Основное производственное оборудование завода, работающего по этому способу, включает:
- пропиточные цилиндры;
- маневренные резервуары;
- резервуары для приготовления пропиточных жидкостей;
- паросиловое оборудование;
- насосы, компрессоры и другое машинное оборудование;
- контрольно-измерительная аппаратура.
Производительность оборудования выбирается в зависимости от пропускной способности пропиточного агрегата. Под пропиточным агрегатом понимается комплекс из пропиточного цилиндра, маневренного резервуара и мерника, соединенных трубопроводами в единую технологическую установку.
В пропиточных цилиндрах (автоклавах) непосредственно происходит пропитка древесины с применением давления и разрежения. Число пропиточных цилиндров обуславливается производительностью предприятия. На железнодорожном транспорте наиболее распространены двухцилиндровые заводы, производительностью 100—140 тыс. м3 древесины в год.
Опыт проектирования и эксплуатации лесоконсервирующих заводов показывает, что, исходя из соотношений диаметров цилиндров и величин их полезной нагрузки, наиболее выгодны цилиндры диаметром 2 м. Длина пропиточных цилиндров должна быть такой, чтобы при пропитке наиболее массового сортимента определенной длины или кратной ему коэффициент загрузки цилиндра был наивысшим.
На заводах железнодорожного транспорта приняты как стандартные пропиточные цилиндры длиной 23,5 м. Это определяется преимущественной пропиткой шпал длиной 2,7 м, телеграфных столбов длиной 6,5—7,5 м и столбов контактной сети 11—12 м.
Коэффициент полезной загрузки для пропиточных цилиндров длиной 23,5 м и диаметром 2 м принимается равным при пропитке шпал К = 0,45—0,47 в зависимости от конструкции вагонеток; для круглых лесоматериалов (столбы, рудстойка) К = 0,4. При пропитке переводных и мостовых брусьев из-за различной их длины коэффициент еще снижается К = 0,35. Для пиломатериалов К = 0,43.
Пропиточные цилиндры, рассчитанные на рабочее давление 8—12 ати, изготовляются из сваренных в стык стальных листов толщиной 15—20 мм со сферическими днищами. Одно из днищ глухое, а другое представляет отъемную крышку, которая при помощи откидных запорных болтов или клинового запора герметически закрывает цилиндр.
Чтобы предупредить открывание цилиндра при наличии в нем давления, крышка оборудуется специальным предохранителем, который не позволяет открыть ее ранее, чем давление в цилиндре будет уравновешено с наружной атмосферой.
В нижней части цилиндра привариваются кронштейны, на которых укрепляется рельсовая колея из углового железа. Удары вагонеток с лесоматериалами в глухие днища цилиндров предотвращаются упорами в конце колеи.
Чтобы рельсовая колея в местах примыкания к пропиточному цилиндру не мешала открывать крышку, рельсы в крышечном отделении делаются съемными.
При наполнении антисептической жидкостью пропиточного цилиндра с загруженными в него лесоматериалами возникает сила, выталкивающая древесину из антисептика, так как удельный вес ее меньше удельного веса жидкости.
По окончании пропитки и откачки антисептика из цилиндра лесоматериалы не опускаются точно в прежнее положение, а ложатся на вагонетки менее плотно и даже сваливаются. Это нередко затрудняет разгрузку цилиндра. Всплывание лесоматериалов устраняется устройством на вагонетках ограничительных дуг.
По условиям технологического процесса пропитки, в зимнее время сразу после загрузки древесина в цилиндре прогревается острым паром. Для этого снаружи прокладывается паропровод, присоединяющийся через 2—3 вентиля к цилиндру.
Необходимая температура антисептической жидкости в пропиточном цилиндре поддерживается подогревательными устройствами. Теплоотдача подогревателей должна обеспечить:
а) быстрое восстановление температуры антисептика, неизбежно снижающейся в первые минуты после перепуска жидкости в пропиточный цилиндр из-за соприкосновения с загруженной более холодной древесиной;
б) поддержание в цилиндре необходимой температуры;
в) проведение в цилиндре сушки сырой древесины в горячем антисептике.
Наибольшим распространением на заводах пользуются паровые подогреватели змеевикового типа, устанавливаемые в нижней части цилиндров внутри рельсовой колеи.
Пропиточные цилиндры располагаются в специальном помещении. Для измерения и контроля давления, разрежения и температуры на цилиндре должны находиться: манометр, вакуумметр, термометр и сигнализатор наполнения.
Пропиточные цилиндры устанавливаются с уклоном до 0,025 в сторону сливного трубопровода, на фундаментах, обеспечивающих тепловое расширение цилиндров. Со стороны загрузочного
конца цилиндров устраиваются закрытые решетками приямки емкостью 2—3 м3, куда может стекать антисептик, оставшийся после выпуска жидкости из цилиндра по окончании пропитки.
В приямки же стекают остатки пропиточной жидкости с лесоматериалов после выгрузки. Из приямков антисептик откачивается в маневренные баки.
Маневренные резервуары выполняют роль запасных емкостей при загрузке и разгрузке пропиточных цилиндров, а также служат для подогрева антисептика.
На предприятиях, работающих по способу полного поглощения, маневренные резервуары располагаются под пропиточными цилиндрами и представляют собой закрытые бассейны обычно прямоугольной формы. При работе по способу ограниченного поглощения маневренные резервуары должны быть герметически закрытыми и рассчитываться на повышенное давление. В этом случае они носят название маневренных цилиндров. Один маневренный резервуар может обслуживать не более двух пропиточных цилиндров. Расчет объема маневренного цилиндра ведется по максимальному объему пропиточной жидкости, подаваемой в пропиточный цилиндр за один цикл.
Для быстрого подогрева возвратившегося из пропиточного цилиндра антисептика в маневренном цилиндре должно всегда оставаться некоторое количество нагретой жидкости. Поэтому объем маневренного цилиндра должен быть больше на 25% расчетного объема.
Для подогревания антисептика маневренные цилиндры оборудуются трубчатыми подогревателями и воздушной мешалкой. Мешалка представляет собой трубу диаметром 50 мм, уложенную на дно цилиндра, с отверстиями диаметром 3 мм, насверленными на стороне, обращенной к дну. Сжатый воздух периодически в течение 1—2 мин пропускается по трубе и перемешивает антисептик. Благодаря тому, что отверстия расположены с нижней стороны, создается воздушный буфер, который не позволяет антисептику заполнить трубы при перерывах в перемешивании.
Мерники — металлические резервуары, оборудованные указателями уровня находящегося в них антисептика. Мерники включаются в технологическую схему после того, как окончено заполнение пропиточного цилиндра и начато подкачивание антисептика насосом. Они дают возможность наблюдать заходом поглощения антисептика во время жидкостного давления. По мернику учитывается объемный расход антисептика, поэтому они изготовляются возможно меньшей площадью поперечного сечения и большей высотой с тем, чтобы на каждое деление измерительной шкалы или водомерного стекла мерника приходился возможно меньший объем измеряемой пропиточной жидкости.
На каждый пропиточный цилиндр устанавливается отдельный мерник. Объем мерника зависит от количества древесины, одновременно загружаемой в пропиточный цилиндр. Для учета расхода антисептика мерники оборудуются или поплавками указателями уровня (открытые мерники), или водомерными стеклами с ртутными указателями (высокие вертикальные герметические мерники) с соответствующими шкалами. Каждому делению указательной шкалы, находящейся около водомерного стекла, соответствует не более 0,5% количества антисептика, поглощаемого лесоматериалами в среднем за одну операцию пропитки.
Для перевода объемных показателей (литры) поглощаемого антисептика в весовые единицы пользуются специально составленными таблицами.
Оборудование для приготовления рабочих растворов антисептиков. Для приготовления пропиточных смесей масляных антисептиков с нейтральными маслами необходимо иметь:
а) два бака для предварительного нагрева маслопродуктов до температуры 80—90° С;
б) два бака для смешения, отстаивания смеси и хранения ее по мере расходования на пропитку.
Рабочая емкость бака смешения должна соответствовать суточной потребности завода в пропиточной смеси. Емкость двух баков подогрева определяется вместимостью одного бака смешения. Днище смесительных баков делается коническим, чтобы обеспечить накапливание осадков ниже заборной трубы, присоединяемой внизу цилиндрической части бака. Если в смесителях скапливаются густые и вязкие осадки, они периодически выпускаются через патрубки в колодец. Оборудование для приготовления рабочих растворов водорастворимых антисептиков состоит из баков для растворения, запасных резервуаров для временного хранения раствора и насоса для перекачки.
Компрессоры. При пропитке по способу ограниченного поглощения в пропиточном цилиндре создается воздушное давление, с помощью компрессорных установок. На современных заводах применяются преимущественно компрессоры типов ВК-200, ВВК-240 и 200 В-10/8 с производительностью от 5 до 20 м3/мин и рабочим давлением 8—12 ати.
Производительность компрессора подбирается исходя из расхода воздуха на следующие процессы: получение воздушного давления в пропиточных цилиндрах; перегонку антисептика из пропиточного цилиндра в маневренный; перемешивание антисептиков при приготовлении рабочей смеси; продувку трубопроводов и т. п.
Аккумуляторы воздуха применяются для сокращения времени подъема давления в пропиточных цилиндрах. Они представляют собой резервуары, в которые заранее нагнетается воздух под давлением, значительно превышающим потребное воздушное давление в цилиндре. Выпуская воздух из аккумулятора, можно получить в пропиточном цилиндре нужное давление за 1—2 мин.
Вакуум-насосы применяются для создания вакуума в пропиточных цилиндрах в начале или конце процесса пропитки, для отсасывания из цилиндра воды после пропарки или подсушки древесины. На деревопропиточных заводах устанавливаются преимущественно ротационные водо-кольцевые вакуум-насосы типа РМК-3 и ВВН-12.
Конденсаторы устанавливаются для предохранения вакуум-насосов и компрессоров от воды и паров антисептиков. Отсасываемая из цилиндров паровоздушная смесь пропускается через конденсатор — теплообменный аппарат, в котором воздух охлаждается и пары конденсируются.
Жидкостные насосы предназначаются для создания жидкостного давления антисептиком в пропиточных цилиндрах; для всякого рода перекачек антисептиков и для питания водой паровых котлов. Наибольшее распространение получили прямодействующие сдвоенные насосы типа Вортингтон, они относительно легко перекачивают нагретые до 80—95° масляные антисептики и разбавители. Недостатком паровых насосов является большой расход пара.
Трубопроводы на деревопропиточных заводах имеют большое развитие и сложную схему расположения, так как все пропиточные агрегаты, насосы и установки соединены в единую систему.
На современных заводах все трубопроводы от компрессоров, вакуум-насосов, аккумуляторов и гидравлических насосов проходят через распределительный узел коммуникаций, где посредством переключения вентилей осуществляется централизованное управление подачей антисептика, пара и воздуха.
На щит управления процессами пропитки выносятся также контрольные приборы. Широкий ассортимент приборов, выпускаемых нашей промышленностью по автоматическому регулированию температуры, давления, вакуума и дозировке жидкостей позволяет автоматизировать деревопропиточные заводы.
Методы пропитки лесоматериалов под давлением
Древесина под давлением пропитывается как маслянистыми, так и водорастворимыми антисептиками. Однако технологические режимы и приемы подготовки древесины к пропитке значительно меняются в зависимости от антисептиков. Поэтому мы рассмотрим раздельно пропитку древесины маслянистыми и водорастворимыми антисептиками.