CN111360962A - 一种竹材高温蒸汽软化装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种竹材高温蒸汽软化装置，包括至少一组用于对竹材进行软化加工并与控制系统电性连接的压力管，且相邻两组压力管之间还接设有连通接管；压力管包括中空的管体，以及密封设置在管体两端并受控制系统控制启闭的电动阀门；管体的内侧顶部设置有防止竹材翻转的定位机构，管体的内侧底部设有便于竹材移动的滑动机构；管体的外侧设置有与管体相连通并受控制系统控制启闭的进汽接头、排汽接头、压力表接头、排污接头、安全接管和连通接管接头，进汽接头与供喷蒸系统相连接，连通接管接头与连通接管密封连接。该软化装置结构紧凑，造价低，控制精准，竹材软化效果佳，软化效率高，可实现竹材大批量软化和连续化生产，实用性佳。

Description

一种竹材高温蒸汽软化装置

技术领域

本发明属于竹材加工设备技术领域，具体涉及一种竹材高温蒸汽软化装置。

背景技术

竹材的利用有原竹利用和加工利用两类。实践证明，竹材的高温高湿软化是原竹利用的关键技术。竹筒通过高温高湿软化、展平成竹板，是一种科学、简便的加工方法，因其不改变竹材的厚度和宽度，即可获得最大厚度和宽度的竹片，不仅有效减少生产过程中的劳动消耗和胶粘剂用量，还可生产出保持有竹材强度高、刚性好、耐磨损等特性的竹展平板系列产品。

现有的竹材软化方法主要采用高温蒸汽软化，该方法需配备特制的成本及耐压强度较高的高温蒸汽压力罐（最低强度为1.8MPa），而罐内空间有限，不能大批量软化竹筒；且软化时需向罐内通入高温蒸汽，蒸汽温度需达到180℃及以上，能耗较高，原因为：竹筒在高温压力罐软化处理后，被送到车间的常温环境中进行展平，因车间温度通常为常温（10℃-30℃），被加热的竹筒瞬间冷却，引起竹材强度骤增导致展平时易开裂，因此，为在冷的车间环境下竹筒还能保持竹材软化点（130℃）以上的温度，只能将高温压力罐的温度加热到180℃及以上，且展平需迅速进行、不可停留。此外，该软化装置还存在以下问题：一、竹筒含有木质素、纤维素和半纤维素，在180℃的高温蒸汽压力罐中，易发生半纤维素的快速降解和竹板的褐化现象，不仅降低竹板的力学强度，还影响了展平竹板的品质和美观要求；二、从高温蒸汽压力罐整体出料的竹筒需要依次逐个展平，先展平的竹筒还保持着良好的软化效果，但随着时间的增加，待展平竹筒的温、湿度逐渐流失，导致后续竹筒的软化效果变差，展平竹片的品质不一；三、使加工工序间断，不能在连续生产线上作业，且操作工人劳动强度大且需在高温环境下工作而存在安全隐患。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种竹材高温蒸汽软化装置，造价低，操作便捷、控制精准，竹材软化效果佳，节约成本和能耗的同时，提高了竹材软化加工效率，可实现竹材的大批量软化加工，并可与竹材上、下料机构相配合，实现竹材软化及后续加工的连续化生产，实用性佳。

本发明的目的，将通过以下技术方案得以实现：

本发明揭示了一种竹材高温蒸汽软化装置，包括至少一组用于对竹材进行软化加工并与控制系统电性连接的压力管，且相邻两组所述压力管之间还接设有连通接管；所述压力管包括中空的管体，以及密封设置在所述管体两端并受控制系统控制启闭的电动阀门；所述管体的内侧顶部设置有防止竹材翻转的定位机构，所述管体的内侧底部设有便于竹材移动的滑动机构；所述管体的外侧设置有与所述管体相连通并受控制系统控制启闭的进汽接头、排汽接头、压力表接头、排污接头、安全接管和连通接管接头，所述进汽接头与供应高温饱和蒸汽的喷蒸系统相连接，所述排汽接头外接有排汽管，所述压力表接头外接有用于监控所述压力管内高温蒸汽压力的压力表，所述排污接头外接有用于排出所述管体内污水的排污管，所述安全接管外接有安全泄压阀，所述连通接管接头与所述连通接管密封连接。

进一步地，所述定位机构包括固定设置在所述管体内侧的导向轨，以及对称设置在所述导向轨两侧的支撑件。

进一步地，所述导向轨与所述支撑件固定焊接或栓接在所述管体的内侧顶部。

进一步地，所述导向轨的长度与所述管体的长度相同，所述导向轨的宽度为1mm-10mm。

进一步地，所述定位机构包括贯穿式固定设置在所述管体内侧顶部的一组卡槽，所述卡槽的槽宽大于竹材的壁厚。

进一步地，所述定位机构包括贯穿式水平固设在所述管体内侧两端的一组卡片，所述卡片间留设有用于高温蒸汽流动的通道。

进一步地，所述滑动机构由2-4个不锈钢的圆杆或钢条构成，所述圆杆的直径为3mm-30mm。

进一步地，所述压力管为无缝钢管，所述压力管的内径为10cm-40cm，所述压力管的长度为1m-10m。

进一步地，所述电动阀门为隔断门或高温蒸汽压力电动球阀。

进一步地，所述控制系统为MES系统、PLC软件系统或工控电脑。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下的优点：

本发明提供的竹材高温蒸汽软化装置，结构紧凑，采用控制系统实现了智能化控制，操作便捷，控制精准，竹材软化效果佳；此外，多组压力管的设置提高了竹材软化加工效率，节约成本的同时，可实现竹材的大批量软化加工，且可与竹材上、下料机构相配合实现竹材软化加工的连续化生产，实用性佳，具有广泛的工业应用前景。

附图说明

通过阅读下文具体实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出具体实施方式的目的，而并不认为是对发明的限制。在附图中：

图1是本发明的结构俯视图；

图2是本发明压力管的结构侧视图；

图3是本发明管体的截面示意图；

图4是定位机构实施方式二的结构示意图；

图5是定位机构实施方式三的结构示意图；

其中：10、压力管；11、管体；12、电动阀门；13、定位机构；131、导向轨；132、支撑件；133、卡槽；134、卡片；135、通道；14、滑动机构；141、圆杆；15、进汽接头；16、排汽接头；17、压力表接头；18、排污接头；19、安全接管；20、连通接管；21、连通接管接头。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步详细的说明。所述实施例的示例在附图中示出，在下述本发明的实施方式中描述的具体的实施例仅作为本发明的具体实施方式的示例性说明，旨在用于解释本发明，而不构成为对本发明的限制。

本发明提供了一种竹材高温蒸汽软化装置，用于对纵向开口的竹筒、剖分的弧形竹片等竹材进行软化加工，如图1所示，所述竹材高温蒸汽软化装置包括至少一组与控制系统（图中未示出）电性连接的压力管10，且相邻两组所述压力管10之间还连接设置有连通接管20。软化加工前，操作人员将竹材软化控制参数（温度、压力、保温时间等）输入控制系统，上述控制系统可以是MES系统，也可以是PLC软件系统或工控电脑。

压力管的数量及排设方式可依据加工需求或车间布局而进行设计或调整，图1中，各组所述压力管10之间等间距平行设置，该排管式压力管的设置方式，提高了竹材软化加工效率。进一步地，所述压力管10为无缝钢管，制造成本低，所述压力管10的内径为10cm-40cm，所述压力管10的长度为1m-10m。基于天然竹材的尖削度，一般的竹筒或弧形竹片长度不大于2m，因此，各压力管中均可容纳多根竹材；此外，本发明提供的竹材高温蒸汽软化装置可根据生产需求排设多根压力管，以实现竹材的批量化软化加工，竹材软化加工效率大幅提升。

图1-2中示出，所述压力管10包括中空的管体11，以及密封设置在所述管体11两端的电动阀门12，所述电动阀门12受控制系统的控制进行开启和关闭。进一步地，所述电动阀门12为隔断门或高温蒸汽压力电动球阀，因高温蒸汽压力电动球阀具有构造简单、密封功能好、体积小、重量轻、驱动力矩小、操作简洁、启闭迅速等优点，故被广泛应用于蒸汽介质和高温环境。

如图3所示，所述管体11的内侧顶部设置有防止竹材翻转的定位机构13，所述管体11的内侧底部固定设置有滑动机构14，所述滑动机构14便于上料时竹材移入所述管体11内和下料时竹材移出所述管体11外。针对不同形态的竹材进行软化，其定位机构涉及下述三种实施方式：

实施方式一，针对贯穿式纵向开口（即锯缝）的竹筒，图3中示出，所述定位机构13包括固定设置在所述管体11内侧的导向轨131，以及对称设置在所述导向轨131两侧的支撑件132，所述支撑件132起到固定、支撑所述导向轨131的作用，所述导向轨131与所述支撑件132均固定焊接、栓接或铆接在所述管体11的内侧顶部。

进一步地，所述导向轨131的长度与所述管体11的长度相同，即导向轨131贯穿式设置于管体11的顶部。进一步地，所述导向轨的宽度为1mm-10mm，与竹材的纵向开口宽度（2mm-4mm）相适配。竹材上料时，电动阀门12开启，将竹筒的纵向开口对准导向轨131并沿导向轨131将竹筒推入管体11内，竹筒上料的整个过程，竹筒的纵向开口始终定位插接在导向轨131上，从而有效防止了竹材翻转，提高了竹筒上料效率。

实施方式二，针对剖分的弧形竹片（竹筒经剖竹机等分剖成2-6份后形成），如图4所示，所述定位机构13包括贯穿式固定设置（包括但不限于焊接、栓接或铆接）在所述管体11内侧顶部的一组卡槽133，该组中两所述卡槽133分别用于定位卡接弧形竹片的两端，所述卡槽133的槽宽与弧形竹片的壁厚相对应，即卡槽的槽宽大于弧形竹片的最大厚度。上料时，将弧形竹片（竹黄面朝上）的两端定位卡接于两个卡槽133内并将弧形竹片推入管体11内，弧形竹片上料的整个过程，其两端始终卡接于两卡槽133内，有效防止了弧形竹片的翘动和位置偏移，提高了弧形竹片的上料效率。

实施方式三，同样针对剖分的弧形竹片，如图5所示，所述定位机构13包括水平固定设置在所述管体11内侧的一组卡片134，该组中两所述卡片134贯穿式焊接、栓接或铆接在所述管体11的内侧两端，分别用于卡接弧形竹片的两端，两所述卡片134之间留设有用于高温蒸汽流动的通道135，有利于高温蒸汽对卡接在卡片134下方的弧形竹片进行高温软化处理。上料时，将弧形竹片（竹黄面朝上）的两端抵接在两个卡片134下方并将弧形竹片推入管体11内，弧形竹片上料的整个过程，其两端始终位于两卡片134下方，有效防止了弧形竹片的翻转和位置偏移，提高了弧形竹片的上料效率。

上述竹筒或弧形竹片上料的同时被支撑在滑动机构14上，所述滑动机构14用以滑动支撑竹材，避免竹材在滑动过程中发生晃动而导致位置偏移，同时也减少了竹材与管体11底部内壁的接触面积，减小了摩擦，便于竹材的上、下料。进一步地，如图3所示，所述滑动机构14由2-4个不锈钢的圆杆141或钢条构成，所述圆杆141或钢条贯穿式焊接在管体11的内侧底部。所述圆杆141的直径为3mm-30mm，可根据压力管10内径选取圆杆的尺寸，优选地，圆杆直径为20mm。

如图2所示，所述管体11的外侧设置有与所述管体11内部相连通的进汽接头15、排汽接头16、压力表接头17、排污接头18、安全接管19和连通接管接头21，其中，所述进汽接头15与喷蒸系统相连接，喷蒸系统用于给压力管10内供应高温饱和蒸汽，经上述上料过程进入管体11内的竹筒或弧形竹片在高温饱和蒸汽的作用下实现软化。

所述进汽接头15、所述排汽接头16、所述压力表接头17、所述排污接头18、所述安全接管19和所述连通接管接头21均在控制系统的控制下分别进行开启和关闭，所述排汽接头16外接有一端伸入冷却池的排汽管；所述压力表接头17外接一压力表，用于实时监控所述压力管10内的高温蒸汽压力；所述排污接头18外接一排污管，用于排出竹材高温软化后产生在管体11内的污水；所述安全接管19外接有安全泄压阀，当压力表监测到压力管10内高温蒸汽压力超标时，控制系统控制安全接管19及安全泄压阀开启进行泄压；所述连通接管接头21与所述连通接管20密封连接，即所述连通接管20通过所述连通接管接头21与管体11相通，且所述连通接管接头21控制所述连通接管20与所述管体11的通、闭（即“阀门”作用），由此可知，本发明提供的竹材高温蒸汽软化装置中各压力管10之间彼此相连通，软化装置中的高温蒸汽可在各压力管间流动。

竹材上料至各压力管中，控制系统控制电动阀门关闭，喷蒸系统产生的高温蒸汽经各进汽接头进入各压力管中，该进汽方式需喷蒸系统配置多根与进汽接头相接的送汽管道。进一步地，为简化喷蒸系统的结构，节省送汽管道的布管量，可通过一根送汽管道将高温蒸汽输送至第一组压力管中，直至第一组压力管中的高温蒸汽饱和，此时，控制系统控制第二组压力管上的连通接管接头开启，高温蒸汽通过连通接管20进入第二组压力管中，至第二组压力管中的高温蒸汽饱和，如此，控制系统依序控制后续各组压力管上的连通接管接头逐渐开启，直至各压力管中的高温蒸汽均饱和后，控制系统控制各压力管上的连通接管接头关闭，各压力管间的蒸汽流动中断，各压力管内均形成一密闭、高温、高湿环境，竹材软化效果佳，同时便于集中式批量化进行竹材的软化加热，软化效率显著提高，软化后的展平竹片品质均匀。

竹材高温软化完成后，各组压力管在控制系统作用下同时卸压，并依次进行排汽。第一组压力管排汽完成后，其出料端的电动阀门12开启，准备竹材卸料（竹材温度有所下降），同时，第二组压力管上的连通接管接头在控制系统控制下开启，由于第一组压力管与第二组压力管之间的气压不平衡，存在气压差，因此，第二组压力管中的半量高温蒸汽通过连通接管20排至第一组压力管中，第二组压力管完成排汽及卸料准备的同时，又对第一组压力管内的温、湿度进行了补给，使得第一组压力管中的温、湿度和卸料竹材的温、湿度缓慢下降，以此，最大程度地保留了压力管内的蒸汽，为后续新上料的竹材提供了高于外界温、湿度的环境，进行了预加温、加湿处理，同时，又可保证下料竹材保持着软化点以上的温度和足够的湿度，为下料竹材的后续工序（例如，展平、整形等）提供充足的加工时间。

上述过程各压力管排汽依序进行，循环往复，使得竹材高温蒸汽软化装置中各压力管中的温、湿度最大程度地得以保留，既加快了新上料竹材的软化速度，又减少了高温蒸汽的使用，节约了能源，节省了成本。此外，本发明的竹材高温蒸汽软化装置通过竹材推竹材的进给方式完成竹材上料的同时，也实现了压力管内软后竹材的下料，即上料的同时同步实现下料，竹材上、下料效率显著提高。再者，本发明提供的竹材高温蒸汽软化装置可与竹材上、下料机构相配合，例如，在各压力管的上料端、下料端分别加装竹材自动上料机构、竹材自动下料机构，即可实现竹材软化加工的连续化生产，竹材软化加工效率进一步提高，实用性佳。

综上所述，本发明提供的竹材高温蒸汽软化装置，结构紧凑，采用控制系统实现了智能化控制，操作便捷，控制精准，竹材软化效果佳；此外，多组压力管的设置提高了竹材软化加工效率，节约成本的同时，可实现竹材的大批量软化加工，且可与竹材上、下料机构相配合实现竹材软化加工的连续化生产，实用性佳，具有广泛的工业应用前景。

应该注意的是，上述实施例是对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。因此，应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。在权利要求中，单词“包括”不排除存在未列在权利要求中的数据或步骤。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种竹材高温蒸汽软化装置，其特征在于：包括至少一组用于对竹材进行软化加工并与控制系统电性连接的压力管（10），且相邻两组所述压力管（10）之间还接设有连通接管（20）；

所述压力管（10）包括中空的管体（11），以及密封设置在所述管体（11）两端并受控制系统控制启闭的电动阀门（12）；所述管体（11）的内侧顶部设置有防止竹材翻转的定位机构（13），所述管体（11）的内侧底部设有便于竹材移动的滑动机构（14）；

所述管体（11）的外侧设置有与所述管体（11）相连通并受控制系统控制启闭的进汽接头（15）、排汽接头（16）、压力表接头（17）、排污接头（18）、安全接管（19）和连通接管接头（21），所述进汽接头（15）与供应高温饱和蒸汽的喷蒸系统相连接，所述排汽接头（16）外接有排汽管，所述压力表接头（17）外接有用于监控所述压力管（10）内高温蒸汽压力的压力表，所述排污接头（18）外接有用于排出所述管体（11）内污水的排污管，所述安全接管（19）外接有安全泄压阀，所述连通接管接头（21）与所述连通接管（20）密封连接。

2.根据权利要求1所述的竹材高温蒸汽软化装置，其特征在于：所述定位机构（13）包括固定设置在所述管体（11）内侧的导向轨（131），以及对称设置在所述导向轨（131）两侧的支撑件（132）。

3.根据权利要求2所述的竹材高温蒸汽软化装置，其特征在于：所述导向轨（131）与所述支撑件（132）固定焊接或栓接在所述管体（11）的内侧顶部。

4.根据权利要求2所述的竹材高温蒸汽软化装置，其特征在于：所述导向轨（131）的长度与所述管体（11）的长度相同，所述导向轨（131）的宽度为1mm-10mm。

5.根据权利要求1所述的竹材高温蒸汽软化装置，其特征在于：所述定位机构（13）包括贯穿式固定设置在所述管体（11）内侧顶部的一组卡槽（133），所述卡槽（133）的槽宽大于竹材的壁厚。

6.根据权利要求1所述的竹材高温蒸汽软化装置，其特征在于：所述定位机构（13）包括贯穿式水平固设在所述管体（11）内侧两端的一组卡片（134），所述卡片（134）间留设有用于高温蒸汽流动的通道（135）。

7.根据权利要求1所述的竹材高温蒸汽软化装置，其特征在于：所述滑动机构（14）由2-4个不锈钢的圆杆（141）或钢条构成，所述圆杆（141）的直径为3mm-30mm。

8.根据权利要求1所述的竹材高温蒸汽软化装置，其特征在于：所述压力管（10）为无缝钢管，所述压力管（10）的内径为10cm-40cm，所述压力管（10）的长度为1m-10m。

9.根据权利要求1所述的竹材高温蒸汽软化装置，其特征在于：所述电动阀门（12）为隔断门或高温蒸汽压力电动球阀。

10.根据权利要求1所述的竹材高温蒸汽软化装置，其特征在于：所述控制系统为MES系统、PLC软件系统或工控电脑。

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