Область техники

Изобретение относится к переработке промышленных отходов и может быть использовано при изготовлении бронекамер для измельче- ния изношенных покрышек с применением взрывчатых материалов с по- лучением резиновой крошки и металла корда.

Предшествующий уровень техники

Известен способ переработки изношенных покрышек с металличе- ским кордом с применением механического измельчения с помощью ус- тановки, снабженной двумя параллельными вращающимися навстречу друг другу валами, на которых закреплены фрезы, снабженные сменны- ми режущими элементами (патент RU 2125908). При измельчении по- крышек с металлическим кордом с помощью такого устройства расходу- ется значительное количество электроэнергии и возникает необходимость периодической остановки процесса для переналадки оборудования и за- мены режущих элементов. Это существенно ограничивает производи- тельность такого оборудования и снижает рентабельность технологии.

Известна бронекамера, корпус которой выполнен в виде двух усе- ченных конических обечаек, соединенных между собой широкими осно- ваниями, меньшие основания конических обечаек соединены между со- бой внешним трубопроводом, который формирует закольцованный рабочий объем бронекамеры (патент RU 2057014) . Верхняя часть тру- бопровода выполнена съемной для загрузки в бронекамеру изношенных покрышек и заряда взрывчатых веществ, а на нижней неподвижной части трубопровода расположен люк для выгрузки продуктов, получен- ных в результате измельчения покрышек взрывом. С помощью известной бронекамеры реализуется взрыво-циркуляционный процесс измельчения покрышек, при котором удается значительно снизить воздействие взрыв- 2010/000616 ной волны на корпус бронекамеры за счет особенностей его геометрии. Однако необходимость использования в конструкции внешнего трубо- провода с подвижными элементами существенно усложняет конструкцию бронекамеры, повышает вероятность разгерметизации рабочего объема при взрыве, а также существенно увеличивает металлоемкость и размеры бронекамеры.

Наиболее близким к заявляемой бронекамере является устройство для разрушения изношенных покрышек, содержащее бронекамеру, верх- ний люк с крышкой для загрузки и размещения в ней покрышек, средства для размещения и подрыва взрывчатого вещества, средства для удаления газообразных продуктов взрыва и люк для выгрузки продуктов измельче- ния покрышек (патент RU N° 2184035). Конструкция этого устройства позволяет обеспечить эффективное измельчение покрышек за счет опре- деленного соотношения размеров бронекамеры и пакета покрышек, а также выбора мощности заряда. Недостатком известного устройства яв- ляется то, что при взрыве люк для загрузки покрышек и другие участки корпуса бронекамеры, которые ориентированы по нормали к направле- нию движения взрывной волны, испытывают высокие ударные нагрузки. Такой характер ударной нагрузки обусловлен геометрической формой за- ряда взрывчатого вещества и основным направлением движения ударной волны (по оси вверх) в начальной фазе взрыва. Это приводит к необхо- димости увеличения толщины люка загрузки и стенок корпуса, повышает вероятность разгерметизации бронекамеры, снижает производительность измельчения и существенно ограничивает возможности ее использования для покрышек большого диаметра.

Раскрытие изобретения

Технической задачей изобретения является снижение давления ударной волны при действии на внутреннюю поверхность корпуса бро- некамеры в осевом направлении. Решение этой задачи позволяет сущест- венно снизить удельную металлоемкость бронекамеры, повысить ее стой- кость к воздействию взрыва, увеличить производительность измельчения и расширить возможности ее использования для измельчения покрышек большого диаметра.

Техническая задача решается тем, что в известной бронекамере для измельчения изношенных покрышек (содержащей корпус, в верхней центральной части которого выполнен люк с крышкой для загрузки по- крышек и заряда, а в нижней конической части корпуса размещено сред- ство для выгрузки твердых продуктов измельчения покрышек; средство для размещения покрышек, средства для размещения и подрыва заряда взрывчатого вещества и средства для удаления газообразных продуктов взрыва) верхняя периферийная часть корпуса выполнена в форме обра- щенного внутрь кольцевого желоба, который соединен с боковой обе- чайкой корпуса и с обечайкой люка, на внутренней поверхности крышки люка установлен обтекатель взрывной волны, рабочая поверхность ко- торого выполнена преимущественно конической формы и плавно сопря- жена с рабочей поверхностью кольцевого желоба.

В частном варианте выполнения бронекамеры обтекатель выполнен в виде конической оболочки с углом конусности от 30° до 90°, соеди- ненной с крышкой люка с помощью цилиндрической оболочки, уста- новленной концентрично относительно обечайки люка.

В другом частном варианте выполнения бронекамеры кольцевой желоб выполнен из нескольких соединенных между собой сваркой сек- ций, изготовленных из согнутых пластин или фрагментов труб.

В другом частном варианте изобретения кольцевой желоб корпуса выполнен из N соединенных между собой сваркой секций, боковая обе- чайка корпуса также выполнена из N сваренных между собой пластинча- тых секций, причем каждая секция боковой обечайки соединена сваркой с прилегающей к ней секцией желоба, а число N выбрано не менее 6.

В другом частном варианте изобретения нижняя коническая часть корпуса выполнена также из N сваренных между собой пластинчатых секций, причем каждая секция сварена с прилегающей к ней секции бо- ковой обечайки.

Сущность изобретения состоит в том, что заявляемая совокупность существенных признаков устройства бронекамеры позволяет сформиро- вать условия, при которых значительно ослабляется воздействие ударной волны в осевом направлении на крышку люка загрузки и стенки бронека- меры. Это достигается за счет того, что при заявленной геометрической форме бронекамеры воздействие ударной волны и продуктов взрыва на ее корпус не вызывает формирования высоких значений параметров взры- ва, которые реализуются при воздействии ударной волны по нормали к стенке бронекамеры. В заявленной конструкции воздействие ударной волны на рабочую поверхность обтекателя и на плавно сопряженную с нею рабочую поверхность кольцевого желоба происходит под достаточно острыми углами с формированием циркуляционного потока продуктов взрыва параллельного рабочим поверхностям бронекамеры. За счет геометрических особенностей выполнения указанных элементов корпу- са бронекамеры и характера взаимодействия их с ударной волной и про- дуктами взрыва обеспечивается существенное снижение ударной нагруз- ки на наиболее уязвимые элементы бронекамеры, в частности, на крышку люка. Это позволяет снизить толщину люка загрузки, стенок бронекаме- ры, существенно уменьшить материалоемкость бронекамеры без сниже- ния ее взрывостойкости и повысить качество герметизации.

Краткое описание чертежей На фиг. 1 представлен общий вид бронекамеры в поперечном раз- резе.

На фиг. 2 представлен вид сверху.

Детальное описание осуществления изобретения

На фиг.1 представлен общий вид бронекамеры в поперечном раз- резе. В верхней центральной части корпуса (1) размещен люк, выполнен- ный в виде обечайки (2), крышки (3), запорного устройства (4) и уплот- нения (5) . В нижней конической части (20) корпуса (1) размещен люк для выгрузки твердых продуктов измельчения покрышек, который вы- полнен в виде обечайки (6), крышки (7), запорного устройства (8) и уп- лотнения (9). Внутри бронекамеры размещено средство для размещения покрышек (10), которое выполнено в виде нескольких кронштейнов (11). По оси корпуса (1) и пакета покрышек (10) размещен заряд (12) взрывча- того вещества, который снабжен средством его размещения (13) и сред- ством для его подрыва (14). К бронекамере подсоединено средство (15) для удаления газообразных продуктов взрыва.

Верхняя периферийная часть корпуса (1) выполнена в форме об- ращенного внутрь кольцевого желоба (16), который соединен сваркой с боковой обечайкой корпуса (1) и с обечайкой (2) люка. На внутренней поверхности крышки (3) люка установлен обтекатель взрывной волны, который выполнен в виде оболочки (17) конической формы прикреплен- ной к крышке (3) люка с помощью цилиндрической обечайки (18) , ус- тановленной концентрично и с зазором относительно обечайки (2) люка. Рабочая поверхность конической оболочки (17) плавно сопряжена с ра- бочей поверхностью кольцевого желоба (16) и выполнена с углом ко- нусности от 30° до 90°.

Кольцевой желоб (16) может быть выполнен из нескольких соеди- ненных между собой сваркой секций, изготовленных из изогнутых пла- стин или фрагментов труб. На фиг. 2 представлен вариант выполнения бронекамеры, в которой кольцевой желоб (16) состоит из 8 соединенных между собой сваркой секций. В этом случае боковую обечайку корпуса (1) также следует выполнить из 8 соединенных между собой сваркой пла- стинчатых секций, каждая из которых сварена с прилегающей к ней сек- цией желоба (16). Восьмигранная форма боковой обечайки корпуса (1) в этом случае определяет наиболее целесообразную форму выполнения нижней конической части корпуса (1) в виде 8 сваренных между собой пластинчатых секций каждая из которых сварена с прилегающей к ней пластинчатой секцией боковой обечайки корпуса (1). Количество сек- ций (N) для изготовления элементов корпуса зависит от размеров броне- камеры и от технологических возможностей проведения сварных работ из листового толстостенного металла. При значении N меньше 6 снижа- ется эффективность использования рабочего объема бронекамеры и по- вышается концентрация напряжений при воздействии взрыва в сварных швах соединения секций корпуса бронекамеры.

В соответствии с изобретением кольцевой желоб, боковая обечайка и нижняя часть корпуса бронекамеры могут быть выполнены и другой геометрической формы с достижением описанного выше технического результата. В частности, боковая обечайка корпуса может быть выпол- нена в форме цилиндрической оболочки, а нижняя часть камеры - в фор- ме усеченной конической оболочки.

Бронекамера работает следующим образом. При открытой крышке (3) через люк загрузки в бронекамеру загружают пакет предварительно охлажденных покрышек (10) и устанавливают их на кронштейнах (11). Вводят заряд взрывчатого вещества (12), снабженный средством для его подрыва (14), и подвешивают его внутри пакета покрышек по оси корпу- са (1) и пакета покрышек (10) с помощью средства (13), выполненного в виде растяжек. Для нейтрализации вредных газов и охлаждения продук- тов взрыва на наружной поверхности заряда размещен в герметичной оболочке слой воды (19) или водного раствора. Крышки (3) и (7) закры- вают и уплотняют запорными устройствами (4) и (8) с помощью уплот- нений (5) и (9).

В начальной фазе взрыва при инициировании заряда (12) средством (14) детонационная волна движется от верхнего торца заряда (12) к его нижнему торцу. Образовавшиеся ударная волна и газообразные продукты взрыва движутся из точки инициирования заряда в направлении противо- положном направлению распространения детонационной волны, т.е. в направлении вершины конуса обтекателя (17). Ударная волна и газооб- разные продукты взрыва воздействуют на обтекатель (17) под углом к его рабочей поверхности и отражаются от нее без формирования ударной нагрузки, которая характерна для воздействия ударной волны по норма- ли к поверхности преграды. Ударная волна и газообразные продукты взрыва перемещаются вдоль рабочей поверхности обтекателя (17), а за- тем по плавно сопряженной с ней рабочей поверхности кольцевого жело- ба (16). Поскольку ударная волна падает на рабочую поверхность обтека- теля (17) и на рабочую поверхность кольцевого желоба (16) под углом 30° - 90° , нагрузка на верхнюю часть корпуса бронекамеры (1) снижа- ется в несколько раз по сравнению с прототипом, в котором падением ударной волны на крышку верхнего люка проходит по нормали, т.е. под углом 0°.

После взаимодействия ударной волны и газообразных продуктов взрыва с обтекателем (17) и кольцевым желобом (16) формируется поток в направлении перемещения по касательной к боковой обечайке корпуса (1) бронекамеры и далее в направлении нижней конической части корпу- са (1). При таком воздействии ударной волны и продуктов взрыва на бо- ковую обечайку корпуса (1) существенно снижаются параметры ударных нагрузок. Затем ударная волна отражается от нижней конической части корпуса (1) и крышки (7) люка выгрузки и перемещается вверх в направ- лении обтекателя (17) и кольцевого желоба (16). Таким образом, на на- чальной фазе взрыва в бронекамере формируется процесс внутренней циркуляции ударной волны и продуктов взрыва при их перемещении сверху вниз по касательной к внутренней поверхности корпуса бронека- меры и снизу вверх - по ее центру.

При действии взрыва на покрышки (10) происходит их расширение в радиальном направлении до достижения напряжений и деформаций, соответствующих условиям их разрушения и образования первичных продуктов их разрушения. При этом продукты разрушения покрышек взаимодействуют с циркуляционным потоком ударной волны и газооб- разных продуктов взрыва, сформированным на начальной фазе взрыва, что приводит к дополнительному их измельчению.

Под действием взрыва заряда (12) находящийся на его поверхности слой воды разбивается на тонкодисперсные фракции, которые движутся совместно с ударной волной и разогретыми газообразными продуктами взрыва к поверхности покрышек (10). Имеющие высокую теплоемкость тонкодисперсные фракции воды охлаждают продукты взрыва и снижают до безопасных значений термическое действие взрыва на продукты из- мельчения покрышек (10), а также существенно снижают концентрацию вредных газов (СО и NO), которые присутствуют в газообразных продук- тах взрыва.

После завершения процесса взрывного измельчения покрышек с помощью устройства (15) снимают статическую составляющую давле- ния газообразных продуктов взрыва и проводят аспирацию рабочего объема бронекамеры. Затем открывают люк выгрузки (7) и выгружают продукт измельчения покрышек из нижней конической части (20) корпу- са бронекамеры.

Промышленная применимость

Заявляемое изобретение существенно снижает параметры воздей- ствия ударной волны на наиболее уязвимые элементы стенки бронекаме- ры. Это позволяет без значительного увеличения металлоемкости корпуса и при сохранении его высокой стойкости к воздействию взрыва сущест- венно увеличить рабочий объем бронекамеры и расширить возможности ее использования. С наибольшим эффектом заявляемая бронекамера мо- жет быть применена для измельчения типовых покрышек с высокой про- изводительностью измельчения, а также для измельчения покрышек большого диаметра.