av uppfinningen transporteras eller framdrivs mikrovågskällor- na 2 fram och åter över ett virkespaket eller ett upplag av stränglagda säckar eller balar 1. Enligt en annan utföringsform transporteras virket, säckarna eller balarna på en vagn fram och åter genom ett lämpligt arrangemang av mikrovågstrålare. För att strålningen skall tränga in tillräckligt långt anordnas mikrovågskällor på minst två si- dor av virket, säckarna eller balarna exempelvis vid båda sidorna eller över och un- der. I ett föredraget arrangemang är mikrovågskällor placerade på minst tre sidor, dvs över och vid sidorna, av virkespaketet.According to one embodiment of the invention, the microwave sources 2 are transported or propelled back and forth over a timber package or a stack of strung sacks or bales 1. According to another embodiment, the timber, sacks or bales on a trolley are transported back and forth by a suitable arrangement of microwave radiators. . In order for the radiation to penetrate far enough, microwave sources are arranged on at least two sides of the timber, sacks or bales, for example on both sides or above and below. In a preferred arrangement, microwave sources are located on at least three sides, ie above and at the sides, of the timber package.

Claims (1)

1. 517 608 6 Patentkrav Förfarande för småskalig behandling av trävaror, säckad spannmål, balar och liknan- de kännetecknat därav att behandlingen är intermittent, dvs. uppdelad i flera steg med mellanliggande perioder för tryck- och temperaturutjämning, och utförs med vir- ket, spannmålssäckarna eller balarna lagda i en sträng, som behandlas med mikro- vågor från två eller flera mikrovågsenheter 2 med ingående effekt inom området 1 till 4 kW placerade över, under och/eller vid sidorna av det paket 1 som bildas av virke, säckar eller balar, varvid varje mikrovågsenhet 2 kan röra sig fram och åter oberoen- de av övriga enheter.Claims 517 608 6 Process for small-scale treatment of wood products, sacked cereals, bales and the like characterized in that the treatment is intermittent, ie. divided into several stages with intermediate periods of pressure and temperature equalization, and performed with the wood, grain sacks or bales laid in a string, which is treated with microwaves from two or more microwave units 2 with input power in the range 1 to 4 kW placed above, below and / or at the sides of the package 1 formed by wood, sacks or bales, whereby each microwave unit 2 can move back and forth independently of the other units.