УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРООСМОТИЧЕСКОГО ОСУШЕНИЯ ВЛАЖНОГО ОБЪЕКТА Российский патент 2001 года по МПК B01D61/56 

Изобретение относится к технике, предназначенной для осушения влажных объектов с помощью средств, в основу которых положено использование электроосмотических процессов.

Известно устройство для электроосмотического осушения влажного объекта, содержащее электроды, источник постоянного тока, при этом электроды присоединены, соответственно, к положительному (анод) и отрицательному (катод) полюсам источника постоянного тока. Анод расположен в осушаемой зоне, катод - вне ее. Между электродами существует электрическая связь через грунт, осушаемую зону и т. д. , см. патент США N 4145270 по классу B 01 D 13/02 от 23.05.77, fg. 1.

Данное устройство создает электрическое поле внутри осушаемого объекта. Под действием этого поля ионы диффузионной части двойного слоя на границе жидкой и твердой фаз в осушаемом объекте начинают двигаться от анода к катоду. При этом они увлекают за собой воду, содержащуюся в осушаемом объекте; таким образом, через некоторое время происходит снижение влажности осушаемого объекта до требуемых значений.

Однако недостатком такого устройства является то обстоятельство, что через некоторое время на поверхности анода образуются пузырьки воздуха, накапливаются продукты электрохимической коррозии и в конечном счете происходит высыхание прианодной области, электрическая цепь разрывается и процесс осушения объекта прекращается.

Известно устройство для электроосмотического осушения влажного объекта, содержащее электроды и управляемый реверсивный источник электрической энергии, выходы которого соединены с электродами, при этом один из них расположен в осушаемой зоне, см. патент США N 4600486 по классу B 01 D 13/02 от 26.10.1984, fig. 4, 6, 7. Данное устройство принято за прототип настоящего изобретения.

Недостатком этого устройства является то обстоятельство, что переключение полярности источника электрической энергии происходит в соответствии с произвольно выбранной закономерностью; процессы, протекающие на поверхности электрода в осушаемой зоне (газовыделение, поляризация, температура и т.д.) не учитываются. При этом, если полярность изменяется ранее того момента, когда эффективность электроосмотического осушения объекта существенно снизилась и стала недостаточной, то прерывание процесса осушения преждевременным переключением полярности электрической энергии обусловливает излишние затраты энергии, а также значительно увеличивает время осушения объекта. В том случае, если изменение полярности происходит существенно позже возникновения описанных выше явлений поляризации электрода в осушаемой зоне, то эти явления становятся необратимыми, и переключение полярности источника электрической энергии не даст результата.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи создания такого устройства для электроосмотического осушения влажного объекта, которое за счет достижения оптимального переключения полярности источника электрической энергии обеспечило бы снижение энергозатрат, позволило бы уменьшить время, необходимое для осушения объекта, и при этом исключало бы прекращение процесса осушения вне зависимости от изменения влагосодержания и других характеристик осушаемого объекта при изменении внешних условий.

Согласно изобретению это достигается за счет того, что устройство для электроосмотического осушения влажного объекта, содержащее электронный управляемый реверсивный источник электрической энергии, выходы которого соединены с электродами, при этом один из них расположен в осушаемой зоне, снабжено электродом сравнения, датчиком электрохимического потенциала, блоком установки нулевого потенциала, сумматором, блоком сравнения потенциала и командно-исполнительным блоком, при этом электрод сравнения и датчик электрохимического потенциала размещены у электрода, расположенного в осушаемой зоне, электрод сравнения соединен с первыми входами блока установки нулевого потенциала и сумматора, датчик электрохимического потенциала соединен со вторым входом сумматора, электрод, расположенный в осушаемой зоне, соединен со входом блока установки нулевого потенциала, выход которого соединен с первым входом блока сравнения потенциала, со вторым входом которого соединен выход сумматора, выход блока сравнения потенциала соединен со входом командно-исполнительного блока, выход которого соединен с управляющим входом управляемого реверсивного источника электрической энергии.

Заявителем не выявлены технические решения, тождественные заявленному изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".

Благодаря реализации отличий заявленного изобретения достигается весьма важный технический результат - происходит оптимальное переключение полярности источника электрической энергии, благодаря чему обеспечивается снижение затрат электроэнергии, уменьшается время осушения объекта, исключается прекращение процесса осушения вне зависимости от изменения внешних условий.

Заявителем не выявлены какие-либо источники информации, содержащие сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат, в связи с чем можно сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема устройства.

Устройство для электроосмотического осушения влажного объекта 1 содержит электрод 2, подключенный ко второму выходу реверсивного источника 3 электрической энергии, и электрод 4, который находится вне осушаемой зоны, однако через грунт и осушаемый объект между электродами 2 и 4 существует электрическая связь. Первый выход источника 3 электрической энергии соединен с электродом 4. Электрод 5 сравнения и датчик 6 электрохимического потенциала размещены в осушаемой зоне 1 вблизи электрода 2. Устройство содержит блок 7 установки нулевого потенциала, который представляет собой операционный усилитель, сопоставляющий сигналы от электрода 2 и электрода 5 сравнения. Устройство также содержит сумматор 8, представляющий в конкретном примере стандартную микросхему, складывающую (сопоставляющую) значения сигналов от электрода 5 и датчика 6. Блок 9 сравнения потенциалов представляет собой компаратор, выполненный на стандартной микросхеме. Командно-исполнительный блок 10 представляет собой стандартную логическую схему, управляющую реверсивным источником 3 электрической энергии. Электрод 5 сравнения соединен с первыми входами блоков 7 и 8. Датчик 6 электрохимического потенциала соединен со вторым входом сумматора 8. Электрод 2 соединен также со вторым входом блока 7 установки нулевого потенциала, выход которого соединен с первым входом блока 9 сравнения потенциала, со вторым входом которого соединен выход сумматора 8. Выход блока 9 сравнения потенциала соединен со входом командно-исполнительного блока 10, выход которого соединен с управляющим входом реверсивного источника 3 электрической энергии.

Устройство работает следующим образом. Реверсивный источник 3 электрической энергии отключен и при этом измеряют стационарный потенциал между электродом 2 и электродом 5 сравнения. Это измерение производят с помощью блока 7. Измеренное значение принимают в качестве точки отсчета. Затем включают источник 3 электрической энергии, при этом положительный полюс его подключают к электроду 2, а отрицательный - к электроду 4.

С помощью блока 7 измеряют омическую составляющую положительного смещения потенциала между электродом 2 и электродом 5 сравнения относительно принятой точки отсчета. Одновременно с помощью блока 8 определяют поляризационную составляющую положительного смещения потенциала между электродом 5 сравнения и датчиком 6 относительно той же точки отсчета. В блоке 9 происходит сравнение омической и поляризационной составляющих положительного смещения потенциала относительно принятой точки отсчета. При равенстве этих составляющих блок 9 выдает сигнал на блок 10, который выдает управляющий сигнал на реверсивный источник 3 электрической энергии и переключает его полярность. Этому моменту соответствует практически максимальное развитие поляризационных явлений на электроде 2. После переключения полярности реверсивного источника 3 электрической энергии на выходе блока 7 появляется сигнал, соответствующий омической составляющей отрицательного смещения потенциала электрода 2 и электрода 5 сравнения относительно той же самой точки отсчета. На выходе блока 8 одновременно появляется сигнал, соответствующий поляризационной составляющей отрицательного смещения потенциала электрода 2 и датчика 6. Блок 9 в момент, когда значение поляризационной составляющей равно нулю, выдает сигнал на блок 10, который выдает управляющий сигнал на реверсивный источник 3 электрической энергии и вновь переключает его полярность. Это соответствует моменту полной деполяризации электрода 2.

Изобретение относится к разделению твердой и жидкой сред, в частности к устройству для электроосмотического осушения влажного объекта. Устройство содержит электроды и управляемый реверсивный источник электрической энергии, выходы которого соединены с электродами, при этом один из них расположен в осушаемой зоне. Устройство снабжено электродом сравнения, датчиком электрохимического потенциала, блоком установки нулевого потенциала, сумматором, блоком сравнения потенциала и командно-исполнительным блоком, при этом электрод сравнения и датчик электрохимического потенциала размещены у электрода, расположенного в осушаемой зоне, электрод сравнения соединен с первыми входами блока установки нулевого потенциала и сумматора, датчик электрохимического потенциала соединен со вторым входом сумматора, электрод, расположенный в осушаемой зоне, соединен со входом блока установки нулевого потенциала, выход которого соединен с первым входом блока сравнения потенциала, со вторым входом которого соединен выход сумматора, выход блока сравнения потенциала соединен со входом командно-исполнительного блока, выход которого соединен с управляющим входом реверсивного источника электрической энергии. Изобретение позволяет оптимизировать процесс изменения полярности электродов и обеспечивает независимость процесса от изменения внешних условий, что в свою очередь повышает эффективность процесса электроосмотического осушения влажного объекта. 1 ил.

Устройство для электроосмотического осушения влажного объекта, содержащее электроды и управляемый реверсивный источник электрической энергии, выходы которого соединены с электродами, при этом один из них расположен в осушаемой зоне, отличающееся тем, что оно снабжено электродом сравнения, датчиком электрохимического потенциала, блоком установки нулевого потенциала, сумматором, блоком сравнения потенциала и командно-исполнительным блоком, при этом электрод сравнения и датчик электрохимического потенциала размещены у электрода, расположенного в осушаемой зоне, электрод сравнения соединен с первыми входами блока установки нулевого потенциала и сумматора, датчик электрохимического потенциала соединен со вторым входом сумматора, электрод, расположенный в осушаемой зоне, соединен со входом блока установки нулевого потенциала, выход которого соединен с первым входом блока сравнения потенциала, со вторым входом которого соединен выход сумматора, выход блока сравнения потенциала соединен со входом командно-исполнительного блока, выход которого соединен с управляющим входом реверсивного источника электрической энергии.