Спосіб утилізації балонів

B23D27 - Верстати або пристрої для різання шляхом сколювальні дії

Власники патенту RU 2317889:

Федеральне державне унітарне підприємство "Воронезький механічний завод" (RU)

Пропонований винахід відноситься до галузі машинобудування і може бути використано при утилізації використаних балонів, що містять залишки вибухонебезпечних і токсичних речовин наповнювачів.

До недоліків методу механічного поділу лезовий і абразивним інструментом відноситься місцевий нагрів оброблюваного матеріалу, іскроутворення, виділення токсичних залишків речовин наповнювачів.

Відомий [Електрофізичні та електрохімічні методи обробки матеріалів в 2 т. Т.1 / За ред. В.П.Смоленцева. М. Вища школа, с.6, 1983 - 247 с.] Спосіб електроерозійного поділу струмопровідних матеріалів, здійснюваний з утворенням електричних розрядів, які можуть стати причиною вибуху і освіти або виділення токсичних речовин.

Відомий [а.с. №1016129, МПК В23Р 1/10. Бюлетень №17, 1983] спосіб електроабразівной обробки в середовищі електроліту з подачею напруги і імпульсу напруги в момент зближення інструменту із заготівлею, усувають ударну дію інструменту на заготовку. До недоліків способу відносяться освіта іскріння в місці контакту інструмента з заготівлею, освіту імпульсу, що викликає загоряння або вибух.

Відомі [Д.Кей, Т.Лебі. Таблиці фізичних і хімічних постійних. М. ГІФМЛ, 1962 - 248 с.] Властивості металів і води змінювати обсяг при охолодженні, що створює сили, достатні для руйнування матеріалів при низьких температурах. До недоліків застосування охолодження для руйнування балонів відноситься необхідність використання температур, які в природі є досить рідкісними, або створення штучних камер з високою витратою енергії на охолодження, що здорожує процес утилізації і робить його нерентабельним, а балони з залишками вибухонебезпечних і токсичних речовин небезпечними для навколишнього середовища і людей.

Це досягається тим, що підлягають утилізації балони повністю заповнюють водою, встановлюють в горловину різьбову пробку і закручують її до досягнення граничних осьових навантажень на нарізні сполучення, заморожують воду і охолоджують балон з льодом до руйнування стінок балона, після чого розкривають місце руйнування стінок і видаляють лід із залишками вибухонебезпечних і токсичних речовин.

Спосіб здійснюють наступним чином.

Підлягають утилізації балони повністю заповнюють водою, в наявне в горловині отвір вкручують різьбову пробку і закручують її до межі міцності різьби по [Чернин І.М. Розрахунки деталей машини / І.М.Чернін, А.В.Кузьмін, Г.М.Іцковіч // Мінськ: «Вишейш.школа», с.74, 1974 - 592 с.], Контролюючи силу затяжки за показаннями тарованого ключа [ Чернин І.М. Розрахунки деталей машини / І.М.Чернін, А.В.Кузьмін, Г.М.Іцковіч // Мінськ: «Вишейшая. школа », с.54, 1974 - 592 с.]. Залишки токсичних і вибухонебезпечних речовин під тиском переходять в воду. Потім балони з водою поміщають в простір з низькою температурою, наприклад в низькотемпературні камери, заморожують воду. При цьому сили впливу тиску води на внутрішні стінки балона зберігаються і зростають за рахунок стиснення стінок балона і розширення льоду, але зростання тиску від льоду на внутрішню поверхню пробки незначно, так як воно гаситься реакцією твердих стінок балона близько пробки на тверду поверхню льоду, що дозволяє підвищувати внутрішнє тиск в балоні без руйнування нарізного сполучення пробки з горловиною балона. Знижують температуру балона і води до появи суцільних розривів уздовж осі балона. В такому стані балон поміщають під прес і, наприклад, клиноподібним пуансоном повністю розкривають балон за місцем розриву, видаляють лід з продуктами токсичних і вибухонебезпечних речовин, утилізують їх і зруйновані балони по прийнятим технологіям.

Приклад конкретної реалізації способу: сталевий балон зі сталі 45 діаметром 250 мм, довжиною 1000 мм з товщиною стінки 12 мм містить залишки ацетилену, які навіть після подвійної промивання залишаються в балоні. Горловина має різьблення М24, для якої по [Чернин І.М. Розрахунки деталей машини / І.М.Чернін, А.В.Кузьмін, Г.М.Іцковіч // Мінськ: «Вишейшая. школа », с.74, табл.3.10, 1974 - 592 с.] для сталі 45 допускається від дії пробки навантаження складає 40 кН. Таке навантаження по [Чернин І.М. Розрахунки деталей машини / І.М.Чернін, А.В.Кузьмін, Г.М.Іцковіч // Мінськ: «Вишейшая. школа », стор.54, формула 3.8, 1974 - 592 с.] відповідає стандартній силі на ключі 300 Н, що контролюється тарованим ключем.

Осьова навантаження під пробкою передається рідким середовищем на стінки балона і становить

Межа міцності стали 45 по [Довідник металіста в 5 т, Т.2 / Під ред.Рахштадта, М: Машинобудування, с.90, табл. 12, 1976 - 720 с.]

Внутрішній тиск, необхідне для руйнування матеріалу балона за рахунок охолодження, становить

Подовження стали 45 до розриву по [Довідник металіста в 5 т, Т.2 / За ред. Рахштадта, М. Машинобудування, 1976 - 720 с.] Становить # X002DC; 1%. При такій зоні пружної деформації потрібно подовження (# x00394; L) по котра утворює перетину балона на кордоні «стінка-лід».

# X00394; L = (3,14 # x000D7; 250 мм) # x000D7; 0,01 = 7,85 мм.

подовження # X00394; L складається з стиснення балона # X00394; h1 і розширення льоду # X00394; h2 всередині балона від дії низьких температур.

За [Д.Кей, Т.Лебі. Таблиці фізичних і хімічних постійних. М. ГІФМЛ, с.63, 1962 - 248 с.] Коефіцієнт лінійного розширення (стиснення при охолодженні) стали # X003B1; = 12 # x000D7; 10 -6 мм / град, об'ємного розширення для води по [Д.Кей, Т.Лебі. Таблиці фізичних і хімічних постійних. М. ГІФМЛ. с.63, 1962 - 248 с.].

# X003B2; = 21 # x000D7; 10 -5 мм 3 / град.

Для балона діаметром 250 мм довжина (L) утворює перетин

Зміна довжини утворює # X00394; h1 при перепаді температур t щодо початкової (близько 0 # x000B0; С)

# X00394; h1 = - # x003B1; # x000D7; L # x000D7; t = -9,42 # x000D7; 10 -3 мм

При довжині балона L1 = 1000 мм його обсяг

Зміна обсягу (# x00394; V) складе

# X00394; V = V # x000D7; # x003B2; # x000D7; t = (49 # x000D7; 10 -6 # X000D7; 21 # x000D7; 10 -5) t = 10290 мм 3.

Беручи зміна розмірів балона при розширенні льоду однаковим у всіх напрямках, отримаємо зміна перерізу балона (# x00394; F)

де d1 - діаметр балона після охолодження

- зміна довжини утворює перетину балона за рахунок охолодження води # X00394; h2

Підсумовуючи, # X00394; h1 і # X00394; h2 (# x00394; h1 + # x00394; h2 = # x00394; L = 7,85 мм) знаходимо рівняння для розрахунку перепаду температур, після рішення якого отримуємо

t = -27,4 # x000B0; С (не менше).

Якщо не робити попередній тиск від дії пробки, то потрібно зниження температури до -43 # x000B0; С (не менше).

При температурі -32 # x000B0; С руйнування балона настало через 40 хвилин охолодження в формі розташованих з двох сторін щілин з розкриттям близько 22 мм. Після чого клиноподібним пуансоном при тиску на пресі зусиллям 1 # x000D7, 10 6 H балон був розкритий на ширину, достатню для видалення льоду. Потім метал і лід із залишками вибухонебезпечної речовини були утилізовані за прийнятою технологією.

Спосіб утилізації балонів із залишками вибухонебезпечних і токсичних речовин, що включає заморожування води всередині балона, який відрізняється тим, що підлягають утилізації балони заповнюють водою повністю, встановлюють в горловину різьбову пробку і закручують її до граничних осьових навантажень на нарізні сполучення, заморожують воду і охолоджують балон з льодом до руйнування стінок балона, після чого розкривають балон за місцем руйнування стінок і видаляють лід із залишками вибухонебезпечних і токсичних речовин.