УСТРОЙСТВО ДЛЯ СУШКИ ВЛАГОСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ
DEVICE TO DRY MOISTURE-CONTAINING MATERIALS

Предлагаемое техническое решение относится к области сушки и может быть использовано для сушки различных материалов с меньшими затратами электрической энергии.
Аналогичные технические решения известны, см., например, патент Российской федерации на изобретение №2163992, в котором охарактеризовано устройство для сушки влагосодержащих материалов и которое содержит:
- металлический каркас прямоугольной формы с боковыми зеркалами, отражающими поверхностями и с дверью, установленной на передней торцевой стороне металлического каркаса;
- высушиваемые высоковлажные материалы, размещенные внутри металлического каркаса;
- источник тепловой энергии, выполненный в виде инфракрасных излучателей, установленных на внутренней поверхности потолка металлического каркаса и подсоединенных одними своими выводами к выводу нулевого провода сети переменного напряжения и другими своими выводами через первый управляемый ключ к выводу фазного провода сети переменного напряжения;
- датчик температуры, установленный внутри металлического каркаса;
- вентилятор, установленный на внешней поверхности задней торцевой стенки металлического каркаса, сообщающейся своим выходом с внутренней полостью металлического каркаса и подсоединенный своим первым входом к выводу нулевого провода сети переменного напряжения и своим вторым входом через второй управляемый ключ к выводу фазного провода сети переменного напряжения;
- блок управления, подсоединенный своими соответствующими входами к выходам датчика температуры, своим первым выходом к управляющему входу первого управляемого ключа и своим вторым выходом к управляющему входу второго управляемого ключа;
- задатчик температуры, подсоединенный своим выходом к соответствующему входу блока управления.
Общими признаками предлагаемого технического решения и вышеохарактеризованного решения являются:
- металлический каркас прямоугольной формы с дверью, установленной на передней торцевой стороне металлического каркаса;
- высушиваемые влагосодержащие материалы, размещенные внутри металлического каркаса;
- источник тепловой энергии, установленный внутри металлического каркаса и подсоединенный одним своим выводом к выводу нулевого провода сети переменного напряжения и другим своим выводом через первый управляемый ключ к выводу фазного провода сети переменного напряжения;
- датчик температуры, установленный внутри металлического каркаса;
- вентилятор, установленный в отверстии, выполненном в задней торцевой стенке металлического каркаса, подсоединенный своим первым входом к выводу нулевого провода сети переменного напряжения и своим вторым входом через второй управляемый ключ к выводу фазного провода сети переменного напряжения;
- блок управления, подсоединенный своими соответствующими входами к выходам датчика температуры, своим первым выходом к управляющему входу первого управляемого ключа и своим вторым выходом к управляющему входу второго управляемого ключа;
- задатчик температуры, подсоединенный своим выходом к соответствующему входу блока управления.
При этом необходимо отметить, что блок управления и задатчик температуры и их выполненные функции в предлагаемом техническом решении реализованы программно-аппаратным путем с использованием контроллера.
Известно также аналогичное техническое решение, см., например, патент Российской Федерации на изобретение №2265169, в котором охарактеризовано устройство для сушки влагосодержащих материалов и которое содержит:
- металлический каркас прямоугольной формы с крышкой;
- высушиваемые влагосодержащие материалы, размещенные внутри металлического каркаса;
- источники тепловой энергии, выполненные в виде инфракрасных излучателей, установленных на внутренних поверхностях боковых стенок металлического каркаса и подсоединенных одними своими выводами к выводу нулевого провода сети переменного напряжения и другими своими выводами через первый управляемый ключ к выводу фазного провода сети переменного напряжения;
- датчик температуры, установленный внутри металлического каркаса;
- вентилятор, установленный в отверстии, выполненном в верхнем углу одной из боковых поверхностей металлического каркаса и подсоединенный одним своим входом к выводу нулевого провода сети переменного напряжения и другим своим входом через второй управляемый ключ к выводу фазного провода сети переменного напряжения;
- блок управления, подсоединенный своими соответствующими входами к выходам датчика температуры, своим первым выходом к управляющему входу первого управляемого ключа и своим вторым выходом к управляющему входу второго управляемого ключа;
- задатчик температуры, подсоединенный своим выходом к соответствующему входу блока управления;
Общими признаками предлагаемого технического решения и вышеописанного технического решения в патенте Российской Федерации на изобретение №2265169 являются:
- металлический каркас;
- высушиваемые влагосодержащие материалы, размещенные внутри металлического каркаса;
- источник тепловой энергии, установленный внутри металлического каркаса и подсоединенный одним своим выводом к выводу нулевого провода сети переменного напряжения и другим своим выводом через первый управляемый ключ к выводу фазного провода сети переменного напряжения;
- датчик температуры, установленный внутри металлического каркаса;
- вентилятор, установленный в отверстии, выполненном в одной из стенок металлического каркаса и подсоединенный одним своим входом к выводу нулевого провода сети переменного напряжения и другим своим входом через второй управляемый ключ к выводу фазного провода сети переменного напряжения;
- блок управления, подсоединенный своими соответствующими входами к выходам датчика температуры, своим первым выходом к управляющему входу первого управляемого ключ и своим вторым выходом к управляющему входу второго управляемого ключа;
- задатчик температуры, подсоединенный своим входом к соответствующему входу блока управления.
При этом необходимо отметить, что блок управления и задатчик температуры и их выполняемые функции в предлагаемом техническом решении реализованы программно-аппаратным путем с использованием контроллера.
Известно также опубликованное компанией «НЕАТЕСО» на сайте <<http://www.heateco.ru/PLEN/highten/hightree/>> устройство для сушки влагосодержащих материалов, которое выбрано в качестве ближайшего аналога (прототипа) и которое содержит:
- металлический каркас прямоугольной формы;
- двери, установленные на передней торцевой стороне металлического каркаса;
- высушиваемые, например, уложенные через поперечные прокладки доски или брусья в штабель внутри металлического каркаса;
- источники тепловой энергии, выполненные в виде плоских инфракрасных излучателей, размещенных между поверхностями досок или брусьев и подсоединенных одними своими выводами к выводу нулевого провода сети переменного напряжения и другими своими выводами через первый управляемый ключ к выводу фазного провода сети переменного напряжения;
- датчик температуры, установленный внутри металлического каркаса;
- датчик влажности, установленный внутри металлического каркаса;
- вентилятор, установленный в отверстии, выполненном в задней торцевой стороне металлического каркаса и подсоединенный одним из своих входов к выводу нулевого провода сети переменного напряжения и своим другим входом через второй управляемый ключ к выводу фазного провода сети переменного напряжения;
- контроллер, подсоединенный своими соответствующими входами к выходам датчика температуры, к выходам датчика влажности, своим первым выходом к управляющему входу первого управляемого ключа и своим вторым выходом к управляющему входу второго управляющего ключа;
- узел ввода команд, подсоединенный своим выходом к соответствующему входу контроллера.
Общими признаками предлагаемого технического решения и прототипа являются:
- металлический каркас прямоугольной формы;
- двери, установленные на передней торцевой стороне металлического каркаса;
- источник тепловой энергии, установленный внутри металлического каркаса и подсоединенный одним своим выводом к выводу нулевого провода сети переменного напряжения и другим своим выводом через первый управляемый ключ к выводу фазного провода сети переменного напряжения;
- датчик температуры, установленный внутри металлического каркаса;
- датчик влажности, установленный внутри металлического каркаса;
- влагосодержащий материал;
- вентилятор, установленный в отверстии, выполненном в задней торцевой стороне металлического каркаса прямоугольной формы и подсоединенный одним своим входом к выводу нулевого провода сети переменного напряжения и другим своим входом через второй управляемый ключ к выводу фазного провода сети переменного напряжения;
- контроллер, подсоединенный своими соответствующими входами к выходам датчика температуры и к выходам датчика влажности, своим первым выходом к управляющему входу первого управляемого ключа и своим вторым входом к управляющему входу второго управляемого ключа;
- узел ввода команд, подсоединенный своим выходом к соответствующему входу контроллера.
Технический результат, который невозможно достичь одним из вышеохарактеризованных аналогичных технических решений, заключается в создании оптимальных, необходимых и достаточных режимов сушки высушиваемых материалов и в снижении затрат электрической энергии на создание теплового режима в металлическом каркасе.
Причиной невозможного достижения вышеуказанного технического результата является то, что в одних аналогичных технических решениях отсутствуют датчики влажности, в других нерационально размещены инфракрасные излучатели и практически во всех аналогичных технических решениях отсутствуют теплоизолирующие и теплоотражающие слои на внутренних поверхностях металлического каркаса и на внутренних поверхностях дверей.
Учитывая характеристику и анализ известных технических решений, можно сделать вывод, что задача по созданию средств для сушки влагосодержащих материалов, обеспечивающих наименьшие затраты электроэнергии на процесс сушки высушиваемых материалов, является актуальной на сегодняшний день.
Технический результат, указанный выше, достигается тем, что в устройство для сушки влагосодержащего материала, содержащего металлический каркас прямоугольной формы, двери, установленные на передней торцевой стороне металлического каркаса прямоугольной формы, источник тепловой энергии, установленный внутри металлического каркаса прямоугольной формы и подсоединенный одним из своих входов к фазному проводу сети переменного напряжения и другим своим входом через первый управляемый ключ к нулевому проводу сети переменного напряжения, вентилятор, установленный в отверстии, выполненном в задней торцевой стенке металлического каркаса прямоугольной формы и подсоединенный одним из своих входов к фазному проводу сети переменного напряжения и другим своим входом через второй управляемый ключ к нулевому проводу сети переменного напряжения, датчик температуры, датчик влажности, влагосодержащий материал, контроллер, подсоединенный своими соответствующими входами к соответствующим выходам датчика температуры и соответствующим выходам датчика влажности, своим первым выходом к управляющему входу первого управляемого ключа и своим вторым выходом к управляющему входу второго управляемого ключа, и узел ввода, подсоединенный своим выходом к соответствующему входу контроллера, устройство для сушки влагосодержащего материала снабжено металлическим каркасом «»-образной формы с отверстиями, выполненными в боковых поверхностях стенок металлического каркаса «»-образной формы, параллельно расположенных своими внешними поверхностями относительно внутренних поверхностей металлического каркаса прямоугольной формы и закрепленного своими нижними гранями на внутренней нижней поверхности металлического каркаса прямоугольной формы и своими верхними гранями на внутренней верхней поверхности металлического каркаса прямоугольной формы, с плотно прилегающими своими свободными гранями боковых поверхностей к внутренним поверхностям дверей, и приводом, выполненным в виде электромагнита, закрепленного на внешней поверхности задней торцевой стороны металлического каркаса прямоугольной формы и подсоединенного своим исполнительным органом к штоку запорного клапана, закрепленного своим входным патрубком в отверстии, выполненном в задней торцевой стороне металлического каркаса прямоугольной формы и подсоединенного одним из концов своей обмотки к нулевому проводу и другим своим концом через третий управляемый ключ к фазному проводу сети переменного напряжения, подсоединенного своим управляющим входом к третьему выходу контроллера, при этом датчик температуры, датчик влажности и влагосодержащий материал установлены внутри металлического каркаса «»-образной формы.
Введение металлического каркаса «»-образной формы, его расположение и закрепление, и привода, выполненного в виде электромагнита, его закрепление и подсоединение, как указано выше, а также установка датчика температуры, датчика влажности и влагосодержащего материала внутри металлического каркаса «»-образной формы позволяет осуществить подачу нагретого воздуха от источника тепловой энергии через отверстия, выполненные в боковых стенках металлического каркаса «»-образной формы в виде теплых струй, в его внутреннюю полость и осуществить постепенное нагревание влагосодержащего материала, например досок, уложенных в штабель. При достижении температуры внутри металлического корпуса «»-образной формы выше заданной поступивший на второй и третий входы контроллера сигнал с выходов датчика температуры в соответствии с заданной программой, записанной в контроллере, формирует сигнал, который с первого выхода контроллера поступает на управляющий вход первого управляемого ключа для отключения сети переменного напряжения от входов источника тепловой энергии, и источник тепловой энергии выключается.
При снижении температуры внутри «»-образной металлического корпуса контроллер в соответствии с заданной программой прекращает формировать сигналы для отключения сети переменного напряжения. Первый управляемый ключ возвращается в исходное состояние, и процесс нагревания воздуха внутри металлического каркаса «»-образной формы продолжается.
В результате этого нагревание влагосодержащего материала, находящегося внутри металлического каркаса «»-образной формы, происходит при меньших затратах электрической энергии.
При достижении влажности воздуха внутри металлического каркаса «»-образной формы выше заданной поступивший на четвертый и пятый входы контроллера с выходов датчика влажности сигнал в соответствии с заданной программой, записанной в контроллере, обрабатывается и с третьего выхода контроллера на убавляющий третьего управляемого ключа поступает сигнал, сформированный контроллером, для подачи переменного напряжения на обмотку электромагнита привода. Электромагнит срабатывает, притягивает шток запорного клапана и открывает отверстие для выхода влажного воздуха (пара) из внутренних полостей внешнего металлического каркаса прямоугольной формы и внутреннего металлического каркаса «»-образной формы в окружающее пространство.
При снижении влажности воздуха внутри внешнего металлического каркаса и внутреннего металлического каркаса «»-образной формы контроллер в соответствии с заданной программой прекращает формировать сигналы для подачи переменного напряжения на обмотку электромагнита привода, третий управляемый ключ возвращается в исходное состояние. Обмотка электромагнита привода обесточивается, шток запорного клапана возвращается в исходное состояние и закрывает отверстие для выхода влажного воздуха в окружающее пространство, и процесс сушки влагосодержащих материалов продолжается.
В результате своевременного удаления и снижения количества влажного воздуха (пара) внутри внешнего металлического каркаса и внутреннего металлического каркаса «»-образной формы и уменьшения его влияния на процесс сушки влагосодержащего материала, находящегося внутри металлического каркаса «»-образной формы, процесс сушки происходит при меньших затратах электрической энергии.
В чем и проявляется достижение вышеуказанного технического результата.
Проведенный анализ известных технических решений показал, что ни одно из них не содержит как всей совокупности существенных признаков, так и отличительных признаков предлагаемого технического решения, что позволило сделать вывод о наличии «новизны» и «изобретательского уровня».
Предлагаемое устройство для сушки влагосодержащих материалов поясняется нижеследующим описанием и чертежами, где на фиг.1 представлено устройство для сушки влагосодержащих материалов, на фиг.2 представлена функциональная схема управления процессом сушки и на фиг.3 представлена схема выпуска пара.
Предлагаемое устройство для сушки влагосодержащих материалов содержит:
- внешний каркас прямоугольной формы, выполненный из нижнего металлического листа - 1, из заднего торцевого металлического листа - 2, из боковых металлических листов - 3; 4 (верхний металлический лист на чертеже не показан), соединенных между собой своими краями, например, посредством сварки, из внешних слоев - 5; 6; 7, выполненных из минеральной ваты, закрепленных на внутренних поверхностях нижнего металлического листа - 1, заднего торцевого металлического листа - 2, боковых металлических листов - 3; 4 и верхнего металлического листа, например, посредством болтовых соединений (закрепление внешних слоев из минеральной ваты на внутренних поверхностях верхнего металлического листа и переднего бокового металлического листа - 4 на чертежах не показано), из средних металлических листов - 8; 9; 10, закрепленных на внутренних поверхностях внутренних слоев - 5; 6; 7, выполненных из минеральной ваты, посредством, например, болтовых соединений (верхний средний металлический лист, передний боковой средний металлический лист и их закрепление на чертежах не представлены), из внутренних слоев - 11; 12; 13, выполненных из минеральной ваты, закрепленных на внутренних поверхностях средних металлических листов - 8; 9; 10 посредством, например, болтовых соединений (верхний слой, передний боковой слой, выполненные из минеральной ваты и их закрепления на чертежах не представлены), из внутренних металлических листов - 14; 15; 16; 17, закрепленных на внутренних поверхностях внутренних слоев - 11; 12; 13, выполненных из минеральной ваты, посредством, например, болтовых соединений (внутренний передний металлический лист и внутренний верхний металлический лист и их закрепления на чертежах не представлены);
- двустворчатые двери - 17; 18 с ручкой - 19, выполненные в виде внешних металлических листов - 20; 21; внешних слоев - 23; 24, выполненных из минеральной ваты, закрепленных на внутренних поверхностях внешних металлических листов - 20; 21, средних металлических листов - 25; 26, закрепленных на внутренних поверхностях внешних слоев - 23; 24 из минеральной ваты; внутренних слоев - 27; 28, выполненных из минеральной ваты, закрепленных на внутренних поверхностях средних металлических листов - 25; 26, внутренних металлических листов - 29; 30, закрепленных на внешних поверхностях внутренних слоев - 27; 28 из минеральной ваты и внешних металлических пластин, закрепленных на внешних боковых и торцевых поверхностях, по периметру двустворчатых дверей - 17; 18 (позиции металлических пластин, закрепленных на внешних боковых и торцевых поверхностях, по периметру двустворчатых дверей - 17; 18, на чертеже не представлены);
- внутренний каркас «»-образной формы, выполненный в виде боковых металлических листов - 31; 32, с отверстиями - 33; 34 и металлического листа - 35, закрепленных своими боковыми гранями между собой, расположенного на расстоянии - 20-25 см параллельно внутренним поверхностям металлического каркаса прямоугольной формы и закрепленных своими нижними гранями на внутренней поверхности нижнего металлического листа - 14 и своими верхними гранями на внутренней поверхности верхнего металлического листа (позиция внутренней поверхности верхнего металлического листа (потолка) на чертеже не представлена), и установленного с плотно прилегающими своими (правыми) гранями металлических листов - 31; 32 к внутренним поверхностям двустворчатых дверей - 17; 18;
- влагосодержащий материал, выполненный, например, в виде досок, уложенных в штабель - 36, расположенный внутри «»-образного внутреннего каркаса;
- источник тепловой энергии, выполненный, например, в виде калорифера - 37, установленного внутри металлического каркаса прямоугольной формы и подсоединенного своим первым входом к одному из выходов сети переменного напряжения и своим вторым входом через первый управляемый ключ - 38 к другому выходу сети переменного напряжения и первого вентилятора - 39, установленного внутри металлического каркаса прямоугольной формы, воздействующего своим воздушным потоком на калорифер - 37 и подсоединенного своим первым входом к одному из выходов сети переменного напряжения и своим вторым входом через первый управляемый ключ 38 к другому выходу сети переменного напряжения - 220 В;
- второй вытяжной вентилятор - 40, установленный в отверстии, выполненном в торцевой стенке металлического каркаса прямоугольной формы и подсоединенный одним своим входом непосредственно, а другим через второй управляемый ключ - 41 к выводам сети переменного напряжения - 220 В (см., фиг.2);
- датчик температуры - 42, установленный внутри «»-образного каркаса;
- датчик влажности - 43, установленный внутри «»-образного каркаса;
- привод, выполненный в виде электромагнита - 44 (см., фиг.3), закрепленного на внешней поверхности металлического листа - 2 и подсоединенного своим исполнительным органом к штоку - 45, подпружиненного пружиной - 46 и посредством накидной гайки - 47 относительно корпуса - 48 запорного клапана, закрепленного своим входным патрубком в отверстии - 49, выполненном в металлическом листе - 2, во внешнем слое - 6, выполненном из минеральной ваты, в среднем металлическом листе - 9, во внутреннем слое - 12, выполненном из минеральной ваты, и во внутреннем металлическом листе - 15 и подсоединенного одним своим выводом непосредственно, а другим через третий управляемый ключ - 50 (см., фиг.2) к сети переменного напряжения - 220 В;
- контроллер - 51 с узлом ввода команд - 52, подсоединенного своим выходом к первому входу контроллера - 51, расположенный внутри металлического шкафа, закрепленного на внешней поверхности металлического листа - 2 (металлический шкаф и его закрепление на внешней поверхности металлического листа - 2 на чертежах не представлены), подсоединенный своим вторым и третьим входами к выходам датчика температуры - 42, своим четвертым и пятым входами к выходам датчика влажности - 43, своим первым выходом к управляющему входу правого управляемого ключа - 38, своим вторым выходом к управляющему входу второго управляемого ключа - 41 и своим третьим выходом к управляющему входу третьего управляемого ключа - 50;
- отверстие - 53, выполненное в металлическом листе - 2, во внешнем слое - 6 из минеральной ваты, в среднем металлическом листе - 9, во внутреннем слое - 12 из минеральной ваты и во внутреннем металлическом листе - 15, предназначенное для поступления воздуха из окружающего пространства во внутреннюю полость внешнего металлического каркаса прямоугольной формы.
Предлагаемое устройство для сушки влагосодержащих материалов работает следующим образом.
Во внутренний каркас «»-образной формы помещают, например, деревянные доски, которые укладывают в штабель-36 и закрывают двустворчатые двери - 17; 18.
Включают калорифер - 37 (источник тепловой энергии) и первый вентилятор - 39 и осуществляют нагрев воздуха, который через отверстия - 33; 34 в виде теплых струй воздуха поступает во внутренний «»-образный каркас и точечно воздействует на участки влагосодержащего материала, постепенно и более эффективно нагревая его. При этом необходимо отметить, что температура внутри металлического «»-образного каркаса составляет ≈ 33÷35°С и сушка влагосодержащего материала происходит при более лучших условиях, чем в известных устройствах для сушки влагосодержащих материалов.
При достижении температуры внутри металлического каркаса «»-образной формы выше заданной сигнал, поступивший с выходов датчика температуры - 42 на второй и третий входы контроллера - 51, в соответствии с командами, поступающими с выхода узла ввода команд - 52 на первый вход контроллера - 51, и в соответствии с заданной программой обрабатывается, и с первого выхода контроллера - 51 на управляющий вход первого управляемого ключа - 38 поступает сигнал, сформированный контроллером - 51, для отключения сети переменного напряжения от источника тепловой энергии, и источник тепловой энергии (калорифер) - 37 выключается.
При снижении температуры внутри «»-образного каркаса контроллер - 51 в соответствии с заданной программой прекращает формировать сигналы для отключения сети переменного напряжения. Первый управляемый ключ - 38 возвращается в исходное состояние, источник тепловой энергии (калорифер) - 37 вновь включается, и процесс нагревания воздуха продолжается.
При достижении влажности внутри «»-образного каркаса выше заданной сигнал, поступивший с выходов датчика влажности - 42 на четвертый и пятый входы контроллера - 51, в соответствии с заданной программой обрабатывается, и с третьего выхода контроллера - 51 на управляющий вход третьего управляемого ключа - 50 поступает сигнал, сформированный контроллером - 51, для подачи переменного напряжения на обмотку электромагнита - 44 привода.
Электромагнит - 44 срабатывает, притягивает шток - 45 и открывает отверстие - 49 для выхода пара из внутренних полостей металлического каркаса прямоугольной формы и внутреннего металлического каркаса «»-образной формы в окружающее пространство.
При снижении величины влажности контроллер - 51 в соответствии с заданной программой прекращает формировать сигналы для подачи переменного напряжения на обмотку электромагнита - 44 привода. Третий управляемый ключ - 50 возвращается в исходное состояние. Электромагнит - 44 обесточивается, возвращает подпружиненный шток - 45 в исходное состояние и закрывает отверстие - 49, прекращая выход влажного воздуха (пара) из внутренних полостей внешнего металлического каркаса прямоугольной формы и внутреннего металлического каркаса «»-образного формы, и процесс сушки влагосодержащих материалов продолжается. После окончания сушки влагосодержащего материала (т.е. спустя 10-12 дней) отключают электрооборудование от сети переменного напряжения, открывают двустворчатые двери - 17; 18 и выгружают из «»-образного каркаса высушенный материал.
Таким образом, предлагаемое устройство для сушки влагосодержащих материалов позволяет за счет создания теплых струй воздуха, воздействующих на участки влагосодержащего материала, и своевременного отвода пара в окружающее пространство постепенно и более эффективно при меньших затратах электрической энергии (температура внутри каркасов не превышает +35°С) осуществить сушку различных влагосодержащих материалов. Поэтому предлагаемое устройство для сушки влагосодержащих материалов займет достойное место среди известных объектов аналогичного назначения.