УСТРОЙСТВО УДАЛЕНИЯ ВЛАГИ ИЗ ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к устройствам удаления влаги из пористых материалов, например, древесины.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является устройство удаления влаги из пористых материалов, например, древесины, содержащее камеру сушки, устройство удаления влаги из пористого материала в виде электрического устройства, содержащего два электрода и источника напряжения и устройство удаления влаги из камеры сушки - прототип -патент РФ №2115870.
При всех достоинствах прототипа, известное существующее устройство удаления влаги из пористых материалов, например, древесины не обеспечивает достаточной интенсивности сушки высушиваемого материала, например, древесины, и требует больших затрат электроэнергии на создание электрических разрядов.
Целью изобретения является повышение экономичности и интенсивности процесса высушивания пористого материала, например, древесины.
Технический результат, данной полезной модели состоит в усовершенствовании устройства высушивания пористого материала, например, древесины.
Указанный технический результат достигается тем. что в известном устройстве, содержащим камеру сушки, устройство удаления влаги из пористого материала в виде электрического устройства, содержащего два электрода и источник напряжения и устройство удаления влаги из камеры сушки, устройство удаления влаги из пористого материала выполнено в виде регулируемого электроосмотического насоса, например, высоковольтного капиллярного типа, причем в качестве капилляров этого насоса использованы поры осушаемого капиллярного материала, далее осушаемого материала, причем электроосмотический насос состоит из регулируемого по амплитуде и частоте высоковольтного преобразователя знакопостоянного напряжения, например, в
виде индуктивного импульсного автогенератора напряжения типа блокинг-генератора, резонансного высоковольтного трансформатора Тесла, высоковольтного электростатического генератора Ван де Граафа и прочих вариантов его исполнения, самого осушаемого материала, и двух и более электродов, электрически присоединенных к выходным потенциалам этого преобразователя высокого напряжения, причем вытягивающий и выталкивающий влагу из осушаемого материала электроды выполнены с размерами и площадями равными или большими размеров, и площадей, например, торцевых поверхностей осушаемого материала, причем вытягивающий влагу электрод, электроды плотно присоединен к одной, из поверхностей осушаемого материала, например, торцевой, а выталкивающий влагу электрод, электроды плотно или с зазором присоединен к противоположной, например, торцевой поверхности того же осушаемого материала, причем вытягивающий и выталкивающий влагу электроды содержат устройства плотного обжима осушаемого материала, причем вытягивающий и выталкивающий влагу электроды выполнены из пористого материала, причем вытягивающий влагу электрод выполнен из пористого материала с размером капилляров меньших размеров капилляров выталкивающего влагу электрода, причем вытягивающий влагу электрод, электроды содержит устройство адсорбирования и эвакуации пара и или жидкости из осушаемого материала, причем устройство адсорбирования и эвакуации жидкости вытягивающего влагу электрода содержит капиллярный материал. перфорированную мембрану и устройство отжима жидкости, например, виброустройство с регулятором уровня вибрации по амплитуде и частоте колебаний мембраны, причем вытягивающий влагу электрод, электроды функционально и конструктивно совмещен с вакуумным устройством, и размещен, например, ниже самого осушаемого материала, причем вакуумное устройство состоит из вакуумного насоса, емкости для сбора жидкости и обратного клапана, соединенного с атмосферой, причем вытягивающий влагу электрод, электроды, например, конструктивно совмещен с нагревательным устройством, например, электротермического нагрева, причем в качестве устройства локального нагрева осушаемых материалов может быть использован микроволновый теплогенератор с излучателями, например, направленного действия, размещенных в зоне сушки одной из поверхностей осушаемого материала, например, в торцевой части древесины, и конструктивно совмещенным с выталкивающим влагу электродом, причем нагревательное устройство состоит, например, из углеродно-волокнистого активированного материала, далее активированный материал, и источника тепловой энергии, например, совмещенного с электродом электроосмотического насоса, в виде электронагревателя, электрически присоединенного к дополнительному регулируемому
источнику напряжения с регулятором температуры и мощности, причем активированный материал с нагревательным элементом выполнен в виде полотна, которым покрывают, например, торцевые части, отдельные части и или весь осушаемый материал, причем устройство снабжено одним или несколькими теплогенераторами локального или распределенного нагрева осушаемого материала, например, генератором направленного микроволнового излучения, нагревательным устройством электротермического нагрева. газовыми горелками, размещенными локально или по всему объему камеры сушки, которые используются в процессе осушки материала раздельно, в различных сочетаниях и или одновременно, причем осушаемый капиллярный материал, например, древесину располагают в сушильной камере вертикально, причем выталкивающий влагу электрод с нагревательным устройством и устройством плотного обжима осушаемого материал укреплен сверху осушаемого материала, а вытягивающий влагу электрод с устройством адсорбирования и эвакуации жидкости, устройством плотного обжима осушаемого материала, виброустройством вакуумным устройством и емкостью для сбора жидкости укреплены снизу осушаемого материала, причем сверху осушаемого материала может быть размещена емкость с пропиточной жидкостью определенного назначения. соединенная с выталкивающим влагу электродом, электродами, обеспечивающим насыщение этой жидкостью осушаемый материал, например, электроосмосом и силами гравитации, причем устройство дополнено интенсификатором осушки, например, емкостью с легко кипящей жидкостью, плотно соединенной с выталкивающим электродом, причем один из двух электродов электроосмотического насоса, выполнен пористым и погружен, например, торцевой поверхностью осушаемого материала в эту легко кипящую жидкость, который посредством электроосмоса вводят в капилляры материала, с противоположной стороны удаления влаги, причем устройство снабжено также и локальным нагревателем этой легкокипящей жидкости в капиллярах материала, для нагревания ее до кипения, о последующим вытеснением образованным паром этой жидкости из осушаемого материала влаги, причем в качестве жидкости, вводимой в древесину или иной пористый материал, может быть использован например, раствор антисептика, раствор противопожарной обработки древесины, красящий раствор и это устройство дополнено устройством цикличного перемещения одного или нескольких электродов электроосмотического насоса, снабженных адсорбентами влаги, вдоль поверхностей осушаемого материала, например, по программе, обеспечивающей высокое качество получаемого осушаемого материала при заданной интенсивности самой сушки, например, исходно влажный осушаемый материал, например влажные кирпичи, бумага, железобетонные изделия влажные сыпучие материалы и прочие, размещены подвижно
относительно электродов электросмотического насоса, например, размещены плоские неподвижные электроды с минимальным зазором относительно друг друга, например, осушаемые материалы размещены на подвижном неэлектропроводящем поддоне, например, на ленте транспортера, причем сверху и снизу и (или) с боков этого подвижного поддона, установлены электроды длиной и шириной, например равной длине ленты и ширине этого поддона, например, рабочей части ленты этого транспортера,. присоединенные к разноименным высоковольтным электрическим потенциалам преобразователя напряжения, или этот материал размещен непосредственно на электропроводящем подвижном поддоне, например, электропроводящей ленте транспортера с размещенном на ней адсорбционного электропроводящего материала, конструктивно совмещенным с одним из электродов, а второй и иные электроды в виде электропроводящей плоскости размещены над ним и или с боковых сторон от ленты транспортера, на расстоянии, достаточном для предотвращения электрического пробоя электродов, присоединенных к разноименным электрическим потенциалам, причем устройство удаления влаги из пористых материалов может быть дополнено устройством отжима влажной адсорбционной ленты этого транспортера, совмещенным, например, с его валками, и приемным устройством - емкостью для сбора этой удаленной из материалов и отжатой влаги, причем устройство может содержать, например, три электрода, причем осушаемый капиллярный материал, например, древесина, размешен в камере сушки между двумя и более взаимно подвижными электродами в знакопостоянном электрическом поле с направлением вектора электрического поля преимущественно вдоль капилляров, причем два плоских электрода могут быть плотно механически присоединены к торцам капиллярного материала, например, торцевым срезам древесины, с электрическим присоединениям их к разноименным электрическим потенциалам высоковольтного знакопостоянного преобразователя напряжения, а третий электрод, например, кольцевой, с охватом осушаемого капиллярного материала, например, ствола дерева может быть подвижным с перемещением его вдоль этих капилляров, например, с его исходным пространственным размещением возле электрода с противоположным электрическим потенциалом, и последующим его одноразовым или циклическим перемещением, с минимальным зазором, вдоль капиллярного ствола, например, между положительно и отрицательно заряженными электродами, электрически присоединенными к выходу преобразователя напряжения, причем устройство снабжено взаимосвязанной, например, через процессор, системой управления, содержащей регуляторы устройств сушки, например, для регулирования интенсивности осушки, например, регулятором интенсивности нагрева материала, регулятором
производительности работы электроосмотического насоса, например, в виде регулятора напряженности электрического поля между электродами и или частоты импульсов электрического поля, регулятором частоты и амплитуды звуковых колебаний, регулятором степени вакуумирования рабочей зоны, датчиками влажности, размещенными по объему осушаемого материала, а также и устройством коммутации электрических цепей в процессе и в конце сушки и программируемым устройством сушки пористого материала по заданной программе, причем устройство удаления влаги дополнено пористым адсорбентом, присоединенным к рабочей поверхности одного или нескольких электродов, и или обволакивающим весь осушаемый пористый материал, причем предельная влагоемкость этого пористого адсорбента выбирается из определенных условий, например, должна быть достаточна для вмещения всей влаги из осушаемого электроосмосом, пористого материала, причем оно дополнено устройством штабелирования материала сушки, например, древесины, и устройством его герметизации, которое выполнено из эластичного материала, например, толстого полиэтилена, кожезаменителя, например, складным, например, в виде гармошки. одеваемой на штабель из древесины и закрепляемой на одном конце штабеля с осушаемым материалом, например, на вакуумном кольце, являющимся одновременно вытягивающим электродом электроосмотической установки, причем устройство штабелирования может быть конструктивно совмещено с иными элементами устройств сушки, например, с электродами электроосмотического насоса, адсорбирующими и нагревательными элементами, причем это устройство может быть выполнено в виде передвижного контейнера, например на автотранспорте, и может быть дополнено устройством герметичной упаковки высушенных материалов, например, пиломатериалов.
Устройство удаления влаги пористых материалов на уровне блок- схем показано на фиг.1-6. Здесь, на этих блок-схемах применена сквозная нумерация одинаковых элементов установки. На фиг.1 показано простейшее устройство удаления влаги из пористых материалов, содержащее камеру сушки 1, устройство 2 удаления влаги из камеры 1, содержащее патрубок 3, обратный клапан 4, вакуумный насос 5, и выходной патрубок с клапаном б, электроосмотический насос 7, содержащий осушаемый пористый материал 8, например, в виде древесины, два электрода 9, 10, высоковольтный преобразователь напряжения 11, регулируемый по амплитуде и частоте, и первичный источник напряжения 12.
На фиг.2 показано модернизированное устройство удаления влаги из пористых материалов, снабжено нагревательными элементами 13, присоединенными электрически к дополнительному источнику 14 напряжения, причем электроосмотический насос 7
снабжен адсорбирующим материалом 16, соединенных с вибратором 15, и размещенным между электродом 10, и торцом осушаемого материала 8 причем электрод 10 выполнен с перфоратором 17, и механически присоединен через влагосборник 18 к емкости 19.
На фиг.3 показано модернизированное устройство удаления влаги из пористых материалов, на примере сушки пористых материалов различной формы одновременно электросмосом и односторонним электротермическим нагревом, причем электроды 9,10 электроосмотического насоса выполнены в виде электропроводящих коаксиальных цилиндров, например, с перфорацией и электрически присоединенных через высоковольтный преобразователь напряжения 11 к первичному источнику напряжения 12, между которыми размещен адсорбент 16, полностью обволакивающий осушаемые материалы 13, причем на внутренней поверхности цилиндрического электрода 9 размещены электронагревательные элементы 13, электрически присоединенные к дополнительному регулируемому источнику 14 напряжения.
На фиг.4 показано модернизированное устройство удаления влаги из пористых материалов, для варианта осушаемых материалов 8, например, древесины, например, пиломатериалов, размещенных в камере 1, например, вертикально, или горизонтально причем электроосмотический насос 7 содержит дополнительные подвижные электроды 19, совмещенные с пористым материалом 16, причем с боковых граней или(и)торца электродов размещены электронагревательные элементы 13, совмещенные с реечным или иным устройством вертикального синхронного перемещения подвижных электродов 19, причем через пористый материал 16 с уплотнителем (не показан), к верхним торцам древесины 8 присоединена емкость 20 с жидким раствором, например, антисептика, 21 причем к нижним торцам осушаемой древесины 8 присоединено также через вытягивающий электрод 10 с пористым материалом 16 вакуумирующее устройство 23. Оно соединено через влагосборник 18 с емкостью 19.Ключи К 1,2 предназначены для коммутации цепей высокого напряжения на электроды 9 в режиме ввода в пористый материал вспомогательной жидкости, например, антисептика, красителя. Электроды 9,10 могут быть выполнены с перфорацией
На фиг.5 показано электроосмотическое устройство сушки пористых материалов 8 в камере 1, находящихся на подвижном поддоне, например на транспортере конвейера в движении, с непрерывным или повторно кратковременном перемещением ленты конвейера, содержащем подвижный электрод 10-электропроводящую ленту транспортера и неподвижный электрод 9, размещенный над пористым материалом 8 на расстоянии предотвращающим недопущение электрического пробоя электродов 9, 10 через источник 11.
На фиг.6 показана система взаимосвязанного управления регуляторами устройства сушки по заданной программе и посредством информации с датчика влажности 28 Обозначение некоторых элементов на этой блок-схеме аналогично их нумерации на фиг.1-5. Здесь также показаны новые элементы - управляющий процессор 29, управляющий распределенной системой регуляторов: регулятора напряженности электрического поля 12, регулятора нагрева 14, регулятора механических колебаний 32, регулятора микроволнового нагрева 34, На вход управляющего процессора 29 присоединены датчик влажности 28, присоединенный внутри или снаружи осушаемого материала 8 в герметичной камере сушки 1 и некоторые иные датчики. Выход программируемого процессора 29 присоединен на ведомые им по программе следующие управляющие органы - систему управления 30 высоковольтного преобразователя напряжения 12, систему управления 31 регулируемым источником напряжения 14, присоединенного к нагревательному элементу 13, систему управления 33 низкочастотного вибратора 32 звуковой частоты, систему управления 35 микроволнового генератора 34 СВЧ - нагрева материала 8, например, с одной из его сторон, поверхностей.
Рассмотрим работу этих устройств сушки в динамике. Простейшее устройство удаления влаги из пористых материалов, показанное на фиг.1, работает следующим образом. Вначале загружают осушаемый пористый материал 8 в камеру сушки 1. При подаче высокого напряжения 30-40 кВ от маломощного блока преобразователя высокого напряжения 11 на электроды 9,10 влага из осушаемого материала 8 перемещается вследствие электроосмотического и капиллярного эффектов, в направлении от выталкивающего электрода 9 к вытягивающему электроду 10. Далее удаленная из осушаемого материала 8 влага в виде двухфазной среды удаляется из камеры 1 посредством вытяжного вакуумирующего устройства 2.
Устройство удаления влаги из пористых материалов показанное на фиг.2. модернизированное рядом новых функциональных элементов, описанных выше. работает следующим образом. Вначале осушаемый материал 8 нагревают посредством пропускания электрического тока через нагревательный элемент 13, от источника 14 причем регулируют степень нагрева изменением величины тока путем регулирования напряжения источника напряжения 14. Далее подают высокое напряжение от высоковольтного преобразователя 11 на электроды 9, 10 и электроосмотическим методом адсорбируют удаленную из материала 8 влагу в пористый материал 16. Эвакуацию жидкости из пористого материала 16 осуществляют посредством виброустройства 15 с последующим перемещением этой влаги через перфорацию 17 в вытягивающем электроде 10 и влагосборник 18 в емкость 19.
Устройство удаления влаги из пористых материалов, показанное на фиг.3, работает следующим образом. Осушаемый материал 8 отдает влагу пористому адсорбенту 16 посредством капиллярного и электроосмотического эффектов, причем процесс адсорбции усилен путем нагревания электрода 9 посредством нагревательных элементов 13. Благодаря развитой системе пор адсорбента 16, процесс вытягивания влаги электроосмосом из материала 8 существенно интенсифицируется. Кроме того, данное устройство позволяет одновременно сушить изделиия разных форм и размеров.
Устройство, удаления влаги из пористых материалов, на примере сушки древесины показанное на фиг.4, работает следующим образом. Вначале размещают пористые влажные материалы 8 в камеру 1, например, вертикально, и закрепляют в пористом материале 16 между неподвижными электродами 9, 10. Подвижные электроды 24 механически соединенные между собою, электрически присоединенные к высоковольтному регулируемому преобразователю 11 напряжения, циклически перемещаются вдоль плоскостей осушаемого материала, например, вдоль плоскостей обрезной древесины 8 в вертикальной плоскости, причем вместе с нагревателем 13. В результате образования водяного пара внутри локальной зоны нагрева древесины 8 образуется волна давления пара на влагу внутри пор древесины, который совместно с электродами электросмотического насоса выдавливает влагу из материала 8
Затем ее удаляют вакуумным устройством 23 влагу за пределы рабочей камеры 1. Такое техническое решение способствует наряду с электроосмотическим эффектом более эффективному удалению влаги из осушаемой древесины 8, и далее через перфорацию электродов 9, 10 за пределы камеры 1. Данное устройство, оснащенное емкостью 20, соединенную с пористым материалом 16, заполненное определенным раствором, позволяет также не только осушать материал, но и вводить после осушки электроосмосом, электрофорезом в капиллярные структуры осушаемой древесины 8 различные необходимые технологически значимые растворы 21, например, антисептик и противопожарную жидкость и прочее из емкости 20 в волокна древесины 8. В этом режиме работы электроосмотического насоса ключ К1 разомкнут а ключ К2 замкнут.
Устройство на фиг.5 работает следующим образом. Через загрузочное устройство, на фиг. не показано, в камеру сушки транспортером, содержащем ленту-электрод 10, натянутую на барабаны 26, 27 вводят осушаемый пористый материал 8. После загрузки материала 8 в камеру 1 на электроды 9, 10 подают высокие электрические потенциалы от блока 12 и создают электрическое поле в зоне сушки материала 8, причем на электропроводящую ленту электрический потенциал подают через специальный электрод, например, подпружиненную угольную щетку 24. В результате возникновения
электроосмотического давления внутри материала 8, влага интенсивно выходит из него и впитывается в пористый адсорбент 16, который отжимается валками 26, 27, и затем ее удаляют из камеры 1 через влагоприемник 18 в емкость 19, а пары влаги из камеры 1 удаляют устройством вытяжки 2. После этого процесс осушки завершают, а осушенный материал 8 через выгрузочный бункер, на фиг. не показан, выводят за пределы камеры 1 и в нее транспортером загружают очередную порцию влажного пористого материала 8. Данная конструкция устройства позволяет также осуществлять процесс непрерывной электроосмотической сушки пористого материала
В некоторых режимах работы устройства на фиг.5 осушку пористого материала 8, например, древесных опилок, бумажной массы, сыпучих влажных материалов и прочее эффективно  осуществлять путем чередования режимов работы установки посредством поочередного использования эффектов электроосмоса и коронного разряда между электродами 9, 10 через осушаемый пористый материал 8, например, в начальном этапе электроосмотической сушки пористого материала 8. Это чередование режимов может быть осуществлено изменением напряженности электрического поля в рабочем зазоре между электродами 9, 10, например изменением напряжения и частоты от блока 11.
Устройство сушки на фиг.6 работает следующим образом. Управляющий процессор 29 получает информацию от датчика влажности 28 осушаемого материала 8 и выдает управляющие сигналы на системы управления регуляторов 12, 14, 32, 34, через ведомые им по программе следующие управляющие органы - на систему управления 30 высоковольтного преобразователя напряжения 12,систему управления 31 регулируемым источником напряжения 14, присоединенного к нагревательному элементу 13, на систему управления 33 низкочастотного вибратора 32 звуковой частоты, на систему управления 35 микроволнового генератора 34 СВЧ - нагрева с одной из сторон пористого материала 8. В результате, устройство осушки обеспечивает эффективную осушку материала 8.