Способ разрушения многокомпонентных изделий


 


Владельцы патента RU 2526947:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)

Изобретение относится к области переработки и утилизации вторичного сырья. Способ разрушения многокомпонентных изделий, состоящих из металлических элементов с прикрепленными к ним изоляционными элементами, включающий создание в них поля механических напряжений, превышающих предел их механической прочности от воздействия мощных ударных волн, источником которых является канал разряда, сформированный в воде между электродами, установленными в корпусе и подключенными к генератору высоковольтных импульсов, отличающийся тем, что для создания поля механических напряжений в изоляционных элементах изделий, превышающих предел их механической прочности, используют разряды с градиентом энергии 0.8-0.9 Дж/мм, которые осуществляют на границе раздела воды и разрушаемых изоляционных элементов. Изобретение позволяет извлекать металлические элементы без повреждений и снизить энергозатраты на процесс разрушения. 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области переработки и утилизации вторичного сырья.

Известен способ электроимпульсного разрушения твердых тел. (Усов А.Ф, Семкин Б.В, Зиновьев Н.Т. Переходные процессы в установках электроимпульсных технологий, Л.: Наука,1987, с.6-16). Разрушение твердых тел происходит от воздействия мощных ударных волн, источником которых является канал разряда, сформированный между электродами, подключенными к генератору высоковольтных импульсов. Недостатком указанного технического решения являются высокие энергозатраты на процесс разрушения и повреждаемость металлических деталей многокомпонентных изделий при использовании разрядов с энергией в сотни джоулей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к настоящему изобретению является способ электрогидравлического разрушения твердых тел по патенту RU 2038150. Способ электрогидравлического разрушения твердых тел осуществляют путем создания в твердом теле поля механических напряжений, превышающих предел его прочности от воздействия на него мощных ударных волн, источником которых является канал разряда, сформированный в воде между электродами, установленными в воде и подключенными к генератору высоковольтных импульсов.

Недостатком указанного технического решения является недостаточная сохранность металлических элементов изделия из-за появления на них прижогов, обусловленных их контактом с плазмой канала разряда и относительно высокие энергозатраты, связанные с применением достаточно мощных импульсных разрядов.

Задача - повышение степени сохранности металлических элементов изделий и снижение энергозатрат на процесс разрушения.

В предлагаемом способе разрушения многокомпонентных изделий, состоящих из металлических элементов с прикрепленными к ним изоляционными элементами, создают в них поля механических напряжений, превышающих предел их механической прочности с помощью ударных волн, генерируемых каналом разряда, сформированного между электродами, установленными в корпусе и подключенными к генератору высоковольтных импульсов. Для создания поля механических напряжений, превышающих предел механической прочности в изоляционных элементах, используют разряды с градиентом энергии 0,8-0,9 Дж/мм, которые осуществляют на границе раздела воды и разрушаемых изоляционных элементов.

Возможность разрушения многокомпонентных изделий, состоящих из металлических элементов с прикрепленными к ним изоляционными элементами предлагаемым способом, обусловлена использованием разряда по границе раздела вода-твердое тело-изоляционные элементы, что позволяет исключить протекание через металлические элементы разрядного тока и тем самым предотвратить появление на них прижогов в местах контакта с плазмой канала разряда и создать разряд при меньшей напряженности электрического поля (Семкин Б.В. Электрический взрыв в конденсированных средах. - Томск.: ТПИ, 1979, с.6-16). Это позволяет при значительно меньших, чем в известном способе, энергозатратах осуществить разрушение изоляционных элементов.

Пример конкретного исполнения.

На чертеже приведена схема установки для реализации заявляемого способа. Она содержит дроссель насыщения 1, повысительно-выпрямительное устройство 2 (ВТМ-20/50), генератор высоковольтных импульсов 3, состоящий из конденсаторов 4 и воздушного разрядника 5, рабочую камеру 6, заполненную дистиллированной водой и содержащую систему электродов 7 коаксиальной конструкции, изделие содержащее металлические элементы 8, впаяные в изоляционные элементы 9 в узлах 10.

Для конкретного выполнения заявляемого способа выбирались следующие параметры установки. Емкость каждого конденсатора 4-С=104пФ. Величина межэлектродного промежутка 4 мм. Для варьирования градиента энергии на межэлектродном промежутке изменяют амплитуду импульса от 20 до 25 кВ. В качестве объекта воздействия использованы бракованные изделия электронно-оптических систем кинескопов, состоящие из металлических элементов, объединенные с помощью изоляционных элементов в единную конструкцию. Разрушения изделий проведены в дистиллированной воде с удельным сопротивлением 106 Ом·см.

Способ осуществляют следующим образом. Изделие закрепляют в рабочей камере, в которую заливают дистиллированную воду. Электроды 7 размещают на поверхности изоляционных элементов 9 в узлах 10, где они соединены с металлическими элементами 8 и затем включают установку. При этом происходит зарядка конденсаторов 4 генератора высоковольтных импульсов 3 до напряжения пробоя воздушного разрядника 5. При срабатывании воздушного разрядника 5 происходит разряд конденсаторов 4 в системе электродов 7 коаксиальной конструкции с градиентом энергии 0.8, 0.85, 0.9 Дж/мм и образованием канала разряда по границе раздела воды и разрушаемых изоляционных элементов 9. Генерируемые каналом разряда ударные волны вызывают разрушение изоляционных элементов 9 в узлах 10 изделия. При этом металлические элементы 8 полностью освобождаются от изоляционных элементов 9 при полной сохранности всех металлических деталей. В таблице представлены результаты экспериментов.

Из таблицы следует, что в случае использования разрядов с градиентом энергии 0.8-0.9 Дж/мм на границе раздела воды и разрушаемых изоляционных элементов 9 в узлах 10 происходит эффективное разрушение изоляционных элементов 9, сопровождающееся полным отделением кусков изоляции от металлических деталей. При тщательном осмотре металлических элементов 8 под микроскопом механических дефектов, а также прижогов не обнаружено, а извлеченные металлические элементы полностью соответствуют ГОСТу и могут быть повторно использованы в производстве.

Вне этого предела способ не эффективен, т.к. при использовании разрядов с градиентом энергии менее 0.8 Дж/мм, например 0.6 Дж/мм, хотя и происходит разряд между электродами, но энергии, выделенной в канале разряда, при этом недостаточно для эффективного разрушения изоляционных элементов изделия, поэтому полного отделения изоляции от металлических элементов не наблюдается. На ряде из них остаются кусочки изоляции. При еще меньших градиентах энергии, например, 0.36 Дж/мм разрушение изолятора не происходит из-за недостаточной интенсивности гидродинамических возмущений. Использование разрядов с градиентом энергии более 0.9 Дж/мм энергетически невыгодно и, кроме того, на некоторых металлических элементах имеют место механические дефекты, обусловленные деформацией.

Таким образом, осуществление способа разрушения многокомпонентных изделий, в данном случае узлов электронно-оптических систем наиболее целесообразно, когда градиент энергии разрядов составляет 0.8-0.9 Дж/мм. Вне этого предела способ либо вообще не выполним, либо не эффективен из-за появления механических дефектов на металлических элементах и достаточно высоких энергозатрат.

Разрушение изоляционных элементов изделий по способу-прототипу неприемлемо из-за высоких энергозатрат и повреждения металлических элементов изделий мощными динамическими воздействиями при разрядах с градиентом энергии, в десятки раз превышающих заявляемый режим.

Наиболее перспективное применение данного способа - переработка отходов и непригодных для эксплуатации электрорадиоламповых изделий с целью возврата в производство металлов, стекла и керамики, а также деталей, пригодных для повторного применения.

Способ разрушения многокомпонентных изделий

Таблица
№ п/п Амплитуда импульса, кВ Энергия импульса, Дж Градиент энергии, Дж/мм Результат воздействия Примечание
1 17 1,45 0,36 Изоляция не разрушена.
2 22 2,42 0,6 Нет полного отделения
металлических элементов от
изоляции.
3 25 3,20 0,8 Изоляция разрушена. Металлические элементы полностью Предлагаемый способ
отделены от изоляции и не имеют дефектов.
4 26 3,8 0,85 Изоляция разрушена. Металлические элементы полностью Предлагаемый способ
отделены от изоляции и не имеют дефектов.
5 27 3,64 0,9 Изоляция разрушена. Металлические элементы полностью Предлагаемый способ
отделены от изоляции и не имеют дефектов.
6 30 4,5 1,13 Эффективное разрушение изоляции. На некоторых
металлических элементах
механические дефекты.
7 32 5,1 1,3 Эффективное разрушение изоляции. Дефекты на всех
металлических элементах

Способ разрушения многокомпонентных изделий, состоящих из металлических элементов с прикрепленными к ним изоляционными элементами, включающий создание в них поля механических напряжений, превышающих предел их механической прочности от воздействия мощных ударных волн, источником которых является канал разряда, сформированный в воде между электродами, установленными в корпусе и подключенными к генератору высоковольтных импульсов, отличающийся тем, что для создания поля механических напряжений в изоляционных элементах изделий, превышающих предел их механической прочности, используют разряды с градиентом энергии 0.8-0.9 Дж/мм, которые осуществляют на границе раздела воды и разрушаемых изоляционных элементов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области бурения скважин и стволов. Способ бурения твердых тел электрическими импульсными разрядами включает разрушение твердых тел непосредственно высоковольтными импульсными электрическими разрядами в твердых телах между высоковольтным и заземленным электродами электроимпульсного бурового наконечника.

Изобретение относится к области гражданского строительства, атомной и нефтегазовой отраслям и может быть использовано для бурения различных отверстий. Устройство содержит электродвигатель, редуктор с полым валом, источник лазерного излучения, инструмент для сверления, механизм возвратно-поступательной подачи инструмента сверления, оптическое волокно, газовую систему, резервуар для жидкости, смеситель, систему впрыскивания жидкости в смеситель, систему отсасывания, каналы для охлаждения оптического волокна, для подачи хладагента в зону забоя и для отвода отсасываемых из зоны забоя хладагента и шлама.

Изобретение относится к области гражданского строительства, атомной и нефтегазовой отраслям и может быть использовано в сейсмических районах для бурения различных отверстий.

Изобретение относится к области гражданского строительства, атомной и нефтегазовой отраслям и может быть использовано в сейсмических районах для бурения отверстий в бетонных зданиях с целью их укрепления стяжками и в опасных отвесных участках горной породы, для бурения тонких диагностических глубоких отверстий в многометровых бетонных стенах могильников с захоронениями радиоактивных веществ, для бурения в стенке скважины локальных боковых отверстий в окружающей породе.

Изобретение относится к горнодобывающей и строительной отраслям промышленности. Способ электроразрядного разрушения твердых материалов включает формирование шпура в твердом материале, размещение в нем картриджа с веществом, предающим ударную волну, и взрываемым проводником, и инициирование разряда взрывающимся проводником.

Изобретение относится к области проходки скважин и стволов высоковольтными разрядами в крепких горных породах и может найти применение в горнодобывающей промышленности, а также в строительной отрасли.

Изобретение относится к горнодобывающей и строительной отрасли промышленности. .

Изобретение относится к области горного и дорожно-строительного машиностроения, а именно к электромагнитным импульсным механизмам, и может быть использовано для разрушения горных пород, отделения шламовых образований в ковшах для разливки металлов, активизации рабочих органов горных машин, вибровозбудителя в вибротранспортных машинах и т.п.

Изобретение относится к техническим средствам для бурения скважин и проходки стволов с помощью высоковольтных импульсных разрядов, развивающихся непосредственно в горной породе, и может найти применение в горной промышленности для проходки скважин и стволов в крепких горных породах глубиной сотни метров.

Изобретение относится к техническим средствам для электроимпульсного бурения с обратной внутренней промывкой скважин сплошного бурения или с отбором керна и может найти применение при геологоразведочных работах, в горнодобывающей промышленности, при строительных и других работах, где требуется бурение скважин в крепких горных породах.

Изобретение относится к дроблению алмазов при изготовлении алмазного породоразрушающего инструмента. .

Изобретение относится к переработке промышленных отходов. .

Изобретение относится к способам добычи полезных ископаемых растворением, например с помощью щелочного или кислотного выщелачивающего вещества, а именно к извлечению золота и других благородных металлов из золотосодержащего сырья, такого как полиметаллические руды, упорные руды, концентраты, хвосты обогащения, вторичное сырье и другое подобное сырье.

Изобретение относится к добыче и переработке тяжелых минералов из труднообогатимых рудных и комплексных россыпных месторождений, в частности с повышенным содержанием мелкого золота в сростках.

Изобретение относится к добыче и переработке тяжелых минералов из труднообогатимых рудных и комплексных россыпных месторождений, в частности - с повышенным содержанием мелкого и тонкого золота в сростках.

Изобретение относится к селективному разупрочнению и дезинтеграции материала, содержащего ферромагнитные компоненты (магнетит, пирротин, ферросплавы и т.п.), и может быть использовано, например, при подготовке руд и отходов производства (вскрышные горные породы, шлаки, хвосты обогащения и т.д.) к обогащению и другим видам переработки.

Изобретение относится к области измельчения материалов и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, где применяются дисперсные материалы. .

Изобретение относится к области топливной энергетики, а именно к способам получения тонкодисперсного водоугольного топлива на основе ископаемых углей, которое может быть использовано для сжигания в котлах, печах и других установках объектов теплоэнергетики.

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к измельчению твердых материалов, в том числе взрывчатых веществ, которые применяются для изготовления смесевого ракетного твердого топлива (СРТТ).

Изобретение относится к технологии переработки изношенных автомобильных шин и может быть использовано на соответствующем производстве. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности разрушающего воздействия ударной волны электрического взрыва проводника, формирование необходимых размеров фракций разрушенной шины и повышение КПД. Способ измельчения изношенных автомобильных шин заключается в охлаждении шин в контейнере с хладагентом до хрупкого состояния резины, инициировании импульсных электрических разрядов через проводники, размещенные вблизи поверхности шин, и осуществлении электрического взрыва проводников. Охлажденную шину перед взрывом помещают в контейнер для измельчения аналогичный профилю шины, выполненный из металлических пластин в виде полос, расположенных перпендикулярно поверхности шины и образующих ячеистую структуру. На бортовые кольца шины устанавливают цилиндрический отражатель бочкообразного профиля, на котором посредством диэлектрических стоек закреплен соосно с шиной в ее полости взрывающийся проводник в виде кольца, который соединяют электрическим контактом с его диаметрально противоположных сторон со стержневыми электродами. 5 ил.
Наверх