УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОПИТКИ ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к устройствам для пропитки пористых материалов и может быть использована в строительной индустрии, электротехнической, деревообрабатывающей и других отраслях промышленности.
Пористые материалы, к которым относятся обмотки электрических машин, бетонные изделия и конструкции, изделия из древесины и т.д., в период эксплуатации впитывают влагу и вместе с ней агрессивные для себя вещества, что вызывает их коррозию и сокращает эксплуатационный ресурс. Так, при попадании влаги в обмотки ухудшаются эксплуатационные характеристики электрических машин. У бетонных изделий и конструкций в подобных условиях разрушаются цементные камни, что ведет к снижению прочности, уменьшению их коррозионной стойкости и морозостойкости. Для древесины влага вызывает ускорение ее биологического разложения.
Одним из простых и эффективных способов увеличения срока службы пористых материалов является повышение влагостойкости путем пропитки их специальными пропиточными составами, которые впоследствии затвердевают и предотвращают проникновение влаги в материал. Для качественной защиты пористых материалов от влаги необходимо максимальное заполнение пропиточным составом пор во всем объеме материала. Известно, что проникающая способность жидкостей в пористые материалы в первую очередь зависит от ее вязкости. Но, несмотря на высокую подвижность молекул жидкостей, она чрезвычайно медленно проникает в объем материалов. Так, вода впитывается в древесину со скоростью 0,4-0,7 мм/сутки поперек волокон и 2-5 мм/сутки - вдоль волокон.
В настоящее время наиболее распространенным в отечественной промышленности устройством для пропитки пористых материалов является устройство, где используют вакуумно-нагнетательный метод (см. Барембо К.Н., Бернштейн Л.М. Сушка, пропитка и компаундирование обмоток электрических машин. - М.; Энергия, 1967, - 303 с): пористые материалы помещают в герметичный автоклав, где предварительно создают вакуум, который призван удалить воздух из пор материала, а затем избыточное давление, увеличивающее глубину проникновения пропиточного состава в объем материала. Устройство применяют для пропитки различных пористых материалов, в т.ч. обмоток электрических машин, бетонных изделий и конструкций, изделия из древесины и т.д. Современные пропиточные устройства для вакуумно-нагнетательной пропитки обеспечивают проникновение составов на глубину 5-20 мм в зависимости от вида пористых материалов и пропиточного состава, что приводит только к поверхностной пропитке и частичной защите материала от влаги. Необходимо отметить, что материал подвергается сушке перед пропиткой для удаления влаги из пористого материала и после пропитки для отвердевания пропиточного состава.
В связи с тем, что при сушке удаляется растворитель и появляются новые - вторичные поры в материале, в известном устройстве пропитку осуществляют в несколько циклов (от 3 до 5).
Таким образом, известное устройство обладает следующими недостатками:
- требуется громоздкое, дорогостоящее оборудование, например, для пропитки обмоток электрических машин требуется сложные вакуумные и нагнетательные системы, а также оборудование для производства азота, применяемого для создания избыточного давления;
- высокая себестоимость из-за необходимости пропитки в несколько циклов, большого потребления электроэнергии;
- использование только маловязких пропиточных составов с большим содержанием растворителей, что приводит к понижению качества пропитки и недостаточной изоляции от влаги;
- низкое качество пропитки, обусловленное незначительным проникновением пропиточного состава в пористый материал, т.е. осуществляется только поверхностная пропитка.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство, содержащее емкость с пропиточным составом, в боковых стенках которой расположены два ультразвуковых излучателя, сдвинутые один относительно другого на 90°. Сердечник с размещенной в пазах обмоткой погружают в емкость с пропиточным составом и одновременно с воздействием ультразвуковых колебаний осуществляют вращение сердечника с обмоткой. Ультразвуковые волны, возбуждаемые в непосредственной близости от мест выхода обмотки из сердечника, эффективно заполняют пропиточным составом открытые зазоры между обмотками и пазами сердечника, ускоряют его движение по пазам вдоль обмоток, способствует наиболее глубокому и полному заполнению по сравнению с аналогом (см. SU №1197013, Н 02 К 15/12, опубл. 07.12.85 г.).
Однако, известное устройство имеет следующие недостатки:
- зона действия ультразвука незначительна, оптимальное расстояние не превышает 100 мм;
- требует дорогостоящего и сложного в обслуживании оборудования, что повышает себестоимость обработки материала;
- не достигается объемной пропитки;
- энергоемкость.
Технической задачей, решаемой заявляемой полезной моделью, является повышение эффективности пропитки, расширение области применения устройства, снижение себестоимости.
Технический результат изобретения заключается в увеличении скорости и глубины проникновения пропиточного состава в материал,
повышении полноты заполнения пор во время пропитки, возможности использования высоковязких пропиточных составов.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве, содержащем емкость с пропиточным составом, установленный в ней излучатель, согласно полезной модели в качестве излучателя используют один или несколько гидродинамических излучателей, соединенных через насос с емкостью с пропиточным составом.
Указанный технический результат достигается также тем, что между емкостью и насосом дополнительно установлен резервуар с пропиточным составом, в котором размещены фильтры трубой очистки.
Указанный технический результат достигается также тем, что между резервуаром и насосом дополнительно установлен фильтр тонкой очистки.
Отличительным признаком заявляемой полезной модели является наличие нового конструктивного элемента, а именно использование для пропитки материалов гидродинамических излучателей. При работе устройства через гидродинамические излучатели прокачивают пропиточный состав, который выходит из него в виде высокоскоростной пульсирующей струи, направленной на поверхность погруженного в пропиточный состав пористого материала. Высокоскоростная струя пропиточного состава создает на поверхности материала гидродинамический удар, сопровождающийся повышением давления жидкости, направленного внутрь его объема, а пульсирующая струя вызывает разрушение структуры пропиточного состава и тем самым снижает его вязкость в десятки - сотни раз. Совместное действие двух факторов - гидродинамического удара и снижение вязкости пропиточного состава приводит к увеличению скорости и глубины проникновения состава в материал, повышению полноты заполнения пор во время пропитки что позволяет:
1. Пропитывать материалы с разной пористостью, в т.ч. обмотки электрических машин, бетонные изделия и конструкции, изделия из древесины и т.д., с высоким уровнем влагозащиты.
2. Использовать высоковязкие пропиточные растворы. При этом снижается объем вторичных пор, которые появляются в пористых материалах после сушки, что значительно улучшает уровень защиты материала от проникновения влаги. Появляется возможность дополнительной экономии за счет использования в качестве пропиточного раствора таких высоковязких отходов целлюлозно-бумажного производства, как таловый пек.
3. Пропитку пористых материалов больших габаритов за счет увеличения зоны действия в 10-15 раз по сравнению с прототипом.
Таким образом, только отличительный признак заявляемого устройства, а именно использование гидродинамических излучателей дает достижение указанного выше технического результата.
Заявляемое устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображено устройство без резервуара и фильтров, а на фиг.2 - устройство с дополнительно установленными резервуаром и фильтрами.
Устройство содержит емкость 1 с пропиточным составом, установленные в ней один или несколько гидродинамические излучатели 2, представляющие собой, например, сопло, совмещенное с вихревой камерой. Излучатели 2 через насос 3 соединены с емкостью 1, образуя замкнутый поток пропиточного состава (см.фиг.1).
Устройство может дополнительно содержать резервуар 4 с пропиточным составом, установленным между емкостью 1 и насосом 3. В резервуаре 4 размещены фильтры 5 грубой очистки. Емкость 1 соединена с резервуаром 4 посредством сточной трубы 6 (см.фиг.2).
Устройство также может дополнительно содержать фильтр 7 тонкой очистки, установленным между резервуаром 4 и насосом 3 (см.фиг.2).
Излучатели 2 соединены с манометром 8 и вентилем 9.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
В емкость 1 с пропиточным составом погружают пористый материал, например, якорь электрической машины с обмотками. Включают насос 3, с помощью которого из емкости 1 через гидродинамические излучатели 2
прокачивают пропиточный состав, который выходит из них в виде высокоскоростной пульсирующей струи, направленной на поверхность пористого материала, заполняющей пропиточным составом поры во всем объеме материала (см.фиг.1).
В случае дополнительной установки резервуара 4 и фильтра 7 насос 3 прокачивает пропиточный состав из резервуара 4 через излучатели 2. Избыток пропиточного состава из емкости 1 через сточную трубу 6 перетекает в резервуар 4, где происходит очистка его фильтрами 5 от грубых примесей. Затем состав из резервуара 4 проходит через фильтр 7 тонкой очистки и посредством насоса 3 поступает к излучателям 2, образуя замкнутый поток пропиточного состава (см.фиг.2).
Давление в гидродинамических излучателях 2 регулируют с помощью вентиля 9 и фиксируют манометром 8.
Экспериментальные исследования устройства, где производили пропитку различных пористых материалов: обмотки электрических машин, бетонных изделий, древесины, показали, что заявляемое устройство эффективнее прототипа на 30-40%, себестоимость пропитки снижается в десятки раз вследствие использования простого в эксплуатации и дешевого оборудования. При этом, количество циклов пропитки не превышает одного.