[go: up one dir, main page]

RU2010701C1 - Method and device for impregnating and drying of capillary-porous materials - Google Patents

Method and device for impregnating and drying of capillary-porous materials

Info

Publication number
RU2010701C1
RU2010701C1 SU5023263A RU2010701C1 RU 2010701 C1 RU2010701 C1 RU 2010701C1 SU 5023263 A SU5023263 A SU 5023263A RU 2010701 C1 RU2010701 C1 RU 2010701C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ultrasonic
drying
frequency
capillary
impregnation
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.Н. Бакулин
А.В. Бакулин
Original Assignee
Бакулин Виктор Николаевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Бакулин Виктор Николаевич filed Critical Бакулин Виктор Николаевич
Priority to SU5023263 priority Critical patent/RU2010701C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2010701C1 publication Critical patent/RU2010701C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Drying Of Solid Materials (AREA)

Abstract

FIELD: impregnation and drying of capillary and porous materials. SUBSTANCE: method involves supplying direct current to material through electrodes in combination with excitation of intense ultrasonic vibrations in the material, with excitation of vibrations being conducted in several stages. Primarily local portion of material is excited and vibratory actions are conducted for period of time, at which compressive deformation is performed in alternation with tensile deformation, which corresponds to optimum permeability of material. Then material is subjected to the action of frequency equal to natural vibrations frequency of the material for period of time, at which weight of material is reduced by 6-12% compared to initial weight during drying or to the action of natural vibrations frequency of fluids contained in pores, cracks and capillaries of the material during impregnation. Action of frequency is limited to period of time sufficient for recovery of initial weight of material. EFFECT: increased efficiency and enhanced reliability in operation. 7 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к строительной, лесной отраслям промышленности и может быть использовано для пропитки и сушки естественных и искусственных капиллярно-пористых материалов, например пиломатериалов или композитов, с использованием упругого миграционного эффекта и эффектов кавитации. The invention relates to the construction, forestry industries and can be used for the impregnation and drying of natural and artificial capillary-porous materials, such as lumber or composites, using an elastic migration effect and cavitation effects.

Известен способ сушки изделий из дерева, включающий помещение их в герметичный корпус, создание внутри него температуры 85-100оС в совокупности с созданием внутри корпуса вакуума и выдерживание изделия внутри корпуса в течение 2-3 дней и более.Known is a method of drying wood products comprising placing them in an airtight enclosure, creating within it a temperature of 85-100 ° C in conjunction with the creation of a vacuum inside the enclosure and maintaining the product within the housing for 2-3 days or more.

Известный способ трудоемок, нетехнологичен, не позволяет работать в выбранном режиме температур, использует высокие температуры, от воздействия которых изделия приобретают трещины, дефекты и другой нетоварный вид и теряют свое качество. The known method is time-consuming, low-tech, does not allow you to work in the selected temperature mode, uses high temperatures, from the impact of which the products acquire cracks, defects and other unmarketable look and lose their quality.

Наиболее близким к изобретению является способ пропитки и сушки капиллярно-пористых материалов, включающий воздействие на материал электрического и акустического полей, причем электрическое поле создают постоянным током. Closest to the invention is a method of impregnation and drying of capillary-porous materials, including exposure to the material of electric and acoustic fields, and the electric field is created by direct current.

Известный способ не использует структурные особенности капиллярно-пористых материалов, не работает в резонансном режиме и не использует в своем арсенале упругий миграционный эффект и эффекты кавитации в материалах. The known method does not use the structural features of capillary-porous materials, does not work in resonance mode, and does not use the elastic migration effect and cavitation effects in materials in its arsenal.

Цель изобретения - повышение эффективности, снижение энергоемкости и повышение качества капиллярно-пористых материалов. The purpose of the invention is improving efficiency, reducing energy intensity and improving the quality of capillary-porous materials.

Поставленная цель достигается тем, что в способе пропитки и сушки капиллярно-пористых материалов, включающем воздействие на материал электрического и акустического полей, причем электрическое поле создают постоянным током, используют ультразвуковые колебания, амплитуду которых медленно поднимают от минимально возможного уровня до уровня, при котором напряжения в знакопеременной упругой волне достигнут величины, равной 0,2-0,3 от разрушающих напряжений в материале на разрыв в течение времени, при котором масса материала снизится на 6-12% от первоначальной, а вибровоздействия осуществляют в несколько этапов, причем сначала вибровоздействия осуществляют в диапазоне частот от 1 до 20 кГц, в течение времени, при котором деформации сжатия материала сменят деформации растяжения, а затем переходят на частоту, равную частоте собственных колебаний материала. This goal is achieved by the fact that in the method of impregnation and drying of capillary-porous materials, including exposure to the material of electric and acoustic fields, and the electric field is created by direct current, ultrasonic vibrations are used, the amplitude of which is slowly raised from the lowest possible level to the level at which the voltage in alternating elastic wave, a value equal to 0.2-0.3 of the breaking stresses in the material at break during the time at which the mass of the material decreases by 6-12% about t initial, and the vibration is carried out in several stages, and first the vibration is carried out in the frequency range from 1 to 20 kHz, during the time at which the compression deformation of the material will replace the tensile strain, and then go to a frequency equal to the frequency of natural vibrations of the material.

Ультразвуковые излучатели размещают на торцах материала, и вибровоздействия производят попеременно с одного, а затем другого торца, причем, время вибровоздействия с каждого торца определяют из выражения Т= L/Р, где L - длина материала, м; Р - скорость миграции, скорость перемещения (миграции) флюидов в капиллярах материала под воздействием упругой, волны, м/с. Ultrasonic emitters are placed on the ends of the material, and the vibration is produced alternately from one and then the other end, and the time of vibration from each end is determined from the expression T = L / P, where L is the length of the material, m; P is the rate of migration, the rate of movement (migration) of fluids in the capillaries of the material under the influence of elastic, waves, m / s.

После потери массы в размере 6-12% от первоначальной нагнетают в материал антисептические растворы и нагнетание производят в течение времени, при котором масса изделия не достигнет прежней величины. After a mass loss of 6-12% of the initial mass, antiseptic solutions are injected into the material and injection is carried out for a time at which the mass of the product does not reach the previous value.

Для повышения гидро- и аэродинамических связей капиллярно-пористых материалов, например пиломатериалов, нагнетают в них растворы поверхностно-активных веществ в совокупности с возбуждением в материале ультразвуковых колебаний, причем амплитуду в знакопеременной упругой волне поддерживают на уровне 0,3-0,5 от величины разрушающих напряжений для материала. To increase the hydro- and aerodynamic bonds of capillary-porous materials, for example, sawn timber, surfactant solutions are pumped into them together with the excitation of ultrasonic vibrations in the material, and the amplitude in the alternating elastic wave is maintained at a level of 0.3-0.5 of the value breaking stresses for the material.

Для низкопористых материалов с целью увеличения их проницаемости нагнетают в них нагретые разупрочняющие растворы, например ПАВ, нагретые до температуры 55-65оС, возбуждают ультразвуковые колебания и инициируют в порах, трещинах и капиллярах материала кавитирующие процессы, причем энергию кавитирующего пузырька, возникающего в зоне разрежения и схлопывающегося в зоне сжатия ультразвуковой волны, определяют из выражения
Е= n˙РоR3 4/3, где R - размер кавитирующего пузырька, мм;
Ро - давление в порах, трещинах и капиллярах материала в отсутствие ультразвуковой волны, м/с.
For low-porosity materials, in order to increase their permeability, heated softening solutions are injected into them, for example, surfactants heated to a temperature of 55-65 о С, excite ultrasonic vibrations and initiate cavitating processes in the pores, cracks and capillaries of the material, and the energy of the cavitating bubble arising in the zone rarefaction and collapsing in the compression zone of the ultrasonic wave, is determined from the expression
E = n˙Р о R 3 4/3, where R is the size of the cavitating bubble, mm;
R about the pressure in the pores, cracks and capillaries of the material in the absence of an ultrasonic wave, m / s

С целью интенсификации процессов пропитки и сушки в материале возбуждают ультразвуковые колебания, частоту которых согласуют с собственными частотами флюидов - жидкостей и газовоздушных включений, содержащихся в порах, трещинах и капиллярах материала, и воздействия ультразвуком производят в течение времени, при котором достигают положительного эффекта. In order to intensify the impregnation and drying processes in the material, ultrasonic vibrations are excited, the frequency of which is consistent with the natural frequencies of the fluids - liquids and gas-air inclusions contained in the pores, cracks and capillaries of the material, and they are subjected to ultrasound during the time at which they achieve a positive effect.

На фиг. 1 приведена схема устройства для реализации способа, где 1 - капиллярно-пористый материал, 2 - электроды, 3 - ультразвуковые излучатели, 4 - источник напряжения постоянного тока, 5 - ультразвуковой генератор, 6 - усилитель с программным управлением, 7 - усилитель мощности, 8 - микропроцессор (микро-ЭВМ). In FIG. 1 is a diagram of a device for implementing the method, where 1 is a capillary-porous material, 2 is an electrode, 3 is an ultrasonic emitter, 4 is a direct current voltage source, 5 is an ultrasonic generator, 6 is a programmable amplifier, 7 is a power amplifier, 8 - microprocessor (micro-computer).

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

Обрабатываемый материал 1 помещают между электродами 2, к которым прикладывают разность потенциалов постоянного напряжения от источника 4. Со стороны положительного и отрицательного электродов устанавливают ультразвуковые излучатели 3, которые подключают к входу генератора 5, последовательно соединенного с усилителем 6 с программным управлением и усилителем мощности 7, управляемыми с помощью микропроцессора 8. В результате облучения звуком жидкость в материале понижает свою вязкость, а в порах, трещинах и капиллярах создается ланжевеновое давление излучателем 3, что приводит с одной стороны к более быстрому перемещению (миграции) флюидов-жидкостей и газов, содержащихся в порах, трещинах и капиллярах материала и, следовательно, к более интенсивной сушке при нагревании материала постоянным током, а с другой стороны - при пропитке нагнетают в поры, трещины и капилляры антисептические растворы, предохраняющие материал от внешних воздействий, и ультразвуковое облучение осуществляют на частоте, равной собственной частоте флюидов, содержащихся в порах и трещинах материала. The processed material 1 is placed between the electrodes 2, to which a potential difference of the DC voltage from the source 4 is applied. On the side of the positive and negative electrodes, ultrasonic emitters 3 are installed, which are connected to the input of the generator 5, connected in series with the amplifier 6 with programmed control and the power amplifier 7, controlled by microprocessor 8. As a result of irradiation with sound, the fluid in the material lowers its viscosity, and in the pores, cracks and capillaries it creates a lance emitted pressure by the emitter 3, which on the one hand leads to faster movement (migration) of fluid-liquids and gases contained in the pores, cracks and capillaries of the material and, consequently, to more intensive drying by heating the material with direct current, and on the other hand when impregnated, antiseptic solutions are injected into the pores, cracks and capillaries that protect the material from external influences, and ultrasonic irradiation is carried out at a frequency equal to the natural frequency of the fluids contained in the pores and cracks of the material.

Ультразвуковое облучение осуществляют в несколько этапов: вначале в диапазоне частот 1-20 кГц, и облучение производят в течение времени, при котором деформации сжатия сменят деформации растяжения, что соответствует оптимальной проницаемости материала, причем амплитуду давления в знакопеременной ультразвуковой волне поддерживают на уровне 0,2-0,3 от разрушающих напряжений на разрыв. При потере массы на 6-12% от первоначального нагнетают в материал антисептические растворы, причем амплитуду давления в знакопеременной волне поддерживают на уровне 0,3-0,5 от величины разрушающих напряжений в течение времени, при котором масса материала не достигнет первоначальной величины. Облучение ультразвуком осуществляют попеременно с торцов сначала с одного торца, а затем с другого, ограничивая время облучения с каждой стороны временем миграции флюидов в данном направлении распространения, определяемого длиной изделия. Скорости миграции флюидов под воздействием ультразвука определяют экспериментально для каждого обрабатываемого материала. Ultrasonic irradiation is carried out in several stages: first, in the frequency range 1-20 kHz, and irradiation is carried out for a time at which compression deformations replace tensile deformations, which corresponds to the optimal permeability of the material, and the pressure amplitude in the alternating ultrasonic wave is maintained at 0.2 -0.3 from destructive tensile stresses. With a mass loss of 6-12% of the initial mass, antiseptic solutions are injected into the material, and the pressure amplitude in the alternating wave is maintained at the level of 0.3-0.5 of the value of the breaking stresses during the time at which the mass of the material does not reach the original value. Ultrasound irradiation is carried out alternately from the ends, first from one end and then from the other, limiting the time of irradiation on each side with the time of fluid migration in a given propagation direction, determined by the length of the product. The rates of fluid migration under the influence of ultrasound are determined experimentally for each processed material.

В том случае, если проницаемость материала низка, в материал вначале нагнетают разупрочняющие растворы, например ПАВ, нагретые до 55-65оС, в совокупности с возбуждением ультразвуковых колебаний и инициируют кавитирующие процессы на пути распространения ультразвуковой волны, что позволяет повысить гидро- и аэродинамические свойства материала за счет того, что ПАВ "съедает" перегородки между порами и трещинами и повышает проницаемость материала. Это позволяет интенсифицировать как процесс сушки, так и пропитки, и снизить энергоемкость способа.In the event that low permeability material, is injected into the material initially softens solutions such as surfactants, heated to 55-65 ° C, in combination with excitation of ultrasonic vibrations and initiate cavitating processes on the propagation path of the ultrasonic wave, which improves the aerodynamic and hydraulic material properties due to the fact that the surfactant "eats" the walls between pores and cracks and increases the permeability of the material. This allows you to intensify both the drying process and the impregnation, and reduce the energy intensity of the method.

Сущность способа состоит в том, что под воздействием ультразвуковых колебаний флюиды, содержащиеся в капиллярно-пористых материалах, перемещаются на несколько порядков быстрее, чем в отсутствие ультразвуковой волны. Это явление названо авторами упругим миграционным эффектом. Оно имеет место в любых диапазонах частот - Гц - кГц - мГц, т. е. применяемый диапазон частот ограничивает лишь базу применения способа: в диапазоне десятки и сотни герц - база 50-300 м, единицы и десятки кГц - база равна 5-15 м и в диапазоне частот мГц - это база в пределах метра. The essence of the method lies in the fact that under the influence of ultrasonic vibrations, the fluids contained in the capillary-porous materials move several orders of magnitude faster than in the absence of an ultrasonic wave. This phenomenon is called by the authors the elastic migration effect. It takes place in any frequency range - Hz - kHz - MHz, that is, the applied frequency range limits only the application base of the method: in the range of tens and hundreds of hertz - the base is 50-300 m, units and tens of kHz - the base is 5-15 m and in the frequency range of MHz - this is the base within a meter.

Если на пути распространения ультразвуковой волны встречаются участки материала с флюидом, нагретым свыше 30оС, то возможны кавитирующие процессы, резко повышающие проницаемость материала и значительно повышающие производительность процессов сушки и пропитки, причем режим кавитации процесса вероятностный, и вероятность повышается при соблюдении следующих условий:
а) распространение ультразвуковой волны совпадает с направлением пор, трещин и капилляров в материале по их простиранию;
б) частота облучения ультразвука совпадает с собственной частотой флюидов, содержащихся в порах и трещинах материала;
в) на пути распространения ультразвуковой волны имеются градиенты давлений и температур, а также наличие твердых включений с размерами 0,01-0,5 мм, служащих зародышами кавитации.
If the propagation path of ultrasonic waves meet portions of the material with a fluid heated above 30 ° C, there may cavitating processes drastically increase the permeability of the material and significantly improve the performance of drying and impregnation, and cavitation process probabilistic mode, and the probability is increased under the following conditions:
a) the propagation of the ultrasonic wave coincides with the direction of the pores, cracks and capillaries in the material along their strike;
b) the frequency of ultrasonic irradiation coincides with the natural frequency of the fluids contained in the pores and cracks of the material;
c) there are gradients of pressures and temperatures along the path of propagation of the ultrasonic wave, as well as the presence of solid inclusions with sizes of 0.01-0.5 mm, which serve as cavitation nuclei.

Преимущества способа состоят в том, что использование ультразвуковых преобразователей позволяет:
1. Снизить вязкость флюидов, содержащихся в капиллярах материала;
2. Повысить скорость перемещения (миграции) флюидов в капиллярах и тем самым в несколько раз увеличить интенсивность процессов сушки и пропитки и снизить их энергоемкость.
The advantages of the method are that the use of ultrasonic transducers allows you to:
1. To reduce the viscosity of the fluids contained in the capillaries of the material;
2. To increase the speed of movement (migration) of fluids in the capillaries and thereby several times increase the intensity of the drying and impregnation processes and reduce their energy intensity.

3. С использованием упругого миграционного эффекта и кавитации значительно повысить эффективность способа и увеличить его производительность. 3. Using the elastic migration effect and cavitation, significantly increase the efficiency of the method and increase its productivity.

Известно устройство для пропитки и сушки капиллярно-пористых материалов, например пиломатериалов или композитов, содержащее ванну, заполненную жидкой рабочей средой, и подвижные электроды с излучателями ультразвуковых колебаний, генератор ультразвуковых колебаний и источник постоянного напряжения. A device for the impregnation and drying of capillary-porous materials, for example lumber or composites, containing a bath filled with a liquid working medium, and movable electrodes with emitters of ultrasonic vibrations, an ultrasonic vibrations generator and a constant voltage source.

Известное устройство трудоемко, нетехнологично, не использует вычислительные средства для управления процессом сушки и пропитки и не использует для интенсификации процессов упругий миграционный эффект и кавитацию. The known device is laborious, non-technological, does not use computational tools to control the drying and impregnation process, and does not use an elastic migration effect and cavitation to intensify the processes.

Цель изобретения - интенсификация процессов сушки и пропитки. The purpose of the invention is the intensification of drying and impregnation processes.

Поставленная цель достигается тем, что известное устройство дополнительно содержит широкополосные ультразвуковые излучатели, усилитель с программным управлением, усилитель мощности, соединенные последовательно между собой и подключенные к входу микропроцессорного блока. This goal is achieved by the fact that the known device further comprises a broadband ultrasonic emitters, a programmable amplifier, a power amplifier connected in series with each other and connected to the input of the microprocessor unit.

Устройство работает следующим образом: на электроды 2 от источника напряжения постоянного тока 4 подают напряжение в совокупности с возбуждением в материале 1 ультразвуковых колебаний в широком диапазоне частот 1-20 кГц и более, снижают вязкость флюидов, содержащихся в порах и трещинах и капиллярах материала 1, причем генератором 5 подают на излучатели 3 импульсы, интенсивность которых зависит от физико-механических свойств материала 1 и которую изменяют в широких пределах посредством усилителя с программным управлением 6 и усилителя мощности 7, управляемых по заранее заданной программе с использованием микропроцессорного блока 8. The device operates as follows: a voltage is applied to the electrodes 2 from a DC voltage source 4 in combination with the excitation of ultrasonic vibrations in the material 1 in a wide frequency range of 1–20 kHz or more, and the viscosity of the fluids contained in the pores and cracks and capillaries of the material 1 is reduced, moreover, the generator 5 serves on the emitters 3 pulses, the intensity of which depends on the physico-mechanical properties of the material 1 and which is changed over a wide range by means of a programmable amplifier 6 and a power amplifier ty 7 controlled by a predetermined program using microprocessor unit 8.

Контролируя во время процесса сушки массу и температуру материала, добиваются положительного результата - снижения массы материала на 6-12% , после чего изменяют частотный и амплитудный режим работы ультразвуковых излучателей и нагнетают в материал антисептические растворы, предотвращающие процессы гниения, старения, изменения свойств материала при работе материала в заранее заданных условиях. By controlling the mass and temperature of the material during the drying process, they achieve a positive result - reducing the mass of the material by 6-12%, after which the frequency and amplitude modes of the ultrasonic emitters are changed and antiseptic solutions are injected into the material to prevent rotting, aging, and changing material properties when the work of the material in predetermined conditions.

Использование данного устройства позволяет расширить функциональные возможности устройства и повысить производительность способа сушки или пропитки, по сравнению с имеющимися устройствами и способами. Using this device allows you to expand the functionality of the device and improve the performance of the drying or impregnation method, compared with existing devices and methods.

П р и м е р. Для процесса сушки изделий из ели применяли магнитострикционные преобразователи МП-60, изготовленные НПО "Вибротехника" (Каунас), с частотами 1-60 кГц и максимальной интенсивностью в импульсе на резонансной частоте 10-20 Вт/см2. К. п. д. преобразователей, выполненных из никеля, достигал 70-80% . В подавляющем большинстве магнитострикционные преобразователи работают при наличии постоянной составляющей магнитного поля - НО (индукции Во), причем соблюдается условие Вм, Во, где Вм - амплитуда переменной составляющей индукции. При таком подмагничивании постоянным током имеет место линеаризация эффекта магнитострикции, и сердечник преобразователя колеблется с частотой возбуждающего поля, а ЭДС в обмотке приемника имеет ту же частоту, что и внешнее воздействующее на сердечник звуковое давление. Постоянное подмагничивание создается либо постоянным током, протекающим по обмотке, либо с помощью постоянных магнитов, вставленных в магнитопровод сердечника, либо за счет остаточной намагниченности. Величина Ноо) выбирается в зависимости от конкретных условий применения магнитострикционного преобразователя. Для того, чтобы получить максимальный эффект преобразования, используют оптимальное значение Ноопт.) соответствующее максимальному коэффициенту магнитомеханической связи. В используемых преобразователях применяют значения Но, в два раза превышающие Нопт, что позволяет получить значительную энергию ультразвукового импульса - до 20 Вт/см2.PRI me R. For the drying process of products made of spruce, magnetostrictive converters MP-60 were used, manufactured by NPO Vibrotehnika (Kaunas), with frequencies of 1-60 kHz and a maximum pulse intensity at a resonant frequency of 10-20 W / cm 2 . The efficiency of converters made of nickel reached 70-80%. The vast majority of magnetostrictive converters operate in the presence of a constant component of the magnetic field - Н О (induction В о ), and the condition В m , В о is met, where В m is the amplitude of the variable component of induction. With such DC magnetization, the magnetostriction effect is linearized, and the transducer core oscillates with the frequency of the exciting field, and the EMF in the receiver winding has the same frequency as the external sound pressure acting on the core. Permanent magnetization is created either by direct current flowing through the winding, or with the help of permanent magnets inserted into the core magnetic core, or due to residual magnetization. The value of N about (In about ) is selected depending on the specific conditions of use of the magnetostrictive transducer. In order to obtain the maximum conversion effect, use the optimal value of N about (N opt. ) Corresponding to the maximum coefficient of magnetomechanical coupling. In the transducers used, the values of Ho are two times higher than Nopt, which allows one to obtain significant energy of the ultrasonic pulse - up to 20 W / cm 2 .

Результаты процесса сушки приведены в таблице. The results of the drying process are shown in the table.

На фиг. 2 приведен график сушки изделий из дерева (ель) в зависимости от частоты воздействия, интенсивности упругой волны и времени воздействия (диапазон возбуждающих частот 1-60 кГц, шаг - 1 кГц, уровень напряжений в знакопеременной упругой волне 0,1-0,2 от величины разрушающих напряжений на разрыв). In FIG. Figure 2 shows a graph of drying wood products (spruce) depending on the frequency of exposure, the intensity of the elastic wave and the exposure time (range of exciting frequencies 1-60 kHz, step - 1 kHz, stress level in alternating elastic wave 0.1-0.2 from values of destructive tensile stresses).

Потеря массы контролируется методом взвешивания партии изделий, предназначенных для сушки Dо, и после сушки (во время вибровоздействия). Между отдельными слоями изделия размещают вещества, поглощающие влагу при ее выделении из пор и трещин изделий при вибровоздействиях. Сканирование частоты с шагом 1,0 кГц сначала в одну сторону 1-60 кГц, а затем в другую нижнюю 60 мм - 1,0 кГц позволяет взаимодействовать упругим волнам со всеми встречающимися на их пути неоднородностями с размерами от 3 мм и более, и флюид - жидкости и газово-воздушные включения мигрируют (перемещаются в направлении распространения упругой волны) на несколько порядков быстрее, чем в отсутствие упругой волны, что и обеспечивает высокий КПД качества и производительности.Weight loss is controlled by weighing a batch of products intended for drying D o and after drying (during vibration exposure). Between the individual layers of the product are placed substances that absorb moisture when it is released from the pores and cracks of the products during vibration. Scanning the frequency with a step of 1.0 kHz, first in one direction 1-60 kHz, and then in the other lower 60 mm - 1.0 kHz channel, allows elastic waves to interact with all inhomogeneities encountered in their path with sizes of 3 mm or more, and fluid - liquids and gas-air inclusions migrate (move in the direction of propagation of the elastic wave) several orders of magnitude faster than in the absence of an elastic wave, which ensures high efficiency of quality and productivity.

(56) Vаkuum-Ноlztrockenaulage, ISVЕ, 1991, 25020, Flero (Dreseic), Italu, Viа Doi Маеstriou, 52, tol (030) 264326. (56) Vacuum-Holztrockenaulage, ISVE, 1991, 25020, Flero (Dreseic), Italu, Via Doi Maestriou, 52, tol (030) 264326.

Авторское свидетельство СССР N 552483, кл. F 26 В 3/34, 1972,
Авторское свидетельство СССР N 614300, кл. F 26 В 9/06, 5/02, 1976.
USSR author's certificate N 552483, cl. F 26 V 3/34, 1972,
USSR author's certificate N 614300, cl. F 26 B 9/06, 5/02, 1976.

Claims (7)

1. Способ пропитки и сушки капиллярно-пористых материалов, включающий воздействие на материал электрического и акустического полей, причем электрическое поле создают постоянным током, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, снижения энергоемкости и повышения качества капиллярно-пористых материалов, используют ультразвуковые колебания, амплитуду которых медленно поднимают от минимально возможного уровня до уровня, при котором напряжения в знакопеременной упругой волне достигнут величины 0,2 - 0,3 разрушающих напряжений в материале на разрыв в течение времени, при котором масса материала снизится на 6 - 12% от первоначального, а вибровоздействия осуществляют в несколько этапов, причем сначала вибровоздействия осуществляют в диапазоне частот 1 - 20 кГц в течение времени, при котором деформации сжатия материала сменят деформации растяжения, а затем переходят на частоту, равную частоте собственных колебаний материала. 1. The method of impregnation and drying of capillary-porous materials, including exposure to the material of electric and acoustic fields, and the electric field is created by direct current, characterized in that, in order to increase efficiency, reduce energy intensity and improve the quality of capillary-porous materials, ultrasonic vibrations are used the amplitude of which is slowly raised from the lowest possible level to the level at which the stresses in the alternating elastic wave reach 0.2 - 0.3 breaking stresses in tearing of the material over a period of time at which the mass of the material decreases by 6-12% from the original, and the vibration is carried out in several stages, and first the vibration is carried out in the frequency range 1 - 20 kHz for a time at which the compression deformations of the material will replace tensile deformations , and then go to a frequency equal to the natural frequency of the material. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ультразвуковые излучатели размещают на торцах материала и вибровоздействия производят попеременно с одного, а затем другого торца, причем время T вибровоздействия с каждого торца определяют из выражения T = Л/Ф, где Л - длина материала, м; Ф - скорость миграции - скорость перемещения (миграции) флюидов в капиллярах материала под воздействием упругой волны, м/с. 2. The method according to p. 1, characterized in that the ultrasonic emitters are placed on the ends of the material and the vibrations are produced alternately from one and then the other end, and the vibration time T from each end is determined from the expression T = L / F, where L is the length material, m; Ф - migration rate - velocity of movement (migration) of fluids in the capillaries of the material under the influence of an elastic wave, m / s. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после потери массы в размере 6 - 12% от первоначального нагнетают в материал антисептические растворы и нагнетание производят в течение времени, при котором масса изделия не достигает первоначальной величины. 3. The method according to p. 1, characterized in that after loss of mass in the amount of 6-12% of the original, antiseptic solutions are injected into the material and injection is carried out for a time at which the mass of the product does not reach the original value. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для повышения гидро- и аэродинамических связей капиллярно-пористых материалов, например пиломатериалов, нагнетают в них растворы поверхностно-активных веществ в совокупности с возбуждением в материале ультразвуковых колебаний, причем амплитуду в знакопеременной упругой волне поддерживают на уровне 0,3 - 0,5 величины разрушающих напряжений для материала. 4. The method according to p. 1, characterized in that in order to increase the hydro- and aerodynamic bonds of capillary-porous materials, for example lumber, surfactant solutions are pumped into them together with the excitation of ultrasonic vibrations in the material, the amplitude being in an alternating elastic wave maintain at the level of 0.3 - 0.5 values of the breaking stresses for the material. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для низкопористых материалов с целью увеличения их проницаемости нагнетают в них нагретые разупрочняющие растворы, например ПАВ, нагретые до 55 - 65oС, возбуждают ультразвуковые колебания и инициируют в парах, трещинах и капиллярах материала кавитирующие процессы, причем энергию E кавитирующего пузырька, возникающего в зоне разряжения и схлопывающегося в зоне сжатия ультразвуковой волны, определяют из выражения
E= πP0R3˙4 / 3,
где R - размер кавитирующего пузырька, мм;
P0 - давление в порах, трещинах и капиллярах материала в отсутствие ультразвуковой волны, м/с.
5. The method according to p. 1, characterized in that for low-porosity materials, in order to increase their permeability, heated softening solutions are injected into them, for example, surfactants heated to 55 - 65 o C, excite ultrasonic vibrations and initiate in vapors, cracks and capillaries of the material cavitating processes, and the energy E of the cavitating bubble that occurs in the rarefaction zone and collapses in the compression zone of the ultrasonic wave is determined from the expression
E = πP 0 R 3 ˙4 / 3,
where R is the size of the cavitating bubble, mm;
P 0 - pressure in the pores, cracks and capillaries of the material in the absence of an ultrasonic wave, m / s.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процессов пропитки и сушки, в материале возбуждают ультразвуковые колебания, частоту которых согласуют с собственными частотами флюидов - жидкостей и газово-воздушных включений, содержащих в порах, трещинах и капиллярах материала, и вибровоздействия ультразвуком осуществляют в течение времени, при котором достигают положительного эффекта. 6. The method according to p. 1, characterized in that, in order to intensify the impregnation and drying processes, ultrasonic vibrations are excited in the material, the frequency of which is consistent with the natural frequencies of fluids - liquids and gas-air inclusions containing in the pores, cracks and capillaries of the material , and vibration exposure by ultrasound is carried out during the time at which a positive effect is achieved. 7. Устройство для пропитки и сушки капиллярно-пористых материалов, например пиломатериалов или композитов, содержащее ванну, заполненную жидкой рабочей средой, и подвижные электроды с излучателями ультразвуковых колебаний, генератор ультразвуковых колебаний и источник постоянного напряжения, отличающееся тем, что, с целью интенсификации процессов сушки и пропитки, устройство дополнительно содержит широкополосные ультразвуковые излучатели, усилитель с программным управлением, усилитель мощности, соединенные последовательно между собой по входу микропроцессорного блока. 7. A device for the impregnation and drying of capillary-porous materials, such as lumber or composites, containing a bath filled with a liquid working medium, and movable electrodes with emitters of ultrasonic vibrations, an ultrasonic oscillator and a constant voltage source, characterized in that, in order to intensify the processes drying and impregnation, the device further comprises a broadband ultrasonic emitters, a programmable amplifier, a power amplifier connected in series between battle at the input of the microprocessor unit.
SU5023263 1991-11-21 1991-11-21 Method and device for impregnating and drying of capillary-porous materials RU2010701C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5023263 RU2010701C1 (en) 1991-11-21 1991-11-21 Method and device for impregnating and drying of capillary-porous materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5023263 RU2010701C1 (en) 1991-11-21 1991-11-21 Method and device for impregnating and drying of capillary-porous materials

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2010701C1 true RU2010701C1 (en) 1994-04-15

Family

ID=21594934

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5023263 RU2010701C1 (en) 1991-11-21 1991-11-21 Method and device for impregnating and drying of capillary-porous materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2010701C1 (en)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2191331C1 (en) * 2001-12-13 2002-10-20 Феоктистов Евгений Ильич Plank drying method
RU2191332C1 (en) * 2001-12-13 2002-10-20 Феоктистов Евгений Ильич Plank drying method
RU2191330C1 (en) * 2001-12-13 2002-10-20 Феоктистов Евгений Ильич Plank drying method
RU2270966C2 (en) * 2004-04-07 2006-02-27 НИУ "Институт теоретической и прикладной механики" СО РАН (НИУ ИТПМ СО РАН) Mode of drying materials and arrangement for its execution
RU2298139C2 (en) * 2005-02-11 2007-04-27 Тагир Фарухович Каримов Timber drying method, mainly beams or logs (variants)
RU2327518C2 (en) * 2006-08-14 2008-06-27 ЗАО "Северо-Западная Экологическая компания" Method of obtaining sorbent for liquid hydrocarbons
WO2008085080A1 (en) * 2007-01-12 2008-07-17 Pamir Enterprises Limited Method for drying plant raw material or materials
RU2334922C1 (en) * 2007-01-19 2008-09-27 Тагир Фарухович Каримов Method of timber drying, mainly cants or logs (versions)
RU2423655C1 (en) * 2009-10-26 2011-07-10 Сергей Алексеевич Бахарев Method for combined drying of wood using waves of different physical nature
RU2466860C1 (en) * 2011-04-01 2012-11-20 Юрий Владимирович Борисов Method of obtaining modified wood "drevit" and device for its implementation
RU2486055C2 (en) * 2008-07-02 2013-06-27 Фибролайн Франс Device and method of impregnating porous materials with powder
CN106272834A (en) * 2016-09-22 2017-01-04 安徽三和工艺品有限公司 A kind of board surface carbonization treatment technique
CN106313249A (en) * 2016-09-22 2017-01-11 安徽三和工艺品有限公司 Deep carbonation method for thick and heavy wood plate
RU218559U1 (en) * 2023-04-19 2023-05-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева" (РХТУ им. Д. И. Менделеева) DEVICE FOR INTENSIFICATION OF VACUUM FREEZING DRYING PROCESS WITH SIMULTANEOUS CONTROL OF INFRARED HEATING AND REPLACEABLE ULTRASOUND SOURCE IN WORKING CHAMBER VOLUME

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2191331C1 (en) * 2001-12-13 2002-10-20 Феоктистов Евгений Ильич Plank drying method
RU2191332C1 (en) * 2001-12-13 2002-10-20 Феоктистов Евгений Ильич Plank drying method
RU2191330C1 (en) * 2001-12-13 2002-10-20 Феоктистов Евгений Ильич Plank drying method
RU2270966C2 (en) * 2004-04-07 2006-02-27 НИУ "Институт теоретической и прикладной механики" СО РАН (НИУ ИТПМ СО РАН) Mode of drying materials and arrangement for its execution
RU2298139C2 (en) * 2005-02-11 2007-04-27 Тагир Фарухович Каримов Timber drying method, mainly beams or logs (variants)
RU2327518C2 (en) * 2006-08-14 2008-06-27 ЗАО "Северо-Западная Экологическая компания" Method of obtaining sorbent for liquid hydrocarbons
WO2008085080A1 (en) * 2007-01-12 2008-07-17 Pamir Enterprises Limited Method for drying plant raw material or materials
RU2334922C1 (en) * 2007-01-19 2008-09-27 Тагир Фарухович Каримов Method of timber drying, mainly cants or logs (versions)
RU2486055C2 (en) * 2008-07-02 2013-06-27 Фибролайн Франс Device and method of impregnating porous materials with powder
RU2423655C1 (en) * 2009-10-26 2011-07-10 Сергей Алексеевич Бахарев Method for combined drying of wood using waves of different physical nature
RU2466860C1 (en) * 2011-04-01 2012-11-20 Юрий Владимирович Борисов Method of obtaining modified wood "drevit" and device for its implementation
CN106272834A (en) * 2016-09-22 2017-01-04 安徽三和工艺品有限公司 A kind of board surface carbonization treatment technique
CN106313249A (en) * 2016-09-22 2017-01-11 安徽三和工艺品有限公司 Deep carbonation method for thick and heavy wood plate
RU218559U1 (en) * 2023-04-19 2023-05-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева" (РХТУ им. Д. И. Менделеева) DEVICE FOR INTENSIFICATION OF VACUUM FREEZING DRYING PROCESS WITH SIMULTANEOUS CONTROL OF INFRARED HEATING AND REPLACEABLE ULTRASOUND SOURCE IN WORKING CHAMBER VOLUME
RU2837331C1 (en) * 2024-10-04 2025-03-28 Никита Сергеевич Монастыршин Wood processing method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2010701C1 (en) Method and device for impregnating and drying of capillary-porous materials
US5484537A (en) Particle manipulation in an ultrasonic field
US2651148A (en) Ultrasonic vibratory device
EP0661090B1 (en) Liquid treating method and liquid treating apparatus
CN102781350A (en) Device and system for generating high frequency shock waves and method of use
JPH0775759A (en) Method and device for safe vibration of ultrasonic decomposer
CN107287408A (en) High-frequency percussion vibrational system and method for eliminating residual stress
US11814331B2 (en) Method for reducing propellant curing residual stress by high-energy acoustic beam
RU2117040C1 (en) Method of disintegrating biological cells
RU2100313C1 (en) Method of manufacturing items from powder
RU2000388C1 (en) Method of making a drill and cast-in-place pile
SU931236A1 (en) Method of exciting high-frequency elastic oscillations in structures
SU1045118A1 (en) Article vibration-acoustic checking method
SU1692672A1 (en) Ultrasonic treatment technique
Ogi et al. Contactless monitoring of surface-wave attenuation and nonlinearity for evaluating remaining life of fatigued steel
Delgado et al. Steering single-element ferroelectric materials using biaxial driving
SU947750A1 (en) Electromagnetic acoustic method of checking of conductive articles
RU2030255C1 (en) Method and device for machining of metals
SU953551A1 (en) Method of touch-free excitation of ultrasonic oscillation in article of magnetic materials
Cabeza et al. Experimental detection of a subharmonic route to chaos in acoustic cavitation through the tuning of a piezoelectric cavity
Riera et al. Nonlinear behaviour of power ultrasonic transducers for food processing
Iernetti et al. Cavitation threshold dependence on the rate of the transducer voltage variation
RU2319089C1 (en) Method for lumber drying and installation for its realization
Storm Sonic Excitation of an Air Bubble in Gel
CN201175487Y (en) Micro piezoelectric type vibration dispensation device