[發明專利]多腔多口快換型木材微波預處理裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 201610148807.9
• 申請日: 2016-03-16
• 公開（公告）號: CN105818234B
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 牟群英;李賢軍;戴四元;羅勇峰;賀霞
• 申請（專利權）人: 中南林業科技大學
• 主分類號: B27K5/00
• 分類號: B27K5/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙)43008
• 代理人: 趙洪,厲田

技術領域

本發明主要涉及木材微波預處理技術領域，尤其涉及一種多腔多口快換型木材微波預處理裝置及其使用方法。

背景技術

微波加熱由于具有即時性、整體性、選擇性和高效性等特點，已經被廣泛應用于物料干燥與加熱、化學反應與合成、生物滅菌與殺蟲等領域。近年來，高強度微波預處理作為一種新的木材改性技術出現在木材工業中，其基本原理是利用高強度微波對濕木材進行瞬時處理，使木材內水分在短時間內獲得足夠多的能量，使水分由液態變成氣態，從而產生相變和氣體熱壓效應，有效破壞木材內部構造，在木材內部形成微觀或宏觀裂紋，從而形成新的流體通道，提高木材內部的流體遷移能力，為木材后期的干燥、浸注處理，甚至新材料制備創造極為有利的前提條件。澳大利亞墨爾本大學的初步研究結果表明，采用高強度微波對木材進行預處理可使木材體積增大10%以上，防腐劑滲透量增加10～14 倍，干燥速率提高5～10 倍，干燥質量顯著改善；該大學的研究人員甚至還通過該技術對木材進行拆解和重構處理，試制出了具有高滲透性、低密度的新型木材與具有高強度、高表面硬度的新型木質復合材料。

但國內外進一步的研究發現，木材經過高強微波預處理后，其內部的微觀和宏觀孔隙分布很不均勻，給木材的后期浸注改性處理和高性能新材料的制備帶來了很大困難，直接導致了該技術無法實現產業化應用。要解決木材微波改性處理的均勻化問題，除了優化預處理工藝外，最核心的問題是研制出合適的微波預處理設備。因此，如何研制出參數最大程度可調的微波改性預處理裝置，對于探明各種微波預處理條件對木材改性效果的影響規律，最終研制出科學、合理的微波預處理設備具有重要的現實意義。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種結構簡單可靠、操作方便、可實現對預處理參數和木材物性參數的可控和可調性的多腔多口快換型木材微波預處理裝置及其使用方法。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種多腔多口快換型木材微波預處理裝置，包括通用工作臺、溫度檢測模塊和多個微波源及諧振腔模塊，所述微波源及諧振腔模塊包括諧振腔殼體和設于諧振腔殼體周側的微波源，所述諧振腔殼體內部設有用于放置被處理木材的諧振腔，所述微波源通過饋入波導與諧振腔連通，所述溫度檢測模塊裝設在諧振腔殼體上并伸至諧振腔內，所述諧振腔殼體裝設在通用工作臺上。

作為上述技術方案的進一步改進：

所述微波源包括相互連接磁控管和冷卻模塊，饋入波導為矩形波導，所述矩形波導的一端與冷卻模塊連接、另一端與諧振腔連通，所述矩形波導與諧振腔殼體的連接位置位于諧振腔殼體的側面的幾何中心位置。

所述冷卻模塊包括水冷散熱器、進水口和排水口，所述進水口和排水口均設置在水冷散熱器上。

所述溫度檢測模塊包括用于對木材表面測溫的紅外線檢測裝置和用于對木材內部測溫的光導纖維，所述紅外線檢測裝置裝設在諧振腔殼體上并伸至諧振腔內，所述光導纖維植入木材內部。

所述諧振腔殼體頂部裝設有用于遮蓋諧振腔的金屬蓋，所述金屬蓋上開設有均勻布置的用于水蒸氣排放及光導纖維穿行的通孔。

所述通孔的直徑為2mm，各通孔之間的間距為20mm。

所述多個微波源及諧振腔模塊包括單微波源方形單口諧振腔、雙微波源方型雙口諧振腔、三微波源圓柱形三口諧振腔和四微波源圓柱形四口諧振腔，所述單微波源方形單口諧振腔的諧振腔殼體周側設有一個微波源，所述單微波源方形單口諧振腔的諧振腔為長方體結構；所述雙微波源方型雙口諧振腔的諧振腔殼體周側設有兩個微波源，所述雙微波源方型雙口諧振腔的諧振腔為長方體結構；所述三微波源圓柱形三口諧振腔的諧振腔殼體周側設有均勻布置的三個微波源，所述三微波源圓柱形三口諧振腔的諧振腔為圓柱體結構；所述四微波源圓柱形四口諧振腔的諧振腔殼體周側設有均勻布置的四個微波源，所述四微波源圓柱形四口諧振腔的諧振腔為圓柱體結構。

所述單微波源方形單口諧振腔、雙微波源方型雙口諧振腔中的諧振腔的長度和寬度介于120～300mm之間、深度介于80～150mm之間；所述三微波源圓柱形三口諧振腔和四微波源圓柱形四口諧振腔的諧振腔的直徑介于120～300 mm之間、深度介于80～500mm之間。

所述通用工作臺包括機架，所述諧振腔殼體裝設在機架頂部，所述機架上設有電源模塊、溫控顯示模塊、輸出功率控制模塊和微波源電流顯示模塊，所述電源模塊、輸出功率控制模塊和微波源電流顯示模塊均與微波源通過導線聯接，所述溫控顯示模塊與溫度檢測模塊通過導線聯接，所述諧振腔殼體裝設在機架頂部。