УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ ВЫСОКОВОЛЬТНЫМИ ИМПУЛЬСНЫМИ РАЗРЯДАМИ

Полезная модель 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.
Известно устройство для осуществления способа разрушения эластичных материалов, включая и резину, электрическими импульсными разрядами (Патент РФ №2050276 на изобретение "Способ разрушения эластичных материалов" МПК В29В 17/02, публ. 1995 г. Прототип). Устройство состоит из генератора импульсных напряжений с подключенными к нему высоковольтным и заземленным электродами, которые размещены в криогенном контейнере для жидкого азота.
Недостаток данного устройства состоит в том, что при его работе происходит значительный расход жидкого азота. Это объясняется тем, что при электрическом пробое твердого тела (резины) и жидкой среды (жидкий азот), за счет высокой температуры в канале разряда, выделяется большое количество теплоты, которая приводит к нагреву жидкого азота, интенсификации процесса его испарения и потери им криогенных свойств.
Поставлена задача снизить расход жидкого азота.
Эта задача решена следующим образом. В соответствие с прототипом устройство для разрушения резинотехнических изделий высоковольтными импульсными разрядами содержит генератор импульсных напряжений с подключенными к нему электродами и криогенный контейнер для жидкого азота. Согласно полезной модели устройство снабжено рабочим контейнером для охлажденного газообразного азота, в котором размещены упомянутые электроды, установленные торцами друг к другу, при этом кратчайшее расстояние между торцами электродов по крайней мере в 5,3 раза меньше расстояния между ними по поверхности резинового слоя разрушаемого резинотехнического изделия, а контейнеры для жидкого и газообразного азота соединены между собой трубопроводом.
Далее сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором схематично изображено устройство для разрушения резинотехнических изделий высоковольтными импульсными разрядами.
Устройство состоит из криогенного контейнера 1 для жидкого азота, рабочего контейнера 2 для охлажденного газообразного азота и генератора импульсных напряжений 3, вырабатывающего электрические импульсы с амплитудой напряжения 200 кВ и длительностью фронта 0,2 мксек. Криогенный контейнер 1 и рабочий контейнер 2 соединены между собой трубопроводом 4. В рабочем контейнере 2 размещены высоковольтный электрод 5 и заземленный электрод 6, установленные торцами друг к другу. Кратчайшее расстояние между торцами электродов (пробойный промежуток) по крайней мере в 5,3 раза меньше расстояния между ними по поверхности резинового слоя разрушаемого резинотехнического изделия 7.
Резинотехническое изделие 7 помещают в криогенный контейнер 1 с жидким азотом, где его охлаждают до хрупкого состояния. После этого изделие 7 перемещают в рабочий контейнер 2 с охлажденным газообразным азотом, который поступает по трубопроводу 4 из криогенного контейнера 1. Изделие располагают между торцами электродов 5 и 6 и производят его разрушение электрическими импульсами высокого напряжения, вырабатываемых генератором импульсных напряжение 3. Так как электрические разряды производятся в рабочем контейнере 2, заполненном охлажденным газообразным азотом, то потеря криогенных свойств жидким азотом происходит, в основном, за счет его теплообмена с окружающей средой через стенки криогенного контейнера 1.
Испытание устройства проводились в два этапа: на первом этапе определялась его работоспособность, на втором - эффективность работы.
Первый этап. Из конвейерной ленты, армированной металлической лентой, изготавливали 50 образцов с размерами от 45×45 мм до 65×65 мм (толщина конвейерной ленты 16 мм, толщина резинового слоя 15 мм, толщина металлической ленты 1 мм). Указанные образцы помещали в криогенный контейнер 1 с жидким азотом и доводили до хрупкого состояния, после чего их поочередно перемещали в рабочий контейнер 2 с охлажденным газообразным азотом, где и производили их разрушение импульсными электрическими разрядами (градиент энергии в импульсе, как и прототипе варьировался в пределах от 2 до 15 Дж/мм). Испытания показали, что для обеспечения работоспособности устройства необходимо, чтобы кратчайшее расстояние между торцами электродов (пробойный промежуток) по крайне мере в 5,3 раза было меньше расстояния между ними по поверхности резинового слоя изделия. Второй этап. Из вышеуказанной транспортерной ленты изготавливали образцы массой 0,5 кг, десять из которых помещали в контейнер с жидким азотом, охлаждали до хрупкого состояния, после чего в этом же контейнере образцы разрушали электрическими разрядами. Расход жидкого азота составил 1 кг на 1 кг образцов.
Следующие десять образцов помещали в контейнер с жидким азотом, охлаждали до хрупкого состояния, но разрушали электрическими разрядами в контейнере с охлажденным газообразным азотом. Расход жидкого азота составил 0,6 кг на 1 кг образцов, т.е. на 40$ меньше.
Технический результат полезной модели: снижение расхода жидкого азота.