Способ бесстружечного деления древесины вдоль волокон

Способ бесстружечного деления древесины вдоль волокон

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советсиик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (51)M. Кл.

В 27 В 1/00

В 27 М 1/00 (22) Заявлено 280579 (21) 2773154/29-15 с присоединением заявки М

ГосударстмнныВ квинтет

СССР вя яелаи нэабрвтений н открытий (23) Прнорнтет

Опубликовано 230182. Бюллетень йЪ 3

Дата опубликования описания 2301.82 (S3) Vg1,Ke74.023 (088.8) (72) Автор изобретения

Г.И. Торговников

I !

Центральный научно-исследовательская-и — праактноконструкторский институт механизации и энергетикй лесной промышленности (7I ) Заявитель (54) СПОСОБ БЕССТРУЖЕЧНОГО ДЕЛЕНИЯ

ДРЕВЕСИНЫ ВДОЛЬ ВОЛОКОН

Изобретение относится к технологии обработки древесины и касается способа ее бесстружечного деления вдоль волокон, Известен способ бесстружечного деления древесины вдоль волокон путем разрушения клеток древесины под воздействием сверхвысокочастот, ного (СВЧ) электромагнитного излучения tel .

Недос1атком известного способа деления является невозможность получения высокого качества .поверхности из-за отсутствия фокусировки излучения и неоптимальных ее параметров.

Цель изобретения - осуществление процесса деления древесины, обеспечивающего качество поверхности реза, соответствующее 5-7 классу шероховатости поверхности древесины.

Эта цель достигается тем, что согласно способу деление древесины осуществляют при частоте сверхвыI сокочастотного электромагнитного из лучения частотой 3-300 ГГц и удельной мощности в фокальном объеме 0 1 з

250 Вт/мм, причем вектор поля элек" трической напряженности ориентируют

S под углом к волокнам древесины, а сверхвысокочастотное электромагнитное излучение фокусируют по поверхности деления. Угол ориентации век10 тора pоля электрической напряженности от перпендикулярного по отношению к направлению к волокнам древесины составляет +45 . Резание осу" ществляют при качании сфокусированно15

ro луча сверхвысокочастотного элеи г тромагнитного излучения.

На фиг.1 схематично изображено устройство для осуществления процвст са резания; на фиr.2 и 3 - сечения поверхности резания; на фиг. 4 и 5 - устройства для резания с механическим . и электрическим качанием луча..

Прочность влажной древесины (осины, сосны, ели и др. пород) при рас15

40

50 тяжении попарек волокон при температуре 130-150 Ñ и абсолютной влажности более предела гигроскопичности (т,е. более 20-304 в зависимости от породы) снижается до 3-4 кгс/см .

Дпя разрушения древесной клетки необходимо создать в ней избыточное давление 3-4 атм, что соответствует температуре водяного пара

144- 154 С. Нагрев влаги в клетке и парообраэование должны происходить с такой скоростью, чтобы обеспечить повышение давления внутри клетки до разрушающего за время менее 0,02 с, компенсируя при этом паром объем вытесняемой через стенки клетки влаги.

Вода обладает аномально высокой поглощаемостью энергии электромагнитного поля в С 84 диапазоне. Максимум поглощаемости наблюдаетс при длине волны 1,5-1,9 см.Диапазон используе" мых для резания длин волн находится в пределах от 10 до 0„1 см, т.е.

3-300 ГГц. Выбор наиболее выгодной для резания частоты определяется требуемой глубиной, на которой производится резание, и влажностью древесины. С увеличением частоты необходимая удельная мощность снижается со 250 до О, 1 Вт/ммЗ. Чтобы древесина разрушалась в заданной плоскости необходимо сфокусировать энергию в линию с помощью линзовой или зеркальной параболической антенны.

Минимальная абсолютная влажность, при которой может происходить процесс резания (разрушение клеток в поперечном направлении) составляет приблизительно 204. Верхний предел влажности не ограничен и может составлять 2001 и более. Оптимальчая для осуществления процесса влажность находится в пределах от 20 до 603.

В процессе резания разрушается

1-3 слоя клеток, что соответствует 50-200 мкм, поэтому поверхность получается гладкой, соответствующей по шероховатости строганой.

При ориентации поля электрической напряженности Е перпендикулярно волокнам погпощаемость древесиной

СВЧ энергии наименьшая, примерно в

2 раза ниже, чем при ориентации поля Е параллельно волокнам. 4тобы уменьшить потери энергии в древесине при прохождении луча от ее поверхности до поверхности резания, необходимо ориентировать поле перпендикулярно к волокнам или под небольшим углом к перпендикуляру.

Устройство для резания (фиг.1) включает в себя излучатель 1 с линзовой антенной в виде параболического цилиндра к которому подводится СВЧ энергия по фидеру 2. Излучатель l фокусирует СВЧ электромагнитное излучение в фокальном объеме в виде линии АВ, в древесине 3, Плоскость ABCD представляет собой поверхность резания 4. Стрелка с буквой E показывает ориента" . цию поля электрической напряженности поперек волокон. Стрелка с

Ч показывает направление движения древесины, h " "расстояние от поверхности древесины до поверхности резания, На фиг.2 и 3 представлены фигур" ные фокальные линии 5 и 6, образующие сечения AB поверхностей резания. На фиг,4 изображен линзовый излучатель 7 в виде цилиндрического параболоида, к которому по фидеру 8 подается СВЧ энергия, Излучатель 7 имеет возможность поворачиваться на оси 9 на угол 3" .

При этом фокальная линия (объем) 10 совершает колебательные движения, образуя поверхность резания АВС0.

Такое устройство, в котором качается вся антенно-линзовая система, называют устройством с механическим качанием луча.

На фиг.5 изображена система с электрическим качанием луча, состоящая из параболического зеркала 11 с двойной кривизной и облучателя 12.

Здесь перемещение фокальной линии АВ в направлении точки D осуществляется без механического качания всей системы.

Пример 1. В излучатель 1 (фиг.3) через фидер 2 подается СВЧ энергии с частотой 30 ГГц. Антеннолинзовая система в виде цилиндрического параболоида фокусирует излучение в фокальном объеме в виде линии АВ с ориентацией поля Е перпендикулярно волокнам.

Удельная мощность в фокальнрм объеме составляет 10-20 Вт/мм . брусок древесины 3 влажностью 40-604

- надвигается в направлении стрелки V co скоростью 0,1-0,3 м/с. На глубине происходят нагрев и вскипание влаги в клетках, попадающих в фокальный объем. Давление пара в них..

9336

Формула изобретения

10 1. Способ бесстружечного деления древесины вдоль волокон путем разрушения клеток древесины под воздействием всерхвысокочастотного электромагнитного излучения, о т "

ts л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества получаемых поверхностей древесины, деление осуществляют при частоте сверхвысокочастотного электромагнитного 0 излучения 3-300 ГГц, и удельной мощности в фокальном объеме от

0,1-250 Вт/ми, причем вектор поля электрической напряженности ориентируют под углом к волокнам дрещ весины, а сверхвысокочастотное электромагнитное излучение Фокусируют по поверхности деления.

2. Способ по п.1, о т л и ч аю ц и и с я тем, что угол ориентации вектора поля электрической напряженности от перпендикулярного по отношению к направлению волокон древесины составляет +45 .

3. Способ по п.1, о т и и ч а— ю шийся тем, что резание осуществляют при качании сфокусированного луча сверхвысокочастотного электромагнитного излучения.

5 89 повышается до 4 кгс/см, клеточные оболочки разрушаются в поперечном направлении, образуя поверхность деления ABCD. Чтобы получить криво-! линейную поверхность резания, необходимо иметь излучатель, формирующий соответствующую фокальную линию, например 5 или 6 (фиг.4 и 5) .

Пример 2. Процесс резания с помощью линзового излучателя в виде цилиндрического параболоида с механическим качанием луча происходит следующим образом. СВЧ энер.гия частото" 20 ГГц подается в излучатель 7 {Фиг.4) no Ôèäåðó 8 и фокусируется в линию 10. Излучатель имеет возможность поворачиваться на оси 9 и s процессе резания он совершает колебательные движения на угол

1 . При этом Фокальная линия 10 описывает поверхность резания ABCD в бруске древесины 3 влажностью 503. . Удельная мощность в фокальном объеме составляет 5- 10 Вт/мм . В клетках, попадающих в Фокальный объем

10, происходит нагрев и вскипание влаги. В результате чего клетки разрушаются и древесина делится по поверхности ABCD вдоль волокон.

Механическое качание всей антенно-линзовой системы затруднено, если требуется очень быстрое качание луча. В этом случае можно испольэовать излучатель с электрическим качанием луча в виде параболического зеркала 11 (фиг.5) с двойной кривизной. В этом случае поверхность реза ABCD образуется sa счет сдвига облучателя 12. A процесс резания осуществляется аналогично описанному выше.

Фигурный рез вдоль волокон может быть получен соответствующим перемещением образца древесины относи\ тельно линии деления. Возможно од" новременное качание луча и перемещение образца древесины для получения требуемой формы поверхности

5 резания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Н 392193, кл. 21 В 1/02, 1971.