СПОСОБ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ АВТОПОКРЫШЕК И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК B02C23/00 B29B17/02 

Изобретение относится к способам и устройствам измельчения твердых веществ и может быть использовано для переработки изношенных и бракованных тракторных и автомобильных покрышек, армированных металлическим и синтетическим кордом любых типов и размеров.

Известно устройство для дробления различных твердых материалов электрическими разрядами в жидкости, содержащее систему горизонтальных и вертикальных электродов, образующих решетку с ячейкой, размеры которой определяются крупностью дробления [1]
Недостатками устройства являются невозможность мелкодисперсного дробления и большие энергозатраты даже при низкой производительности.

Наиболее близким техническим решением является способ переработки изношенных покрышек, включающий охлаждение автопокрышек до хрупкого состояния газообразным криоагентом с последующим дроблением ударной нагрузкой [2]
Известно устройство для переработки изношенных покрышек, содержащее криостат и средство для дробления охлажденных автопокрышек, выполненное в виде матрицы и пуансона с разрушающими элементами [2]
Недостатками известных способа и устройства является то, что процесс с механическим дроблением очень энергоемкий и требует затрат на механическое разрушение, в 100 раз превышающих затраты при использовании настоящего изобретения. Механическое воздействие приводит к изменению химических и физических свойств получаемых гранул. Кроме того, необходимо предварительное удаление обода с покрышки.

Задачей изобретения является резкое повышение эффективности процесса переработки покрышек всех типов и размеров с металлическими, синтетическими и комбинированными кордами, улучшение качества получаемого резинового порошка заданного дисперсного состава при обеспечении экологической чистоты всего процесса.

Указанные технические результаты достигаются тем, что автопокрышки охлаждают до хрупкого состояния криожидкостью с последующим дроблением охлажденных автопокрышек под воздействием электрических импульсов, причем первоначально подают маломощные импульсы напряжения с созданием слабопроводящих каналов в материале, затем через 10 50 нс подают импульс тока, определяемый из соотношения:

где В амплитуда импульса тока, энергоемкостью кА;
t время, нс;
Δt, задержка по времени между срабатыванием источника напряжения и источника тока;
постоянная времени разрядной цепи, мкс, где
L_p индуктивность разрядной цепи, нГн;
С_нб емкость накопительной батареи генератора импульсных токов, мкФ;
R сопротивление разрядной цепи и источника напряжения, Ом.

Для достижения поставленной задачи устройство содержит криостат, заполненный криожидкостью, и средство для дробления охлажденных автопокрышек, расположенное внутри криостата и выполненное в виде двух внешнего перфорированного и внутреннего электродов, принимающих форму поверхности автопокрышки и снабженных на своей рабочей поверхности системой игл и ножей, плотно прилегающих к поверхности автопокрышки, причем внешний перфорированный электрод заземлен и за ним расположены аэродинамические экраны, а внутренний электрод через управляемые разрядники соединен с импульсными высоковольтными источниками тока и напряжения.

На чертеже изображена схема устройства измельчения использованных автопокрышек.

Перерабатываемая автопокрышка 1, помещенная в криостат 2, заполненный криожидкостью, окружена электродами 3 и 4. Электроды выполнены в виде двух внешнего перфорированного 3 и внутреннего 4 электродов, принимающих форму поверхности покрышки и снабженных на своих рабочих поверхностях ножами 5 и иглами 6, плотно прилегающих к поверхности автопокрышки. Внешний перфорированный электрод 3 заземлен и за ним расположены аэродинамические экраны 7. Внутренний электрод 4 подключен через управляемый разрядник-триготрон 8 к генератору импульсного напряжения 9, а через высоковольтный ввод 10 и триготрон 11 к генератору импульсов тока 12. Импульсные источники напряжения 9 и тока 12 соединены с системой управления 13. Под электродами 3 и 4 в криостате 2 размещены сепараторы 14, а на дне криостата расположены бункеры 15 для сбора получаемой крошки по размерам и физическим свойствам.

Способ осуществляется следующим образом.

Очищенную от грязи покрышку 1 устанавливают между внутренним электродом 4 и верхней половиной внешнего электрода 3 так, чтобы ножи 5 и иглы 6 плотно вошли в тело покрышки. Покрышку 1 с электродами размещают в криостате 2 и заполняют криожидкостью, например жидким азотом, и выдерживают до хрупкого состояния резины за время до 3 мин. Затем включают генератор напряжения 9 и через управляемый разрядник-триготрон 8 подают маломощные импульсы напряжения с созданием слабопроводящих каналов в материале. Включают генератор импульса тока и через интервал запаздывания Δt, равный 10 50 нс, подают импульс тока, определяемый из соотношения:
(6)
где В амплитуда импульса тока, энергоемкостью кА;
t время, нс;
Δt задержка по времени между срабатыванием источника напряжения и источника тока;
постоянная времени разрядной цепи, мкс, где
L_р индуктивность разрядной цепи, нГн;
С_нб емкость накопительной батареи генератора импульсных токов, мкФ;
R сопротивление разрядной цепи и источника напряжения, Ом.

Этот ток мгновенно нагревает проволоку металлического корда до температуры испарения, а провод обода до температуры пластичности. Такой процесс эквивалентен взрыву проводников, способствуя дополнительно растрескиванию охлажденной до -200^oС тела покрышки. Но поскольку покрышка и окружающая ее среда имеют криотемпературу, то никакого нагрева резины, примыкающей к проводникам, не произойдет.

Одновременно с возникновением электрического удара, стремящегося сжать тело покрышки, появляются ударные гидродинамические волны, направленные перпендикулярно осям разрядных каналов и стремящиеся вытолкнуть тело покрышки через перфорацию внешнего электрода 3.

Поскольку на пути движения ударных волн установлены аэродинамические экраны 7, то появляются отраженные волны, стремящиеся прижать тело покрышки к внутреннему электроду 4.

Таким образом частицы тела покрышки как бы встряхивают и просеивают через перфорацию внешнего электрода 3 во внутрь криостата 2. Далее частицы резины и другого материала проходят через сепараторы 14 и разделенные по размерам и физическим свойствам оседают в специальных бункерах 15.

После окончания процесса измельчения одним или несколькими импульсами тока криожидкость выливают из криостата и отсепарированные гранулы резины и корда извлекают для последующего использования.

При разрушении автопокрышки на установке, производительностью по готовому продукту 20 тыс. т/год, при оптимальных электрических параметрах амплитуд импульсов напряжения до 500 кВ и тока до 300 кА длительностью до 100 мкс с частотой следования 1 0,1 Гц был получен резиновый порошок с гранулами менее 1 мм и требуемого качества.

Изобретение относится к измельчению. Способ измельчения использованных и бракованных автопокрышек с металлическим или комбинированным кордом заключается в охлаждении их до хрупкого состояния с последующим дроблением, при этом охлаждение ведут криожидкостью, а дробление осуществляют воздействием электрических импульсов, причем первоначально подают маломощные импульсы напряжения с созданием слабопроводящих каналов в материале, а затем через 10 - 50 нс подают импульс тока, определяемый из приведенного соотношения. В устройстве для осуществления способа электроды выполнены в виде двух внешнего перфорированного 3 и внутреннего 4 электродов, принимающих форму поверхности покрышки и снабженных на своих рабочих поверхностях ножами 5 и иглами 6, плотно прилегающих к поверхности автопокрышки 1. Внешний перфорированный электрод 3 заземлен и за ним расположены аэродинамические экраны 7. Внутренний электрод 4 подключен через управляемый разрядник-триготрон 8 к генератору импульсного напряжения 9, а через высоковольтный ввод 10 и триготрон 11 к генератору импульсов тока 12. Импульсные источники напряжения 9 и тока 12 соединены с системой управления 13. Под электродами 3 и 4 в криостате 2 размещены сепараторы 14, а на дне криостата расположены бункеры 15 для сбора получаемой крошки по размерам и физическим свойствам. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ измельчения использованных и бракованных автопокрышек с металлическим или комбинированным кордом, заключающийся в охлаждении автопокрышек до хрупкого состояния с последующим их дроблением, отличающийся тем, что охлаждение автопокрышек ведут криожидкостью, а дробление охлажденных автопокрышек осуществляют воздействием электрических импульсов, причем первоначально подают маломощные импульсы напряжения с созданием слабопроводящих каналов в материале, затем через 10 50 нс подают импульс тока, определяемый из соотношения

где B амплитуда импульса тока, кА;
t время, нс;
Δt задержка по времени между срабатыванием источника напряжения и источника тока;

постоянная времени разрядной цепи, мкс, где
L_p индуктивность разрядной цепи, нГн;
С_н б емкость накопительной батареи генератора импульсных токов, мкФ;
R сопротивление разрядной цепи и источника напряжения, Ом. 2. Устройство для измельчения использованных и бракованных автопокрышек с металлическим или комбинированным кордом, содержащее криостат и средство для дробления охлажденных автопокрышек, отличающееся тем, что средство для дробления охлажденных автопокрышек расположено внутри криостата, заполненного криожидкостью, и выполнено в виде двух внешнего перфорированного и внутреннего электродов, принимающих форму поверхности автопокрышки и снабженных на своей рабочей поверхности системой игл и ножей, плотно прилегающих к поверхности автопокрышки, причем внешний перфорированный электрод заземлен и за ним расположены аэродинамические экраны, а внутренний электрод через управляемые разрядники соединен с импульсными высоковольтными источниками тока и напряжения.