一种深色名贵硬木干燥-碳化-注蜡联合处理的装置的制作方法

本实用新型属于木材干燥及功能性改良技术领域，特别涉及一种深色名贵硬木干燥-碳化-注蜡联合处理的装置。

背景技术：

包括红木在内的深色名贵硬木常用树种已达100多种。这些木材普遍存在密度大、渗透性差、干燥时易开裂变形、干燥难度大等特点，已经严重影响到产品的质量、生产效率及企业成本。用深色名贵硬木制成的家具、地板及工艺品通常定位于中高端市场，消费者对这类产品的品质要求较高，需要解决产品使用过程中由于木材干缩湿胀、尺寸变化引起的离缝、开裂等问题。常规干燥后的木材尺寸稳定性相对较好，但是常规干燥周期长、干燥应力大，干燥后的木材不能满足深色名贵硬木市场的质量要求。制品通常出现开裂、变形和离缝现象。真空干燥是在真空条件下加热木材，使木材中的水分以蒸汽的形式迁移出来，具有干燥质量好、应力小、变形小等特点。木材热处理(碳化处理)能够有效改善木材的尺寸稳定性，减少木材的变形、开裂、弯曲、扭曲等现象。但是以往的热处理温度通常在200℃以上，热处理后木材的颜色变深、变脆，对制造家具及木制品不利。在真空条件下对木材进行碳化处理，由于处理罐内的氧气含量极少，能够最大限度的防止木材被氧化而变色，因此真空碳化处理是一种较为理想的木材处理方式。此外，注蜡处理也是木材尺寸稳定性改善的一种有效方法，蜡液进入到木材的细胞腔内，甚至细胞壁内，占据了水分存在的空间，使水分不能进入木材。蜡是非极性疏水物质，因此进一步抑制空气中的水分进入到木材内部，因而木材不会吸湿水分，引起尺寸发生变化。但是注蜡处理效果受时间影响，需要长达数月的时间才能使木材稳定性提高。

目前深色名贵硬木处理方法有碳化处理和煮蜡处理，碳化因处理温度过高进而导致木材颜色变深、材质变脆，而注蜡处理周期又过长。到目前为止还没有将碳化和注蜡相结合的处理方法和相关的处理设备。当前的设备只能对木材分别进行碳化处理或注蜡处理，即先在碳化窑里进行碳化处理，然后把木材从碳化窑内取出后，再放进注蜡设备里进行注蜡，整个过程需要多个环节，工序繁琐，需要对木材进行多次装卸，生产效率低下，处理效果不好。

技术实现要素：

本实用新型提供一种深色名贵硬木干燥-碳化-注蜡联合处理的装置，目的是实现深色名贵硬木一次装载后，在同一设备内既可以单独进行真空干燥处理、真空碳化处理、加压注蜡处理，也可以对深色名贵硬木进行真空干燥-真空碳化处理，真空碳化-加压注蜡处理，或真空干燥-真空碳化-加压注蜡的一体化处理。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种深色名贵硬木干燥-碳化-注蜡联合处理的装置，包括压力罐上方用于盛载蜡液的储蜡罐，所述储蜡罐内设置有储蜡罐电加热系统和温度传感器，储蜡罐与压力罐之间的连接管上设置有进蜡阀，所述压力罐内设置有压力罐电加热系统和温度传感器，压力罐底部分别通过管道外接空压机、真空泵和排水箱，所述压力罐与空压机之间的管道上安装有加压阀，所述压力罐与排水箱之间的管道上安装有压力罐排水阀，压力罐的底部通过泵蜡管道连通储蜡罐，所述泵蜡管道上还安装有排蜡阀和排蜡泵；所述压力罐内能够装载材车。

进一步的，所述材车上层层相叠装载有木材，最底层木材与材车之间、上下相邻的木材之间、最上层的木材与其顶部的重载钢板之间均采用不锈钢垫条隔开。

进一步的，压力罐内设置有罐内轨道，压力罐外设置有罐外轨道，罐内轨道和罐外轨道相互对接，所述材车通过其底部的材车车轮在罐内轨道和罐外轨道上移动。

进一步的，所述储蜡罐的顶面安装有储蜡罐排气阀，所述压力罐的顶面安装有压力罐排气阀。

进一步的，所述空压机上安装有泄压阀；所述排水箱的排水管道上安装有排水箱排水阀。

进一步的，所述排水箱内还设置有液位计。

进一步的，所述压力罐上设置有压力罐密封门。

进一步的，所述储蜡罐与压力罐之间通过连接脚固定，所述压力罐的底部设置有压力罐脚座。

进一步的，一种深色名贵硬木干燥-碳化-注蜡联合处理的装置，还包括控制箱18，控制箱18为PLC控制器，所述PLC控制器分别电连接温度传感器、储蜡罐电加热系统、压力罐电加热系统、进蜡阀、储蜡罐排气阀、压力罐排气阀、排蜡阀、排水箱排水阀、压力罐排水阀、泄压阀、加压阀、排蜡泵、真空泵、空压机和液位计。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、多功能一体化设备，在同一设备内可以单独进行木材真空干燥处理、木材真空碳化处理、木材加压注蜡处理；也可以将湿木材先进行真空干燥，干燥结束后立即进行真空碳化处理(真空干燥-真空碳化处理)；也可以进行木材真空碳化-加压注蜡处理，或木材进行真空干燥-真空碳化-加压注蜡联合处理。一机多用，减少不必要的材料多次装卸环节，节约能源，提高设备的利用效率，降低设备采购成本。

2、木材氧化极少、变色小，在较高的真空条件下进行木材干燥和碳化处理，压力罐中的空气稀少，含氧量极低，因此有效的减少了木材干燥和碳化时的氧化反应。木材干燥及碳化均匀，颜色变化小且颜色均匀。

3、压力驱动自动进行进蜡和回收，由于负压驱动，蜡液由储蜡罐向压力罐内进蜡；在压力罐内正压力驱动下，蜡液回收至储蜡罐内。实现自动进蜡和蜡回收，几乎没有借助额外动力，节约能源，提高效率。

4、碳化-加压注蜡联合处理，目前只有对木材单独进行碳化处理和注蜡的方法。对木材进行碳化处理后再进行注蜡处理的方法没有先例。

5、罐体电加热、控温，压力罐及储蜡罐的加热均由罐壳中层电加热系统来完成。能够实现定区域加热、控温干燥及碳化。因此，可以根据碳化需要，在同一设备内同时实现木材不同温度的碳化处理。整个过程由温度传感器和加热系统实现温度调控。

6、实现木材液体蜡冷却，真空碳化结束后，储蜡罐内的液体蜡流进压力罐内与木材充分接触，实现木材快速冷却。木材的快速冷却消除了内部应力，有利于木材后期的尺寸稳定。

7、真空加速注蜡，木材真空碳化处理后，高真空条件下木材内部的水分和空气已经排出，具有较好的渗透性。在空气压力(木材内外压力差)的作用下可以使液态蜡更容易进注到木材的细胞腔甚至细胞壁内。注蜡更深、效果更好。能够有效的提高木材的尺寸稳定性，减少木材变形、开裂和离缝。

附图说明

图1是本实用新型的侧面结构示意图；

图2是本实用新型的结构示意图；

图中：图中：1-储蜡罐、2-储蜡罐电加热系统、3-蜡液、4-连接脚、5-压力罐、6-压力罐电加热系统、7-重载钢板、8-木材、9-不锈钢垫条、10-压力罐脚座、11-材车、12-罐内轨道、13-进蜡阀、14-压力罐密封门、15-储蜡罐排气阀、16-泵蜡管道、17-压力罐排气阀、18-控制箱、19-罐外轨道、20-排蜡阀、21-排蜡泵、22-排水箱排水阀、23-排水箱、24-压力罐排水阀、25-真空泵、26-泄压阀、27-空压机、28-加压阀，29-材车车轮。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做更进一步的说明。根据下述实施例，可以更好的理解本实用新型。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本实用新型，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本实用新型。

如图1-2所示，一种深色名贵硬木干燥-碳化-注蜡联合处理的装置，包括压力罐5上方用于盛载蜡液3的储蜡罐1，所述储蜡罐1内设置有储蜡罐电加热系统2和温度传感器，储蜡罐1与压力罐5之间的连接管上设置有进蜡阀13，所述压力罐5内设置有压力罐电加热系统6和温度传感器，压力罐5底部分别通过管道外接空压机27、真空泵25和排水箱23，所述压力罐5与空压机27之间的管道上安装有加压阀28，所述压力罐5与排水箱23之间的管道上安装有压力罐排水阀24，所述压力罐5与真空泵25之间的管道上也设置有阀门，压力罐5的底部通过泵蜡管道16连通储蜡罐1，所述泵蜡管道16上还安装有排蜡阀20和排蜡泵21；所述压力罐5内能够装载材车11。

作为一个优选方案，储蜡罐1和压力罐5均采用双层壁罐体结构，双层壁之间安装电加热系统，电加热系统外接电源，即储蜡罐1的双层壁之间安装储蜡罐电加热系统2，压力罐5的双层壁之间安装压力罐电加热系统6；所述排水箱23内还设置有液位计。

所述材车11上层层相叠装载有木材8，最底层木材8与材车11之间、上下相邻的木材8之间、最上层的木材8与其顶部的重载钢板7之间均采用不锈钢垫条7隔开；木材与木材之间的空隙是木材中水分流出及蜡液浸渍于木材内部的通道，木材8的最上层放置重载钢板7，利用钢板自重向材堆加压，使木材在干燥-碳化-注蜡过程不发生翘曲。

所述储蜡罐1的顶面安装有储蜡罐排气阀15，所述压力罐5的顶面安装有压力罐排气阀17，所述空压机27上安装有泄压阀26；所述排水箱23的排水管道上安装有排水箱排水阀22。

所述压力罐5上设置有压力罐密封门14，压力罐5内设置有罐内轨道12，所述压力罐5外设置有罐外轨道19，罐内轨道12和罐外轨道19相互对接，所述材车11通过其底部的材车车轮29在罐内轨道12和罐外轨道19上移动；所述储蜡罐1与压力罐5之间通过连接脚4固定，所述压力罐5的底部设置有压力罐脚座10。

作为一个优选方案，联合处理的装置，还包括控制箱18，控制箱18为PLC控制器，PLC控制器分别电连接温度传感器、储蜡罐电加热系统2、压力罐电加热系统6、进蜡阀13、储蜡罐排气阀15、压力罐排气阀17、排蜡阀20、排水箱排水阀22、压力罐排水阀24、泄压阀26、加压阀28、排蜡泵21、真空泵25、空压机27和液位计。

利用本实用新型中提供的处理装置进行联合处理的方法，包括以下步骤：

S1、材料装载：将厚度(10-35mm)均匀的含水率大于60％的木材层层相叠装载于材车，且最底层木材与材车之间、上下相邻的木材之间、最上层的木材与其顶部的重载钢板(厚度30mm)之间均采用厚度为5mm的不锈钢实心垫条隔开，最后将材车推入压力罐，关闭压力罐密封门；

S2、压力罐内抽真空：关闭压力罐的所有阀门，开启真空泵，将压力罐内的空气抽出，并控制压力罐内的压力为6.7-13.4kPa，维持0.5h；

S3、木材干燥处理：保持压力罐内压力为6.7-13.4kPa，开启压力罐电加热系统对木材进行加热升温，压力罐内的升温速度为5-7℃/h，待木材温度升至压力罐内压力对应的沸点后，保持温度3-5h；然后进入真空干燥阶段，压力罐电加热系统保持压力罐内木材的温度高于压力罐内压力对应的沸点5-7℃，此时木材内部水分处于沸腾状态，水蒸气在内外压力差的作用下从木材内部迁移到外部，凝结于罐体底部；当木材含水率低于30％后，控制压力罐内的压力为6.7kPa，木材的温度为45-60℃，提高木材内部水蒸气的压力，加大木材内外压力梯度，加速木材内部水分向外移动；当木材含水率低于10％后，控制压力罐内压力为3.4kPa，木材的温度为70-80℃，进一步提高木材内部结合水的温度，增加水分子的动能，加大木材内外的压力差，促进木材内的结合水迁移，把木材干燥至含水率为3-5％；真空干燥阶段从木材内部排出的水分流到压力罐体底部，打开压力罐排水阀，水分流入压力罐体外部的排水箱；

S4、碳化处理：碳化处理包括木材的升温过程和碳化过程；升温过程控制压力罐内压力为3.3-6.7kPa，以15-20℃/h的升温速度将木材温度升高至150℃，保持该温度2-3h；然后进入碳化过程，将木材继续加热至碳化温度180-220℃，降低压力罐内的压力至碳化压力1.6-3.3kPa，保持碳化温度及压力3-6h；碳化处理时，木材中流出的水分也汇集到压力罐外的排水箱里，排出压力罐内所有水分，关闭压力罐排水阀；

蜡预处理：碳化处理结束前2-3h，对储蜡罐内的蜡进行预处理，开启储蜡罐电加热系统，使储蜡罐内部的蜡液化，使得蜡液的温度高于其熔点的8℃

S5、注蜡处理：打开进蜡阀门，储蜡罐内蜡液在真空及自身重力的作用下，蜡液注入压力罐内，蜡液液面没过整个材车和其上的木材，木材每层之间都充满蜡液，然后关闭注蜡阀门；由于碳化后的木材处于碳化温度180-220℃，蜡液流入压力罐内后被木材加热，蜡液温度继续升高，木材则被冷却降温；开启压力罐电加热系统，维持压力罐内腊液温度为80-100℃，然后开启空压机，向压力罐内加压，维持压力罐内压力为0.7-1.0MPa，保持该压力和温度3-10d，蜡液快速、均匀的注入到木材内部；

S6、蜡液回收：注蜡结束后，开启压力罐排气阀，使压力罐内的压力降低至0.2-0.3Mpa，然后关闭压力罐排气阀，打开排蜡阀，在压力的作用下使蜡液回流至储蜡罐，若多余的蜡液在压力罐中没有排净时，开启排蜡泵将蜡液从压力罐泵向储蜡罐内，直至压力罐内所有蜡液回流至储蜡罐；

S7、材料卸载：打开压力罐排气阀，使压力罐内压力恢复至常压，然后打开压力罐密封门，拉出材车，卸下重载钢板，逐层卸下木材。

本实用新型中处理的装置为多功能一体化设备，在同一设备内可以单独进行木材真空干燥处理、木材真空碳化处理、木材加压注蜡处理；也可以将湿木材先进行真空干燥，干燥结束后立即进行真空碳化处理(真空干燥-真空碳化处理)；也可以进行木材真空碳化-加压注蜡处理，或木材进行真空干燥-真空碳化-加压注蜡联合处理。一机多用，减少不必要的材料多次装卸环节，节约能源，提高设备的利用效率，降低设备采购成本

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。