CN107553667B - 一种木材表面炭化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种木材表面炭化装置，包括传送机构、厚度检测机构、炭化机构和控制系统，所述的传送机构包括支撑平台、绕置于支撑平台表面的传送带、用于支撑传送带滚动的滚轮和驱动滚轮的驱动机构，而所述的厚度检测机构和炭化机构通过支架依次设置于传送带前进方向的支撑平台的上部，且所述的厚度检测机构和炭化机构均和控制系统连通。本发明所述木材表面炭化装置，不仅可以自动测量厚度、自动调整炭化燃烧器到木板表面的高度，还可以根据炭化的对象和炭化的速度来调整天然气和空气供给的压力，满足工艺的同时可以实现天然气充分燃烧，提高工作效率、节省能源、避免可燃气体不充分燃烧影响环境的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种木材表面炭化装置，属于木材加工领域。
背景技术
为了延长木材使用寿命，减缓森林资源消耗，保护生态环境，对木材表面进行改性处理，克服木制品使用中存在的不耐久、易变形等缺点，增加表面纹理的凸凹视觉和触觉感，一直是木材加工领域的技术热点。不久前出现将木材表面炭化的处理办法，在增加木材表面防腐、防蛀、防水等方面取得明显的效果。
表面炭化木一般是用氧焊枪烧烤，使木材表面具有一层很薄的炭化层，对木材性能的改变可以类比木材的清漆，但可以突显表面凹凸的木纹，产生立体效果。由于其营养成分被破坏，使其具有较好的防腐防虫功能，由于其半纤维素吸水官能团被重组，使产品具有较好的物理性能，炭化防腐木是真正的绿色环保产品，尽管产品具有防腐防虫性能，却不含任何有害物质，不但提高了木材的使用寿命，而且不会在生产和使用过程中以及使用后的废料处理对人体、动物和环境有任何的负面影响。
虽然表面炭化木工艺已经应用于生产中，但是还有很多缺点，如炭化中氧焊枪火焰的内焰、外焰燃烧时氧气含量不一样，内焰、外焰的温度和炭化条件是不一样的，将会导致炭化后木材表面炭化程度不均匀，有时会过度炭化，生产出来的产品质量不稳定；在炭化过程中需要人手动操作氧焊枪，用肉眼看炭化的效果，能耗大，生产成本高、劳动恶劣、效率低等。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种效率高、炭化效果稳定、能耗低、成本低的木材表面炭化装置。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种木材表面炭化装置，包括传送机构、厚度检测机构、炭化机构和控制系统，所述的传送机构包括支撑平台、绕置于支撑平台表面的传送带、用于支撑传送带滚动的滚轮和驱动滚轮的驱动机构，而所述的厚度检测机构和炭化机构通过支架依次设置于传送带前进方向的支撑平台的上部，且所述的厚度检测机构和炭化机构均和控制系统连通。
进一步，上述的厚度检测机构为一测量板材厚度传感器。
上述的炭化机构包括燃烧器调整电机、调整火排丝杠和炭化燃烧器，所述的燃烧器调整电机通过调整火排丝杠与炭化燃烧器连通，且所述的炭化燃烧器的炭化头朝向传送机构的支撑平台，炭化燃烧器的燃烧用气体通过一比例阀通入到炭化燃烧器中，而比例阀同时与控制系统连通。而上述的燃烧用气体则包括空气和天然气，且空气传输用的空气管路和天然气传输用的天然气管路在比例阀处汇合。
更进一步，上述的炭化机构处还设置一产品检测传感器，且所述的产品检测传感器与控制系统连通。
本发明的有益之处在于：本发明所述木材表面炭化装置，不仅可以自动测量厚度、自动调整炭化燃烧器到木板表面的高度，还可以根据炭化的对象和炭化的速度来调整天然气和空气供给的压力，满足工艺的同时可以实现天然气充分燃烧，提高工作效率、节省能源、避免可燃气体不充分燃烧影响环境的问题。
附图说明
图1为本发明一实施例的结构示意图。
图中主要附图标记含义为：
1、传送带 2、待炭化的木板 3、测量板材厚度传感器
4、燃烧器调整电机 5、调整火排丝杠 6、炭化燃烧器
7、正在炭化的木材 8、控制系统 9、比例阀
10、空气管道 11、天然气管道 12、支撑平台。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
图1为本发明一实施例的结构示意图。
如图1所示：本发明所述木材表面炭化装置，包括传送机构、厚度检测机构、炭化机构和控制系统。
其中，传送机构包括支撑平台12、绕置于支撑平台12表面的传送带1、用于支撑传送带1滚动的滚轮和驱动滚轮的驱动机构，在本实施例中，滚轮设置有四组，支撑平台12的两侧各设置一组，支撑平台12的中部并列设置有两组，驱动机构设置在支撑平台12的其中一侧，与该侧的滚轮配合设置。
上述的厚度检测机构为一测量板材厚度传感器3。
而上述的炭化机构包括燃烧器调整电机4、调整火排丝杠5和炭化燃烧器6，燃烧器调整电机4通过调整火排丝杠5与炭化燃烧器6连通，即将燃烧器调整电机4输出的转动通过调整火排丝杠5转化为炭化燃烧器6的上下垂直运动，且炭化燃烧器6的炭化头朝向传送机构的支撑平台，即朝向传送带1，以便对传送带上的木材进行炭化，炭化燃烧器6的燃烧用气体通过一比例阀9通入到炭化燃烧器6，而比例阀9同时与控制系统8连通，在本实施例中，燃烧用气体包括空气和天然气，且空气传输用的空气管路10和天然气传输用的天然气管路11在比例阀9处汇合，比例阀9通过控制系统8的指令调整空气和天然气的比例，并将其混合后输入到炭化燃烧器6。
此外，在本实施例中，厚度检测机构和炭化机构通过支架依次设置于传送带1前进方向的支撑平台12的上部，且厚度检测机构和炭化机构均和控制系统8连通。
而为了有效调整炭化过程中的炭化效果，炭化机构处还设置一产品检测传感器，且产品检测传感器同时与控制系统连通。
本发明的工作流程为：
首先将待炭化的木板2放在传送带1上，启动传送机构中的驱动机构，待炭化的木板2在传送带的带动下向前运动，运动到测量板材厚度传感器3的下方时，测量板材厚度传感器3检测到待炭化的木板2并测出其厚度信息后，将数据信息传输到控制系统8，此时，待炭化的木板2距离炭化燃烧器6还有一段行程，控制系统8有足够的时间根据木板的厚度信息来调整炭化燃烧器6的高度和可燃气体中空气和天然气的比例和压力，具体是控制比例阀9来控制两种气体的混合比例以及进气量，控制系统8将调整信号输给燃烧器调整电机4，燃烧器调整电机4控制调整火排丝杠5的运动来调节炭化燃烧器6的高度，使其始终保持一个最佳的高度，炭化机构处的产品检测传感器检测到有木板过来时，将信息传递给控制系统，控制系统8即可控制炭化机构对待炭化的木板2进行表面炭化，形成正在炭化的木材7，如果产品检测传感器没有检测到木板通过，则控制系统8控制炭化机构自动熄火，实现节能的目的。
而上述控制系统8的控制方式的推导模型为：根据傅立叶传热定律：
（忽略不计木材炭化时放出的热量），其中
为导热速率，即热的供给量
，
为可燃气的发热量，
为可燃气单位时间内的供给量，
导热系数与木板本身物理量、木材树种、含水率有关，可以通过实验测得具体值，
是炭化时燃烧器火焰外焰到正在炭化的木材7表面的距离，距离外焰越近温度越高，传热效率也高，
为传热面积，与木正在炭化的木材7的宽度和传送带1速度有关
，此处，
为正在炭化的木材7的宽度，
是传送带1的速度，
是时间。如果可燃气的配比稳定，火焰外部温度恒定，火焰到正在炭化的木材7的表面距离恒定时
则是个常数，记为
，可以得出控制模型为
，可知：炭化时可燃气燃烧量与正在炭化的木材7的炭化宽度、传送带1的传送速度成正比，
与炭化时火焰外焰温度和与正在炭化的木材7之间的距离有关，这个确定后，
是个常数。外部火焰的温度可以通过测量得到，火焰外焰也可以通过仪器测量得到，可燃气体发热量可以通过相关的传热学手册得到，正在炭化的木材7的宽度是已知数据，传送带1的速度是可控，因此也是已知数，导热系数也可实际测出，由此可见，本控制模型是可以用在实际控制中的，在实际生产中如果存在干扰因素，则可以通过试验设计来修正控制模型，提高控制的水平。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (2)
1.一种木材表面炭化装置，其特征在于，包括传送机构、厚度检测机构、炭化机构和控制系统，所述的传送机构包括支撑平台、绕置于支撑平台表面的传送带、用于支撑传送带滚动的滚轮和驱动滚轮的驱动机构，而所述的厚度检测机构和炭化机构通过支架依次设置于传送带前进方向的支撑平台的上部，且所述的厚度检测机构和炭化机构均和控制系统连通, 所述的厚度检测机构为一测量板材厚度传感器，所述的炭化机构包括燃烧器调整电机、调整火排丝杠和炭化燃烧器，所述的燃烧器调整电机通过调整火排丝杠与炭化燃烧器连通，且所述的炭化燃烧器的炭化头朝向传送机构的支撑平台，炭化燃烧器的燃烧用气体通过一比例阀通入到炭化燃烧器中，而比例阀同时与控制系统连通，且所述的炭化机构处还设置一产品检测传感器，且所述的产品检测传感器与控制系统连通，
待炭化的木板在传送带的带动下向前运动，运动到测量板材厚度传感器的下方时，测量板材厚度传感器检测到待炭化的木板并测出其厚度信息后，将数据信息传输到控制系统，控制系统根据木板的厚度信息控制比例阀来控制燃烧气体的混合比例以及进气量，然后，控制系统将调整信号输给燃烧器调整电机，燃烧器调整电机控制调整火排丝杠的运动来调节炭化燃烧器的高度，使炭化燃烧器始终保持一个高度，所述的炭化机构处的产品检测传感器检测到有木板过来时，将信息传递给控制系统，控制系统即可控制炭化机构对待炭化的木板进行表面炭化，形成正在炭化的木材，如果产品检测传感器没有检测到木板通过，则控制系统控制炭化机构自动熄火。
2.根据权利要求 1 所述的一种木材表面炭化装置，其特征在于，所述的燃烧用气体包括空气和天然气，且空气传输用的空气管路和天然气传输用的天然气管路在比例阀处汇合。
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