УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ ИЗ ВЛАГОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ
DEVICE FOR EXTRACTION OF FLUID FROM MOISTURE-CONTAINING RAW STOCK

Изобретение относится к области выпарной техники и может быть использовано для получения жидкости из влагосодержащего сырья с меньшими затратами электрической энергии.
Аналогичные технические решения известны, см., например, описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №929977, которое содержит нижеследующую совокупность существенных признаков:
- металлический каркас прямоугольной формы;
- привод, вертикально закрепленный внутри металлического каркаса прямоугольной формы;
- узел крепления, закрепленный на верхнем конце вала (ротора) привода;
- влагосодержащий материал в виде бревен древесины, закрепленных в узле крепления;
- источник тепловой энергии, установленный внутри металлического каркаса прямоугольной формы;
- сборные емкости, шарнирно закрепленные на концах узла крепления, для сбора жидкости, удаляемой из древесины.
Общими признаками предлагаемого технического решения и технического решения описания изобретения по авторскому свидетельству СССР №929977 являются:
- металлический каркас прямоугольной формы;
- влагосодержащий материал (древесное сырье), расположенный внутри металлического каркаса прямоугольной формы.;
- источник тепловой энергии, установленный внутри металлического каркаса прямоугольной формы;
- емкость для сбора жидкости, удаляемой из влагосодержащего материала.
Известно также аналогичное техническое решение, см., например, описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №1205922, которое содержит нижеследующую совокупность существенных признаков:
- емкость с выпариваемым сырьем;
- первый выпарной аппарат, подсоединенный своей внутренней полостью к выходу емкости с выпариваемым сырьем и к выходу источника греющего пара;
- второй выпарной аппарат, подсоединенный своей внутренней полостью к внутренней полости первого выпарного аппарата и к выходу источника греющего пара;
- конденсатор пара, подсоединенный своей внутренней полостью к внутренней полости второго выпарного аппарата;
- охладитель дистиллята, выполненный в виде многоступенчатого адиабатного испарителя, подсоединенный своим входом к выходу конденсатора пара;
- емкость для сбора жидкости, удаляемой из исходного сырья, подсоединенная своей внутренней полостью через ресивер к выходу охладителя.
Общими признаками предлагаемого технического решения и аналогичного технического решения, представленного в описании изобретения к авторскому свидетельству СССР №1205922, являются:
- как минимум один выпарной аппарат;
- источник тепловой энергии;
- выпариваемое сырье, находящееся внутри выпарного аппарата;
- охладитель, подсоединенный своим входом к внутренней полости выпарного аппарата;
- емкость для сбора жидкости из выпариваемого сырья, подсоединенная своей внутренней полостью к выходу охладителя.
Известно также аналогичное техническое решение см., патент Российской Федерации №2115737, которое выбрано в качестве ближайшего аналога (прототипа) и которое содержит нижеприведенную совокупность существенных признаков:
- вертикально установленный, металлический корпус цилиндрической формы;
- первый источник тепловой энергии, расположенный в нижней части цилиндрического корпуса и образующий первую выпарную камеру;
- второй источник тепловой энергии, расположенный над первым источником тепловой энергии и образующий вторую выпарную камеру, подсоединенную своей внутренней полостью к выходу емкости с выпариваемым сырьем;
- третий источник тепловой энергии, расположенный над вторым источником тепловой энергии и образующий третью выпарную камеру, подсоединенную своей внутренней полостью к внутренней полости второй выпарной камеры;
- четвертый источник тепловой энергии, расположенный над третьим источником тепловой энергии и образующий четвертую выпарную камеру, подсоединенную своей внутренней полостью к внутренней полости третьей выпарной камеры;
- пятый источник тепловой энергии, расположенный над четвертым источником тепловой энергии и образующий пятую выпарную камеру, подсоединенную своей внутренней полостью к внутренней полости четвертой выпарной камеры и к входу емкости для сбора жидкости;
- первая конденсатная колонка, подсоединенная своим входом к внутренней полости первой выпарной камеры и своим выходом к внутренней полости второй выпарной камеры;
- вторая конденсатная колонка, подсоединенная своим входом к внутренней полости второй выпарной камеры и своим выходом к внутренней полости третьей выпарной камеры;
- третья конденсатная колонка, подсоединенная своим входом к внутренней полости третьей выпарной камеры и своим выходом к внутренней полости четвертой выпарной камеры;
- четвертая конденсатная колонка, подсоединенная своим входом к внутренней полости четвертой выпарной камеры и своим выходом к внутренней полости пятой выпарной камеры;
- охладитель, подсоединенный своим входом к выходу четвертой конденсатной колонки и к внутренней полости пятой выпарной камеры;
- емкость для сбора жидкости, удаляемой из исходного сырья, подсоединенная своей внутренней полостью к выходу охладителя.
Общими признаками предлагаемого технического решения и прототипа являются:
- металлический каркас;
- источник тепловой энергии, расположенный внутри металлического каркаса;
- исходное сырье, расположенное внутри металлического каркаса;
- охладитель, подсоединенный своим входом к внутренней полости металлического каркаса;
- емкость для сбора жидкости, удаляемой из исходного сырья, расположенная своей внутренней полостью на выходе охладителя.
Технический результат, который невозможно достичь ни одним из вышеохарактеризованных аналогичных технических решений, заключается в создании оптимальных режимов нагревания и получения пара из влагосодержащего сырья.
Причиной невозможного достижения вышеуказанного технического результата является то, что сложившаяся практика в создании средств получения жидкости из влагосодержащего сырья вопросам создания оптимальных режимов нагревания и получения пара из влагосодержащего сырья должного внимания не уделяла.
Технический результат, указанный выше, достигается тем, что устройство для получения жидкости из влагосодержащего сырья, содержащее металлический каркас, источник тепловой энергии, расположенный внутри металлического каркаса, влагосодержащее сырье, расположенное внутри металлического каркаса, охладитель, подсоединенный своим входом к внутренней полости металлического каркаса, и емкость для сбора жидкости, установленную своей внутренней полостью на выходе охладителя, снабжено датчиком температуры, установленным внутри металлического каркаса, датчиком влажности, установленным внутри металлического каркаса, вентилятором для вытяжки пара из внутренней полости металлического каркаса, установленным в отверстии, выполненном в задней торцевой стенке металлического каркаса, сообщающимся своим выходом со входом охладителя и подсоединенным своим входом к одному из выходов сети переменного напряжения и своим вторым входом через первый управляемый ключ к другому выходу сети переменного напряжения, и контроллером, подсоединенным своим первым входом к выходу источника сигналов задания, своим вторым входом к выходу датчика температуры, своим третьим входом к выходу датчика влажности и своим первым выходом к управляющему входу первого управляемого ключа, при этом источник тепловой энергии (тепловентилятор) выполнен в виде калорифера, подсоединенного своим первым входом к одному из выходов сети переменного напряжения и своим вторым входом к другому выходу сети переменного напряжения через второй управляемый ключ, подсоединенный своим управляющим входом к второму выходу контроллера, и вентилятора для обдува калорифера, подсоединенного своим первым входом к одному из выходов сети переменного напряжения и своим вторым входом через второй управляемый ключ к другому выходу сети переменного напряжения. При этом металлический каркас выполнен прямоугольной формы.
Введение датчика температуры, датчика влажности, вентилятора для вытяжки пара и контроллера, их расположение и подсоединение, а также выполнение источника тепловой энергии, как указанно выше, позволяет посредством источника тепловой энергии осуществить нагрев влагосодержащего сырья, размещенного внутри металлического каркаса, и осуществить посредством датчика температуры измерение температуры внутри металлического каркаса, которое в случае ее превышения обрабатывается в контроллере, в соответствии с программой, записанной в блоке памяти контроллера, и контроллер формирует управляющий сигнал, который поступает на управляющий вход второго управляемого ключа и отключает сеть переменного напряжения от входа источника тепловой энергии, обеспечивая тем самым снижение температуры нагревания влагосодержащего сырья внутри металлического каркаса, а при снижении температуры нагревания влагосодержащего сырья внутри металлического каркаса до заранее заданного значения температуры контроллер прекращает формирование и подачу управляющего сигнала на управляющий вход второго управляемого ключа, который подключает сеть переменного напряжения к входам источника тепловой энергии, обеспечивая следующий цикл нагревания влагосодержащего сырья в металлическом каркасе и регулируя таким образом более экономичное использование электрической энергии для питания источника тепловой энергии в процессе нагревания влагосодержащего сырья и получение из него пара.
При измерении посредством датчика влажности величины влажности внутри металлического каркаса, которое в случае ее превышения обрабатывается в контроллере, в соответствии с программой, записанной в блоке памяти контроллера, и контроллер формирует управляющий сигнал, который поступает на управляющий вход первого управляемого ключа и подключает сеть переменного напряжения к входам вентилятора для вытяжки пара из внутренней полости металлического каркаса и подачи его на вход охладителя, в котором пар охлаждается и в виде жидкости поступает в емкость для сбора жидкости.
При снижении уровня влажности внутри металлического каркаса до заранее заданного значения влажности контроллер прекращает формирование и подачу управляющего сигнала на управляющий вход первого управляемого ключа, который отключает сеть переменного напряжения от входов вентилятора для вытяжки пара из внутренней полости металлического каркаса, обеспечивая следующий цикл получения пара и регулируя таким образом более экономичное использование электрической энергии для нагревания влагосодержащего сырья внутри металлического каркаса и получение из него пара, так как при этом происходит еще дополнительное нагревание и даже перегревание пара, находящегося внутри металлического каркаса.
В чем и проявляется достижение вышеуказанного технического результата.
Учитывая характеристику и анализ известных аналогичных технических решений, можно сделать вывод, что задача создания средств для получения жидкостей из влагосодержащего сырья является актуальной на сегодняшний день.
Предлагаемое устройство для получения жидкости из влагосодержащего сырья поясняется нижеследующим описанием и чертежами, где на фиг.1 представлено устройство для получения жидкости из влагосодержащего сырья, а на фиг.2 представлена схема управления.
Предлагаемое устройство для получения жидкости из влагосодержащего сырья содержит:
- металлический каркас 1 прямоугольной формы с внутренними теплоизолирующими 2 и теплоотражающими 3 слоями;
- двустворчатые двери 4, 5 с ручкой 6 и с внутренними теплоизолирующими 7, 8 и теплоотражающими 9, 10 слоями, установленные на передней торцевой стенке металлического каркаса 1 прямоугольной формы;
- влагосодержащее (высоковлажное) сырье 11, например древесина, плоды, овощи и тому подобное, расположенное внутри металлического каркаса 1 прямоугольной формы;
- датчик температуры 12, установленный внутри металлического каркаса 1 прямоугольной формы;
- датчик влажности 13, установленный внутри металлического каркаса 1 прямоугольной формы;.
- охладитель 14, подсоединенный своим входом к внутренней полости металлического каркаса 1 прямоугольной формы через отверстие 15, выполненное в задней торцевой стенке металлического каркаса 1 прямоугольной формы;
- емкость 16 для сбора жидкости, расположенную своей внутренней полостью на выходе охладителя 14;
- вентилятор 17 для вытяжки пара из внутренней полости металлического каркаса 1 прямоугольной формы, расположенный внутри металлического каркаса 1 прямоугольной формы и установленный своим выходом в отверстии 15, выполненном в задней торцевой стенке металлического каркаса 1 прямоугольной формы, сообщающийся своим выходом со входом охладителя 14 и подсоединенный своим первым входом к одному из выходов сети переменного напряжения и своим вторым входом к другому выходу сети переменного напряжения через первый управляемый ключ 18 (см. фиг.2);
- источник тепловой энергии (тепловентилятор), выполненный в виде калорифера 19, подсоединенного своим первым входом к одному из выходов сети переменного напряжения и своим вторым входом через второй управляемый ключ 20 к другому выходу сети переменного напряжения, и вентилятора 21 для обдува калорифера 19, подсоединенного своим первым входом к одному из выходов сети переменного напряжения и своим вторым входом через второй управляемый ключ 20 к другому выходу сети переменного напряжения;
- контроллер 22, подсоединенный своим первым входом к выходу источника сигналов задания 23, своим вторым входом к выходу датчика температуры 12, своим третьим входом к выходу датчика влажности 13, своим первым выходом к управляющему входу первого управляемого ключа 18 и своим вторым выходом к управляющему входу второго управляемого ключа 20;
- отверстие 24 для подачи воздуха из окружающего пространства, выполненное в задней торцевой стенке металлического каркаса 1 прямоугольной формы.
В качестве контроллера, датчика температуры и датчика влажности могут быть использованы контроллер, датчик температуры и датчик влажности компании «НЕАТЕСО» (см. сайт «http://www.heateco.ru/PLEN/hightree/».
Все остальные элементы и блоки, входящие в предлагаемое устройство для получения жидкости из влагосодержащего сырья, широко известны и опубликованы в научно-технической литературе.
Предлагаемое устройство для получения жидкости из влагосодержащего сырья работает следующим образом.
Во внутренней полости металлического каркаса 1 размещают влагосодержащее сырье 11 и закрывают двустворчатые двери 4, 5.
Подают переменное напряжение через замкнутые контакты второго управляемого ключа 18 и непосредственно на первые и вторые входы калорифера 19 и вентилятора 21 для обдува калорифера 19 и обеспечивают нагревание воздуха, который нагревает влагосодержащее сырье 11, расположенное внутри металлического каркаса 1, и выделяет из него влагу, которая в процессе нагревания превращается в пар.
При достижении температуры внутри металлического каркаса 1 выше заданной сигнал, поступивший с выхода датчика температуры 12 на второй вход контроллера 22, в соответствии с командами, поступающими на первый вход контроллера 22 с выхода источника 23 сигналов задания, и в соответствии с заданной программой обрабатывается, и со второго выхода контроллера 22 на управляющий вход второго управляемого ключа 20 поступает сигнал, сформированный контроллером 22, который размыкает замкнутые контакты второго управляемого ключа 20 и отключает сеть переменного напряжения от калорифера 19 и вентилятора 21 для обдува калорифера 19, и источник тепловой энергии выключается.
При снижении температуры внутри металлического каркаса 1 контроллер 22 в соответствии с заданной программой прекращает формировать сигналы для удержания контактов второго управляемого ключа 20 в замкнутом состоянии. Замкнутые контакты второго управляемого ключа 20 размыкаются и отключают сеть переменного напряжения от входов источника тепловой энергии (калорифера 19 и вентилятора 21 для обдува калорифера 19). Второй управляемый ключ 20 возвращается в исходное состояние, источник тепловой энергии вновь включается и процесс нагревания воздуха внутри металлического каркаса 1 продолжается.
При достижении влажности воздуха внутри металлического каркаса 1 выше заданной сигнал, поступивший с выхода датчика влажности 13 на третий вход контроллера 22, и сигнал, поступивший с выхода источника 23 сигналов задания на первый вход контроллера 22, в соответствии с заданной программой, обрабатывается, и с первого выхода контроллера 22 на управляющий вход первого управляемого ключа 18 поступает сигнал, сформированный контроллером 22. Первый управляемый ключ 18 замыкает свои разомкнутые контакты и обеспечивает подачу переменного напряжения на первый и второй входы вентилятора 17 для вытяжки пара (влажного воздуха) из внутренней полости металлического каркаса 1. Вентилятор 17 для вытяжки пара из внутренней полости металлического каркаса 1 включается и обеспечивает подачу пара через отверстие 15 на вход охладителя 14, в котором пар превращается в жидкость, которая с выхода охладителя 14 поступает в емкость 16 для сбора жидкости.
При снижении влажности воздуха внутри металлического каркаса 1 контроллер 22 в соответствии с заданной программой прекращает формировать сигналы для удержания контактов первого управляемого ключа 18 в замкнутом состоянии. Замкнутые контакты первого управляемого ключа 18 размыкаются и отключают сеть переменного напряжения от входов вентилятора 17 для вытяжки пара из внутренней полости металлического каркаса 1, и процесс получения влаги из влагосодержащего сырья 11 продолжается.
При этом процесс поступления жидкости с выхода охладителя 14 во внутреннюю полость емкости 16 для сбора жидкости визуально контролируется оператором, и при окончании поступления жидкости с выхода охладителя 14 во внутреннюю полость емкости 16 для сбора жидкости устройство для получения жидкости из влагосодержащего сырья 11 отключается. Открывают двустворчатые двери 4, 5 и убирают остатки обезвоженного сырья 11 из внутренней полости металлического каркаса 1 и загружают следующую партию влагосодержащего сырья 11 в металлический каркас 1 для проведения очередного процесса получения жидкости из влагосодержащего сырья 11.
Таким образом, предлагаемое устройство для получения жидкости из влагосодержащего сырья позволяет за счет создания оптимальных режимов нагревания и получения пара из влагосодержащего сырья получить жидкость из влагосодержащего сырья с меньшими затратами электрической энергии.
Поэтому предлагаемое устройство для получения жидкости из влагосодержащего сырья займет достойное место среди известных объектов аналогичного назначения.