Деревообработка Оборудование

Оборудование для производства древесных плит

1. Виды измельченной древесины

Каждое деревообрабатывающее предприятие сталкивается с неизбежно­стью образования древесных отходов и с необходимостью рационального их использования. Ниже в таблице показаны виды измельченной древесины как вторичного сырья или специального полуфабриката.

Таблица 1. Виды измельченной древесины

Наименование Происхождение Области применения
Технологическая щепа Фрезерно-пильные агрегаты ЦБП.

Производство стружечных и волокнистых плит

Губительные машины
Дробленка Измельчители Топливо
Опилки Лесопильные рамы Добавка к щепе для древесных плит. Топливные гранулы и брикеты
Ленточнопильные станки
Круглопильные станки
Стружка станочная Продольно-фрезерные станки Производство ДСП, ДПК, древесной муки. Теплоизо­ляционный материал
Стружка специальная Центробежные стружечные станки Производство стружечных плит всех видов
Мельницы (дробилки)
Стружечные станки ножевого типа
Стренды Стрейдеры Производство плит ОСБ
Волокно Дефибраторы, рафинеры Производство волокнистых плит
Шлифовальная пыль Шлифовальные станки Добавка к стружке в производстве плит, получение древесной муки, наполни­тель пластмасс
Технологическая пыль Эксгаустерные установки

Требования к качеству технологической щепы устанавливает ГОСТ 15815-83. Здесь предусмотрены следующие марки щепы в зависимости от ее назначения:

  • Ц-1, Ц-2, Ц-3 — для производства сульфитной и сульфатной целлюлозы, древесной массы, бумаги, картона;
  • ГП-1, ГП-2, ГП-3 — для производства спирта, дрожжей, глюкозы и фур­фурола, пищевого кристаллического ксилита, дрожжей;
  • ПВ — для производства древесноволокнистых плит;
  • ПС — для производства древесностружечных плит.

Показатели качества щепы зависят от ее марки. Наиболее высокие требо­вания предъявляются к щепе для целлюлозно-бумажного производства. Она должна быть получена из окоренной древесины, практически не содержать ми­неральных включений. Щепа для плитных производств может быть получена из неокоренного сырья, так как содержание коры допускается до 15%. Размеры частиц щепы составляют 20-60 мм в длину и до 30 мм в толщину.

Технологическая щепа из тонкомерных деревьев и сучьев приготовляется с соблюдением ТУ 13-735-83. Она имеет худшие показатели и допускается только как добавка к стандартной щепе — до 20% для наружных слоев стру­жечных плит и без ограничения для внутренних.

2. Подготовка сырья к измельчению

Подготовку круглых лесоматериалов к измельчению составляют следу­ющие операции: поштучная подача на технологическую линию, обмывка, об­наружение и удаление металлических включений, разделка по длине на мерные отрезки, раскалывание наиболее толстых чураков. Затем лесоматериалы либо измельчают на технологическую щепу в рубительных машинах, либо сразу превращают в стружку на стружечных станках. Для некоторых моделей стру­жечных станков предварительная раскряжёвка долготья не требуется.

Для поштучной подачи бревен применяют разобщители, один из которых схематически изображен на рисунке 1.

Разобщитель бревен ДЗЦ

Рис. 1. Разобщитель бревен ДЗЦ: 1 — приемный транспортер; 2 — наклонный транспортер с толкателями; 3 — выдающий транспортер; 4 — отсекатель.

Бункер такого разобщителя вмещает до 10 м3 бревен диаметром до 60 см и длиной до 6,5 м. Производительность разобщителя — 40 м3/ч.

Раскряжёвка сырья на мерные отрезки (обычно по 1 м) выполняется на многопильных установках— слешерах. Отечественные установки с шестью пилами имеют производительность до 40 м3/час. Для сырья диаметром более 40 см выпускаются 12-пильные установки, у которых шесть верхних пил обра­зуют один дополнительный ряд (рис. 2).

Схема 12-пильного слешера ДЦ-10М

Рис. 2. Схема 12-пильного слешера ДЦ-10М для поперечной распиловки круглых лесоматериалов: 1 — станина; 2 — стойка; 3 — балка; 4 — кронштейн; 5 — дисковая пила; 6 — механический разделитель; 7 — ленточный транспортер для тонких бревен; 8 — ленточный транспортер для толстых бревен.

Гидротермообработка (ГТО) и окорка сырья — неизбежные операции при изготовлении плит OSB, а в производстве ДСтП они не обязательны, так как влажность сырья и без того достаточно высокая, а допустимая доля коры в ще­пе для стружечных плит составляет 12-15%. ГТО и окорка — операции весьма трудоемкие и энергоемкие, а очистка сточных вод и утилизация коры после них представляют собой серьезную экологическую проблему.

Для получения круп­норазмерной стружки, которая требуется в изготовлении OSB высшего качества, сырье иногда прогревают в горячей воде (75-80°С). С древесины, идущей на изготовление наружных слоев стружечных плит, кору снимают в окорочных барабанах (рис. 3 и 4). В современных барабанах применяется фрикционный способ окорки с дождеванием.

Окорочный барабан, используемый в производстве плит OSB

Рис. 3. Окорочный барабан, используемый в производстве плит OSB

Схема окорочного станка для круглых лесоматериалов

Рис. 4. Схема окорочного станка для круглых лесоматериалов.

В силу ограничений, связанных с размерами оборудования, а также в свя­зи с тем, что подача сырья ведется вручную, кряжи большого диаметра необхо­димо раскалывать на механических дровокольных станках— например, на цепных колунах с раскалывающим клином и пластинчатой цепью с толкателя­ми (рис. 5). На рисунке 6 изображен гидравлический колун, у которого ра­бочее усилие достигает 30 т.

Цепной колун

Рис. 5. Цепной колун: 1 — ограждение цепи; 2 — стол-лоток; 3— толкатель чураков; 4— шкаф; 5 — направляющий лоток.

Гидравлический колун

Рис. 6. Гидравлический колун: 1 — станина; 2 — узел раскалывания; рабочей цепи; 3 — упор 4— клин; 5— ограждение клина; б — редуктор; 7 — привод цепи; 8 — станина. управления и гидроаппаратура;

3. Хранение и подготовка технологической щепы

Щепу доставляют на склады железнодорожными вагонами и автотранс­портом. Механизированные склады щепы оснащены винтовыми питателями и ленточными транспортерами. Приемное устройство склада обычно представля­ет собой котлован, который сверху закрыт прочной решеткой с расстоянием между ребрами до 200 мм. Решетка должна выдерживать груженый щеповоз или трактор. Склад может быть оборудован мостовым краном с грейфером для выгрузки щепы из вагонов. Остатки щепы удаляют из вагонов при помощи вибрационных устройств.

Привозную щепу перед подачей ее в центробежные стружечные станки сортируют, чтобы выделить кондиционную фракцию, доизмельчить крупную фракцию и отделить посторонние включения. Металлические включения из­влекают из сыпучих материалов посредством сепараторов с подвесными элек­тромагнитами (рис. 7) или электромагнитных шкивов (рис. 8). Немагнитные металлы отделяют в сепараторах с детекторными катушками: высокочастотная детекторная катушка с шириной сегментов 32 мм улавливает инородные вклю­чения размером до 1 мм, и через специальную форсунку они выдуваются в от­дельный приемник (рис. 9).

Чтобы отделить другие недревесные включения, щепу промывают в воде, сортируют механически (обычно на вибросепараторе) или же пневматически. Песок, земля и прочие загрязнения отделяются только промывкой в воде в спе­циальных установках, самый простой вариант которых — гидролоток, направ­ляющий щепу к стружечным станкам. Специальные моечные установки для очистки отходов лесопиления имеют в основе конструкции барабан, при вра­щении которого древесный материал несколько раз погружается в воду.

Возможна и сухая очистка от минеральных включений. При этом способе щепа, непрерывным потоком подаваемая в установку шнековым питателем, по­степенно разделяется на четыре фракции (рис. 10).

Схема подвесного электромагнитного сепаратора

Рис. 7. Схема подвесного электромагнитного сепаратора: 1 — катушка; 2 — полюсная скоба; 3 — соединительная коробка;

Схема электромагнитного шкива

Рис. 8. Схема электромагнитного шкива: 1 — натяжной ролик; 2 — лента; 3 —4 — полюсные наконечники. барабан; 4 — ограждение-приемник.

схема сепаратора для удаления всех видов металла

Рис. 9. Принципиальная схема сепаратора для удаления всех видов металла (Metallsuchgeraete, Германия): 1 — подающий транспортер; 2 — наклонный рукав; 3— детекторная катушка; 4— форсунка; 5 — металлические включения; 6 — стружечная;

Схема установки для сухой очистки щепы

Рис. 10. Схема установки для сухой очистки щепы (Maier, Германия): 1 — минеральные включения; 2 —пыль и другие легкие фракции; 3 — крупные куски; 4 — кондиционная масса без металлических включений. щепа.

Сначала она равномерно распределяется по ширине качающегося сита, на котором отделяются минеральные включения (фракция 1). Сито снизу продува­ется воздухом для отделения легких частиц, таких как пыль, бумага, фольга, которые отсасываются в циклон (фракция 2). Крупные частицы (фракция 3) с большей массой остаются на сите, по нему перемещаются в каналы V-образного сечения и поступают на повторное просеивание. Кондиционные частицы (фракция 4) оказываются на воздушной подушке и по направляющему поддону передаются на выносной транспортер.

Высокопроизводительную систему сортировки и очистки древесного сы­рья предлагает немецкая фирма Dieffenbacher (рис. 11)

 

Схема устройства Classic Cleaner для очистки щепы

Рис. 11. Схема устройства Classic Cleaner для очистки щепы (Dieffenbacher, Германия)

Щепа подается на рольганг, имеющий три просвета (окна). В первый про­свет высыпается самая мелкая фракция — песок и подобные тяжелые мелкие частицы. Во второй просвет попадают мелкие камни и оставшаяся мелочь. В третий просвет подается древесина с различными примесями. Эта смесь под­вергается пневматической сортировке, в результате которой от кондиционного материала отделяются более тяжелые недревесные частицы.

4. Оборудование для получения щепы

Технологическая щепа для производства стружечных и волокнистых плит вырабатывается в барабанных или дисковых рубительных машинах либо в дез­интеграторах.

Губительные машины для получения технологической щепы бывают ба­рабанные или дисковые. У барабанных машин рабочий инструмент — ротор (барабан), на котором закреплены режущие ножи. В открытом или щелевом ба­рабане (рис. 12а) образующаяся в процессе резания щепа через подножевые щели поступает в полость барабана и затем удаляется вдоль оси его вращения через один из торцевых проемов. Работа подобных барабанов основана на принципе поперечного резания. Они обеспечивают постоянство фракционного состава и малую повреждаемость щепы, что, в свою очередь, обеспечивает вы­сокое ее качество. Достоинством подобных машин является их невысокая энер­гоемкость, а недостатком — сложность конструкции.

В закрытых или пазушных барабанах (рис. 126) ножевой сплошной (массивный) барабан одновременно служит и маховиком. Срезанная щепа со­бирается во впадинах (пазухах) в теле барабана перед каждым режущим ножом. Работа подобных рубительных машин основана на принципе торцово­продольного резания, эта техника применяется в основном для переработки от­ходов деревообработки и порубочных остатков. Существенным недостатком таких машин является зависимость угла резания от диаметра перерабатываемо­го сырья, в результате чего щепа получается неоднородной по фракционному составу и с разным углом среза.

Барабанные машины обычно имеют большое проходное сечение (до 1200 мм), что позволяет перерабатывать в щепу крупномерный материал, однако качество получаемых частиц хуже, зачастую они выходят чрезмерно длинными. При этом длина частиц увеличивается с возрастанием скорости по­дачи материала и уменьшается с увеличением частоты вращения ротора и ко­личества ножей на нем.

У дисковых машин длина щепы определяется величиной выступа ножей на ножевом диске — эту величину можно изменять в небольших пределах. До­ля плоских частиц, как правило, получается больше, чем в барабанных маши­нах. Дисковые машины можно классифицировать по направлению подачи сы­рья (наклонная или горизонтальная) и выброса щепы (верхний или нижний вы­брос), по форме режущих ножей (плоские или геликоидальные, рис. 13) и по расположению ножевого диска (вертикальное или наклонное).

Схема работы барабанной рубительной машины

Рис. 12. Схема работы барабанной рубительной машины: а — с открытым ротором; б — с закрытым ротором.

Схема узлов резания дисковой рубительной машины

Рис. 13. Схема узлов резания дисковой руби­тельной машины: а — с плоскими ножа­ми; б — с геликоидальными ножами. 1 — древесное сырье; 2 — ножи; 3 — вращающийся диск.

В дисковых машинах применяются два способа установки режущих но­жей: периферийный и внутренний. При периферийной установке режущий нож располагается на лицевой (рабочей) поверхности диска в специальном поса­дочном месте и крепится сквозными болтами с потайными головками. В этом случае скошенная фаска является передней гранью резца. При внутреннем спо­собе крепления режущий нож устанавливается в радиальной сквозной щели диска, на рабочей поверхности диска выступает лишь режущая часть ножа. Скошенная фаска ножа при подобной установке играет роль задней грани ножа.

Внутреннее крепление ножей чаще всего используют в многоножевых рубительных машинах, что позволяет разместить на диске необходимое число ножей. Плюс этого способа в максимальной безопасности крепления. Перифе­рийный способ позволяет поддерживать стабильный угол заострения, так как заточка ножей выполнятся по передней грани с наибольшим износом.

У конических рубительных машин конструкция промежуточная между конструкциями дисковых и барабанных машин. Отличительная особенность конических машин — выполненный в виде вращающегося усеченного конуса (одного или двух) механизм резания. При малом угле конусности режущего ор­гана конструктивная схема конической машины приближается к конструкции барабанной рубительной машины, при большом угле конусности— к кон­струкции дисковой. Режущие элементы располагаются на образующей поверх­ности конуса.

Помимо этого, рубительные машины каждого из трех классов могут быть ножевыми или резцовыми. В ножевых машинах в качестве режущего инстру­мента выступают плоские ножи с односторонней заточкой. Длина режущей кромки ножей соответствует ширине рабочей поверхности ножевого диска (ба­рабана, конуса), что предопределяет воздействие режущего ножа одновременно на всю ширину сечения перерабатываемого материала. Резцовые машины от­личаются от ножевых тем, что на рабочей поверхности диска (барабана, конуса) установлены резцы, режущие кромки которых в несколько раз меньше ширины рабочей поверхности. Эта особенность существенно меняет процесс резания в рубительных машинах подобного типа. В данном случае по ширине сечения перерабатываемого материала последовательно срезаются полосы шириной, соответствующей длине режущей кромки резцов.

Рубительные машины, выпускаемые сегодня в России, подходят для пре­вращения в технологическую щепу круглых и колотых лесоматериалов, низко­качественной древесины, отходов лесопиления и деревообработки, лесосечных отходов. Некоторые предприятия выпускают передвижные рубительные маши­ны и дробилки с приводом от трактора для измельчения лесосечных отходов непосредственно в местах лесозаготовок или санитарных рубок.

Стационарные измельчители барабанного типа бывают с гравитационной загрузкой (свободной засыпкой) сырья и нижним выбросом щепы либо с при­нудительной подачей сырья (рис. 14). В зависимости от конструкции бараба­на такие рубительные машины могут производить щепу основной фракции длиной 4-12 или 10-35 мм; в них предусмотрена возможность быстрой и удоб­ной смены режущих ножей и контрножа. Механизм резания имеет встроенное сито, что улучшает фракционный состав получаемой щепы. Для подобных ма­шин не обязательно сооружать специальный фундамент.

Барабанные рубительные машины БРБ

Рис. 14. Барабанные рубительные машины БРБ с гравитационной и принудительной загрузкой сырья («Агрокон», Россия)

Крупную фракцию щепы доизмельчают в малых рубительных маши­нах — дезинтеграторах. В них можно перерабатывать и кусковые отходы дере­вообработки и лесопиления, а полученную щепу после сортирования добавлять к основной массе технологической щепы.

Отечественный дезинтегратор ДЗН-ОЗ (ГОЗБО, Россия) представляет со­бой машину барабанного типа с открытым ротором, наклонным загрузочным патроном и нижним выбросом щепы. Для приема древесины и направления ее в зону рубки служит загрузочный лоток.

Несколько немецких фирм выпускают серии рубительных машин малой, средней и высокой производительности. К ним относятся Vecoplan, Maier, Pallmann, Hornback, Krafter. Выпускаются в том числе машины, ориентирован­ные на производство биотоплива (пеллеты, брикеты).

На рисунке 15 показана схема барабанной рубительной машины Vecoplan, предназначенной для измельчения в щепу отходов лесопиления и ле­созаготовки.

Схема узла резания рубительной машины серии VTH

Рис. 15. Схема узла резания рубительной машины серии VTH Vecoplan (ФРГ)

В основе машины лежит тяжелый, инерционный барабан с ножами, кото­рые при вращении отрубают щепу от измельчаемого материала, постоянно и равномерно подаваемого в зажатом состоянии между тяжелыми подающими валами. Измельчение происходит до тех пор, пока щепа не провалится в ячейку сортировочного сита, размеры ячеек которого подбираются под задачи заказчи­ка. В серии имеются станки с диаметром барабана от 300 до 2000 мм и произ­водительностью до 450 м3/ч.

В машинах с вертикальной загрузкой сырья (так называемые шредеры) принудительная подача материала может отсутствовать (рис. 16).

Схема узла резания шредера LR520

Рис. 16. Схема узла резания шредера LR520 с гравитационной подачей сырья (слева) и схема машины LR1000 с принудительной подачей сырья (UNTHA, Австрия)

Шредеры UNTHA имеют производительность до 8 м3/ч и используются для измельчения отходов фанерных и столярно-мебельных производств. В станках использованы многоножевые роторы с ножами специальной формы.

5. Оборудование для получения стружки и волокна

Щепу в производстве стружечных плит перерабатывают в стружку на центробежных стружечных станках. Схема одного из таких станков изображена на рисунке 17. Загружаемая сверху щепа попадает на крыльчатку, вращаю­щуюся внутри ножевого барабана. На внутренней стороне барабана установле­ны ножи, которые измельчают щепу, прижимаемую к ним под действием цен­тробежных сил.

Схема работы центробежного стружечного станка

Рис. 17. Схема работы центробежного стружечного станка и общий вид станка HMR для получения стружки из щепы (Hombak, Германия). Станок показан в разборе

Внутренний диаметр ножевого барабана станка ДС-7А (Новозыбковский станкозавод) составляет 1200 мм. Он делает 35 об/мин, а крыльчатка во встреч­ном направлении — 990 об/мин. Размер получаемой стружки зависит от высту­па ножей и от величины зазора между ножом и корпусом барабана.

Для переработки крупномерных заготовок в стружку применяют станки с ножевым валом. На них можно измельчать кругляк и крупные отходы длиной 0,5-1 м. Одна из таких моделей производительностью до 6,5 т/ч схематически изображена на рисунке 18, а способ получения стружки в станках с ножевым валом пояснен на рисунке 19.

Производительность современных станков, оснащенных ножами гребен­чатой формы без подрезателей, зависит от скорости подачи материала, степени заполнения станка, частоты вращения ножевого вала, числа ножей и ширины резания. Длина стружки зависит от породы и состояния древесины, от угла ре­зания и величины кармана для стружки. Подбирая конструкцию ножа и ширину зазора, можно регулировать ширину и толщину стружки.

Станок, изображенный на рисунке 20, предназначен для получения стружки из длинномерного сырья длиной 1,5-16 м, то есть позволяет обойтись без предварительного поперечного раскроя кругляка в слешерной установке.

Перерабатываемый материал подается вперед на длину ножевого вала и удерживается специальным зажимом. Ножевой вал, устроенный на каретке, движется в поперечном направлении и перерабатывает консольную часть сырья в стружку. Затем каретка возвращается в исходное положение и цикл повторя­ется. На таком станке можно вырабатывать крупную стружку (стренды) для плит OSB. Его производительность составляет до 10 т абсолютно сухой струж­ки в час при установленной мощности в 400 кВт.

Стружечный станок с ножевым валом

Рис. 18. Стружечный станок с ножевым валом: 1 — загрузочный транспортер; 2 — редуктор; 3— привод загрузочного транспортера; 4 — натяжной ролик; 5 — питатель; 6 — привод питателя; 7 — ремённая передача; 8— редуктор; 9— ножевой вал; 10 — привод ножевого вала

Схема получения стружки

Рис. 19. Схема получения стружки на современном станке с ножевым валом: f— зазор между контрножом и корпусом; и — выступ ножа; v — скорость резания

Принцип работы универсального стружечного станка HMU

Рис. 20. Принцип работы универсального стружечного станка HMU с ножевым валом для переработки долготья в стружку (Hombak, Германия)

Схема установки для переработки древесного утиля

Рис. 21. Схема установки типа Grizzly для переработки древесного утиля с его предварительным раздавливанием (Pallmann) и общий вид барабанной рубительной машины НМТ (Hombak)

На рисунке 21 схематически показана мельница тяжелого типа, предна­значенная для измельчения вторичного древесного сырья (кусковых отходов, утиля). Она состоит из агрегата 1 для предварительного раздавливания древе­сины (оно происходит под вальцами 2, которые усилены гидроцилиндром 3) и молотковой мельницы 4. Уплотненный раздавленный материал подается с по-стояннои скоростью к ротору и измельчается при нижнем ударе молотками. Первоначальная грубая фракция постепенно размельчается до размеров, соот­ветствующих ячейкам нижнего сита 7.

Станки вторичного измельчения отличаются большим многообразием ти­пов и конструкции. Особенно распространены молотковые дробилки и мельни­цы с зубчато-ситовыми барабанами. В них крупные частицы размалываются на более мелкие путем истирания.

Молотковые мельницы весьма чувствительны к неравномерности загруз­ки и требуют большого расхода воздуха (в соотношении 99:1 к объему древе­сины). За рубежом их чаще всего применяют для доизмельчения стружки наружных и внутреннего слоев, а для доизмельчения грубой фракции исполь­зуются мельницы с крестовиной. Зубчато-ситовые мельницы подходят и для приготовления стружки внутренних слоев. Производительность у крестовинных мельниц — до 1500 кг/ч, у зубчато-ситовых — до 2000 кг/ч.

У мельницы, изображенной на рисунке 22, ситовый барабан с размоль­ной дорожкой закреплен неподвижно, а крыльчатка имеет два диска, которые разделяют полость барабана на три зоны. Стружка попадает в среднюю зону с кольцевой размольной дорожкой, измельчается и увлекается потоком воздуха вдоль зубьев измельчителя в боковые зоны с кольцевыми ситами. Сита выпол­нены в виде тёрки, что обеспечивает не только калибрование частиц, но и их доизмельчение.

Схема работы барабанной установки для доизмельчения стружки барабаннАЯ установка для доизмельчения стружки

Рис. 22. Схема работы и общий вид барабанной установки для доизмельчения стружки: 1 — лопасть; 2 — размольная дорожка; 3 — ситовое кольцо; 4 — крышка; 5 — лопастной ротор; 6 — корпус.

Как правило, подлежащая доизмельчению стружка должна быть сухая и отсортированная. При переработке влажной стружки пропускная способность мельниц резко падает. Другим условием бесперебойной работы мельниц явля­ется равномерность их загрузки, что обычно достигается с помощью шнековых дозаторов.

На рисунке 23 показана схема мельницы ДМ-8 А (Новозыбковский за­вод) с зубчато-ситовым барабаном, которая конструктивно унифицирована со стружечным станком, схема которого показана на рисунке 17. Установка пе­рерабатывает крупные древесные частицы, опилки, стружку-отходы и техноло­гическую щепу в кондиционную мелкую фракцию, предназначенную для наружных слоев стружечных плит.

Схема работы дробилки с зубчато-ситовым барабаном

Рис. 23. Схема работы дробилки с зубчато-ситовым барабаном: 1 — крыльчатка; 2 — сегменты размола; 3 — ситовый вкладыш; 4 — выход кондиционной стружки.

От центробежного стружечного станка эта мельница отличается только устройством барабана — вместо ножевого установлен зубчато-ситовый. В нее можно загружать сырье любой влажности, неоднородное по составу и разме­рам. Рабочие органы машины охлаждаются потоком воздуха, а получаемый ма­териал имеет хорошую сыпучесть и интенсивно подсушивается (например, с влажности 90 до 30^40%), что позволяет повысить производительность су­шильного оборудования.

Крупная плоская стружка (стренды) для плит О SB производится на спе­циальных стружечных станках, которые бывают дисковые (рис. 24) и бара­банные. Сырьем служат окорённые длинные бревна или мерные чураки диа­метром не менее 50 мм. Нарезаемая стружка сортируется после сушки, древес­ная пыль идет на сжигание, а слишком крупные частицы возвращаются в ста­нок на повторное измельчение.

Станок стружечный периодического действия выпускает российское предприятие «Древмаш-Евразия» (рис. 25). Сырье подается торцами пакетов бревен в открытый проем ножевого ротора станка. Пакет бревен фиксируется неподвижно зажимной системой. Каретка станка с вращающимся ротором со­вершает поступательное движение перпендикулярно оси бревен, срезая в про­цессе стружку требуемой толщины. После рабочего хода каретки она возвра­щается в исходное положение, пакет бревен освобождается и проталкивается транспортером дальше в ротор. Цикл повторяется.

Толщина и длина стружки могут регулироваться. Ножевые головки, уста­новленные в роторе, поворотные. При затуплении режущих граней они разво­рачиваются на 180° и работают вторым комплектом ножей (толщиной 3 мм).

Эффективное решение, позволяющее получать OSB-стружку из дешевых сортиментов древесины, предложила фирма В. Maier Zerkleinenmgstechnik GmbH, разработав уникальную двухступенчатую технологию. На первом этапе сорти­менты древесины без предварительной окорки измельчаются специальной рубительной машиной Maier HRL-OSB в OSB-макрощепу длиной 80-120 мм. На втором этапе эта щепа измельчается в OSB-стружку на OSB-стружечном станке Maier MSF. Благодаря особой конструкции ротора и ножевого кольца достигается оптимальное распределение материала внутри станка MSF, что позволяет полу­чать однородную тонкую OSB-стружку толщиной от 0,3 мм (рис. 26).

Дисковый станок (стрендер) для нарезания крупной стружки

Рис. 24. Дисковый станок (стрендер) для нарезания крупной стружки

Станок для получения OSB-стружки

Рис. 25. Станок для получения OSB-стружки («Древмаш-Евразия») и вид узла резания

С мая 2015 г. рубительная машина HRL-OSB 1200/450×1000 и четыре центробежных стружечных станка типа MSF-14 на заводе в Малайзии обеспе­чивают стружкой линию непрерывного производства плит OSB с годовой про­изводительностью около 150 тыс. м3 в год.

Волокно для волокнистых плит получают методом горячего размола ще­пы. Размольная установка, схематически представленная на рисунке 27, со­стоит из бункера со шнековым питателем, через который щепа подается в подо­греватель с мешалкой, а оттуда по другому шнеку в собственно дефибратор, со­стоящий из неподвижного и подвижного дисков. Попадая через центральное отверстие неподвижного диска на вращающуюся шайбу, щепа отбрасывается в зону размола.

Макрощепа, схема работы стружечного станка Maier MSF-14 и ОSB-стружка

Рис. 26. Макрощепа, схема работы стружечного станка Maier MSF-14 и О SB-стружка, получаемые на станках Maier

Рабочие поверхности дисков снабжены канавками и рифлениями, в кото­рых и происходит перетирание прогретых древесных частиц на отдельные во­локна и пучки волокон. Под действием центробежных сил и давления пара обра­зующаяся волокнистая масса выбрасывается с дисков наружу. Разгрузочный шнек подогревателя выполнен в конической форме. Создаваемая им компрес­сорная пробка предотвращает возвратный поток пара и пульсацию потока щепы.

Схема размола щепы в дефибраторе

Рис. 27. Схема размола щепы в дефибраторе: 1 — бункер для щепы; 2 — шнековый питатель; 3 — пропарочный котел; 4 — шнек подачи прогретой щепы; 5— дефибратор; б— главный двигатель; 7— возвратный паропровод (Sunds Defibrator).

На второй ступени размола применяют рафинёры, а в производстве мяг­ких ДВП, для получения еще более тонкого помола, — голлендеры или кониче­ские мельницы с базальтовой и керамической размольной гарнитурой. Кониче­ский ротор такой мельницы вращается в коническом статоре с частотой 750- 1450 об/мин. Зазор между ними можно регулировать посредством осевой настройки ротора.

В голлендере (рис. 28) размельчаемая масса движется по спирали. На металлическом барабане закреплены базальтовые бруски трапецеидальной формы, а в ванне — коробки с базальтовыми вкладышами. Зазор между брус­ками и вкладышами, в котором и происходит размалывание древесных частиц, а также давление барабана регулируются.

Голлендер и его поперечный разрез

Рис. 28. Голлендер (а) и его поперечный разрез (б): 1 — барабан; 2 — бруски; 3 — коробка с базальтовым вкладышем; 4 — сливное отверстие.

Принцип работы рафинёра такой же, как у дефибратора, но у первого нет пропарочной камеры (рис. 29). В рафинёре оба диска могут быть подвижными и вращаться в разные стороны. Зазор между дисками (примерно 0,1 мм) уста­навливается при помощи специального электромеханического приспособления с выравнивающей системой, которая компенсирует температурные деформации дисков и обеспечивает их параллельность.

Схема рафинёра

Рис. 29. Схема рафинёра: 1 и 2 — вращающиеся диски; 3 — зона размола; 4 — вход материала в зону размола; 5 — выход волокна; 6 — подача материала в рафинёр.

Механическое уплотнение валов препятствует проникновению излишней влаги в волокнистую массу, что снижает затраты энергии на стадии сушки во­локна. Рафинаторные установки для получения волокна из прогретой щепы се­рии PR (Pallman) имеют диаметр диска в пределах 800-1525 мм, установленную мощность 240-8000 кВт и производительность 0,9-32 т/ч.

Станок для измельчения плит НРВ

Рис. 30. Станок для измельчения плит НРВ (а) и схема станка HTZ (б) для получения стружки для содержания животных (Hombak)

Среди специального измельчающего оборудования следует отметить ста­нок для измельчения бракованных древесных плит (рис. 30а) и станок для по­лучения стружки для содержания животных (4.306). Первый имеет вал со спи­ральным расположением ножей. Получаемый материал может быть использо­ван для внутреннего слоя стружечных плит или на топливо.

Второй станок оснащен подвижным строгальным агрегатом и механиз­мом поперечной цикличной подачи круглых лесоматериалов. Число строгаль­ных валов в зависимости от моделей изменяется от 2 до 8 шт., длина бревен — 2-3 м, производительность — до 12 т/ч.

6. Оборудование для сушки и сортирования измельченной древесины

Первыми агрегатами для сушки стружки в производстве стружечных плит были сушильные барабаны. В них перемешивание материала осуществля­лось за счет медленного вращения барабана диаметром 2-3 м, а сушка — с по­мощью горячего воздуха, продуваемого мощным вентилятором через барабан. Недостатками такой конструкции являлись неравномерная конечная влажность стружки и налипание смолы на внутренние поверхности барабана.

Напомним, что во влажной древесине есть влага свободная, находящаяся в полостях клеток, и влага связанная, пропитывающая стенки клеток. Соответ­ственно этому различают два периода сушки древесины. В первый период при высокой температуре удаляется свободная влага и стружка высушивается до влажности примерно 30%. Затем температура сушки должна быть снижена и древесина досушена до влажности, близкой к нулю. Схемы сушильных агрега­тов для стружки приведены на рисунке 31.

Схемы сушильных агрегатов для стружки

Рис. 31. Схемы сушильных агрегатов для стружки: 1 — вращающийся барабан с рычагами для пересыпания стружки; 2 — неподвижный бара­бан с вращающимся коллектором труб, где циркулируют топочные газы; 3 — трехходовой неподвижный барабан, в котором стружка совершает возвратно-поступательное движение из внутренней трубы в среднюю, а затем в наружную трубу; 4 — неподвижный барабан со спи­ральным движением стружки по внутренней поверхности барабана; 5 — труба-сушилка.

На российских заводах ДСтП имеются барабанные сушилки Н-167-66 с рабочим объемом барабана 38 м3 и производительностью по сухой стружке 4500 м3/ч. Барабан диаметром 2 м имеет длину 10 м и вращается со скоростью 3-9 об/мин. Температура агента сушки на входе составляет 230-550°С, на вы­ходе — 90-120°С.

Из отечественных сушилок следует назвать также барабанные сушилки серии СБ завода «КОДОС-Станкоагрегат». Они имеют встроенный или авто­номный электронагреватель воздуха (рис. 32).

Схема сушильного барабана

Рис. 32. Схема сушильного барабана СБ («КОДОС-Станкоагрегат»)

Через загрузочный бункер влажный материал подается в барабан и по­ступает на внутреннюю насадку, расположенную по всей длине барабана. Насадка обеспечивает равномерное распределение и хорошее перемешивание материала по сечению барабана, а также его тесный контакт с сушильным аген­том при пересыпании. Непрерывно перемешиваясь, материал перемещается к выходу из барабана. Высушенный материал удаляется через разгрузочную ка­меру.

Конструкция сушилок совершенствуется в направлении удлинения пути пребывания стружки в среде топочных газов. Наиболее удачной можно считать барабан со спиральным движением стружки (рис. 33). В этом барабане струж­ка и топочные газы подаются внутрь барабана по касательной к внутренней по­верхности барабана и под углом к продольной оси его. Это позволяет значи­тельно увеличить путь, проходимый стружкой внутри барабана, т. е. увеличить скорость движения стружки и производительность агрегата.

Для снижения пожарной опасности и повышения равномерности конеч­ной влажности стружки сегодня в плитном производстве применяют двухсту­пенчатую сушку. На первой ступени используют пневматические трубысушилки с высокой начальной температурой теплоносителя (топочных газов). Здесь идет интенсивное удаление свободной влаги и быстрое снижение темпе­ратуры теплоносителя. Схема такой установки показана на рисунке 34.

Сырая стружка попадает в трубу через роторный питатель 4 и канал 3. Здесь под действием мощного потока газовоздушной смеси частицы начинают витать в трубе и интенсивно высушиваться, т. е. терять массу. Более легкие ча­стицы с пневмопотоком попадают в циклон 9 и через питатель 4 отправляются на дальнейшую переработку. Часть газовоздушной смеси возвращается в топку через канал 8.

Двухступенчатая сушилка, показанная на рисунке 35, состоит из трубы (первая ступень) и сушильного барабана, расположенного на низких опорах. Первая ступень может иметь индивидуальную топку, которая в летний период отключается, и в этом случае стружка подается сразу в барабан.

Исходный ма­териал влажностью 80-140% загружается в трубу, где температура на входе до­стигает 500°С, а на выходе — 170°С. Увлекаемая потоком горячего воздуха стружка интенсивно теряет свободную влагу и при поступлении в сушильный барабан уже имеет влажность 40-65%. Чрезмерно крупные частицы в процессе сушки падают вниз и удаляются на доизмельчение или на сжигание. Сухая стружка из барабана подается в циклоны и затем на ленточный транспортер для передачи на сортирование или в бункер запаса. Горячий воздух из циклонов ча­стично возвращается по рекуперационному каналу в смесительную камеру.

Сушилка с сопловым барабаном

Рис. 33. Сушилка с сопловым барабаном: 1 и 15 — роторные питатели; 2 — сушильный барабан; 3 — форсунка для жидкого топлива; 4 — топка; 5 — смесительная камера; 6, 9 14 — газоходы; 7 — шибер; 8 — циклон; 10 — ре­вентилятор-дымосос; 11 — вал мешалки; 12 — направляющие лопатки; 13 — направляющий канал-газоход.

Схема вертикальной трубы-сушилки

Рис. 34. Схема вертикальной трубы-сушилки: 1 — топка; 2 — приемник для удаления крупных частиц; 3 — патрубок подачи сырой стружки в трубу; 4 — роторный питатель; 5 — труба-сушилка; 6 — заслонка рециркуляции; 7— вентилятор; 8— газоход рециркуляции сушильного агента; 9 — циклон; 10 — шнековый транспортер.

Схема двухступенчатой сушилки для стружки

Рис. 35. Схема двухступенчатой сушилки для стружки (Buetner)

Технология и оборудование для сушки измельченной древесины суще­ственно зависят от формы и размера частиц. Крупноразмерную стружку для плит OSB не удается сушить в пневматической трубе из-за большого размера частиц, поэтому в производстве этих плит применяют ленточные или барабан­ные сушилки. «Древмаш-Евразия» для сушки стрендов предлагает низкотемпе­ратурную ленточную сушилку (рис. 36).

Ленточная сушилка для стрендов

Рис. 36. Ленточная сушилка для стрендов («Древмаш-Евразия»)

Она представляет собой несколько находящихся друг над другом транс­портеров. Сырая стружка загружается через верхнее приемное отверстие и по транспортерам, пересыпаясь с одного на другой, постепенно попадает на самый нижний уровень. Теплый воздух (80-90°С) для сушки подается вентиляторами через калориферы и циркулирует внутри камеры. Теплоносителем для калори­феров является горячая вода. Камера полностью пожаробезопасна. Регулируя скорость движения транспортеров, можно регулировать влажность готовой стружки. Установив несколько камер в линию, можно многократно увеличить производительность сушки. Стружка, перемещаясь в камере, получает мини­мум повреждений, что значительно уменьшает долю брака.

В производстве волокнистых плит сухим способом (плиты МДФ), наобо­рот, использование барабанов невозможно из-за налипания волокон на рабочие поверхности барабана. Поэтому здесь возможно использование только пневма­тической сушки. При этом часто сушат уже осмоленное волокно. Скорость сушки смолы значительно выше скорости ее поликонденсации, поэтому смола не теряет своей способности плавиться и отверждаться. Отверждение происхо­дит в горячем прессе, где окончательно формируется древесная плита. При сушке с одновременным осмолением волокна свободный формальдегид почти полностью связывается конденсатом отработанных газов, что благоприятно сказывается и на условиях производства.

Сушка измельченной древесины применяется также в производстве изде­лий из древесно-полимерных композитов (ДПК). Древесная мука для ДПК по­лучается сухим истиранием (размолом) древесных отходов в различных мель­ницах, поэтому исходный материал должен быть подсушен (обычно в сушиль­ном барабане). Практика показала также, что размол древесины сочетается с интенсивной сушкой древесных частиц. В частности, при размоле осиновой щепы с влажность около 60% на выходе из мельницы получается мука с влаж­ностью около 5%.

Это же во многом касается и производства топливных гранул (пеллет). Оптимальная влажность муки составляет 6-10%. Традиционной является схе­ма: «сушильный барабан — мельница — гранулятор».

Процессы сушки частиц неотделимы от процессов их сепарации (сорти­рования по размерам). Для сортирования измельченной древесины применяют механические или пневматические сепараторы: в первых разделение частиц происходит по размерам, во вторых — по массе. Используют и комбинирован­ные устройства, объединяющие оба принципа сортирования.

Механические сепараторы (сортировки) можно разделить на ситовые, ро­ликовые и дисковые. Ситовая сортировка конструктивно представляет собой устройство с горизонтальными или наклонными колеблющимися ситами, кото­рые обычно изготовляются из перфорированных стальных листов. На рисунке 35 показаны ситовые сортировки для щепы и стружки.

Для сортировки щепы на российских заводах часто используют отече­ственные установки с трехуровневыми ситами, имеющими размер ячеек 39×39, 14×14 и 6×6 мм и расположенными с наклоном на 3° в сторону разгрузки (рис. 37).

Ситовая установка для сортирования щепы СЩ-1

Рис. 37. Ситовая установка для сортирования щепы СЩ-1: 1 — фундамент; 2 — воронка; 3 — сита; 4 — короб; 5 — патрубок для выхода мелкой фрак­ции; 6 — опорные подшипники; 7 — привод.

Кондиционная щепа в установке СЩ-1 остается на среднем и нижнем си­тах, откуда по ленточному транспортеру подается в производство. Обычно этот транспортер оснащается магнитным сепаратором для удаления металлических включений. Крупная фракция с верхнего сита может идти на доизмельчение, а самые мелкие частицы с поддона — на сжигание.

Механическая сортировка для стружки ДРС-2 имеет комплект из трех сит с размерами ячеек 5×5; 1×1; 0,5×0,5 мм. Сита колеблются с амплитудой 50 мм и частотой 150-180 колебаний в минуту.

Другой принцип отделения мелкой фракции из щепы или стружки ис­пользован в барабанной сортировке (рис. 38), из которой мелочь при враще­нии барабана просеивается через натянутое на него сито.

Барабанная сортировка щепы

Рис. 38. Барабанная сортировка щепы (Hombak)

Пневматическое сортирование заключается в продувании стружечной массы холодным воздухом (рис. 39). Если скорость воздушного потока, дви­жущегося навстречу частице, больше, чем скорость ее оседания, частица под­нимается вверх. Поскольку управлять можно только скоростью воздуха, эффек­тивность сортировки сильно зависит от плотности частиц. По этой причине точность их сортирования по размерам уменьшается при смешении в одном по­токе сырья из разных древесных пород.

К комбинированным относятся пневмоситовые и инерционно-пневматиче­ские сортировки стружки. У пневмоситового сепаратора, схема которого показа­на на рисунке 40, сита 9 в коробе 1 установлены в трех плоскостях. В нижней части короба имеется патрубок для выхода пыли. С верхнего сита непросеянная стружка поступает в пневмокамеру, где частицы со скоростью витания меньшей, чем скорость воздуха, подаваемого вентилятором 4, выходят через верхние па­трубки, а грубые частицы и сколы падают вниз. Со среднего сита стружка посту­пает в поток для среднего слоя плит, а с нижнего — в поток для наружного слоя. Таким образом можно получать до четырех фракций стружки.

Одноступенчатый пневмосепаратор

Рис. 39. Одноступенчатый пневмосепаратор: 1 — горловина; 2 — труба загрузки стружки; 3 — осветительная лампа; 4 — камера сепарации; 5 — ворошитель; 6 — регулятор; 7 — приемник крупных частиц; 8 — решетка с дроссельной заслонкой; 9— регулятор объ­ема; 10 — сито; 11 — смотровые окна

Пневмоситовый сепаратор

Рис. 40. Пневмоситовый сепаратор: 1 — ситовый короб; 2 и 4 — вентиляторы; 3 — пневмокамера; 5 — тросовая подвеска; 6 — жалюзийная решетка; 7 — циклон; 8 пневмопривод; 9 — сита.

Пневмоситовая сортировка MVS (рис. 41) предназначена для очистки стружки наружных слоев ДСП от пыли и крупных частиц. Материал загружает­ся на наклонный рабочий стол сверху и продувается потоком воздуха снизу че­рез вибросито. Пыль и другие легкие фракции удаляются в циклон, кондицион­ная мелкая стружка скатывается вниз, а крупные частицы движутся вверх и удаляются специальным конвейером. Оптимальный режим работы достигается изменением наклона стола, частоты и амплитуды колебаний вибросита, регули­ровкой скорости и объема подачи воздуха. Производительность сортировки — до 1,7 т/ч.

Схема пневмоситовой сортировки MVS

Рис. 41. Схема пневмоситовой сортировки MVS (Dieffenbacher)

Для фракционирования крупной стружки в производстве плит OSB обыч­но применяются барабанные сортировки. Сравнительно недавно появились принципиально новые установки роликового типа, одна из которых представ­лена на рисунке 42. Размеры сортируемых частиц задаются в ней путем изме­нения расстояния между роликами; разделение происходит на четыре фракции: грубую, нормальную, мелкую и пылевидную. Последняя идет на сжигание, остальные разделяются на потоки для наружных и внутреннего слоев. Особен­но хорошо в таких сортировках удается отбор мелкой фракции для внутреннего слоя плит OSB или для обычных ДСтП. Достоинство этих сортировок еще и в том, что стружка в них не повреждается.

Устройства для сортирования частиц

Рис. 42. Устройства для сортирования частиц: двухэтажная роликовая сортировка для крупных частиц (Siempelkamp) и дисковая сортировка HSS для отделения крупной фракции (Hombak)

Для отделения крупной фракции из потока измельченной древесины можно использовать также дисковые сортировки (рис. 43).

В производстве изделий из ДПК и топливных гранул нужные размеры ча­стиц (обычно не более 1,5 мм) задаются в молотковых мельницах с помощью сетки с заданными размерами ячеек. Частицы измельчаются до тех пор, пока не смогут под действием центробежных сил просеиваться через сетку, окружаю­щую ротор станка.

Бункеры для хранения сыпучих материалов.

На предприятии с годовым выпуском ДСтП, например, в 100 000 кубо­метров суточная потребность в стружке составляет около трех тысяч кубомет­ров. Практически для бесперебойной работы необходимо, чтобы запасы были не менее двухчасовой потребности. Для хранения сыпучих материалов исполь­зуются бункеры— на современных предприятиях преимущественно верти­кальные. В плитном производстве бункеры предназначены не только для созда­ния производственных запасов древесной щепы, сухой и влажной стружки, хранения древесных отходов, опилок, но еще и для дозированной выдачи этих материалов на последующие технологические операции.

На большинстве российских предприятий для хранения межоперацион­ных запасов щепы и стружки используются бункеры отечественного производ­ства. Материал в них засыпается через загрузочные отверстия в крыше. Рычагирыхлители вращающейся план-шайбы обеспечивают самоистечение материала в разгрузочные шнековые транспортеры с переменным шагом. Вместо план­шайбы возможен поворотный питатель в виде плоского колеса со спицами: оно устанавливается над дном бункера и способно при помощи гидроцилиндров поворачиваться в обе стороны на определенный угол. Современные бункеры оснащаются специальными устройствами для встряхивания сухого материала и разрушения сводов из промерзлой стружки или щепы.

Бункеры нужны на следующих участках:

  • перед стружечными станками для щепы;
  • перед сушильными агрегатами для сырой стружки;
  • перед смесителями для сухой стружки.

Бункеры устанавливаются и на деревообрабатывающих предприятиях для сбора древесных отходов (кора, опилки, стружка и пр.) и для дозированной от­грузки этих материалов потребителю.

На рисунке 43 показан бункер для мелких древесных отходов фирмы «Союзлесмонтаж» из Вологды. Бункер имеет емкость 60 м3. Управление раз­грузкой осуществляется водителем автотранспорта с выносного пульта. Высота бункера — 4,78 м. Оперативные механизированные бункеры выпускает также фирма «Спецмонтаж» из Твери (рис. 44).

Они предназначены для хранения и подачи сыпучих древесных отходов (опилки, стружка, щепа) на конвейеры. Бункеры состоят из корпуса, побудите­ля, редуктора, электродвигателя. ОМБ-10 оснащен промежуточным шнековым конвейером длиной до 4,5 м. Бункер ОМБ-2,3 может устанавливаться в поме­щении котельной, ОМБ-10 (емкостью 10 м3)— на топливном складе или под навесом. В нижней части бункеров имеется люк для разгрузки материала в ава­рийных ситуациях. Возможна установка датчиков уровня сыпучего материала.

Бункер для мелких древесных отходов

Рис. 43. Бункер для мелких древесных отходов («Союзлесмонтаж», РФ)

Оперативный механизированный бункер серии ОМБ

Рис. 44. Оперативный механизированный бункер серии ОМБ («Спецмонтаж», РФ)

Большие бункеры служат не только как хранилища и дозаторы буферных запасов материала, но и как своего рода стабилизаторы технологического про­цесса и противопожарные устройства. Бункерное выдерживание сырья способ­ствует улучшению физико-механических показателей выпускаемых плит. В за­рубежной практике известны бункеры, вмещающие до 2000 м3 стружки и до 6000 м3 щепы (рис. 45, 46).

Бункерные сооружения на заводе по выпуску MDF

Рис. 45. Бункерные сооружения на заводе по выпуску MDF

Вертикальные бункеры для хранения и дозированной выдачи сухой стружки в смесители

Рис. 46. Вертикальные бункеры для хранения и дозированной выдачи сухой стружки в смесители внутреннего и наружных слоев стружечных плит (Siempelkampf, ФРГ)

Компания SHW из Германии разработала новую систему разгрузки бун­кера «Осциллятор» (Oszillator) — рисунок 49. Эта разгрузочная система отли­чается от своей предшественницы, системы разгрузки бункера «Вращающееся колесо» (Drehrad), прежде всего наличием надежного и неприхотливого элек­тромеханического привода вместо гидравлики. Она применяется в комбинации с разгрузочными шнеками в бункерах с сухими материалами, такими как сухая стружка, шлифовальная пыль и прочие с влажностью ниже 20%.

Система позволяет устанавливать до 6 разгрузочных шнеков, при этом почти исключено скопление неподвижного материала вдоль стенок бункера. Это объясняется тем, что активация материала происходит непосредственно в области днища по всему периметру бункера. Поскольку запитка разгрузочных шнеков осуществляются посредством вращательного движения осциллятора, исключены деформации стенок бункера, а также уплотнение материала (такие проблемы часто возникали при разгрузке бункера посредством систем с посту­пательным движением рабочего органа).

Система «Осциллятор» для разгрузки бункеров с сухим сыпучим материалом

Рис. 47. Система «Осциллятор» для разгрузки бункеров с сухим сыпучим материалом (SHW, Германия)

Перемещение сыпучих материалов от бункера к станку или от станка к станку возможно как пневматическим, так и механическим путем. При боль­ших расстояниях пневмотранспорт реализуем только в закрытых трубопрово­дах с мощными вентиляторами на входе. При этом важно подобрать оптималь­ное соотношение между объемом воздуха и массой перемещаемого материала. На современных предприятиях по выпуску стружечных плит пневматика почти не используется для решения чисто транспортных задач, что объясняется не­оправданно высокими энергозатратами. Вентиляторы применяются для отсоса стружки в мельницах, сушилках и сортировках стружки. В производстве во­локнистых плит пневмотранспортировка волокна эффективна, поскольку про­исходит с одновременным добавлением к нему связующего. Вакуумные уста­новки применяются при формировании ковра (как мокрым, так и сухим спосо­бом).

Механические устройства для внутрипроизводственного перемещения сыпучих материалов, например ленточные и скребковые транспортеры, хотя и являются более дорогостоящими основными средствами, чем компоненты пневмотранспорта, однако требуют гораздо меньших расходов на эксплуата­цию.

На рисунке 48 приведены некоторые конструкции шнековых и скрепко­вых конвейеров от фирмы Vecoplan, ФРГ.

Шнековые конвейеры для перемещения сыпучих материалов

скрепковые конвейеры для перемещения сыпучих материалов

Рис. 48. Шнековые (вверху) и скрепковые конвейеры для перемещения сыпучих материалов (Vecoplan, Германия).

7. Оборудование для дозирования и смешивания компонентов

Приготовление связующего заключается в подготовке рабочих растворов смолы и отвердителя, дозировании компонентов и их смешивании. Схема под­готовки и подачи связующего в производстве трехслойных стружечных плит показана на рисунке 49. Высококонцентрированная смола и добавки (кроме отвердителя) смешиваются с водой в баке, оборудованном мешалками и мер­ными стеклами. Из бака рабочий раствор насосами подается в расходные емко­сти для внутреннего и наружных слоев. Чтобы дополнительно снизить вязкость состава для внутреннего слоя, можно раствор смолы сначала направлять в смолоподогреватель и уже оттуда — в коллектор соответствующего смесителя.

После измельчения, сушки и сортирования древесных частиц требуется приготовление связующего, точное дозирование клеевой смеси и древесных ча­стиц и смешивание этих компонентов для получения осмоленной стружки (во­локна), которая затем поступает на главный конвейер предприятия.

Связующее дозируют в смеси или по компонентам. В установке, схема которой изображена на рисунке 50, компоненты отмеряются только по объ­ему. Смола и отвердитель из емкостей 1 и 9 по отдельности подаются дозиру­ющими насосами 3 и 8 через фильтры-компенсаторы 4 и 7 в лабиринтный сме­ситель 5. При этом смола дополнительно проходит через фильтр 2, а отверди­тель — через дозирующий ротаметр 6. Ротаметр представляет собой вертикаль­ную стеклянную трубку с поплавком: чем больше расход жидкости, нагнетае­мой через трубку снизу вверх, тем выше находится поплавок. Отмеренные смо­ла и отвердитель тщательно перемешиваются в лабиринтном смесителе, полу­ченное связующее по гибкому шлангу подается на смешение с древесными ча­стицами.

Схема подготовки и подачи связующего в смесители наружного и внутреннего слоя стружечной плиты

Рис. 49. Схема подготовки и подачи связующего в смесители наружного и внутреннего слоя стружечной плиты

Схема дозирования и смешивания компонентов

Рис. 50. Схема дозирования и смешивания компонентов: 1 — расходная емкость для смолы; 2 — фильтр; 3 и 8 — дозирующие насосы; 4 и 7 — филь­тры-компенсаторы; 5 — лабиринтный смеситель; б — ротаметр; 9 — расходная емкость для отвердителя.

Наряду с установками непрерывного объемного дозирования в плитном производстве используются установки периодического действия с весовым до­зированием.

В такой установке (рис. 51) емкость 5 с мешалкой установлена на плат­форме автоматических весов 4. В соответствии с выбранным рецептом в ем­кость закачиваются смолы и другие компоненты. Полученное в результате пе­ремешивания связующее подается шестеренными насосами в расходные емко­сти 7. После полного опорожнения емкости 5 можно выбирать рецепт для дру­гого слоя плиты.

Схема весового дозирования компонентов связующего

Рис. 51. Схема весового дозирования компонентов связующего:

Чтобы обеспечить требуемое соотношение между массой древесных ча­стиц и массой связующего, необходимо постоянно дозировать компоненты пе­ред смешиванием.

Дозирование стружечной или волокнистой массы может быть объемным, весовым или комбинированным. Весьма удачной конструкцией объемного до­затора является шнековый питатель (рис. 52). Оптимальная частота вращения такого шнека с приводом от двигателя постоянного тока составляет 25- 40 об/мин, вместимость питателя — 0,8—1,0 м3, степень заполнения контроли­руется датчиками уровня. Применяются дозаторы и других конструкций: лен­точные, барабанные (рис. 53), тарельчатые, электровибрационные.

На участке смешивания древесных частиц со связующим погрешность дозирования не должна превышать 4%, поэтому при подаче стружки в смеси­тель и формировании ковра применяют весовое дозирование. Для этого исполь­зуют весы порционного или непрерывного действия, настраиваемые на массу отвешиваемой порции и продолжительность цикла отвешивания. Цикл рассчитывается в секундах исходя из часового расхода насыпного материала в данном потоке. Автоматические порционные весы обычно имеют ковш, створки кото­рого открываются при достижении заданного веса. Точность дозирования со­ставляет ±2%.

Схема шнекового питателя для стружки

Рис. 52. Схема шнекового питателя для стружки: 1 — винтовой транспортер; 2 — датчики уровня; 3 — стен­ки бункера-питателя; 4 — привод винтового транспортера.

Барабан для объемного дозирования стружки

Рис. 53. Барабан для объемного дозирования стружки

Порционные весы сопряжены с винтовым транспортером, который оста­навливается, как только на весы поступает заданная масса. Из весов стружка выходит порциями, а в смеситель она должна поступать непрерывно. Поэтому перед смесителем устанавливают еще и выравнивающий бункер-питатель. Ско­рость движения донного конвейера бункера устанавливается такой, чтобы при расчетном расходе слой стружки на нем составлял примерно треть высоты бун­кера.

Действие электротензометрических весов основано на изменении омиче­ского сопротивления проволочного датчика: весы срабатывают, когда проволо­ка растягивается под тяжестью отмеряемой массы стружки. Удобство этих при­боров заключается в том, что показания нескольких весов можно отслеживать с единого контрольного пульта.

Принципиальная схема устройства для одновременного дозирования стружки и связующего дана на рисунке 54. В этой системе электрический сиг­нал измерительного устройства с усилителя 3 пропорционален количеству по­ступающей стружки. Расходомер 9 определяет фактическое количество связую­щего, сравнивает его с заданным и при их несовпадении посылает сигнал для ав­томатического изменения производительности насоса 8. Для стабильной работы системы очень важно добиться равномерной подачи стружки в потокомер.

Смешивание насыпного и жидкого компонентов, то есть получение осмо­лённой стружки, происходит в смесителях непрерывного действия. Ранее на за­водах с отечественным оборудованием использовались громоздкие смесители шестиметровой длины, в которых связующее распылялось через ряд форсунок, число которых достигало 36, и каждая была связана с дозировочным насосом, а стружка перемешивалась лопастным валом. Из-за недостаточной производи­тельности и неудобства в эксплуатации эти установки были вытеснены более быстродействующими и компактными смесителями.

схема компоновки устройства для дозирования стружки и связующего

Рис. 54. Принципиальная схема компоновки устройства для дозирования стружки и связующего: 1 — электродвигатели; 2 — смеситель; 3 — усилитель электрического сигнала; 4 — потокомер стружки; 5 — винтовой питатель для подачи стружки; б — расходный бак для связую­щего; 7— фильтр; 8— насос; 9— счетчик расхода смолы; 10— регулятор соотношения стружки и связующего

Современные смесители подразделяются на машины с внутренним и внешним вводом связующего. При подаче жидкого компонента изнутри струж­ка попадает в смеситель (рис. 55) через загрузочную воронку 7, расположен­ную тангенциально к цилиндрической камере. Разбрасывающие лопасти б, вращаясь, придают стружечной массе форму цилиндра, который движется по­ступательно. Связующее подается в смеситель через пустотелый вал 3, на кото­ром устроены форсуньей 4 различной длины.

Схема высокооборотного смесителя с вводом связующего через внутренний вал

Рис. 55. Схема высокооборотного смесителя с вводом связующего через внутренний вал: 1 — корпус; 2 — «размазывающие» лопасти; 3 — пустотелый вал; 4 — форсунки; 5 — муф­та; 6— разбрасывающие лопасти; 7— загрузочная воронка; 8— охлаждающая рубашка; 9 — разгрузочная воронка.

Под действием центробежных сил (частота вращения вала до 1220 об/мин) клей разбрасывается на стружечную массу, и благодаря различной длине форсунок при этом осмоляются все ее фракции (чем крупнее частица, тем дальше ее уносит от оси вращения). Осмолённая стружка продвигается в другую зону, где перемешивается лопастями 2, форма которых способствует размазыванию связующего и передаче его излишков на соседние частицы. Пропитанная клеем стружечная масса выходит через разгрузочную воронку 9, также тангенциально расположенную к барабану.

Скорость выхода частиц и степень заполнения барабана можно регулиро­вать выходной заслонкой с грузом, открывающейся под действием соответ­ствующего давления проклеиваемой массы. Регулируются также угол поворота лопастей и зазор между ними и барабаном. Корпус смесителя и быстроходный вал снабжены водяной рубашкой.

Охлаждение предотвращает преждевремен­ное отверждение связующего и сопровождается конденсацией влаги на внут­ренней стенке барабана и его лопастях. Это ослабляет налипание связующего на рабочие органы смесителя, упрощает его очистку и уменьшает трение стружки о металл. Чтобы еще больше снизить трение, в смеситель вводят пара­финовую эмульсию (вместе с клеем или отдельно)— для этого достаточно 0,2-процентной (по массе абсолютно сухой стружки) добавки парафина.

Надлежащее качество распыления выдерживается в широком диапазоне расхо­да связующего — от 560 до 1700 г/мин. Скорость движения сыпучей массы со­ставляет 8-12 м/с, и стружка находится в смесителе всего несколько секунд.

Уход за смесителями с внутренним вводом связующего довольно сложен, к тому же крупные частицы осмоляются в них не полностью. Это обусловлива­ет более широкое использование смесителей с наружным вводом.

У модели, изображенной на рисунке 56 вверху, внутри цилиндрическо­го корпуса имеются вал с лопастями и устройство для распределения связую­щего, подаваемого снаружи. Сыпучая масса поступает по касательной и спира­леобразным потоком перемещается в зону распыления жидкого компонента, за­тем в зону перемешивания. Связующее под небольшим давлением подается че­рез трубки, и струйки его дробятся быстро летящими частицами древесины, с которых излишки клея скатываются по инерции, не успев впитаться.

Смесители с наружным вводом связующего

Смесители с наружным вводом связующего

Рис. 56. Смесители с наружным вводом связующего: а — российского производства, б — производства ФРГ.

Конструкция смесителей с такой подачей связующего (в тангенциальном направлении через трубки) очень проста, их вал и корпус хорошо охлаждаются, а жидкие компоненты можно вводить раздельно. Однако в смесителях этой мо­дели древесные частицы дополнительно измельчаются на входе и в зоне подво­дящих трубок, что нежелательно для стружки внутреннего слоя. Этот недоста­ток несколько смягчен в модели, представленной на том же рисунке внизу. Ее смесительный барабан имеет три зоны: первая — цилиндрической формы не­большого диаметра, вторая — конической формы и третья — цилиндрической формы большого диаметра. В первой зоне стружка приобретает небольшую окружную скорость и винтовыми лопастями перемещается в коническую зону, где окружная скорость движения частиц постепенно возрастает, достигая мак­симума в третьей зоне. На границе второй и третьей зон предусмотрен диско­вый центробежный распылитель для подачи связующего. Щель между дисками распылителя чрезвычайно узкая, благодаря чему обеспечивается высокая дис­персность связующего.

Двухкамерный смеситель (рис. 57) обеспечивает лучшее качество ©смо­ления стружки. Стружка засыпается в него сверху через патрубок, по центру, а клей— через две верхние горизонтальные трубки. В результате встречного вращения двух лопастных валов стружка и клей, интенсивно перемешиваясь, движутся к выходному отверстию «по восьмерке», так что путь, который про­ходит стружечная масса в процессе нанесения на нее клея, получается доста­точно большим при сравнительно малой длине смесителя.

Крупноразмерную стружку для плит OSB осмоляют в специальных сме­сителях. Один из них схематически изображен на рисунке 58. Камера у него более объемная, чем у рассмотренных выше установок, а частота вращения ло­пастного вала меньше. Вследствие этого на осмоление стружки времени требу­ется в пять-семь раз больше. Стружка подается на винтовой транспортер, что исключает ударные нагрузки на материал и, как следствие, предотвращает не­желательное измельчение крупных частиц.

схема двухкамерного смесителя

Рис. 57. Принципиальная схема двухкамерного смесителя

Смеситель для осмоления плоской стружки в производстве OSB

Рис. 58. Смеситель для осмоления плоской стружки в производстве OSB

Смеситель для линии с позиционным одноэтажным прессом предлагает «Древмаш-Евразия» (рис. 59).

Смеситель для ОСБ-стружки

Рис. 59. Смеситель для ОСБ-стружки (стрендов) завода «Древмаш-Евразия»

Стружка, в процессе осмоления проходит две стадии — нанесение смол и перемешивание компонентов. Стружка из бункера сухой стружки, расположен­ного выше осмолителя, постепенно просыпается через зону нанесения связую­щих. Установленные здесь форсунки распыляют жидкие вещества, создавая воздушную взвесь.

Стренды, пролетая через образующееся облако, падают вниз с нанесенными на поверхность составами. Осмоленная стружка попадает затем в смеситель барабанного типа, расположенный открытыми створками вверх. Створки закрываются, происходит вращение барабана и постепенное переме­шивание стружки для наиболее равномерного распределения связующих по всей поверхности древесины. После цикла перемешивания барабан располага­ется створками вниз. Створки открываются и осмоленная стружка попадает на транспортер. Верхний бункер сухой стружки выдает точное весовое количество стружки, необходимое для прессования одной плиты.

При изготовлении волокнистых плит мокрым способом древесные ча­стицы осмоляются путем впрыскивания смолы через форсунки в поток сырого волокна при его движении от рафинёра к сушилке. По этому методу клей рас­пыляется через форсунки в поток волокна, движущегося в трубопроводе со скоростью 150-500 м/с, достижимой благодаря сужению трубопровода в месте расположения форсунок. Сопла, через которые проходит клей, устроены верти­кально либо под углом к потоку.

Имеются подобные устройства с несколькими дисковыми распылителями. Относительно холодный клей, распыляясь на горя­чее (с температурой 100-110°С) волокно, получает своего рода тепловой удар. На поверхности волокон связующее вступает в контакт с органическими кисло­тами древесины, которые могут ускорить отверждение клея, что нежелательно. Кроме того, велика вероятность одновременной гидролитической деструкции полимера. Эти отрицательные явления можно смягчить, добавив щёлочь или меламин к карбамидной смоле.

В результате всех описанных процедур получается поток осмоленной дре­весной массы, которая поступает на главный конвейер плитного производства.

8. Главные конвейеры плитных производств

Главные конвейеры предназначены для формирования пакетов или не­прерывного ковра измельченной древесины, холодной подпрессовки и горячего прессования плит. Возможны конвейеры следующих типов:

  1. с жесткими металлическими поддонами;
  2. с гибкой стальной лентой;
  3. с гибкой синтетической лентой;
  4. с проницаемыми металлическими поддонами.

В России на старых заводах ДСП был распространен конвейер первого типа (с поддонами) марки ДК-1М (рис. 60).

Конвейер рассчитан на производство трехслойных плит и имеет два вхо­дящих конвейера для подачи осмоленной стружки, которая попадает в 4 фор­мирующих машины ДФ-6. Из первой машины высыпается осмоленная стружка для нижнего слоя, из второй и третьей формируется средний слой, а четвертая машина насыпает верхний наружный слой.

Поддон, проходящий под форми­рующими машинами, предварительно очищается и смачивается холодной во­дой из дождевальной установки. Ковер проходит холодную подпрессовку в прессе ПР-5, контроль массы на весах и перемещается к загрузочной этажерке пресса ПР-6. Двадцатиэтажный пресс оснащен симультантным механизмом. После разгрузочной этажерки происходит отделение поддона от плиты, которая сталкивается на форматно-обрезной станок.

Схема главного конвейера для формирования стружечного ковра и горячего прессования плит

Рис. 60. Схема главного конвейера для формирования стружечного ковра и горячего прессования плит на жестких металлических поддонах: 1, 7, 11, 12, 17— цепные конвейеры; 2, 13 — дождевальные установки; 3— формирующий конвейер; 4, 5,6— формирующие машины; 8— пресс предварительной подпрессовки; 9— контрольные весы; 10 — место хранения запасных поддонов; 14 — пресс горячего прессова­ния с этажерками; 15— отделитель плит от поддонов; 16— камера охлаждения поддонов; 18 — роликовый конвейер.

Все транспортеры главного конвейера имеют единый привод. Поддоны сделаны из дюралюминиевого проката (толщиной 4 мм) и имеют ограниченный срок службы (около 3 месяцев) в силу большого перепада температур в горячем прессе и вне его.

В Китае широко распространение получили простые прессовые установ­ки (рис. 61) с производительностью от 10 000 м3 в год, рассчитанные на ис­пользование местного сырья.

Схема линии прессования на поддонах

Рис. 61. Схема линии прессования на поддонах с 5-этажным прессом хфоизводительностью 10 000 м3 в год: 1 — формующая машина; 2 — загрузочный конвейер; 3 — загрузочная этажерка; 4 — загру­зочная траверса; 5 — горячий пресс; 6—разгрузочная этажерка; 7—разгрузочная траверса.

Конструкция пресса упрощена до предела. Формируемый ковер одно­слойный. Нет пресса для подпрессовки, веерного охладителя и возвратного конвейера для поддонов. Обслуживают подобное оборудование 7-10 человек. Потребляемая мощность —120-200 кВт.

Формующая машина насыпает ковер на металлический поддон, который закатывается по роликовому конвейеру в загрузочную этажерку. После запол­нения этажерки траверса заталкивает все поддоны с древесностружечными брикетами в пресс, он смыкается. По истечении заданного времени выдержки пресс размыкается и поддоны с необрезной плитой траверсой вынимаются из него на разгрузочную тележку. Отделение плит от поддонов, возврат поддонов и складирование плит осуществляются вручную. Готовые плиты обрезаются по формату на форматно-обрезном станке.

В конвейерах бесподдонного прессования все механизмы расположены в одну линию. Формирование стружечного ковра может вестись на непрерывной ленте из синтетических поддонов или на ленточном конвейере из синтетиче­ской или прорезиненной ленты.

Бесподдоное прессование требует повышенной прочности брикетов, что достигается сравнительно высоким давлением под­прессовки стружечного ковра. Для сокращения ритма конвейера в некоторых линиях используют этажерку-накопитель перед загрузочной этажеркой пресса. Бесподдонное прессование позволяет сокращать время прессования и энергети­ческие затраты, а также уменьшить разнотолщинность плит. При этом повы­шаются требования к подготовке щепы и стружки, становится невозможным выпуск плит малой плотности (минимальная плотность 550 кг/м3).

На рисунке 62 показана линия прессования с одноэтажным прессом, из­готовляемая в Китае и копирующая немецкую линию «Бизон» 1980-х гг.

Формующая машина, перемещающаяся по рельсам, насыпает трехслой­ный ковер на движущуюся ленту. Поперечная делительная пила разрезает не­прерывный ковер на брикеты. При смыкании пресса формующая машина, дойдя до гидроупоров, начинает насыпать ковер в обратном направлении на уже неподвижную ленту. В случае некачественной насыпки бракованный ковер проходит через разомкнутый пресс и при поднятой ветви конвейера сбрасыва­ется в бункер. Готовая плита охлаждается в веерном охладителе и затем обреза­ется по формату пилой.

Схема линии прессования на стальной ленте

Рис. 62. Схема линии прессования на стальной ленте с подвижной формующей машиной и одноэтажным горячим прессом: 1 — подвижная формующая машина; 2 — стальная лента; 3 — делительная пила; 4 — одно­этажный пресс; 5—приемный конвейер; 6—веерный охладитель; 7 — форматная пила.

На рисунке 63 показана еще одна линия с проходным прессом фирмы Siempelkamp. После формирования ковер проходит непрерывную подпрессовку в ленточном прессе и на той же ленте направляется в горячий пресс. Стальная лента натянута на барабаны, установленные перед форпрессом и после горячего пресса. При этом способе внешние нагрузки на ковер сведены до минимума. Аналогичные линии используют для производства стружечных плит, плит ОСБ иМДФ.

Схема главного конвейера фирмы Siempelkamp по производству плит MDF

Рис. 63. Схема главного конвейера фирмы Siempelkamp по производству плит MDF

На рисунке 64 показана часть производственного потока по выпуску плит OSB. Отличительная особенность ее заключается в том, что бункер сырой стружки расположен непосредственно над сушильно-сортировочным оборудо­ванием, а бункер сухой стружки — над формирующей станцией. Это позволяет существенно уменьшить производственную площадь цеха.

Широкое распространение получил за рубежом метод «флексоплан» (фир­ма Dieffenbacher), при котором прессование ведется на гибких поддонах из стальной сетки (толщина проволоки 0,25 мм) с передней транспортной планкой. Прочность таких листов на сжатие составляет 14—16 МПа, что значительно выше удельного давления прессования плит в горячем прессе. В линии «Шенк-Флексоплан» подпрессовка ковра отсутствует, имеется возможность изготовления плит малой плотности. Сетка облегчает удаление влаги и пара из пакетов, что ведет к сокращению времени прессования. Срок службы поддонов — около 2 лет.

ный конвейер с участком сушки и сортировки частиц производства плит OSB

Рис. 64. Главный конвейер с участком сушки и сортировки частиц производства плит OSB (Dieffenbacher): 1 — бункер сырой стружки; 2 — сушилка; 3 — бункер сухой стружки; 4 — сортировка; 5 — формирующая машина; 6—горячий пресс.

В производстве твердых ДВП (мокрый способ) главный конвейер вклю­чает в себя устройство для подачи волокнистой массы (с концентрацией 1-2%), системы удаления влаги, в том числе за счет вакуума и отжима в проходном прессе, поперечного раскроя непрерывной ленты на форматы и подачи пакетов в горячий пресс. В производстве изоляционных плит пакеты направляются сра­зу в сушилку, минуя горячий пресс.

9. Формирующие машины

Формирование ковра заключается в дозировании и равномерном распре­делении осмоленной стружки или волокна с целью получения одинаковых по­казателей толщины и прочности по всей площади плиты. Эта работа выполня­ется на формирующих машинах, состоящих из дозатора и питателя. Принцип работы заключается в том, что осмоленные частицы транспортером подаются на весы, которые периодически сбрасывают порцию смеси в питатель, где стружка разравнивается по ширине и высыпается на транспортер главного кон­вейера.

После смесителей осмоленная стружка может храниться в бункерехранилище и выдаваться оттуда в дозирующий бункер, который образует еди­ное целое с формирующей машиной. Бункер-хранилище предназначен для обеспечения бесперебойной работы главного конвейера при кратковременной остановке отдельных агрегатов. При выдаче материала из бункера происходит его дополнительное перемешивание.

Срок хранения осмоленной стружки составляет от 2 до 4 ч, поэтому бун­керы не должны быть очень большими. Сегодня на предприятиях ДСтП приме­няют в основном горизонтальные дозирующие бункеры, откуда стружка высыпается по всей ширине ковра. При выпуске трехслойных плит последовательно устанавливают 4 формирующих машины, из которых крайние формируют наружные слои, а две средние — средний слой ДСтП (рис. 65).

Схема формирования трехслойного древесностружечного ковра

Рис. 65. Схема формирования трехслойного древесностружечного ковра четырьмя формирующими машинами (Siempelkamp): 1 — подающий конвейер; 2 — бункер осмоленной стружки; 3 — формирующая головка для наружного слоя; 4— формирующая головка для среднего слоя; Wl, W2— система рентге­новского контроля насыпной плотности ковра; W3 — весовой контроль массы ковра.

Качество формирования оценивается равномерностью распределения массы стружки по площади. В современных линиях применяют автоматический контроль насыпной плотности ковра бесконтактными способами, например с помощью рентгеновского аппарата. На выходе из формирующей станции обычно устанавливают весы для контроля массы трехслойного ковра. В случае отклонений выше допустимых бракованный ковер удаляется в специальную шахту, а оттуда — в бункеры среднего слоя. Такая процедура неизбежна при настройке формирующих машин на новую толщину продукции или при изме­нении породного состава сырья. Вариационный коэффициент распределения плотности по площади ковра не должен превышать 4—5%. Достаточная точ­ность дозирования достигается только тогда, когда не нарушен минимальный уровень стружки в дозирующем бункере.

В линиях отечественного производства установлены дозирующие маши­ны марки ДФ-6 (Вологодский станкозавод) — рисунок 66. Машина состоит из бункера-накопителя и разравнивающего бункера. Между ними находятся пор­ционные весы, которые настраиваются на заданный расход стружки (отдельно по каждому слою).

Несмотря на наличие весов в системе формирования ковра, в конечной стадии дозирование идет по объему, а объемный расход зависит в основном от скорости донного конвейера и зазора между разравнивающим вальцом и по­верхностью конвейера.

Для того чтобы повысить качество насыпки ковра, стали применять си­стемы пневматического или механического фракционирования частиц. С их помощью становится возможным получение бесступенчатой структуры плиты по толщине — самые мелкие частицы будут находиться на поверхности плиты, а самые крупные — в середине плиты. Сущность пневматического фракциони­рования показана на рисунке 67.

Горизонтальные потоки воздуха уносят частицы стружки ближе или дальше в зависимости от их массы и размера. Наиболее мелкие частицы отно­сятся дальше и оказываются во внешних слоях плиты.

Схема формирующей машины ДФ-6

Рис. 66. Схема формирующей машины ДФ-6 (Вологодский станкозавод): 1 — щеточный валец для очистки ленты донного конвейера; 2 — цепно-ленточный конвейер питателя; 3 — зубчатые вальцы; 4 — ковшовые весы; 5 — цепно-ленточный конвейер; б — дозирующий игольчатый валец; 7 — отбрасывающий валец; 8 — козырек.

Механическое фракционирование заключается в том, что частицы из до­зирующего бункера подают на разбрасывающие вальцы и отбрасываются на расстояние, пропорциональное их массе. То есть более крупные частицы отно­сятся дальше, чем мелкие. В этом заключается принципиальное отличие мето­дов пневматического и механического фракционирования частиц. В некоторых формирующих станциях используется комбинация механического и пневмати­ческого фракционирования.

На рисунке 68 показана схема формирующей машины для насыпки стружечного ковра системы Dieffenbacher, в которой используется особо точная система рассеивания стружки. Осмоленная стружечная масса высыпается на качающийся ленточный транспортер 7, а с него в сепаратор 2, между дисками которого может просеиваться только мелкая стружка, а остающиеся сверху крупные частицы попадают на продольный шнек и удаляются.

Кондиционная стружка далее поступает на донный транспортер дозирующего бункера 3. Дон­ный транспортер является частью встроенных весов 4, по показаниям которых быстро, плавно и с большой точностью регулируется скорость движения потока стружки. Таким образом выдерживается нужный расход осмоленной массы в единицу времени и обеспечивается оптимальная плотность наружных или внутреннего слоев изготовляемых плит. Бункер 3 одновременно служит буфер­ной емкостью, которая позволяет некоторое время поддерживать процесс рав­номерного формирования ковра, даже если подача осмоленной стружки на транспортер 7 по каким-либо причинам прерывается.

В системе, показанной на рисунке 69, стружка, поступающая из дози­рующего бункера, падает на несколько горизонтальных вальцов, которые вы­полняют предварительное механическое сепарирование частиц. Благодаря это­му расход воздуха удается снизить примерно вдвое.

В некоторых системах сепарирование применяют только для наружных слоев. При формировании среднего слоя стружка падает между вращающимися навстречу друг другу игольчатыми вальцами. При этом сепарация практически не происходит, а главной задачей является по возможности равномерное распределение стружки по ширине ковра (рис. 70). Для формирования наружных слоев в данном случае использован роликовый сепаратор.

схема пневмосепарации древесных частиц

Рис. 67. Принципиальная схема пневмосепарации древесных частиц

схема формирующей машины Conform

Рис. 68. Принципиальная схема формирующей машины Conform (Dieffenbacher): 1 — качающийся транспортер; 2 — роликовый сепара­тор; 3 — дозирующий бункер; 4 — встроенные весы.

Формирующая машина с пневматическим фракционированием стружки

Рис. 69. Формирующая машина с пневматическим фракционированием стружки (Dieffenbacher): 1 — подача стружки; 2 — распределительные вальцы; 3 — регистер; 4 — вентилятор; 5, 6 — переставляемые сита и рассеивающие решетки; 7,8 — контрольные приборы.

Роликовая формирующая машина для наружных слоев

Рис. 70. Роликовая формирующая машина для наружных слоев в соединении с механической рассеивающей головкой для среднего слоя (Dieffenbacher)

Роликовый сепаратор следует отнести к механизмам с механическим фракционированием частиц. Ряд роликов расположен с последовательным уве­личением расстояния между ними. В результате из массы стружки, насыпаемой сверху, сначала просеиваются самые мелкие частицы, а затем более крупные. Особенно крупные частицы остаются сверху и передаются на продольный кон­вейер, откуда удаляются специальным поперечным шнеком в стружку внутрен­него слоя. Ролики в сепараторе могут иметь структурированную поверхность, то есть имеют углубления, которые действуют как множество миниатюрных зубчатых колес. Так как вальцы пропускают в зазор между ними строго посто­янную массу стружки, то на ленте конвейера возникает слой постоянной тол­щины и массы.

Такая система формирования позволяет получать мелкоструктурную по­верхность стружечных плит. Качество поверхности регулируется числом струк­турированных валов, при этом пневматический поток очень слабый, то есть рас­ход воздуха незначительный. Более подробно система пояснена на рисунке 71.

Формирующая машина для стружки наружного слоя

Рис. 71. Формирующая машина для стружки наружного слоя системы ClassiFormer

На этом рисунке показана часть формирующей станции, а именно — уча­сток формирования последнего (верхнего наружного) слоя трехслойной ДСтП. С донной ленты осмоленная стружка с помощью дозирующего вальца пересы­пается на роликовый сепаратор, который выполняет механическое фракциони­рование частиц. Под сепаратором находится зона слабого потока воздуха, кото­рый перемещает наиболее мелкие частицы в самый верхний слой стружечного ковра. Самые крупные частицы остаются на роликах и удаляются шнеком для отходов.

Сегодня существует целая гамма формирующих машин для всех видов древесных плит. На рисунке 72 показана схема машины WindFormer для фор­мирования наружных слоев стружечных плит. Сепарация идет пневматическим способом, при этом крупные частицы падают в передней части пневмокамеры, а мелкие — в задней. Поток воздуха регулируется как в целом, так и по отдель­ным каналам. Сита, частично оснащенные вибраторами, обеспечивают опти­мальное распределение стружки— точную гранулометрическую сепарацию. Излишне крупная фракция остается на отдельном вибросите и удаляется вы­носным шнеком.

Формирующая машина для стружки наружного слоя

Рис. 72. Схема формирующих машин WindFormer для стружки наружных слоев и CageFormer для стружки внутреннего слоя ДСтП (Siempelkamp)

В машине CageFormer имеется механическая рассеивающая головка с по­дающими вальцами и двумя парами распределительных сеточных вальцов, ко­торые формируют равномерный средний слой на ленте конвейера без сепара­ции частиц. Производительность машин составляет 90-170 м3/ч. В линии уста­новлены по две машины указанных типов, которые формируют трехслойную стружечную плиту с мелкоструктурной поверхностью и плотной структурой среднего слоя.

CrownFormer (рис. 73) относится к новым типам машин с зубчато­вальцовыми рассеивающими головками. Машина для наружных слоев имеет ряд верхних вальцов для предварительной сепарации стружки. Здесь поток раз­равнивается по ширине и сбрасывается на ряд нижних зубчатых (профилиро­ванных) вальцов. Число их зависит от требуемой производительности машины. Переменное расстояние (просвет) между вальцами и создает условие для сепа­рации частиц — мелкая фракция оказывается в наружнем слое, а крупная — в среднем.

Слабый поток воздуха под зубчатыми вальцами поддерживает этот процесс. Крупные частицы, размер которых больше просвета между вальцами, остаются сверху и попадают на специальный поперечный шнек для удаления в зону внутреннего слоя. CrowmFormer для внутреннего слоя отличается тем, что стружка здесь рассеивается через ряд вальцов с однородной поверхностью. Од­новременно это дает гарантию того, что в среднем слое окажется достаточное количество мелкой фракции, что повышает прочность плиты на отрыв поперек пласти.

CrownFormer для наружного слоя может сочетаться с CageFormer для внутреннего слоя. Такая система соединяет преимущества двух типов машин и дает гарантию получения плит с мелкоструктурной поверхностью, плотными кромками и высокой прочностью на отрыв поперек пласти. Сформированный ковер поступает на холодную подпрессовку.

Инновационную систему пневматического формования наружных слоев стружечного ковра при производстве древесностружечных плит EcoFormer SLразработали инженеры компании СМСТехрап. Контролируемый воздушный поток, который создается несколькими вентиляторами, и перфорированная пла­стина с особенной конфигурацией отверстий позволяют распределять тонкую стружку таким образом, чтобы обеспечить высокую точность формирования наружных слоев плиты.

Машины CrownFormer для формирования среднего (на заднем плане) и наружного слоя стружечных плит

Рис. 73. Машины CrownFormer для формирования среднего (на заднем плане) и наружного слоя стружечных плит (Siempelkamp).

При проходном способе подпрессовки возникает задача — разорвать не­прерывный ковер, например для отделения от него бракованного участка. Для этой цели можно использовать специальное устройство с реверсивной тележ­кой (рис. 74).

Схема работы устройства для разрыва стружечного ковра

Рис. 74. Схема работы устройства для разрыва стружечного ковра перед холодным прессом для подпрессовки

При движении каретки назад происходит разрыв ковра, так как его пе­редняя часть зажата лентой подпрессовочного пресса.

В производстве плит OSB формирование ковра сочетается с ориентиро­ванием частиц, то есть укладкой частиц в одном направлении по длине, что позволяет увеличить прочность плиты в этом направлении (до 50%) при не­большом уменьшении ее в поперечном направлении (до 10%). Формирующая станция укладывает наиболее длинную стружку (до 80 мм) в наружный слой плиты, более мелкую — во внутренние слои. Ориентирующее устройство со­стоит из тонких дисков, вращающихся в потоке падающих частиц.

Первая и четвертая машины формируют наружные слои плиты, распола­гая стружку вдоль движения ковра, а вторая и третья укладывают средний слойс поперечным расположением частиц (рис. 75). Обе формирующие машины имеют настройки по высоте и наклону подающего конвейера. Производитель­ность машин составляет от 195 до 400 м3/ч на 1 м ширины формирования ковра.

Схема формирования плит из крупномерной ориентированной стружки (OSB)

Рис. 75. Схема формирования плит из крупномерной ориентированной стружки (OSB) на основе машин DiskFormer и FinFormer (Siempelkamp)

Оригинальную формирующую машину для OSB-линии с короткотактным одноэтажным прессом прелагает фирма «Древмаш-Евразия» (рис. 76)

Формирующая машина с одной насыпной головкой для осмоленной OSB-стружки

Рис. 76. Формирующая машина с одной насыпной головкой для осмоленной OSB-стружки («Древмаш-Евразия»)

Линии изготовления OSB комплектуются одной формирующей машиной, которая осуществляет укладку как наружных, так и внутреннего слоев стружки. Каретка формирующей машины с бункером стружки перемещается над непо­движным ковром. При этом направление укладки стружки по слоям определя­ется специальной сдвижной головкой, которая имеет два положения для уклад­ки стрендов вдоль или поперек длинной стороны плиты. Таким образом, фор­мирующая машина, проходя над ковром три раза, полностью формирует заго­товку для будущей плиты. Стренды в этом случае во все три слоя поступают одинаковые, хотя обычно в средний слой допускается насыпать менее крупную, т. е. менее качественную, стружку.

В производстве волокнистых плит сухим способом структура волокни­стой массы требует других формирующих машин, отличных от применяемых для стружки. Формирование волокнистого ковра выполняют на формирующей машине, которая имеет движущуюся сетку и формирующие головки. Осажде­ние, свойлачивание и уплотнение достигаются с помощью вакуума под сеткой каждой формирующей головки. Излишки волокна удаляются с поверхности ковра калибрующими валиками в циклоны над формирующими головками.

С 1960-х гг. в США применяется установка системы Felter (рис. 77). На движущуюся ленту конвейера с нижней вакуумной системой из рассеивающих головок (Felters) насыпается один или несколько слоев волокнистой массы, ко­торая разравнивается по ширине маятниковым устройством. Вакуумный отсос фиксирует волокно на сеточном конвейере, а постоянная толщина ковра дости­гается установкой верхнего гребенчатого вальца. Излишняя масса возвращается в бункер сухого волокна. При частоте маятника 120 мин-1, скорости подачи си­тового конвейера 60 м/мин производительность установки составляет до 300 т/сут. В линии можно установить несколько машин «Майлер» для получе­ния трехслойных ДВП с наружными слоями из мелкой фракции.

Формировочная машина системы Felter для формирования волокнистого ковра

Рис. 77. Формировочная машина системы Felter для формирования волокнистого ковра: 1 — подача материала; 2 — бункер; 3 — маятниковый рассеиватель; 4 — привод маятника; 5 — ситовая лента; 6, 7 — излишняя масса волокна; 8, 9 — отсасывающие трубы; 10 — ваку­умный отсос; 11 — гребенчатый валец; 12 — удаление излишнего материала; 13,14 — стен­ки шахты.

На рисунке 78 показана схема машины для формирования волокнистого ковра системы Bison.

В этой машине имеется горизонтальный бункер, куда поступает поток су­хого осмоленного волокна. С помощью специальных вальцов, вращающихся навстречу друг другу, производится разрушение возможных комков и вся масса волокна в бункере становится более однородной (гомогенной).

С помощью донного конвейера и шипованных вальцов волокнистая масса высыпается на формирующий транспортер, под которым устроена эксгаустерная система для отсоса воздуха. За счет нее создается вакуум, который прижимает волокно к транспортной ленте и делает ковер более плотным за счет удаления воздуха и переплетения волокон. Далее волокнистый ковер проходит под гребенчатым вальцом, настроенным на определенную его толщину. Этот валец работает в паре с изотопным плотномером, по показаниям которого валец может подни­маться или опускаться, оставляя насыпную массу ковра в заданных пределах. Излишнее волокно отправляется в горизонтальный бункер.

Схема формирующей машины в линии производства плит МДФ

Рис. 78. Схема формирующей машины в линии производства плит МДФ (Bison): 1 — горизонтальный бункер для волокна; 2 — ленточный донный конвейер; 3 — шипован­ные вальцы; 4 — конвейер с вакуумным подсосом для формирования ковра; 5 — гребенча­тый валец для выравнивания поверхности ковра; 6 — изотопный плотномер (денсиметр).

Одна из последних машин для формирования ковра в производстве МДФплит показана на рисунке 79. Материал в нем выдается донным конвейером в рассеивающую головку с зубчатыми вальцами, вращающимися навстречу друг другу. Расход волокна регулируется изменением расстояния между вальцами и частоты их вращения. Наклон и высота рассеивающей головки также изменя­ются. Выравнивающее устройство, расположенное после рассеивающей голов­ки и снабженное различными выравнивающими вальцами, обеспечивает посто­янную массу ковра, независимо от высоты ковра и насыпной плотности мате­риала. StarFormer дает повышенную точность насыпки ковра. Производитель­ность машины составляет от 500 до 1000 м3/ч на 1 м ширины ковра.

При мокром способе производства ковер формируется на отливной ма­шине, где волокнистая масса обезвоживается за счет свободной фильтрации во­ды через сетку, а также с помощью отсоса ее вакуумом и отжима (прессования). При фильтрации взвешенные частицы сближаются и переплетаются между со­бой, возникают силы сцепления волокон друг с другом. Соотношение между массой воды и древесины составляет примерно 100:1. После фильтрации через сетку концентрация массы увеличивается до 8-10%. Затем следуют отсос воды под вакуумом и механический отжим, которые увеличивают концентрацию до 30-35% (то есть до относительной влажности 65-70%). При фильтрации волок­на сближаются и переплетаются, происходит процесс свойлачивания. Чем тоньше и длиннее волокна, тем больше площадь соприкосновения и силы сцеп­ления между волокнами.

Отливные машины могут быть периодического и непрерывного действия. На большинстве предприятий установлены плоскосеточные отливные машинынепрерывного действия, имеющие бесконечную перемещающуюся сетку, на которую поступает масса (рис. 80). По краям сетки установлены ремни или металлические линейки, которые ограничивают разлив массы. Над сеточной частью отливной машины установлен вертикальный вибратор — планка, кото­рая совершает вертикальные движения в слое жидкой массы.

Схема формирующей машины

Рис. 79. Схема формирующей машины StarFonner и фото волокнистого ковра на выходе из машины (Siempelkamp)

Схема плоскосеточной отливной машины

Рис. 80. Схема плоскосеточной отливной машины: 1 — напускной ящик; 2 — регистровая и отсасывающая части; 3 — форпресс; 4 — вибратор; 5 — наливной ящик для облагораживающей массы; 6 — выравнивающий валик; 7 — ротабельт; 8 — пилы продольной резки; 9 — пила поперечной резки; I-III— прессовые валы.

Качество лицевой поверхности плиты, ее внешний вид и твердость опре­деляются в основном величиной волокон, находящихся на поверхности. Поэто­му для получения плит с отделанной поверхностью на отливной машине уста­навливают дополнительный напускной ящик для древесной массы тонкого по­мола без примеси коры. Эта масса может быть окрашена.

Далее на отливной машине имеются отсасывающие ящики (3^1 шт.), со­единенные с коллектором, который, в свою очередь, через ресивер соединен с вакуум-насосами и с центробежным насосом для откачки воды. После отсасы­вающего отделения имеется прессовая часть, которая состоит из форпресса и гауч-пресса. После них толщина плиты доводится до заданной с учетом при­пуска на прессование в горячем прессе.

Форпресс состоит из нижних и верхних обрезиненных валов диаметром 250 мм. Сила давления на ковер регулируется подъемом и опусканием валов. Ведущие и верхний валы гауч-пресса имеют диаметр 700 мм.

На выходе из машины имеются ножи для продольной и поперечной резки ковра на плиты нужного размера (с припуском 30-60 мм) и загрузочный кон­вейер, который передает плиты в загрузочную этажерку горячего пресса. Обре­занные кромки и бракованные плиты измельчаются и подаются в массный бас­сейн для повторного использования.

На заводах с мощностью ИОт/сут скорость сеток составляет от 7 до 20 м/мин. Современная машина ХВ-1700 имеет скорость подачи ковра 22- 24 м/мин. Более прогрессивно двухстороннее удаление влаги с помощью спе­циального устройства в виде двух перфорированных пластин, установленных под углом 5-15° (клиновой затвор). Влажность ковра может быть снижена до 30-40%. За формирующей машиной следует ленточно-валковый пресс, где ко­вер подпрессовывается с уменьшением толщины в 2,5 раза. После этого про­дольными и поперечными пилами он разделяется на форматы, которые попа­дают в форпресс для вторичной подпрессовки, а затем в горячий гидравличе­ский пресс.

10. Прессы для получения древесных плит

После формирования стружечного или волокнистого ковра необходима сначала его подпрессовка с целью сделать ковер достаточно плотным и проч­ным перед его подачей в горячий пресс. В результате холодной подпрессовки толщина ковра уменьшается в два-три раза, а плотность возрастает с 60-65 до 200-300 кг/м3

Установки для предварительной подпрессовки (форпрессы) бывают по­зиционные, шагающие или проходные. В отечественных линиях при формиро­вании стружечного ковра на поддонах применялись форпрессы позиционного действия (одноэтажный пресс с верхним давлением), при бесподдонной техно­логии — шагающие.

В шагающем форпрессе (рис. 81) ковер формируется на транспортерной ленте, которая непрерывно и с постоянной скоростью движется через пресс. Подпрессовка в данном случае представляет собой сжатие пакета по толщине при его безостановочном горизонтальном перемещении. Совершив полный шаг в 1740 мм, пресс открывается и быстро возвращается в исходное положение.

Проходные форпрессы особенно необходимы в производстве плит MDF. Толщина исходного волокнистого ковра примерно в 50 раз больше номиналь­ной толщины готовой продукции. На рисунке 82 показаны форпрессы двух фирм. Можно видеть, что принципиально конструкции прессов идентичны. Немецкий форпресс используется в линиях производства МДФ, китайский — в линии бесподдонного прессования стружечных плит.

Наибольшее линейное давление форпресса Siempelkamp (180Н/мм) со­здается первым вальцом, а следующие за ним вальцы дают усилие по 135 Н/мм. В результате плотность ковра возрастает со 150 до 600 кг/м3, однако при выхо­де материала из форпресса она снова уменьшается примерно на 10-15%, в силу упругого последействия волокнистой массы.

Верхняя и нижняя ленты форпрес­са изготовлены из прочного синтетического материала, а для лучшего удаления воздуха с поверхности ковра (деаэрации) сверху проходит еще одна бесконеч­ная лента из пористого материала. Для чистки лент предусмотрены щетки с пылесборными воронками, которые подсоединены к вытяжной пневмосистеме. Одновременно с подпрессовкой волокнистого ковра можно выполнять высоко­частотный прогрев волокнистой массы до 50-80°С, который помогает дополни­тельно уменьшить продолжительность горячего прессования.

Шагающий холодный форпресс с возвратно-поступательным движением

Рис. 81. Шагающий холодный форпресс с возвратно-поступательным движением: 1 — основание; 2 — верхняя траверса; 3 — колонна; 4 — верхняя подвижная плита; 5 — ограничительная балка; 6 — подвижный трубопровод; 7 — направляющая.

Проходные холодные ленточно-валковые форпрессы

Рис. 82. Проходные холодные ленточно-валковые форпрессы немецкой фирмы Siempelkamp и китайской фирмы LINYI Tianhe: 1 — верхняя лента; 2 — нижняя лента; 3 — натяжной барабан верхней ленты; 4 — натяжной барабан нижней ленты; 5 — прессующие ролики; 6 — гидроцилиндр главного прессующего барабана; 7 — ведущий барабан верхней ленты; 8 — ведущий барабан нижней ленты.

Горячие прессы являются головным оборудованием плитных произ­водств. От их производительности зависит вся программа предприятия. Прессы могут быть одно-, двух- и многоэтажными, а также тактовыми (периодического действия) или проходными (непрерывного действия). По механизму прессова­ния прессы могут быть плоского прессования, экструзионные или каландровые.

Многоэтажные прессы плоского прессования используют для изготовле­ния ДСтП, ДВП-Т, MDF, OSB. Прессование ведется на металлических или сет­чатых поддонах. Число этажей современных прессов колеблется в пределах от 4 до 22. Применение таких установок наиболее оправдано на предприятиях средней мощности, выпускающих плитную продукцию определенных форма­тов и толщины. Многоэтажный пресс требует соответствующей околопрессовой механизации (загрузочная и разгрузочная этажерки, толкатель, механизм одновременного смыкания плит пресса и пр.), цель которой — сократить время цикла прессования.

Для нагревания прессующих плит используют пар, горячую воду или ми­неральный теплоноситель, преимущество которого в том, что разогрев проис­ходит быстрее и перепад температур на рабочих поверхностях удается сокра­тить на несколько градусов. Толщина готовой плиты задается дистанционными прокладками или контактными штифтами. Появились и электронные способы контроля, основанные на отслеживании расстояния между прессующим столом и архитравом (верхняя часть станины пресса).

Одноэтажный пресс (рис. 83) составил серьезную конкуренцию много­этажному. Он особенно эффективен для предприятий, выпускающих ДСтП, MDF или OSB, с относительно небольшой суточной производительностью.

Одноэтажный пресс ДО-850

Рис. 83. Одноэтажный пресс ДО-850 («Днепропресс», Украина). Размер плиты пресса 11 х2,44 м

Ковер в одноэтажный пресс транспортируется на ленточных поддонах, форматных ситах или на непрерывной металлической ленте, которая может быть сплошной либо сетчатой. Производительность пресса тем выше, чем больше размеры его рабочей плиты.

Например, известен пресс с плитой размерами 56 200×2210 мм, работаю­щий при температуре до 220°С. Обычно в таких прессах применяют термомасляный теплоноситель.

При использовании одноэтажных прессов можно значительно снизить припуски на шлифование готовых плит (до 0,4-0,6 мм на сторону). Недостаток крупных одноэтажных прессов в том, что из-за относительно высоких рабочих температур происходит усиленное парообразование в центре формируемой плиты, и поэтому приходится очень осторожно уменьшать давление в конце цикла.

Эффективность линий на базе одноэтажных и сдвоенных прессов можно значительно повысить путем использования технологии прессования с обра­боткой ковра насыщенным паром (паровой продувки). В отличие от традици­онного способа прессования, при котором ковер прогревается благодаря кон­такту с нагревательными плитами пресса, новый метод предусматривает подачу насыщенного пара под давлением 0,3-0,5 МПа непосредственно в ковер в про­цессе его сжатия. Это обеспечивает быстрый и равномерный прогрев всей мас­сы ковра.

Избыточное парогазовое давление в конце цикла прессования снима­ется подключением зоны прессования к вакуумной системе. Для внедрения этой технологии не требуется принципиально новое оборудование — достаточ­но заменить нагревательные плиты в одноэтажных или сдвоенных прессах спе­циальными плитами (с теми же габаритными размерами), оснащенными систе­мой каналов и отверстий, через которые насыщенный пар подается в ковер.

На установках с таким принципом действия изготовляют древесные пли­ты толщиной до 100 мм, плиты с гомогенной структурой, плиты с низкой плот­ностью, плиты из материалов, сильно поглощающих тепло (например, минера­ловатные), плиты на клеях, отверждающихся только при повышенных темпера­турах.

Сегодня на крупных предприятиях используют ленточные проходные прессы (рис. 84), в которых стружечный или волокнистый ковер формируется между двумя стальными лентами. Ленты натянуты на барабаны и по всей длине и ширине прессования соприкасаются с расположенными в ряд калиброванны­ми валками или роликами, через которые на осмоленную массу передается дав­ление и тепло от обогреваемых плит. Такая система непрерывного прессования подходит для выпуска любых стружечных и волокнистых плит, а также листо­вых материалов, получаемых путем параллельного склеивания шпона.

схема проходного ленточно-валкового пресса

Рис. 84. Общий вид и схема проходного ленточно-валкового пресса (Dieffenbacher)

На изображенной установке предусмотрены четыре независимо регули­руемых участка из нагреваемых плит. Входной барабан тоже обогревается. Ко­вер, подаваемый на стальной ленте толщиной 2,3 мм, сначала «упрессовывается» в клиновом затворе на входе в пресс и затем последовательно проходит зо­ны высокого давления (4,9-3,9 МПа), калибрования (2,5 МПа) и дегазации (1,5 МПа). Температура на входе составляет 210-240°С, на выходе снижается примерно на 40°С. Каждая пара валков (верхний и нижний) расположена на ра­ме с автономным управлением, позволяющим, помимо прочего, компенсиро­вать температурные расширения металла. Аналогичные проходные ленточные прессы марки ContiPlus выпускает в содружестве с фирмой Dieffenbacher ки­тайское предприятие D-SWPM.

Работая круглосуточно, проходные прессы обеспечивают не только высо­кую производительность при стабильном качестве продукции, но также исклю­чительную технологическую гибкость. При входе в пресс стружечный или во­локнистый ковер сразу же сжимается, а затем проходит через зону пониженно­го давления. В результате наружные слои ковра быстро прогреваются и отвер­ждаются, становятся более плотными. Благодаря плавному профилю входной секции нагревательных плит, удается уменьшить скорость сжатия при увеличе­нии толщины ковра, а также избежать выдувания частиц с его поверхности. Лента пресса движется со скоростью 1,5 м/с, то есть производительность его составляет 90 погонных метров древесной плиты в минуту.

Специальные исследования показали, что проходной принцип прессования древесных плит также совместим с паровой продувкой. Для этого нужно преду­смотреть в первой зоне пресса подачу пара в стружечный или волокнистый ко­вер, а во второй зоне — удаление излишней парогазовой смеси из ковра.

Каландровые прессы в плитном производстве применяются при изготовле­нии тонких ДВП. Принцип работы такого пресса представлен на рисунке 85.

Принцип работы каландрового пресса

Рис. 85. Принцип работы каландрового пресса: 1 — формирующая машина; 2 — огибающая стальная лента; 3 — обогреваемый цилиндр (каландр); 4 — прессующие и направляющие валы; 5 — прессующие вальцы; 6— натяжные валы; 7 — готовая продукция.

Волокнистый ковер подается на непрерывной стальной ленте, которая движется со скоростью 5-18 м/мин. При огибании лентой главного вала— го­рячего цилиндра (каландра) диаметром 3000-4000 мм с очень твердой поверх­ностью — ковер под воздействием направляющих и прессующих валов сдавли­вается и отверждается. Такая схема— с единой стальной лентой на участке формирования ковра и прессования, без участка подпрессовки — один из вари­антов компоновки линий каландрового прессования.

Другой распространенный вариант — также без подпрессовки, но с отдельными лентами: синтетической на участке высокочастотного прогрева ковра и стальной на участке прессова­ния, — позволяет не только повысить производительность линии примерно на 20%, но и снизить энергозатраты за счет того, что волокно после сушки остает­ся теплым. Известна также компоновка линий с тремя транспортными лентами: на участке формирования ковра и подпрессовки, на участке высокочастотного подогрева и на участке прессования.

Толщина готовой продукции варьируется от 2 до 12 мм, в обратной про­порции к скорости подачи ковра. Волокнистые плиты, выпускаемые на каланд­ровых прессах сухим способом, отличаются высокой плотностью и улучшен­ными прочностными характеристиками. Благодаря этому они сильно потеснили на рынке твердые ДВП мокрого способа производства.

Экструзионный пресс — простейшая по конструкции установка (рис. 86), позволяющая получать стружечные плиты непрерывным способом при наименьших капиталовложениях. В нем осмоленная древесностружечная масса из относительно крупных фракций продавливается между нагревательными пли­тами при помощи пуансона.

Схема экструзионного пресса для производства однослойных стружечных плит

Рис. 86. Схема экструзионного пресса для производства однослойных стружечных плит: 1 — питатель; 2 — разрыхляющие вальцы; 3 — дозирующие вальцы; 4 — заслонки; 5 — направляющие желобы; 6 — пуансон; 7 — кривошипно-шатунный механизм; 8 — обогревае­мые плиты; 9 — готовая лента стружечной плиты.

Продвигаясь со скоростью 0,8—1,2 м/мин, масса из древесных частиц по­степенно уплотняется под действием сжимающего усилия, которое возникает при трении формируемого пакета о стенки канала. Готовое полотно поступает на горизонтальный стол для раскроя на требуемый формат.

Так получают, например, многопустотные плиты с малой прочностью при изгибе и повышенной — при отрыве поперек пласти (многопустотные плиты фирмы Sauerland, Германия). При их прессовании между нагревательными по­верхностями вставляется трубчатый коллектор для образования полостей, а пу­ансон имеет отверстия, соответствующие трубкам. Плиты пресса и коллектор­ные трубки нагреваются перегретой водой с температурой 175-180°С или па­ром. Из-за сравнительно низкой прочности при изгибе экструзионные плиты используются только в облицованном виде или как заполнитель для дверных полотен.

11. Оборудование послепрессовой обработки древесных плит

Операциями послепрессовой обработки являются форматная обрезка, кондиционирование (выдержка или охлаждение плит сразу после пресса), шли­фование и сортировка. На некоторых предприятиях сюда добавляется также раскрой плит на заготовки требуемых размеров.

Обязательная операция — охлаждение плит, так как их температура пе­ред укладкой в штабеля должна быть не более 50°С. Обычно применяют кон­вективное охлаждение в веерных установках (рис. 87).

Веерный охладитель

Рис. 87. Веерный охладитель (Siempelkamp)

Работа охладителя сблокирована с работой разгрузочной этажерки, и од­новременно в охладителе могут находиться 15-18 плит (по числу этажей прес­са). За время поворота на 180° плиты охлаждаются до 50-70°С. После охлажде­ния плиты укладывают с помощью штабелеукладчика в стопы высотой до 400 мм.

После пресса наружные слои плит пересушены. При охлаждении они ак­тивно впитывают влагу из окружающего воздуха и внутреннего слоя, где наблюдается застой влаги. В результате охлаждения происходит разрушение влажной зоны, средний слой быстро высыхает и дает усушку в пределах 0,3- 0,6 мм. В это же время наружные слои испытывают набухание, что порождает внутренние напряжения в плите и нарушение ее формы, особенно в случае асимметрии процессов относительно среднего слоя. Это явление более заметно в зимнее время, когда перепады температуры и влажности в прессе и вне его особенно велики. Поэтому выдержка (кондиционирование) клееной продукции является обязательной операцией. В ходе нее происходит медленное выравни­вание влажности и температуры по всему объему плиты и релаксация внутрен­них напряжений.

Форматная обрезка плит может осуществляться сразу после горячего пресса, после охладителя или после хранения на буферном складе. Припуски на обработку составляют обычно 15-30 мм, а требуемая точность — ±2 мм на 1 м длины кромки. Форматные станки представляют собой круглопильные агрега­ты, расположенные под углом 90° для опиловки последовательно длинной и короткой стороны плиты двумя пилами. Для крупноформатных и проходных прессов необходимы еще делительные пилы для задания длины продукции, пригодной для хранения и транспортировки.

Принципиально иначе выглядит участок раскроя плит для прессов непре­рывного действия. На рисунке 88 показан пильный агрегат для продольного и поперечного пиления. Для опиловки кромок служат продольные пилы, настро­енные на получение заданной ширины плиты, а для получения требуемой дли­ны продукции — диагональная пила, позволяющая делать перпендикулярный рез в нужном месте без остановки непрерывной ленты материала. Отличитель­ная особенность агрегата, показанного на рисунке 88, заключается в том, что все пильные узлы продублированы. Это позволяет не останавливать пресс при смене пильных дисков.

Станок для опиливания кромок и поперечного раскроя бесконечной ленты

Рис. 88. Станок для опиливания кромок и поперечного раскроя бесконечной ленты на плиты нужного формата (Siempelkamp): А — выходной барабан пресса ContiRoll; В — приемный рольганг; С — регулируемые триммерные пилы для опиловки кромок; D — диагональные пилы для поперечного пиления; Е — приемный карман для опилок; F— измеритель толщины плиты; X— парные прижимные ролики.

Плиты для мебельного производства подвергаются шлифованию и калиб­рованию для ликвидации разнотолщинности (допуск ±0,2-0,3 мм). Сегодня по­чти повсеместно используются широколенточные станки. На отечественных предприятиях имеются станки ДКШ-1 с шириной шлифования 1830 мм и од­ним шлифовальным агрегатом, состоящим из верхней и нижней шлифовальных головок. В связи с тем, что за один проход не удается снять припуск, добиться нужной стабильности толщины и высокого качества поверхности, приходится ставить не менее двух агрегатов друг за другом.

Использование в качестве головного оборудования проходных ленточных прессов потребовало увеличения мощности шлифовальных станков. Появились агрегаты с числом шлифовальных агрегатов до 10. Шлифование ведется при скорости подачи 50-90 м/мин. Станки часто выполняются в виде функциональ­ных блоков (рис. 89): калибровальный блок выполняет снятие материала гру­бой шкуркой (зернистость 60) и получение плиты постоянной толщины, калиб­ровально-шлифовальный выполняет обработку шкуркой средней зернистости (100-120) и чистовой блок проводит выглаживание поверхности шкуркой ма­лой зернистости. Для устранения рисок шлифовальный барабан зачистного станка должен иметь осцилляцию — осевое биение.

Скорость подачи плит че­рез станок не является строго фиксированной величиной. Для того чтобы обес­печить максимально возможную нагрузку на первый калибровальный агрегат, она устанавливается автоматически по показаниям амперметра, фиксирующего силу тока, потребляемого станком. Станки тонкого шлифования, напротив, должны работать с постоянной скоростью подачи, чтобы гарантировать высо­кое качество поверхности. Срок службы шлифовальной ленты может быть уве­личен путем использования щеток или сжатого воздуха для очистки ленты.

Широколенточный шлифовальный 4-головочный агрегат

Рис. 89. Широколенточный шлифовальный 4-головочный агрегат (Steinemann, Германия)

Опыт работы шлифовальных агрегатов показал, что на операции калиб­рования необходимо снять 80-85% от общего припуска на шлифование. Тогда для чистого шлифования можно использовать шлифовальные ленты на бумаж­ной основе с зернистостью 120/150/180. Расстояние между калибрующим и по­следующим шлифовальным агрегатом должно быть не менее 1 м с тем, чтобы можно было проконтролировать толщину плиты.

Основная нагрузка ложится на первый (калибровальный) агрегат, от каче­ства работы которого зависит качество работы зачистных станков, так как при­пуск, снимаемый последним агрегатом, составляет всего 0,02-0,03 мм. Для по­лучения высокого качества поверхности плит рекомендуется чистовое шлифо­вание выполнять за два приема. Первый чистовой агрегат должен удалить все следы шлифования от грубой шкурки, а второй — обеспечить полирование по­верхности.

Припуски на шлифование плит зависят главным образом от типа голов­ного оборудования. Старые многоэтажные прессы дают припуск до 2,5-3,0 мм, что вынуждает снижать скорость подачи в шлифовальных станках или устанав­ливать дополнительный калибровальный станок. Сегодня в Западной Европе старые линии все чаще переводятся на выпуск небольших объемов специаль­ных плит— огнестойких, повышенной влагостойкости, сверхтолстых для внутренних дверей и перегородок и т. п., в то время как плиты для мебели вы­пускаются на проходных ленточных прессах.

Одноэтажные тактовые прессы вместе с современными формирующими линиями обеспечивают припуск на шлифование в пределах 0,8-1,8 мм. На большинстве предприятий с такими прессами установлены 6-головные шлифо­вальные агрегаты. На заводах с несколькими прессующими линиями может ра­ботать один 8-головочный агрегат с высокой скоростью подачи.

Ленточные прессы позволяют снизить припуск на шлифование стружеч­ных плит до 0,4-0,8 мм. Уже стало обычным делом, что шлифование выполня­ется в одной линии с проходным прессом.

Особенностью некоторых новых шлифовальных станков является то, что шлифовальные барабаны в них устанавливаются под углом 85 и 95° к направ­лению подачи материала. Верхние и нижние шлифовальные головки могут рас­полагаться точно друг против друга (симметрично) или на некотором расстоя­нии друг от друга (асимметрично). Последний вариант необходим для шлифо­вания очень тонких плит (например, плит каландрового способа производства), так как это позволяет избежать прямого соприкосновения верхней и нижней шлифовальных лент в момент прохождения межторцовых разрывов между шлифуемыми плитами. Такие станки позволяют проводить тонкое шлифование только одной поверхности плиты.

Особенность всех шлифовальных станков заключается также в высоких температурах в зоне резания. Для их снижения применяют контактные вальцы со спиральными пазами, которые создают дополнительный поток воздуха, уве­личивают площадь нагреваемой поверхности и позволяют эффективно отво­дить тепло от нагретого металла. Во избежание поломки оборудования имеются защитные системы, основанные на использовании температурных датчиков, которые могут автоматически отключить станок при превышении температуры подшипников выше критического значения.

Заметным явлением в технологии машиностроения стало использование для станин тяжелых станков минерального литья (полимербетона), который по­лучают из кремнистого известняка с добавкой эпоксидного связующего (до 10%). Новый материал обеспечивает меньшую вибрацию элементов станков и более высокую их термостабильность, он не подвержен коррозии, не боится воздействия агрессивных сред, снижает уровень шума станков. По сроку служ­бы станины из минерального литья сопоставимы с другими литыми конструк­циями.

Шлифование плит обычно совмещается с операцией сортирования про­дукции. Сорт плиты устанавливается оператором при осмотре пластей (ниж­ней — с помощью зеркала) и корректируется автоматическим толщиномером. Здесь же может определяться вес плиты после пресса для расчета ее плотности. Более современными методами являются определение плотности радиацион­ным методом, а также непрерывное определение распределения плотности по площади плиты с помощью прибора фирмы GreCon. Ультразвуковой способ помогает легко обнаруживать расслоение плит.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *