RU2010709C1

RU2010709C1 - Method for destructing reinforced articles

Info

Publication number: RU2010709C1
Authority: RU
Inventors: А.В. Гурьянов; В.И. Модзолевский
Original assignee: Гурьянов Александр Владимирович
Priority date: 1992-04-15
Filing date: 1992-04-15
Publication date: 1994-04-15

Abstract

FIELD: reprocessing of used metal cord-reinforced articles. SUBSTANCE: article is preliminarily pierced by at least three through cylindrical channels perpendicular to the article surface and spaced equally apart around the circumference with radius not exceeding 2.5 times the article thickness. Impact waves are generated by high- voltage electrical spark discharges accomplished simultaneously in all the channels filled with dielectric liquid with the voltage pulse duration not exceeding 1.75 times the ratio of the article thickness to the sound velocity in the article material. The through channels are formed in the article by electrical puncturing. The articles may be placed in liquefied gas. EFFECT: extended operating capability. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к переработке армированных металлоконструкциями изделий и может быть использовано на регенераторных заводах при переработке изношенных резинотехнических изделий, строительных изделий и т. п. The invention relates to the processing of products reinforced with metal structures and can be used in regeneration plants in the processing of worn rubber products, construction products, etc.

Известен способ разрушения армированных изделий, включающий охлаждение изделия до температуры охрупчивания материала изделия, нагрев токами высокой частоты металлической арматуры изделия в течение времени, необходимого для возникновения в местах контакта арматуры с материалом изделия термических напряжений, равных разрывному напряжению охлажденного материала изделия, и последующее дробление изделия с помощью механических средств. A known method of destruction of reinforced products, including cooling the product to the embrittlement temperature of the material of the product, heating with high-frequency currents of the metal reinforcement of the product for the time necessary for the occurrence of thermal stresses at the points of contact of the reinforcement with the material of the product equal to the breaking stress of the cooled material of the product, and subsequent crushing of the product by mechanical means.

Недостаток этого способа заключается в том, что необходимо обязательно осуществить глубокое охлаждение материала изделие, так как возникающий перед операцией дробления перегрев арматуры составляет 100-200^оС и может вызвать изменения в структуре молекул полимерного материала изделия в местах его контакта с арматурой. Изменение же химической структуры исходного полимерного материала ограничивает область использования полученного из него целевого продукта. Значительные затраты, связанные с использованием данного способа, обусловлены не только необходимостью глубокого охлаждения изделия, но и необходимостью использовать износостойкие материалы для изготовления дробилки.The disadvantage of this method is that it is imperative to carry out the deep cooling of the material the product, as occurring before crushing operation superheat valve is 100-200 ^{° C} and can cause changes in the structure of the polymeric material of the article in the places of the molecules of its contact with the armature. Changing the chemical structure of the starting polymer material limits the scope of use of the target product obtained from it. Significant costs associated with the use of this method are caused not only by the need for deep cooling of the product, but also by the need to use wear-resistant materials for the manufacture of crushers.

Наиболее близким из известных является способ разрушения армированных изделий, при котором изделие помещают в диэлектрическую жидкость и воздействуют на него ударной волной с давлением на фронте импульса не меньшим величины прочности материала изделия. Ударную волну возбуждают взрывом пирозаряда, который размещают в полости изделия, а его охлаждают до температуры охрупчивания. The closest known method is the destruction of reinforced products, in which the product is placed in a dielectric fluid and exposed to it by a shock wave with a pressure at the front of the pulse not less than the strength of the material of the product. The shock wave is excited by the explosion of a pyro charge, which is placed in the cavity of the product, and it is cooled to the embrittlement temperature.

Недостаток этого способа заключается в том, что целевой продукт не может быть получен в виде крошки без использования дополнительных измельчителей (мельниц). Кроме того, условия труда для обслуживающего персонала являются опасными, так как при реализации способа используются взрывчатые вещества. The disadvantage of this method is that the target product cannot be obtained in the form of crumbs without the use of additional grinders (mills). In addition, working conditions for staff are dangerous, since the implementation of the method uses explosives.

В основу настоящего изобретения поставлена задача разработать экологически чистый способ разрушения армированных изделий с использованием таких источников ударных волн, пространственное размещение которых и условия волн, обеспечили бы при улучшении условий труда, минимальных энергозатратах и высокой производительности такую скорость нагружения материала в плоскостях, параллельных поверхностям изделия, которая необходима для реализации режима откольного (Гопкинсона) разрушения материала одновременно на нескольких участках, расположенных на обоих поверхностях изделия, что повысило бы дисперсность целевого продукта без нарушения при этом химической структуры молекул исходного материала. The basis of the present invention is the task to develop an environmentally friendly method for the destruction of reinforced products using such sources of shock waves, the spatial arrangement of which and the wave conditions would provide, with improved working conditions, minimal energy consumption and high performance, such a loading rate of the material in planes parallel to the surfaces of the product, which is necessary to implement the regime of spall (Hopkinson) destruction of the material simultaneously in several areas, located laid on both surfaces of the product, which would increase the dispersion of the target product without violating the chemical structure of the molecules of the starting material.

Поставленная задача решается тем, что в способе разрушения армированных изделий, при котором помещают изделие в диэлектрическую жидкость и воздействуют на него ударной волной с давлением на фронте импульса, не меньшим величины прочности материала изделия, согласно изобретению, в изделии предварительно формируют по меньшей мере три сквозных цилиндрических канала, перпендикулярных к поверхностям изделия и расположенных друг от друга на одинаковом расстоянии по окружности с радиусом, не превышающем более, чем в 2,5 раза, толщину изделия, а ударные волны генерируют высоковольтными искровыми электрическими разрядами, осуществляемыми одновременно во всех каналах, заполненных диэлектрической жидкостью, с длительностью импульса напряжения, не превышающей более, чем в 1,75 раза, отношение толщины изделия к скорости звука в материале изделия. The problem is solved in that in the method of destruction of reinforced products, in which the product is placed in a dielectric fluid and exposed to it by a shock wave with a pressure at the front of the pulse not less than the strength of the material of the product, according to the invention, at least three through cylindrical channels perpendicular to the surfaces of the product and located at the same distance from each other with a radius not exceeding more than 2.5 times the thickness of the product, and Shock waves are generated by high-voltage spark electric discharges, carried out simultaneously in all channels filled with a dielectric liquid, with a voltage pulse duration not exceeding more than 1.75 times, the ratio of the thickness of the product to the speed of sound in the material of the product.

Целесообразно сквозные каналы в изделии формировать электрическим пробоем материала изделия. It is advisable to form the through channels in the product by electrical breakdown of the product material.

В последнем случае при разрушении крупногабаритных изделий формируют периодическую последовательность высоковольтных импульсов напряжения, первым высоковольтным импульсом напряжения одновременно формируют в материале армированного изделия mхN сквозных каналов, расположенных в узлах плоской сетки из m≥3 рядов, причем элементарная ячейка сетки имеет форму квадрата или ромба, малая диагональ которого равна стороне ромба, а каждым последующим высоковольтным импульсом - К формируют N каналов в (m+К-1) ряду и одновременно осуществляют искровой электрический разряд в жидкости, заполняющей каналы, расположенные в (m-1) рядах, предшествующих (m+К-1) ряду. In the latter case, during the destruction of large-sized products, a periodic sequence of high-voltage voltage pulses is formed, the first high-voltage voltage pulse simultaneously forms through channels in the material of the reinforced product mxN located in nodes of a flat grid of m≥3 rows, and the unit cell of the grid has the shape of a square or rhombus, small whose diagonal is equal to the side of the rhombus, and each subsequent high-voltage pulse - K form N channels in the (m + K-1) row and simultaneously carry out a spark second electrical discharge in the liquid filling the channels in the (m-1) row, preceding (m + K-1) row.

Выгодно в ряде случаев в качестве диэлектрической жидкости использовать сжиженный газ, а для лучшего отделения материала изделия от металлической арматуры в этом случае перед воздействием на изделие ударными волнами целесообразно нагреть металлическую арматуру токами высокой частоты до температуры 230-300 К. В этих условиях будет иметь место охрупчивание только материала изделия, который преимущественно и будет разрушаться при воздействии на изделие ударных волн. It is advantageous in some cases to use liquefied gas as a dielectric liquid, and in order to better separate the material of the product from the metal reinforcement, in this case it is advisable to heat the metal reinforcement with high-frequency currents to a temperature of 230-300 K. before exposure to shock waves, under these conditions embrittlement of only the product material, which will predominantly be destroyed when shock waves are applied to the product.

Преимущество предлагаемого способа разрушения армированных изделий заключается в том, что при одновременном искровом разряде, осуществляемом высоковольтным импульсом напряжения с длительностью не превышающей более чем в 1,75 раза, отношение толщины изделия к скорости звука в материале изделия, в перпендикулярных к поверхностям изделия цилиндрических каналах, заполненных диэлектрической жидкостью и расположенных друг от друга на одинаковом расстоянии по окружности с радиусом, не превышающим более чем в 2,5 раза толщину изделия, в последнем возбуждаются цилиндрические (по отношению к каналам) ударные волны. В момент столкновения ударных волн, распространяющихся от соседних каналов, в областях, расположенных симметрично относительно указанных каналов, образуются зоны цилиндрической кумуляции, в которых возникают волны сжатия, распространяющиеся в противоположных направлениях, перпендикулярно к поверхностям изделия. После отражения волн сжатия от свободных поверхностей изделия возникают волны разгрузки, которые взаимодействуют с волнами сжатия. В результате в плоскостях, параллельных поверхностям изделия, возникают импульсные растягивающие воздействия со скоростью нарастания напряжения и величиной напряжения, обеспечивающих режим откольного (Гопкинсона) разрушения материала изделия. The advantage of the proposed method for the destruction of reinforced products is that with a simultaneous spark discharge carried out by a high-voltage voltage pulse with a duration not exceeding 1.75 times, the ratio of the thickness of the product to the speed of sound in the material of the product, in cylindrical channels perpendicular to the surfaces of the product, filled with dielectric fluid and spaced from each other at the same distance around the circle with a radius not exceeding more than 2.5 times the thickness of the product, in the last cylindrical (with respect to the channels) shock waves are excited by it. At the moment of collision of shock waves propagating from neighboring channels in areas located symmetrically relative to these channels, zones of cylindrical cumulation are formed in which compression waves arise, propagating in opposite directions, perpendicular to the surfaces of the product. After reflection waves of compression are reflected from the free surfaces of the product, unloading waves arise that interact with compression waves. As a result, in planes parallel to the surfaces of the product, pulsed tensile effects arise with a voltage rise rate and a voltage value providing a spall (Hopkinson) mode of destruction of the material of the product.

Дополнительное преимущество предлагаемого способа заключается в возможности осуществить разрушение длинномерных армированных изделий, используя при этом электродную систему, содержащую по крайней мере три ряда электродов. An additional advantage of the proposed method is the ability to carry out the destruction of long reinforced products, using an electrode system containing at least three rows of electrodes.

Кроме того, при использовании в качестве диэлектрической жидкости сжиженного газа высокая степень отделения материала изделия от арматуры, согласно изобретению, обеспечивается бесконтактным нагревом материала арматуры до температуры 230-300 К перед воздействием на изделие ударными волнами. In addition, when using liquefied gas as a dielectric fluid, a high degree of separation of the product material from the reinforcement according to the invention is provided by non-contact heating of the reinforcement material to a temperature of 230-300 K before shock waves are applied to the product.

На фиг. 1 приведен пример осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 показано расположение электродов и дано схематическое изобретение зон цилиндрической кумуляции. In FIG. 1 shows an example implementation of the proposed method; in FIG. 2 shows the location of the electrodes and gives a schematic invention of the zones of cylindrical cumulation.

Разрушаемое армированное изделие 1 (см. фиг. 1), содержащее отделяемый материал 2 и арматуру 3, расположено между электродами встречно-штыревой электродной системы 4 и помещено в ванну (на фигурах не показано), заполненную диэлектрической жидкостью. Встречно-штыревая электродная система подключена к высоковольтному генератору импульсов 5. Перемещение армированного изделия 1 или электродной системы 4 осуществляется дискретно или непрерывно в направлении оси Y. Электроды 6 электродной системы 4 расположены в узлах плоской сетки, элементарная ячейка которой 7 представляет собой квадрат или ромб, малая диагональ которого равна его стороне (см. фиг. 2). Цилиндрические ударные волны 8, сталкиваясь, образуют зоны кумуляции 9. Destructible reinforced product 1 (see Fig. 1), containing detachable material 2 and reinforcement 3, is located between the electrodes of the interdigital electrode system 4 and placed in a bathtub (not shown in the figures) filled with a dielectric fluid. The interdigital electrode system is connected to a high-voltage pulse generator 5. The reinforced product 1 or the electrode system 4 is moved discretely or continuously in the direction of the Y axis. The electrodes 6 of the electrode system 4 are located in the nodes of a flat grid, the unit cell of which 7 is a square or rhombus, whose small diagonal is equal to its side (see Fig. 2). Cylindrical shock waves 8, colliding, form a zone of cumulation 9.

Приведем теоретические доказательства возможности осуществления предложенного способа. We give theoretical evidence of the feasibility of the proposed method.

Рассмотрим (см. фиг. 1) помещенное в диэлектрическую жидкость твердое тело толщиной h, в котором выполнены цилиндрические каналы, оси которых перпендикулярны к поверхностям тела. Каналы расположены в узлах плоской сетки, причем элементарная ячейка сетки может иметь форму квадрата или ромба, малая диагональ которого равна стороне ромба (см. фиг. 2). Заполняющая каналы диэлектрическая жидкость служит для концентрации энергии электрического разряда, а следовательно, для увеличения ее механического действия на окружающий материал. Действительно, при разряде в жидкости канал расширяется с эффектами, присущими взрыву: к моменту максимума тока в разрядном канале ускоренное движение его стенок прекращается, а ударная волна уходит из ближней зоны разряда, воздействуя на окружающее канал твердое тело. Если одновременно во всех заполненных жидкостью каналах осуществить электрический искровой разряд, то в твердом теле возникнут радиальные по отношению к каналам ударные волны 8. В толще тела цилиндрические ударные волны 8, расширяясь радиально, могут образовать в момент столкновения зоны цилиндрической кумуляции 9. Кумуляция радиально расширяющихся волн возможна при соблюдении следующих условий: во-первых, источники ударных волн должны быть равномерно распределены по окружности с центром, совпадающим с центром ожидаемой зоны кумуляции. Во-вторых, расстояние от каналов до центра зоны кумуляции ударных волн не должно превышать размера ближней зоны разряда, т. е. зоны, в пределах которой сохраняется цилиндрическая симметрия электрического разряда. Указанное выше пространственное расположение каналов удовлетворяет первому условию, а второе условие будет выполнено, если расстояние R от каналов до центра зоны кумуляции будет удовлетворять неравенству:
R ≅ 2,5L_р, (1) где L_р - длина разрядного канала.Consider (see Fig. 1) a solid body of thickness h placed in a dielectric fluid in which cylindrical channels are made, the axes of which are perpendicular to the surfaces of the body. The channels are located in the nodes of a flat grid, and the unit cell of the grid can be in the form of a square or rhombus, the small diagonal of which is equal to the side of the rhombus (see Fig. 2). The dielectric fluid filling the channels serves to concentrate the energy of the electric discharge, and therefore, to increase its mechanical action on the surrounding material. Indeed, during a discharge in a liquid, the channel expands with the effects inherent in an explosion: by the moment of the maximum current in the discharge channel, the accelerated movement of its walls ceases, and the shock wave leaves the near zone of the discharge, affecting the solid body surrounding the channel. If at the same time an electric spark discharge is carried out in all channels filled with liquid, then shock waves 8 radial with respect to the channels will appear in the solid body. Cylindrical shock waves 8 expanding radially in the body and can form zones of cylindrical cumulation at the moment of collision 9. Cumulation of radially expanding waves is possible under the following conditions: first, the sources of shock waves must be evenly distributed around a circle with a center coinciding with the center of the expected cumulation zone . Secondly, the distance from the channels to the center of the zone of cumulation of shock waves should not exceed the size of the near zone of the discharge, i.e., the zone within which the cylindrical symmetry of the electric discharge is maintained. The above spatial arrangement of the channels satisfies the first condition, and the second condition will be satisfied if the distance R from the channels to the center of the cumulation zone satisfies the inequality:
R ≅ 2.5L _p , (1) where L _p is the length of the discharge channel.

В случае, когда расстояние между электродами равно толщине твердого тела, неравенство (1) преобразуется к следующему виду:
R ≅ 2,5h. (Iа)
В зонах кумуляции возникают плоские ударные волны сжатия, распространяющиеся в противоположных направлениях, перпендикулярных к обеим поверхностям твердого тела. Эти волны сжатия имеют сравнительно небольшую амплитуду и приводят к появлению только упругого давления, обусловленного силами отталкивания атомов твердого тела. Такие ударные волны в твердом теле мало отличаются от акустических, а именно распространяются со скоростью, близкой к скорости звука; приводят к сжатию твердого тела всего на несколько процентов; сообщают твердому телу массовую скорость за фронтом волны в десятки раз меньшую скорости распространения самих волн.In the case when the distance between the electrodes is equal to the thickness of the solid, inequality (1) is converted to the following form:
R ≅ 2.5h. (Ia)
In the cumulation zones, plane compression shock waves arise, propagating in opposite directions, perpendicular to both surfaces of the solid. These compression waves have a relatively small amplitude and lead to the appearance of only elastic pressure due to the repulsive forces of the atoms of a solid. Such shock waves in a solid differ little from acoustic ones, namely, they propagate at a speed close to the speed of sound; lead to compression of the solid by only a few percent; tell the solid body the mass velocity behind the wave front is tens of times lower than the propagation velocity of the waves themselves.

Способ разрушения армированных изделий осуществляется следующим образом. The method of destruction of reinforced products is as follows.

Разрушаемое изделие помещают в ванну, заполненную диэлектрической жидкостью. Затем электрическим пробоем материала изделия формируют в нем сквозные каналы, оси которых перпендикулярны к противоположным сторонам изделия. Для этого прижимают к двум противоположным сторонам изделия электроды, образующие встречно-штыревую систему, и осуществляют многоканальный искровой разряд внутри изделия (фиг. 1). Электроды располагают напротив друг друга в узлах плоской сети, элементарная ячейка которой представляет собой квадрат или ромб, малая диагональ которого равна его стороне, причем сторона элемента элементарной ячейки сетки (согласно 1-а) не должна более, чем в 3,5 раза, превышать толщину изделия в случае, когда элементарная ячейка имеет форму квадрата, и в 4,25 раза - в случае, когда элементарная ячейка имеет форму ромба. Destructible product is placed in a bath filled with dielectric fluid. Then, through the electric breakdown of the product material, through channels are formed in it, the axes of which are perpendicular to opposite sides of the product. To do this, the electrodes forming an interdigital system are pressed against two opposite sides of the product and a multi-channel spark discharge is performed inside the product (Fig. 1). The electrodes are located opposite each other in the nodes of a flat network, the unit cell of which is a square or rhombus, the small diagonal of which is equal to its side, and the side of the element of the unit cell of the grid (according to 1-a) should not exceed more than 3.5 times the thickness of the product in the case when the unit cell has the shape of a square, and 4.25 times in the case when the unit cell has the shape of a rhombus.

Последний вариант размещения электродов является более предпочтительным, так как позволяет при одинаковом количестве электродов (т. е. на одной и той же площади поверхности изделия) получить в два раза больше зон кумуляции цилиндрических ударных волн, иными словами повысить эффективность измельчения материала изделия (фиг. 2). Для того, чтобы искровой разряд в материале изделия произошел одновременно между всеми парами электродов, образующих встречно-штыревую систему (т. е. был многоканальным), необходимо, чтобы амплитуда импульса напряжения по крайней мере на 30% превышала среднестатистическое значение пробивного напряжения материала изделия, а длительность фронта импульса была бы меньше времени пробоя. The latter variant of electrode placement is more preferable, since it allows to obtain two times more cumulation zones of cylindrical shock waves with the same number of electrodes (i.e., on the same surface area of the product), in other words, to increase the efficiency of grinding the product material (Fig. 2). In order for a spark discharge in the product material to occur simultaneously between all pairs of electrodes forming an interdigital system (i.e., it was multi-channel), it is necessary that the amplitude of the voltage pulse is at least 30% higher than the average breakdown voltage of the product material, and the duration of the pulse front would be shorter than the breakdown time.

После того, как жидкость заполнит сквозные каналы, образовавшиеся в местах расположения электродов, возбуждают в разрушаемом изделии цилиндрические ударные волны. Для этого на электроды подают высоковольтный импульс с длительностью, не превышающей более чем в 1,7 раза отношение толщины изделия к скорости звука в материале изделия. Заполняющая каналы диэлектрическая жидкость служит для концентрации энергии электрического разряда с целью увеличения ее механического действия на окружающий материал, так, что при разряде в жидкости канала расширяется с эффектами, присущими взрыву (электрогидравлический эффект). В момент столкновения цилиндрических ударных волн 8, распространяющихся от соседних каналов, в областях, расположенных симметрично относительно каждой группы соседних каналов, образуются зоны цилиндрической кумуляции 9. В этих зонах возникают волны сжатия, распространяющиеся в противоположных направлениях, перпендикулярных к поверхностям изделия. После отражения волн сжатия от противоположных поверхностей изделия в последнем возникают волны разгрузки, распространяющиеся внутрь изделия и приводящие к отколу фрагментов материала изделия в участках, расположенных между электродами на обеих поверхностях изделия. Отколовшиеся от изделия фрагменты разлетаются с некоторой скоростью. After the liquid fills the through channels formed at the locations of the electrodes, cylindrical shock waves are excited in the product being destroyed. For this, a high-voltage pulse is supplied to the electrodes with a duration not exceeding more than 1.7 times the ratio of the thickness of the product to the speed of sound in the material of the product. The dielectric fluid filling the channels serves to concentrate the energy of the electric discharge in order to increase its mechanical action on the surrounding material, so that when discharged in the liquid, the channel expands with the effects inherent in an explosion (electro-hydraulic effect). At the time of the collision of cylindrical shock waves 8 propagating from neighboring channels, zones of cylindrical cumulation 9 are formed in areas located symmetrically with respect to each group of neighboring channels. In these zones, compression waves arise, propagating in opposite directions perpendicular to the surfaces of the product. After reflection waves of compression are reflected from opposite surfaces of the product, unloading waves arise in the latter, propagating inside the product and leading to spalling of fragments of the product material in areas located between the electrodes on both surfaces of the product. The fragments that break away from the product fly apart at a certain speed.

Если размеры разрушаемого изделия таковы, что либо в принципе нельзя выполнить электродную систему тех же размеров, что и изделие, либо реализация электродной системы, покрывающей всю поверхность изделия, является сложной технической задачей, то разрушение таких изделий можно осуществить, согласно изобретению, с помощью электродной системы, содержащей по крайней мере три ряда электродов. В этом случае разрушение армированного изделия осуществляется в следующей последовательности (фиг. 1). If the dimensions of the product to be destroyed are such that either it is impossible in principle to perform an electrode system of the same dimensions as the product, or the implementation of an electrode system covering the entire surface of the product is a difficult technical task, then the destruction of such products can be carried out according to the invention using an electrode a system containing at least three rows of electrodes. In this case, the destruction of the reinforced product is carried out in the following sequence (Fig. 1).

Электродную систему, содержащую mхN пар электродов, расположенных в узлах плоской сетки, имеющей m рядов (m≥3), устанавливают на противоположных сторонах разрушаемого изделия. Первым высоковольтным импульсом, подаваемым на электродную систему, осуществляют многоканальный искровой разряд в материале изделия. В результате в изделии образуется mхN сквозных каналов, которые сразу же начнут заполняться жидкостью, в которую погружено разрушаемое изделие. Затем осуществляют перемещение электродной системы на расстояние, равное размеру стороны элементарной ячейки плоской сетки, и в направлении, совпадающем с направлением ее трансляционной симметрии. В результате электроды, расположенные в первых m-1 рядах, пространственно совместятся с предварительно подготовленными сквозными каналами, которые к моменту совмещения будут полностью заполнены жидкостью. Подают на электродную систему второй высоковольтный импульс, в результате чего между N парами электродов произойдет пробой материала изделия с образованием (m+1) ряда сквозных каналов, а между остальными (m-1) ˙N парами электродов произойдут электрогидравлические разряды, сопровождаемые возникновением в изделии кумулятивных волн сжатия и разрушением материала в участках изделия, расположенных между электродами. К моменту подачи на электродную систему третьего высоковольтного импульса осуществляют второе смещение электродной системы вдоль изделия на расстояние, равное размеру стороны элементарной ячейки плоской сетки, и в направлении ее трансляционной симметрии. Под действием третьего высоковольтного импульса произойдет формирование (m+2)-го ряда сквозных каналов и электрогидравлический разряд в ранее подготовленных (m-1)˙N каналах, сопровождаемые разрушением участков изделия, расположенных между электродами. Таким образом, осуществляя дискретное перемещение электродной системы в интервалах времени между высоковольтными импульсами, можно произвести полное разрушение длинномерных армированных изделий. Следует отметить, что технически намного проще осуществить перемещение разрушаемого изделия относительно неподвижной высоковольтной электродной системы, а не электродной системы относительно неподвижного изделия. Разрушение длинномерных армированных изделий можно осуществить и при перемещении изделия относительно электродной системы (или электродной системы относительно изделия) с постоянной скоростью V= δ f, где f - частота следования высоковольтных импульсов. Однако в этом случае должно выполняться неравенство

>(10²-10³)τ_u>(10²-10³) τ_и .The electrode system containing mxN pairs of electrodes located in the nodes of a flat grid having m rows (m≥3) is installed on opposite sides of the destroyed product. The first high-voltage pulse supplied to the electrode system, carry out a multi-channel spark discharge in the material of the product. As a result, mxN through channels are formed in the product, which immediately begin to fill with the liquid into which the destructible product is immersed. Then carry out the movement of the electrode system at a distance equal to the size of the side of the unit cell of a flat grid, and in a direction coinciding with the direction of its translational symmetry. As a result, the electrodes located in the first m-1 rows are spatially aligned with previously prepared through channels, which by the time of alignment will be completely filled with liquid. A second high-voltage pulse is applied to the electrode system, as a result of which a breakdown of the material of the product occurs between N pairs of electrodes with the formation of (m + 1) a series of through channels, and electro-hydraulic discharges occur between the remaining (m-1) параN pairs of electrodes, accompanied by occurrence in the product cumulative waves of compression and destruction of the material in the areas of the product located between the electrodes. By the time a third high-voltage pulse is supplied to the electrode system, a second displacement of the electrode system is carried out along the product by a distance equal to the size of the side of the unit cell of the flat grid and in the direction of its translational symmetry. Under the influence of the third high-voltage pulse, the formation of the (m + 2) th row of through channels and electro-hydraulic discharge in the previously prepared (m-1) ˙N channels will occur, accompanied by the destruction of the product sections located between the electrodes. Thus, by performing discrete movement of the electrode system in time intervals between high-voltage pulses, it is possible to completely destroy long-length reinforced products. It should be noted that it is technically much easier to move the destructible product relative to the stationary high-voltage electrode system, rather than the electrode system relative to the stationary product. The destruction of long reinforced products can also be achieved by moving the product relative to the electrode system (or electrode system relative to the product) with a constant speed V = δ f, where f is the repetition rate of high voltage pulses. However, in this case, the inequality

> (10 ² -10 ³ ) τ _u > (10 ² -10 ³ ) τ _and .

При выполнении этого неравнества относительное перемещение электродной системы не сказывается на разрядные процессы. When this inequality is fulfilled, the relative displacement of the electrode system does not affect the discharge processes.

При выборе диэлектрической жидкости, в которую помещают разрушаемое изделие, следует отдавать предпочтение недорогим жидкостям с высокими диэлектрическими параметрами и учитывать то обстоятельство, что для разрушения хрупких материалов требуется меньше энергии. Так, если материал изделия при обычных температурах является хрупким, например железобетонные изделия, то в качестве диэлектрической жидкости следует использовать воду. Если же материал разрушаемого изделия при обычных температурах не является хрупким, например армированные резинотехнические изделия, то в этом случае предпочтительно использовать жидкий азот. Жидкий азот имеет температуру 77 К и обладает отличными диэлектрическими свойствами, а именно его электрическая прочность равна 1,5 МВ/см, а утечки отсутствуют. Следовательно, при использовании жидкого азота практически вся энергия от генератора высоковольтных импульсов выделяется в каналах на стадии электрического пробоя. Сравнительно низкая стоимость жидкого азота позволяет использовать его и при разрушении крупногабаритных резинотехнических изделий, например изношенных автомобильных шин. When choosing a dielectric fluid in which a destructible product is placed, inexpensive liquids with high dielectric parameters should be preferred and the fact that less brittle materials require less energy to be destroyed. So, if the material of the product at ordinary temperatures is fragile, for example reinforced concrete products, then water should be used as a dielectric fluid. If the material of the destructible product at ordinary temperatures is not brittle, for example reinforced rubber products, then in this case it is preferable to use liquid nitrogen. Liquid nitrogen has a temperature of 77 K and has excellent dielectric properties, namely, its electric strength is 1.5 MV / cm, and there are no leaks. Therefore, when using liquid nitrogen, almost all the energy from the high-voltage pulse generator is released in the channels at the stage of electrical breakdown. The relatively low cost of liquid nitrogen allows its use in the destruction of large rubber products, such as worn-out automobile tires.

Экспериментально было установлено, что материал изделия наиболее эффективно отделяется от арматуры в том случае, когда материал изделия находится в хрупком состоянии, а материал арматуры - нет. В железобетонных изделиях указанное выше условие имеет место при обычных температурах. Иначе обстоит дело с армированными стальными элементами резинотехническими изделиями. Действительно, температуры охрупчивания резины и стали практически совпадают, поэтому для обеспечения охрупчивания только резины необходимо поддерживать температуру изделия в достаточно узком температурном интервале, что технически осуществить трудно. It was experimentally established that the material of the product is most effectively separated from the reinforcement in the case when the material of the product is in a brittle state, but the material of the reinforcement is not. In reinforced concrete products, the above condition occurs at ordinary temperatures. The situation is different with reinforced steel elements with rubber products. Indeed, the embrittlement temperatures of rubber and steel practically coincide; therefore, to ensure embrittlement of only rubber, it is necessary to maintain the product temperature in a sufficiently narrow temperature range, which is technically difficult to implement.

Согласно изобретению, указанные выше условия обеспечиваются тем, что перед возбуждением в материале изделия цилиндрических ударных волн осуществляют быстрый бесконтактный нагрев токами высокой частоты металлической арматуры изделия до температуры, которая выше температуры охрупчивания материала арматуры (230-300)К. Верхний предел температурного диапазона выбран из тех соображений, что нагрев арматуры изделия до температур выше комнатных может вызвать изменения в структуре молекул полимерного материала в местах его контакта с арматурой. According to the invention, the above conditions are ensured by the fact that before excitation of the cylindrical shock waves in the material of the product, they carry out quick non-contact heating by high-frequency currents of the metal reinforcement of the product to a temperature that is higher than the embrittlement temperature of the reinforcement material (230-300) K. The upper limit of the temperature range is chosen from those considerations that heating the product reinforcement to temperatures above room temperature can cause changes in the structure of the molecules of the polymer material in places of its contact with the reinforcement.

Время нагрева арматуры выбирается исходя из допустимой глубины прогрева резины до температур выше температуры охрупчиваничя резины и может быть рассчитано по следующей зависимости
t = А t= A

, где t - время нагрева арматуры;
b - допустимая глубина прогрева резины до температуры выше температуры ее охрупчивания;
а - температуропроводность резины;
А - безразмерный коэффициент ≈10.The heating time of the reinforcement is selected on the basis of the permissible depth of heating of the rubber to temperatures above the embrittlement temperature of the rubber and can be calculated according to the following dependence
t = A t = A

where t is the heating time of the reinforcement;
b - permissible depth of warming up of the rubber to a temperature above the temperature of its embrittlement;
a - thermal diffusivity of rubber;
A is a dimensionless coefficient ≈10.

Предлагаемый способ характеризуется высокой производительностью, низкими энергозатратами, высоким качеством целевого продукта, безопасностью для обслуживающего персонала и экологической чистотой. The proposed method is characterized by high productivity, low energy consumption, high quality of the target product, safety for staff and environmental friendliness.

(56) Авторское свидетельство СССР N 1194687, кл. В 29 В 17/00, 1984. (56) Copyright certificate of the USSR N 1194687, cl. At 29 At 17/00, 1984.

Патент Великобритании N 1444008, кл. В 02 С 19/18, 1976. UK patent N 1444008, CL B 02 C 19/18, 1976.

Claims

1. METHOD OF DESTRUCTION OF REINFORCED PRODUCTS, in which the product is placed in a dielectric fluid and exposed to it by a shock wave with a pressure at the front of the pulse not less than the strength of the material of the product, characterized in that at least three through cylindrical channels perpendicular to the product are preliminarily formed to the surfaces of the product and located at the same distance from each other with a radius not exceeding 2.5 times the thickness of the product, and shock waves generate high-voltage and spark electric discharges carried out simultaneously in all channels filled with dielectric fluid, with a voltage pulse duration not exceeding more than 1.75 times the ratio of the thickness of the product to the speed of sound in the material of the product.

2. The method according to p. 1, characterized in that the through channels in the product form an electrical breakdown of the product material.

3. The method according to p. 2, characterized in that the exposure to high-voltage voltage pulses is carried out sequentially, first by a high-voltage voltage pulse, at the same time forming m · N through channels in the product material, forming nodes of a flat grid of m ≥ 3 rows, while the unit cell of the grid has the shape of a square or rhombus, the small diagonal of which is equal to the side of the rhombus, and with each subsequent high-voltage pulse k form N through channels in the (m + k - 1) -th row and at the same time carry out a spark electric discharge in fluid filling the channels located in the m - 1 rows preceding the (m + k - 1) th row.

4. The method according to p. 3, characterized in that the product is placed in a liquefied gas.

5. The method according to p. 4, characterized in that before exposure to the product by shock waves, the metal reinforcement of the product being destroyed is heated by high-frequency currents to 230-300 K, and heating is carried out for a time determined from the expression
t = A

,
where t is the heating time, s;
A ~ 10-dimensionless coefficient;
a - thermal diffusivity of the material of the product, m ² / s;
b - the permissible depth of heating of the product material to temperatures above its embrittlement temperature, m.