专利名称：可控脉冲电渗干燥多孔材料的方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及可控脉冲电渗干燥多孔材料的方法及其装置。
许多结构材料特别是建筑材料如混凝土、石膏、砖、岩石等以及大量的绝缘材料内都有许多毛细管。由于毛细管的存在，当它们处于潮湿的土壤等湿润的环境下时这些多孔材料往往容易渗水；长期处于湿润状态潜在地恶化了多孔材料的性能。已有的干燥多孔材料的方法有两种一种是通过加热通风来干燥多孔材料，另一种就是通过电渗法干燥多孔材料。加热通风法干燥多孔材料不仅干燥速度慢，耗能大而且加热时可能会使多孔材料翘曲或开裂。电渗法干燥在理论上已经成熟，然而在实际应用中却有明显的缺点传统的电渗干燥系统采用的是直流电压，当该系统应用一段时间后由于电极极化在阴极电极上会形成一层很大电阻的薄膜，同时阳极也处于高度电腐蚀状态，这就使得该系统的电性能降低进而使系统的干燥效率下降；传统的电渗法干燥多孔材料未涉及干燥程度。
本发明的目的是研制一种可控脉冲电渗干燥多孔材料的方法及其装置，该方法能实现干燥速度快，耗能低的目的，采用可控脉冲电压能解决电极极化带来的问题，使电渗干燥系统应用一段时间后在阴极电极上不产生大电阻薄膜，降低阳极腐蚀程度，提高干燥系统的干燥效率。本发明的装置能够控制电渗法干燥多孔材料的干燥程度。
为了达到上述目的，本发明采用的解决方案结合
图1和图2作出具体说明。图1是本发明装置图的总体结构示意图，图2是本发明所采用的脉冲电压波形示意图。图1中包含了两个电极对A1，C1，A2，C2；A1，A2是嵌入多孔材料中的阳极，C1，C2是埋入地下的阴极。两电极对通过导线L1，L2，L3，L4分别连到电源的输出端，电源包括了一个能产所需脉冲的脉冲发生器。同时两电极对通过导线M1，M2，M3，M4分别连到一监测器上，监测器通过一个控制器与电源相连。该监测器包括了一个电压监测器和一个湿度监测器，湿度监测器与阳极相连。电源通过脉冲发生器分别给两对电极提供一个脉冲电压，该脉冲电压的波形图如图2。在一个周期内，先输出一正脉冲，大小为+Vs(36V)，持续时间为t1；紧接着输出一负脉冲，大小为-Vs(-36V)，持续时间为t2；最后阶段输出一个零电压脉冲，持续时间为t3；t2小于t1，电渗开始阶段t3远小于t2，最好是不超过20ms；整个脉冲周期为Tp。湿度监测器首先监测到材料的湿度超过一定值时激发控制器，控制器计算出所需的湿度变化，根据该变化值在一个预先设定的测量周期下由控制器激活电压监测器，该预设周期为脉冲周期的倍数。当脉冲波的零脉冲t3开始时，控制器触发电压监测器测量两电极对阴阳极间的电势差。因为此时在阴阳极之间没有工作电压，电压监测器通过测出的阴阳极间的电势差ΔVp能监测出电极的极化状态，ΔVp1指A1，C1间的电势差，ΔVp2指A2，C2间的电势差。根据ΔVp和ΔVp的变化值，控制器向脉冲发生器给出一个控制值用以改变脉冲零电压阶段的持续时间t3和脉冲周期时间Tp，该控制值与ΔVp/ΔVs比值有关。ΔVp增大，t3或Tp也增大；ΔVp不变或减小时，t3或Tp不变。最开始，脉冲周期Tp预设定在1～4s间，t3小于20ms(10～20ms间最好)；随着阴阳极间的电势差ΔVp的变化，可调的Tp可增大到40s。通过控制调节t3(增大t3，ΔVp减小)或Tp，可以使电极完全退极，退极后ΔVp始终只保持一个很小的工作电压V3。电渗干燥过程中，当多孔材料的相对湿度下降到给定标准时，该方法通过调节t3或Tp能保证多孔材料内部水分中的阳离子停止移动进而干燥过程结束。这时控制器将电源置于一个维护期，该阶段电流低，脉冲电压周期为开始的5～10倍，t3为1～8s。如果该方法用于干燥大型建筑，维护期可更长，测量控制电极极化状态的周期也可能达到一天或是更长的时间。在有两个电极对时，控制器能够控制两个测量周期；电压监测器在同步脉冲下工作，只是两脉冲的t3不同。利用时分复用的方法可以只需要一个电压监测器就能测量出两对电极间的ΔVp1和ΔVp2。控制器在第一个测量周期里激活监电压器去测量第一对电极A1，C1并在接着的测量周期里激活电压监测器去测量第二对电极A2，C2，这样在不同的测量周期里电压监测器监测出ΔVp1和ΔVp2，这两个值在测量时间上可能很近。测量周期可以通过脉冲发生器改变脉冲周期来调节。控制器控制部分包括控制测量周期和电源功率。
本发明能用于干燥任何的多孔材料，包括混凝土、各种建筑用砖、各类岩石、矿石、土壤以及许多人工材料。另外在电渗过程中本发明装置中阴阳极间有电容(图1中的Lc1和Lc2)。
权利要求
1.可控直流脉冲电渗干燥多孔结构材料的方法，该方法用到一对或多对电极对，每对电极对包括一个多孔结构材料中的阳极和和植入土壤中的阴极，阴阳极分别连到一个能产生周期脉冲的直流电源上。每个脉冲周期为Tp，先是一个正脉冲，大小为Vs，持续时间是t1；接着是一个负脉冲，大小也为Vs，持续时间是t2，t2小于t1；最后是一个零脉冲，持续时间是t3，最开始时远小于t1或t2。该方法的特征在于当多孔材料的湿度超过一定程度时，干燥开始，通过测得阴阳极间的电势差ΔVp，依据ΔVp/ΔVs的比值调节零脉冲持续时间t3或脉冲周期Tp。在一个预设定的测量周期下不断重复测量ΔVp；当从一个测量周期到另一个测量周期测得ΔVp增大，则增大t3或Tp，否则t3或Tp保持不变。当材料的湿度下降到设定标准时，t3或Tp增大到足以使材料内的阳离子停止运输水分，此时干燥过程停止，脉冲不变进入维护期。
2.根据权利要求1中可控直流脉冲电渗干燥多孔结构材料的方法，其特征在于正负脉冲的大小为36V。
3.根据权利要求1中可控直流脉冲电渗干燥多孔结构材料的方法，其特征在于正脉冲持续时间t1为负脉冲持续时间t2的5～10倍。
4.根据权利要求1中可控直流脉冲电渗干燥多孔结构材料的方法，其特征在于脉冲周期时间Tp可调范围为1～40s。
5.根据权利要求1中可控直流脉冲电渗干燥多孔结构材料的方法，其特征在于脉冲维护期脉冲周期Tp和零脉冲持续时间t3为起始时的5～10倍。
6.根据权利要求1中可控直流脉冲电渗干燥多孔结构材料的方法，其特征在于电压监测器测量周期为一个脉冲周期到几天。
7.根据权利要求1到8，当应用多对电极时，该方法的特征在于用每个电极对的脉冲波形由通过时分复用法在同一测量周期内测得的电势差ΔVp调节。
8.根据权利要求1中可控直流脉冲电渗干燥多孔结构材料的方法，其特征在于控制器分别与电源、监测器和湿度计相连。
9.可控直流脉冲电渗干燥多孔结构材料的装置，其特征在于电极分别连到监测器上，电压监测器和湿度监测器分别与控制器相连，控制器与电源相连。
全文摘要
可控脉冲电渗干燥多孔材料的方法，该方法是首先由湿度监测器反映出湿度，由控制器计算出所需湿度变化，然后在电渗的电极间加以电脉冲，在电脉冲中的零脉冲t
文档编号E02D19/00GK1534264SQ0312127
公开日2004年10月6日 申请日期2003年4月1日 优先权日2003年4月1日
发明者韩静涛, 皮华春 申请人:韩静涛, 皮华春