[發明專利]熱解法木材表面成型加工裝置

有效

• 申請號: 201310028493.5
• 申請日: 2013-01-25
• 公開（公告）號: CN103112070B
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 陳宇拓
• 申請（專利權）人: 中南林業科技大學
• 主分類號: B27M1/00
• 分類號: B27M1/00
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 胡山

1.熱解法木材表面成型加工裝置，包括可控硅變頻調壓和變壓系統、溫度檢測與控制系統、木材熱解動力學參數檢測系統、發熱模型及加工倉、抽排風及排積碳渣系統、木板工件驅動系統以及積碳自動清除系統；其特征是：所述可控硅變頻調壓和變壓系統由可控硅變頻調壓器和變壓器組成，所述可控硅變頻調壓器的輸出端同變壓器的輸入端相連，可控硅變頻調壓器設置在控制柜內，所述加工倉為一個頂面開口的密封裝置，所述發熱模型設置在加工倉內，發熱模型同變壓器的輸出端相連，發熱模型及加工倉還同所述溫度檢測與控制系統相連，加工倉的頂面上方設有加工倉蓋，所述加工倉蓋下方設有活動夾具和木材熱解動力學參數檢測系統，所述加工倉蓋與氣缸、木板工件驅動系統相連；加工倉上設有積碳自動清除系統，所述積碳自動清除系統由減速驅動機構驅動；加工倉中下部設有抽排風及排積碳渣系統；所述可控硅變頻調壓器對交流電進行調壓，通過變壓器輸出低電壓大電流，給發熱模型供電；將木板固定在活動夾具上，木板工件驅動系統由步進電機驅動加工倉蓋閉合，氣缸驅動加工倉蓋使木板與發熱模型接觸；給發熱模型供電，對木板進行熱解加工；通過溫度檢測與控制系統測得間歇采樣熱解時間與發熱模型表面溫度的乘積的累加數，比較加工中得到的不同材質木板等效熱解數，估算木板熱解加工深度和積碳厚度及決定開倉除碳的時間，木板工件驅動系統將加工倉蓋和木板提升到指定位置，啟動積碳自動清除系統，自動清除木板表面積碳，確認是否達到加工深度要求，達到加工深度要求加工過程結束，沒有達到要求再次進入熱解過程，經過2～4次的往復熱解和除碳加工，在木板表面得到所需加工深度的花紋圖案結束。

2.根據權利要求1所述的熱解法木材表面成型加工裝置，其特征是：所述控制柜內還安裝有溫度檢測與控制系統測控電路、木材熱解動力學參數檢測系統測控電路、抽排風及排積碳渣系統控制電路、木板工件驅動系統控制電路以及積碳自動清除系統控制電路，控制柜內的可控硅變頻調壓器采用水冷大功率可控硅調功調壓。

3.根據權利要求1所述的熱解法木材表面成型加工裝置，其特征是：所述溫度檢測與控制系統采用PID溫控系統實現發熱模型表面和加工倉內溫度的測控，PID溫控系統中測溫元件采用熱敏電阻，所述測溫元件通過耐高溫纜線與溫度檢測和控制系統測控電路相連；所述溫度檢測與控制系統實現對發熱模型表面適合工作溫度和加工倉內適合木材碳化溫度的測量和控制；發熱模型表面工作溫度為660～800℃，加工倉內溫度為260～300℃。

4.根據權利要求1所述的熱解法木材表面成型加工裝置，其特征是：所述木材熱解動力學參數檢測系統根據木材熱解與燃燒特性和機理研究的結論和加工數據，對木材表面熱解成型過程中的動力學參數熱釋放速率、質量損失速率和煙氣排放量進行測量和數據采集，對各項數據與木板熱解成型結果之間的相互關系和影響進行細致的分析比較，通過構建的木材熱解動力學模型和修訂模型參數，使測量的參數能夠真實反映和控制不同密度的木板熱解成型結果及相關性。

5.根據權利要求1所述的熱解法木材表面成型加工裝置，其特征是：通過所述溫度檢測與控制系統測得間歇采樣熱解時間與發熱模型表面溫度的乘積的累加數，比較加工中得到的不同材質木板等效熱解數，估算木板熱解加工深度和積碳厚度以決定開倉除碳的時間，將加工倉內溫度控制在260～300℃之間，該溫度借鑒木材的碳化處理技術，熱解加工同時實現對木板的碳化處理。

6.根據權利要求1所述的熱解法木材表面成型加工裝置，其特征是：所述木板工件驅動系統采用數控步進電機驅動絲桿導軌垂直升降，木板與加工倉蓋同步升降，加工倉蓋閉合后，由氣缸驅動木板與加工倉內發熱模型接觸；在進行木板表面熱解成型過程中，并實現木板與發熱模型接觸的恒壓控制；木板工件驅動系統采用定時或間歇熱解加工程序，配合積碳自動清除系統，完成木板表面的熱解成型加工。

7.根據權利要求1所述的熱解法木材表面成型加工裝置，其特征是：所述發熱模型是對木板熱解加工成型的工具，采用石墨或電熱合金絲，或者石墨和電熱合金絲的組合；所述加工倉是對木板熱解加工成型的工作空間，為避免熱解成型加工過程產生明火，加工倉中下部的抽排風及排積碳渣系統適當控制空氣給量和抽排風量，同時排出倉內產生煙氣與積碳雜質。

8.根據權利要求1或6所述的熱解法木材表面成型加工裝置，其特征是：木板的熱解成型加工過程是與清除木板表面熱解形成的積碳交替進行的；通過步進電機和氣缸將加工倉蓋和木板提升到指定高度，積碳自動清除系統通過減速電機驅動鏈輪及鏈條，帶動由減速電機驅動旋轉的圓柱形拋光鋼刷水平往返運動一次，對木板表面的積碳進行清除，然后繼續復位熱解，重復此過程2～4次，直到加工出所需的花紋圖案及深度結束。