Патент на изобретение №2317889
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ БАЛЛОНОВ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области утилизации использованных баллонов, содержащих остатки взрывоопасных и токсичных веществ наполнителей. Подлежащие утилизации баллоны полностью заполняют водой, устанавливают в горловину резьбовую пробку и закручивают ее до достижения предельных осевых нагрузок на резьбовые соединения, замораживают воду и охлаждают баллон со льдом до разрушения стенок баллона, после чего раскрывают место разрушения стенок и удаляют лед с остатками взрывоопасных и токсичных веществ. Эффективностью данного технического решения является снижение затрат на утилизацию баллонов с содержанием остатков взрывоопасных и токсичных веществ, устранение возможности распространения таких веществ.
Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при утилизации использованных баллонов, содержащих остатки взрывоопасных и токсичных веществ наполнителей. Известны способы разделения отслуживших ресурсные сроки баллонов из-под нейтральных газов путем разделения их механическим методом, ударным инструментом (Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. Т.2 / Под ред. А.М.Дальского, А.Г.Суслова и др. М.: Машиностроение-1, с.92-95, 2001 – 944 с.). К недостаткам метода механического разделения лезвийным и абразивным инструментом относится местный нагрев обрабатываемого материала, искрообразование, выделение токсичных остатков веществ наполнителей. Известен [Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов в 2 т. Т.1 / Под ред. В.П.Смоленцева. М.: Высшая школа, с.6, 1983 – 247 с.] способ электроэрозионного разделения токопроводящих материалов, осуществляемый с образованием электрических разрядов, которые могут стать причиной взрыва и образования или выделения токсичных веществ. Известен [а.с. №1016129, МПК В23Р 1/10. Бюллетень №17, 1983] способ электроабразивной обработки в среде электролита с подачей напряжения и импульса напряжения в момент сближения инструмента с заготовкой, устраняющих ударное воздействие инструмента на заготовку. К недостаткам способа относятся образование искрения в месте контакта инструмента с заготовкой, образование импульса, вызывающего возгорание или взрыв. Известны [Д.Кэй, Т.Леби. Таблицы физических и химических постоянных. М.: ГИФМЛ, 1962 – 248 с.] свойства металлов и воды изменять объем при охлаждении, что создает силы, достаточные для разрушения материалов при низких температурах. К недостаткам применения охлаждения для разрушения баллонов относится необходимость использования температур, которые в природе являются достаточно редкими, или создание искусственных камер с высоким расходом энергии на охлаждение, что удорожает процесс утилизации и делает его нерентабельным, а баллоны с остатками взрывоопасных и токсичных веществ опасными для окружающей среды и людей. Изобретение направлено на снижение затрат на утилизацию баллонов с содержанием остатков взрывоопасных и токсичных веществ, устранение возможности распространения таких веществ. Это достигается тем, что подлежащие утилизации баллоны полностью заполняют водой, устанавливают в горловину резьбовую пробку и закручивают ее до достижения предельных осевых нагрузок на резьбовые соединения, замораживают воду и охлаждают баллон со льдом до разрушения стенок баллона, после чего раскрывают место разрушения стенок и удаляют лед с остатками взрывоопасных и токсичных веществ. Способ осуществляют следующим образом. Осевая нагрузка под пробкой передается жидкой средой на стенки баллона и составляет
Предел прочности стали 45 по [Справочник металлиста в 5 т, Т.2 / Под ред.Рахштадта, М: Машиностроение, с.90, табл. 12, 1976 – 720 с.]
Внутреннее давление, необходимое для разрушения материала баллона за счет охлаждения, составляет 360-53=307 МПа. Удлинение стали 45 до разрыва по [Справочник металлиста в 5 т, Т.2 / Под ред. Рахштадта, М.: Машиностроение, 1976 – 720 с.] составляет 1%. При такой зоне упругой деформации требуется удлинение (
Удлинение
По [Д.Кэй, Т.Леби. Таблицы физических и химических постоянных. М.: ГИФМЛ, с.63, 1962 – 248 с.] коэффициент линейного расширения (сжатия при охлаждении) стали
Для баллона диаметром 250 мм длина (L) образующей сечение L=3,14×250=785 мм. Изменение длины образующей
При длине баллона L1=1000 мм его объем
Изменение объема (
Принимая изменение размеров баллона при расширении льда одинаковым во всех направлениях, получим изменение сечения баллона (
где d1 – диаметр баллона после охлаждения Откуда,
– изменение длины образующей сечения баллона за счет охлаждения воды
Суммируя, t=-27,4°С (не менее). Если не делать предварительного давления от действия пробки, то потребуется снижение температуры до -43°С (не менее). При температуре -32°С разрушение баллона наступило через 40 минут охлаждения в форме расположенных с двух сторон щелей с раскрытием около 22 мм. После чего клиновидным пуансоном при давлении на прессе усилием 1×106 H баллон был раскрыт на ширину, достаточную для удаления льда. Затем металл и лед с остатками взрывоопасного вещества были утилизированы по принятой технологии.
Формула изобретения
Способ утилизации баллонов с остатками взрывоопасных и токсичных веществ, включающий замораживание воды внутри баллона, отличающийся тем, что подлежащие утилизации баллоны заполняют водой полностью, устанавливают в горловину резьбовую пробку и закручивают ее до предельных осевых нагрузок на резьбовые соединения, замораживают воду и охлаждают баллон со льдом до разрушения стенок баллона, после чего раскрывают баллон по месту разрушения стенок и удаляют лед с остатками взрывоопасных и токсичных веществ.
|
||||||||||||||||||||||||||
B=360 МПа.
L) по образующей сечения баллона на границе «стенка-лед».
=12×10-6 мм/град, объемного расширения для воды по [Д.Кэй, Т.Леби. Таблицы физических и химических постоянных. М.: ГИФМЛ. с.63, 1962 – 248 с.].
=21×10-5 мм3/град.
