УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к технологии разрушения полимерных материалов, в частности полиоктена с получением порошка, который может быть использован в производстве противотурбулентных присадок для снижения гидродинамического сопротивления потока сырой нефти при перекачке ее по трубопроводам, а также для создания клеевых композиций, кровельных материалов, дорожных покрытий и полимерных красок.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является устройство для разрушения полиоктена (патент РФ №2314912, опубл. 20.01.08, МПК В26В 17/00, C08J/04), содержащее повышающе-выпрямительное устройство, связанное с генератором импульсных напряжений, рабочую камеру наполненную жидким азотом, в которою помещен высоковольтный элекрод положительной полярности, связанный с генератором импульсных напряжений, низковольтный отрицательной полярности электрод сферической формы с отверстиями 1 мм, являющийся дном рабочей камеры и заземленный, контейнер для сбора порошка полиоктена, расположенный под рабочей камерой, загрузочный бункер с дозирующим устройством для подачи крупных кусков полиоктена в рабочую камеру. Кроме того устройство снабжено системой для регистрации параметров импульсов, подаваемых на высоковольтный электрод положительной полярности, включенной между генератором импульсных напряжений и высоковольтным электродом положительной полярности.
Недостатками этого устройства являются: необходимость проведения множества дополнительных операций связанных с выгрузкой готового продукта из контейнера. Для этого необходимо отключить рабочую камеру от генератора, слить жидкий азот из рабочей камеры и резервуара, для чего их надо наклонить, и высыпать готовый продукт. При этом неизбежны потери жидкого азота. Затем рабочую камеру возвращают в исходное состояние, вновь заполняют жидким азотом и процесс повторяют. Кроме того часть порошка полиоктена уносится с парами жидкого азота в атмосферу и теряется безвозвратно. Из-за низкой скважности низковольтного отрицательной полярности электрода затруднено удаление частиц полиоктена из рабочей камеры. Это ведет к ненужному переизмельчению полиоктена и, соответственно, к увеличению длительности процесса и энергозатрат.
Задачей предлагаемого технического решения является снижение расхода жидкого азота на разрушение полиоктена, а также сокращение непроизводительных затрат времени и увеличение в целом производительности процесса.
Указанная задача решена за счет того, что устройство для разрушения полимерных материалов также, как в прототипе, содержит последовательно соединенные дроссель насыщения, повышающе-выпрямительное устройство и генератор импульсных напряжений, к которому подсоединен высоковольтный электрод положительной полярности, установленный в цилиндрической рабочей камере, в которой расположен низковольтный, отрицательной полярности, заземленный электрод сферической формы, в котором выполнены отверстия диаметром не менее 1 мм. Рабочая камера соединена с контейнером для сбора порошка полиоктена, а на ее боковой стенке размещен датчик уровня азота. Дозируюшее устройство для загрузки фрагментов полиоктена расположено над рабочей камерой, а измерительная система подключена между генератором импульсных напряжений и высоковольтным электродом положительной полярности.
На фиг.1 представлено устройство для разрушения полимерных материалов.
В таблице 1 представлены сравнительные данные полученные при разрушении полиоктена известным устройством и заявленным.
Устройство для разрушения полимерных материалов содержит дроссель насыщения 1 (ДН), подключенный к, повышающе-выпрямительному устройству 2 (ПВУ), которое связанно с генератором импульсных напряжений 3 (ГИН). Рабочая камера 4, выполнена в виде цилиндра с нижней конусообразной частью. В рабочую камеру 4 вставлена, выполненная в виде стеклотекстолитового цилиндра, разрядная камера 5, к нижнему торцу которой прикреплено стальное цилиндрическое кольцо 6, высотой 50 мм, в котором выполнены равномерно расположенные отверстия диаметром 1 мм. В разрядной камере 5 установлен высоковольтный электрод положительной полярности 7, связанный с генератором импульсных напряжений 3 (ГИН) и низковольтный отрицательной полярности электрод сферической формы 8, в котором выполнены равномерно расположенные отверстия диаметром 1 мм. Электрод 8 заземлен и представляет собой дно разрядной камеры 5. К нижней конусообразной части рабочей камеры 4 прикреплен гофрированный шланг 9, стойкий к низким температурам, пристыкованный с другой стороны через вентиль 10 к контейнеру 11 для сбора порошка полиоктена (массой до 40 кг). На боковой стенке рабочей камеры 4 размещен датчик уровня азота 12. Насос 13, для перекачки жидкого азота, соединен с полостью рабочей камеры 4. К крышке 14 рабочей камеры 4 подсоединен улавливатель 15 для вылетающих из разрядной камеры 5 с парами азота частиц измельченного полиоктена. К насосу 13 подключен датчик уровня азота 12 и через вентиль подсоединена емкость для подачи жидкого азота 16. Дозируюшее устройство 17, для загрузки фрагментов полиоктена 18 расположено над рабочей камерой 4. Измерительная система 19, подключена между генератором импульсных напряжений 3 (ГИН) и высоковольтным электродом положительной полярности 7.
н
В качестве контейнера 11, улавливателя 15 и емкости для подачи жидкого азота 16 могут быть использованы сосуды Дьюара объемом 40 л. Дроссель насыщения 1 (ДН) представляет собой три регулируемых индуктивных сопротивления, рассчитан и собран согласно источнику (И.И.Белопольский, А.Г.Пикалова Расчет Трансформаторов и дросселей малой мощности. М: Госэнергоиздат, 1963, с.271). Генератор импульсных напряжений 3 (ГИН) 5-ти ступенчатый собран по схеме Аркадьева-Маркова, где использованы конденсаторы с емкостью С=0,10 мкФ и номинальным напряжением U=200кВ (С.М.Смирных, П.В.Терентьев Генераторы импульсов высокого напряжения. М: Энергия, 1964, с.239). В качестве Повышающе-выпрямительного устройства 2 (ПВУ) может быть использовано устройство ВТМ 20/50. В качестве измерительной системы 19 (ИС) может быть выбрана схема, состоящая из омического делителя напряжения, связанного с электронным осциллографом С8-17.
max
Устройство работает следующим образом. Между электродами 7 и 8 в разрядной камере 5 устанавливают требуемое расстояние (30 мм) и рабочую камеру 4 закрывают крышкой 14. Затем к гофрированному шлангу 9 пристыковывают контейнер 11 с жидким азотом для сбора готового продукта. Вентиль 10 при этом открыт и в рабочую камеру 4 из емкости 16 с помощью насоса 13 подают жидкий азот. После чего в разрядную камеру 5 из дозирующего устройства 18 поступает проба фрагментов полиоктена 18, состоящая из кусков не более 30 мм и общей массой не более 5 кг. Под действием низкой температуры жидкого азота через 3-4 мин фрагменты полиоктена переходят в кристаллическое состояние. От трехфазной сети запитывают дроссель насыщения 1 (ДН), который посредством изменяемого индуктивного сопротивления регулирует напряжение, подводимое к трансформатору повышающе-выпрямительного устройства 2 (ПВУ) и, соответственно, зарядное (высокое) напряжение конденсаторов генератора импульсных напряжений 3 (ГИН), а также защищает оборудование от токов КЗ. Повышающе-выпрямительное устройство 1 (ПВУ) повышает напряжение с 380 В до U=50кВ и выпрямляет ток, для последующей зарядки конденсаторов генератора импульсных напряжений 3 (ГИН). От генератора импульсных напряжений 3 (ГИН) на электроды 7 и 8 разрядной камеры 5 подают заданное количество импульсов высокого напряжения. Между электродами 7 и 8 происходит разряд, вызывающий разрушение фрагментов полиоктена. Измельченные до размера частиц менее 1 мм фрагменты полиоктена проходят через отверстия в низковольтном отрицательной полярности электроде сферической формы 8 и стального цилиндрического кольца 6 в контейнер 10. Из дозирующего устройства 17 подают очередную навеску полиоктена и процесс повторяют несколько раз до полной загрузки контейнера 11. Частицы полиоктена, уносимые парами азота из внутреннего объема рабочей камеры 4, улавливаются улавливателем частиц 15.
В процессе исследований контролировали расход азота для разрушения 1 кг полиоктена, время и производительность процесса. Из таблицы 1 видно, что расход жидкого азота на разрушение полиоктена импульсными электрическими разрядами в предлагаемом техническом решении сократился более чем на 35%, а производительность возросла почти в 2 раза по сравнению с известным устройством.
Устройство для разрушения полимерных материалов
Таблица 1.
Предлагаемое техническое решение
Известное устройство
Расход жидкого азота, на 1 кг полиоктена, л
4,5
7
Производит кг/час
15
8