木材渗透体积连续测定装置制造方法

专利名称:木材渗透体积连续测定装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种木材渗透体积连续测定装置，所述测定装置包括U型连通管，所述U型连通管两端开口间设有第一接口和第二接口，所述U型连通管两端开口分别连接有平衡槽和渗透管，所述第一接口和所述第二接口分别连接有回流管和测定管，所述回流管靠近所述渗透管，所述测定管靠近所述平衡槽，所述U型连通管横管上位于所述第一接口与所述第二接口之间设有准备旋塞，所述测定管上设有测量旋塞和位于所述测量旋塞上方的注气胶塞，所述测定管内位于所述注气胶塞上方设有刻度管，所述测定管内刻度管上部开口与所述回流管上部开口分别连接一三通管的进液口与排液口，所述三通管排气口能够打开和关闭，所述渗透管上部开口连接有测定头。
【专利说明】木材渗透体积连续测定装置

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种木材浸渍流体传输【技术领域】，特别是涉及一种木材渗透体积连续测定装置。

【背景技术】
[0002]木材浸渍流体传输特性研宄一直是木材物理性能理论研宄的主要内容，其与制浆造纸、木材干燥、胶合、软化、油漆与染色等木材加工处理，及木材阻燃、防腐、增硬等木材功能改良有密切的关系。在制浆造纸领域，预浸渍液或蒸煮药液在木材中的流体传输性能对化学浆和高得率浆的制浆过程，如成浆性能、蒸煮时间、磨浆能耗等，均具有较大的影响。
[0003]木材属于非均一三相体系，浸渍液从不同方向向各向异性的木材内部浸渍需要依靠不同的传输方式来完成，通常流体在木材中的传输方式主要有两种，第一种是渗透，即流体在外加压力梯度(ΛΡ)或内部毛细管压力梯度作用下沿木材中的毛细管系统移动。第二种是扩散，即在浓度梯度或含水率梯度或蒸汽压力梯度的作用下，浸渍药液中的溶质或木材内部水分子从高浓区向低浓区迀移。
[0004]木材浸渍流体传输性能研宄主要研宄一定条件下液体进入木材的途径、方式及液体在木材内的分布等信息，常用的方法有定量法和定性法。定量法是木材浸渍流体传输性能研宄中普遍采用的方法，主要用来测定一定条件下浸渍液传输至木材中的量以及传输速率等，所用方法主要有液体吸收法、沉没测定法、夹持法、及木材浸渍连续测量法等，前三种方法主要对木材浸渍进行间接测量，具有一定的局限性，而连续测量法是目前木材浸渍流体传输性能研宄采用的主要方法。目前，国际上制浆造纸领域木材浸渍流体传输性能研宄的连续测量方法主要有质量连续测量法、体积连续测量法及扩散连续测量法三种，目前在国内尚没有相对成型的测量装置。
[0005]国外木材原料渗透过程的体积连续测量装置基本结构如图1，该装置进行渗透液渗透量连续测量时，首先在加液槽4中加入渗透液，通过U型连通管效应，使左侧加热套管5内的渗透管和右侧刻度管I的液位同步上升，至液面高度达至木块6下表面高度时，关闭加液槽4阀门，通过加热套管5的热水循环，加热渗透管内的渗透液至实验温度，装入试样木块6，旋紧压盖开始实验。当木块6通过自身结构中的毛细管结构完成对渗透管内渗透液吸收时，导致右侧刻度管I液面下降，下降值可直接从刻度管I读出或通过传感器由仪器记录，从而对浸渍过程浸渍液向木块中传输的体积进行连续测定，刻度管I设有水压感应器接口 2，U型连接管外套接有控温套管3。
[0006]该装置的问题在于，随着刻度管中液位的下降，会在木块下表面产生由于U形管体系两侧液位差造成的负压，该负压的存在，会改变实验要求的木块两侧压力差△ P，作为影响木材渗透的关键因素直接影响木材渗透特性的连续测量结果；对于一些渗透能力较强的木材试样，还可能由于较大负压的存在，使渗透管内渗透液液面脱离木块下表面，导致实验中断。实用新型内容
[0007]本实用新型要解决的技术问题是提供一种最大限度降低试样渗透实验过程中两侧压力差的非可控变化，保证实验过程的连续稳定的木材渗透体积连续测定装置。
[0008]为达上述目的，本实用新型一种木材渗透体积连续测定装置，所述测定装置包括U型连通管，所述U型连通管两端开口间设有第一接口和第二接口，所述U型连通管两端开口分别连接有平衡槽和渗透管，所述第一接口和所述第二接口分别连接有回流管和测定管，所述回流管靠近所述渗透管，所述测定管靠近所述平衡槽，所述U型连通管横管上位于所述第一接口与所述第二接口之间设有准备旋塞，所述测定管上设有测量旋塞和位于所述测量旋塞上方的注气胶塞，所述测定管内位于所述注气胶塞上方设有刻度管，所述测定管内刻度管上部开口与所述回流管上部开口分别连接一三通管的进液口与排液口，所述三通管排气口能够打开和关闭，所述渗透管上部开口连接有测定头。
[0009]其中所述测定头包括底座、压盖和紧固于所述底座与所述压盖之间的套筒，所述底座上有一容置待测试样的测定面，所述底座侧壁设有一溢流孔，所述溢流孔下表面与所述测定面等高，所述压盖上设有排气孔。
[0010]其中所述底座内部设有密封胶圈。
[0011]其中所述测定面下部设有截面为三角形的支撑筋，所述支撑筋上表面与所述测定面等尚。
[0012]其中所述三通管进液口、排液口分别通过胶管与所述测定管内刻度管上部开口和所述回流管上部开口连接。
[0013]其中所述三通管排气口连接有胶管，所述排气口处的胶管上设有管夹，用于控制所述三通管排气口的打开和关闭。
[0014]其中所述U型连通管位于所述渗透管和所述回流管之间的横管外套接有温控套管。
[0015]其中所述渗透管外套接有加热套管。
[0016]其中所述平衡槽的截面积为所述刻度管截面积的1000倍以上。
[0017]其中所述U型连通管与所述平衡槽、所述渗透管、所述回流管和所述测定管均为锥形磨砂口连接。
[0018]本实用新型木材渗透体积连续测定装置与现有技术不同之处在于本实用新型取得了如下技术效果:
[0019]本实用新型木材渗透体积连续测定装置平衡槽的截面积较测量管内刻度管截面积大1000倍以上，可以保证在整体U形管测量系统液位基本不变条件下的测量读数精度；大容积平衡槽保证了测量过程中，整体U形管测量系统液位基本不变，保证试样下表面(测定面)不出现过大负压，保证测量的连续稳定，同等条件下测量稳定性较现有技术国外相关系统提高了近1000倍；本装置通过测定面溢流孔的设置，可自动控制测定面液位，避免了由此产生的系统误差。
[0020]下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

【附图说明】

[0021]图1为现有木材原料渗透体积连续测定装置结构示意图；
[0022]图2为本实用新型木材渗体积连续测定装置的结构示意图；
[0023]图3为本实用新型木材渗体积连续测定装置测定头的结构示意图。
[0024]附图标记说明:1_刻度管；2_水压感应器接口 ；3_控温套管；4_加液槽；5_加热套管；6-木块；7-U型连通管；8_第一接口 ；9_第二接口 ；10_平衡槽；11_渗透管；12_回流管；13-测定管；14-准备旋塞；15-测量旋塞；16-注气胶塞；17_刻度管；18-三通管；18-1-进液口 ； 18-2-排液口 ； 18-3-排气口 ； 19-测定头；19_1_底座；19_2_压盖；19_3_套筒；19-4-测定面；19-5-溢流孔；19-6-密封胶圈；19_7_支撑筋；19_8_排气孔；19_9_试样；20_温控套管；21_加热套管；22_胶管；23_管夹。

【具体实施方式】
[0025]以下结合附图和实施例，对本实用新型上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
[0026]本实用新型一种木材渗透体积连续测定装置，如图2和3所示，所述测定装置包括U型连通管7，U型连通管7两端开口间设有第一接口 8和第二接口 9，U型连通管7两端开口分别连接有平衡槽10和渗透管11，第一接口 8和第二接口 9分别连接有回流管12和测定管13，回流管12靠近渗透管11，测定管13靠近平衡槽10，U型连通管7横管上位于第一接口 8与第二接口 9之间设有准备旋塞14，测定管13上设有测量旋塞15和位于测量旋塞15上方的注气胶塞16，测定管13内位于注气胶塞16上方设有刻度管17，测定管13内刻度管17上部开口与回流管12上部开口分别通过胶管22连接一三通管18的进液口 18-1与排液口 18-2，三通管排气口 18-3上连接有胶管22，三通排气口 18_3上胶管设有管夹23，用于控制三通管排气口 18-3的打开和关闭，渗透管11上部开口连接有测定头19，测定，19包括底座19-1、压盖19-2和紧固于底座19-1与压盖19-2之间的套筒19_3，底座19_1上有一容置待测试样19-9的测定面19-4，底座19-1侧壁设有一溢流孔19_5，溢流孔19_5下表面与测定面19-4等高，压盖19-2上设有排气孔19-8，底座19_1内部设有密封胶圈19_6，测定面19-4下部设有截面为三角形的支撑筋19-7，支撑筋19-7上表面与测定面19_4等高；U型连通管7位于渗透管11和回流管12之间的横管外套接有温控套管20，渗透管11外套接有加热套管21，U型连通管7与平衡槽10、渗透管11、回流管12和测定管13均为锥形磨砂口连接。
[0027]作为一种实施方式，平衡槽10的截面积为刻度管17截面积的1000倍以上。
[0028]测定开始前，对刻度管的刻度体积进行标定；测定开始时，I)安装测定头底座和除测定头外的其它全套测定装置，并以测定头底座测定面为基准调整全套装置水平度。2)塞紧注气胶塞，打开准备旋塞、测量旋塞和三通排气口胶管夹，向平衡槽内连续加入渗透液，平衡槽、渗透管、回流管、测定管液位会同步上升。3)至三通排气口有渗透液流出，且各管渗透液中没有气泡的情况下，夹紧三通排气口胶管夹，关闭测量旋塞，此时回流管和测量管中充满渗透液，渗透管液位会继续上升。4)至测定头底座溢流孔有渗透液流出时，停止向平衡槽内加入渗透液，顺次打开测量旋塞，关闭准备旋塞。5)使用带针头注射器刺入注气胶塞，向测定管下部注入直径略大于测定管内径的气泡后拔出注射器，并适当振动测定管使气泡略上升进入刻度管。6)用滴管吸取渗透液滴入平衡槽，调整刻度管下口的气泡略上升并呈短气柱状进入刻度管有效读数起点。7)分别启动加热套管和控温套管水循环系统，使渗透管和连通管内渗透液达到实验要求温度。8)将包覆密封胶圈的试样迅速放入测定头底座，装入套筒并旋紧压盖，同时连续记录刻度管内短气柱上表面的刻度位置，开始渗透实验，根据刻度变化值和刻度管截面积计算渗透体积。
[0029]实施例1
[0030]木材试样测定截面20*20mm，试样厚度10mm，平衡槽内部截面直径64mm，刻度管内径2mm。若试样绝干密度0.48t/m3，初始水分15 %，渗透完成饱和含水50 %，则:
[0031]试样绝干重量:20*20*10/109*0.48*106= 1.92g
[0032]试样最大吸水量:[1.92/(1-50% )-1.92/(1-15% )]/1 = 1.58ml
[0033]刻度管读数高度:1.58*1000/ ( π *2*2/4) = 503mm
[0034]平衡槽液位下降最大:1.58*1000/( π *64*64/4) = 0.49mm
[0035]在本实施例中，由于U形管系统液面高度变化在测定面可能产生的最大负压仅为0.49mm水柱，相当于4.74*10_5标准大气压。如果采用国外相关测量系统，在保持刻度管结构尺寸不变的条件下，则测定面最大负压可能为503_水柱，相当于4.87*10_2标准大气压。可见，本装置的测量稳定性较国外相关系统提高了近1000倍。
[0036]国外相关测量系统测定面液位需要人工观察调整，由于实验者个体差异，一定存在不同程度的系统误差。本装置通过测定面溢流孔的设置，可自动控制测定面液位，避免了由此产生的系统误差。
[0037]以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种木材渗透体积连续测定装置，其特征在于:所述测定装置包括U型连通管，所述U型连通管两端开口间设有第一接口和第二接口，所述U型连通管两端开口分别连接有平衡槽和渗透管，所述第一接口和所述第二接口分别连接有回流管和测定管，所述回流管靠近所述渗透管，所述测定管靠近所述平衡槽，所述U型连通管横管上位于所述第一接口与所述第二接口之间设有准备旋塞，所述测定管上设有测量旋塞和位于所述测量旋塞上方的注气胶塞，所述测定管内位于所述注气胶塞上方设有刻度管，所述测定管内刻度管上部开口与所述回流管上部开口分别连接一三通管的进液口与排液口，所述三通管排气口能够打开和关闭，所述渗透管上部开口连接有测定头。2.根据权利要求1所述的木材渗透体积连续测定装置，其特征在于:所述测定头包括底座、压盖和紧固于所述底座与所述压盖之间的套筒，所述底座上有一容置待测试样的测定面，所述底座侧壁设有一溢流孔，所述溢流孔下表面与所述测定面等高，所述压盖上设有排气孔。3.根据权利要求2所述的木材渗透体积连续测定装置，其特征在于:所述底座内部设有密封胶圈。4.根据权利要求2所述的木材渗透体积连续测定装置，其特征在于:所述测定面下部设有截面为三角形的支撑筋，所述支撑筋上表面与所述测定面等高。5.根据权利要求1所述的木材渗透体积连续测定装置，其特征在于:所述三通管进液口、排液口分别通过胶管与所述测定管内刻度管上部开口和所述回流管上部开口连接。6.根据权利要求1所述的木材渗透体积连续测定装置，其特征在于:所述三通管排气口连接有胶管，所述排气口处的胶管上设有管夹，用于控制所述三通管排气口的打开和关闭。7.根据权利要求1所述的木材渗透体积连续测定装置，其特征在于:所述U型连通管位于所述渗透管和所述回流管之间的横管外套接有温控套管。8.根据权利要求1所述的木材渗透体积连续测定装置，其特征在于:所述渗透管外套接有加热套管。9.根据权利要求1所述的木材渗透体积连续测定装置，其特征在于:所述平衡槽的截面积为所述刻度管截面积的1000倍以上。10.根据权利要求1所述的木材渗透体积连续测定装置，其特征在于:所述U型连通管与所述平衡槽、所述渗透管、所述回流管和所述测定管均为锥形磨砂口连接。
【文档编号】G01N15-08GK204269523SQ201420733414
【发明者】岳金权, 周衙欣, 李生毅, 王萌, 孙世荣, 郭祎[申请人]东北林业大学