Способ разрушения резинотехнических изделий, армированных металлическими элементами, электрическими высоковольтными импульсными разрядами
Владельцы патента RU 2425749:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет (RU)
Способ заключается в том, что армированное металлическими элементами резинотехническое изделие помещают в криогенный контейнер с жидким азотом и выдерживают до приобретения изделием хрупкого состояния. После чего на изделие воздействуют электрическими высоковольтными импульсами с градиентом энергии от 2 до 15 Дж/мм. Далее охлажденное в жидком азоте изделие перемещают в рабочий контейнер, заполненный газообразным азотом и оснащенный электродами. Потом осуществляют электрические высоковольтные разряды, при этом расстояние между электродами по поверхности резинового слоя изделия не менее чем в 5,3 раза превышает толщину резинового слоя изделия. Изобретение обеспечивает снижение расхода жидкого азота. 1 табл.
Изобретение относится к переработке пластиков, а именно к отделению пластиков от других материалов, и может найти применение для отделения и измельчения резинового слоя резинотехнических изделий, армированных металлическими элементами, электрическими высоковольтными импульсными разрядами.
Известен способ разрушения резины электрическими импульсными разрядами (Патент РФ №2050276 на изобретение "Способ разрушения эластичных материалов", МПК B29B 17/02, публ. 1995 г. Прототип). Сущность способа состоит в следующем. Изделие из эластичного материала (резина, полихлорвинил, полиуретан и др.) помещают в криогенный контейнер, заполненный жидким азотом и оснащенный электродами, и выдерживают до приобретения изделием хрупкого состояния. Затем между электродами, размещенными в жидком азоте, производят электрические высоковольтные импульсные разряды с градиентом энергии в импульсе от 2 то 15 Дж/мм.
Недостатком способа по патенту №2050276 является то, что процесс охлаждения и разрушения изделия из эластичного материала осуществляется в одном контейнере, что приводит к значительному расходу жидкого азота на испарение за счет теплового воздействия электрических разрядов, а также разбрызгивания жидкого азота достаточно мощными гидродинамическими ударами, сопровождающими электрические разряды в конденсированной среде.
Поставлена задача снизить расход жидкого азота.
Эта задача решена следующим образом. В соответствии с прототипом способ разрушения резинотехнических изделий, армированных металлическими элементами, электрическими высоковольтными импульсными разрядами заключается в том, что армированное металлическими элементами резинотехническое изделие помещают в криогенный контейнер с жидким азотом до приобретения изделием хрупкого состояния, после чего на изделие воздействуют электрическими высоковольтными импульсами с градиентом энергии от 2 до 15 Дж/мм. Согласно изобретению, охлажденное в жидком азоте изделие перемещают в рабочий контейнер, заполненный охлажденным газообразным азотом и оснащенный электродами, и осуществляют электрические высоковольтные разряды, при этом расстояние между электродами по поверхности резинового изделия не менее чем в 5,3 раза превышает толщину резинового слоя изделия.
Испытания способа проводились в два этапа: на первом этапе определялись техническая возможность и условия осуществления способа, на втором этапе - экономическая целесообразность применения способа.
Первый этап. Из конвейерной ленты толщиной 16 мм, армированной стальной лентой толщиной 1 мм, изготавливали образцы размером от 45×45 мм до 65×65 мм. Суммарная толщина резинового слоя по обе стороны от стальной ленты составляла 15 мм. Образцы помещали в криогенный контейнер и выдерживали до приобретения резиной хрупкого состояния. Затем охлажденные образцы перемещали в рабочий контейнер, заполненный охлажденным газообразным азотом и оснащенный электродами. Каждый из образцов устанавливали между электродами по геометрическому центру образца, после чего на электроды подавали высоковольтные импульсы с амплитудой напряжения 200 кВ и длительностью фронта импульса 0,2 мкс. Градиент энергии в импульсе, как и прототипе, выбирался в пределах от 2 до 15 Дж/мм.
Результаты первого этапа испытаний представлены в таблице. Из данных, приведенных в таблице, следует, что для обеспечения 100% вероятности электрического пробоя образца, а следовательно его разрушения, кратчайшее расстояние между электродами по поверхности резинового слоя образца по крайней мере в 5,3 раза должно превышать толщину резинового слоя. Только при этом условии обеспечивается техническая возможность осуществление способа.
Второй этап. Из вышеупомянутой транспортерной ленты изготовили 20 образцов массой 0,5 кг, каждый разделили на две партии по 10 штук. Первую партию образцов поочередно помещали в криогенный контейнер с жидким азотом, выдерживали до хрупкого состояния, а затем в этом же контейнере разрушали электрическими разрядами до полного отделения резинового слоя от металлической ленты и измельчения резины. Расход жидкого азота составил 1 кг на 1 кг разрушенных образцов.
Вторую партию образцов также поочередно помещали в криогенный контейнер с жидким азотом, выдерживали до хрупкого состояния, после чего перемещали в рабочий контейнер, заполненный охлажденным газообразным азотом, где и разрушали электрическими разрядами. Расход жидкого азота составил 0,6 кг на 1 кг разрушенных образцов. Следовательно расход жидкого азота был снижен на 40%.
При стоимости жидкого азота около 30 руб. за 1 кг экономический эффект от использования охлажденного газообразного азота составляет 12 руб. на каждый кг разрушаемых образцов из резинотехнических изделий.
Технический результат изобретения - снижение расхода жидкого азота.
| Таблица | |||
| Размеры образца, мм | Толщина резинового слоя образца, мм | Кратчайшее расстояние между электродами по поверхности резинового слоя образца, мм | Вероятность пробоя образца, % |
| 45×45 | 15 | 60 | 0 |
| 50×50 | 15 | 65 | 20 |
| 55×55 | 15 | 70 | 50 |
| 60×60 | 15 | 75 | 90 |
| 65×65 | 15 | 80 | 100 |
Способ разрушения резинотехнических изделий, армированных металлическими элементами, электрическими высоковольтными импульсными разрядами, заключающийся в том, что армированное металлическими элементами резинотехническое изделие помещают в криогенный контейнер с жидким азотом и выдерживают до приобретения изделием хрупкого состояния, после чего на изделие воздействуют электрическими высоковольтными импульсами с градиентом энергии от 2 до 15 Дж/мм, отличающийся тем, что охлажденное в жидком азоте изделие перемещают в рабочий контейнер, заполненный газообразным азотом и оснащенный электродами, и осуществляют электрические высоковольтные разряды, при этом расстояние между электродами по поверхности резинового слоя изделия не менее чем в 5,3 раза превышает толщину резинового слоя изделия.
