CZ307210B6

CZ307210B6 - Izolace, obklopující vodič elektrického proudu, pro zlepšení separovatelnosti od zpracovávané rubaniny

Info

Publication number: CZ307210B6
Application number: CZ2006-683A
Authority: CZ
Inventors: Pavel Valenta; JaromĂr Fiala; rank Zlatko Ĺ; Libor Mastný; Pavel Mečíř
Original assignee: Austin Detonator S.R.O.
Priority date: 2006-10-27
Filing date: 2006-10-27
Publication date: 2018-03-28
Also published as: RU2009119408A; EP2087491A1; CZ2006683A3; US20090277663A1; WO2008049380A1; RU2438201C2; WO2008049380A8

Description

Oblast techniky

Vynález se týká izolace vodičů elektrického proudu, používaných zejména pro průmyslové elektrické rozbušky. Konkrétně se jedná o úpravu uvedené izolace takovým způsobem, aby bylo možno ekonomicky přijatelným postupem oddělit zbytky této izolace, případně i zbytky vodičů s touto izolací, po provedených trhacích pracích, od ostatních látek či složek ze zpracovávané rubaniny.

Dosavadní stav techniky

Zbytky izolace elektrických vodičů, zejména u elektrických rozbušek, používaných při trhacích pracích při dobývání hornin, kontaminují výsledný natěžený produkt, tedy tzv. rubaninu. Kontaminace je zde představována právě přítomností zbytků izolace v rubanině, což následně způsobuje potíže při úpravě rubaniny v technologických zařízeních, jako jsou například drtiče, ve kterých se rubanina, resp. produkt těžby, rozmělňují, nebo se jedná o třídiče, kde se produkt třídí na požadovanou frakci. Následkem výše uvedené kontaminace a vstupu zbytků izolace do uvedených zpracovacích zařízení jsou časté odstávky uvedených zařízení, způsobené nutností jejich vyčištění od zbytků uvedené izolace. V extrémních případech může dojít i k poruše zařízení. Proto je nutno předmětné zbytky izolace z natěžené rubaniny, zpravidla horniny, odstranit, což se v současné době provádí manuálně, nebo se to neprovádí vůbec, protože částečky izolace bývají i poměrně malé. Tato okolnost způsobuje zvýšení nákladů na soubor trhacích prací s úpravou natěžené horniny, což je značná nevýhoda při technologických postupech, zahrnujících použití jinak vysoce účinných a mechanizovaných postupů. Co se týče oddělování vodičů elektrického proudu, opatřených izolací, včetně jejich zbytků, od ostatních složek mechanických směsí, pak se zde často používají mechanické postupy dělení. Při oddělování od sypkých materiálů je běžný záchyt těchto vodičů a jejich zbytků na sítech. Nevýhodou tohoto postupuje, že neumožňuje záchyt zbytků předmětných vodičů a izolace, které jsou schopny sítem propadnout. Výše uvedený postup není vhodný pro záchyt zbytků elektrických vodičů vzniklých při dobývání hornin a minerálů pomocí trhacích prací s využitím elektrických rozbušek, protože při tomto způsobu těžby surovin zůstává v rubanině významný podíl zbytků vodičů, schopných propadnout sítem. Proto se v současné době často používají k výše uvedenému účelu elektrické vodiče z magnetického materiálu, jako např. z pocínovaného ocelového drátu. Po provedení trhacích prací je možno v tomto případě použít magnetickou separaci k oddělení zbytků elektrického vodiče od nemagnetických látek rubaniny a z dalších mechanických směsí. Výše uvedený postup magnetické separace umožňuje i záchyt zbytků vodičů o malých rozměrech. Stejně jako první postup však neumožňuje zachycení zbytků samotného izolačního materiálu o malých rozměrech. Přitom obsah zbytků izolačního materiálu o malých rozměrech a nutnost jejich odstranění může mít významný negativní dopad na náročnost zpracování rubaniny nebo na kvalitativní parametry produktu vzniklého zpracováním rubaniny.

Jiné problémy se řeší například v oblasti stínění vodičů, ať již při použití seskupení silových vodičů s datovými vodiči, jako např. ve spise US 2006/0 021 786, kde se vytváří stínící vrstva z magneticky měkkého materiálu, například měkkého feritu, nebo ve spise US 5 545 853, kde také je řešen problém stínění proti nežádoucímu vyzařování a přenosu energie mezi vrstvami vinutí ve střídavých motorech, řízených proměnlivou frekvencí. Pokud je zde uvedeno použití magnetických materiálů, pak výhradně v souvislosti s potlačením vyzařování vysokofrekvenční energie, která může působit rušení jiných signálů, nebo působit energetické ztráty, přičemž konfigurace a složení vrstev se zaměřením na magnetické síly přitažlivosti pro separaci materiálů zde nejen není uvedena, ale ani naznačena, takže takové využití z uvedených spisů není pro

-1 CZ 307210 B6 odborníka nejen přímo patrné, ale není to pro něj ani přiměřeným návodem k volbě potřebného řešení shora uvedeného úkolu vynálezu.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody se v rozhodující míře redukují a vytvoření izolace s možností snadné strojní separace, především od rubaniny, se dosahuje u izolace se zlepšenou separovatelností od zpracovávané rubaniny, provedené jako alespoň jednovrstvá izolace, obklopující vodič elektrického proudu, ve shodě s předkládaným vynálezem, kde podstata spočívá v tom, že buď je obsažena vrstva jedna a je vyrobena z materiálu, který je magnetický a současně je elektricky nevodivý, nebo je obsaženo vrstev více, kde potom alespoň jedna vrstva izolace je vyrobena z magnetického materiálu a současně alespoň jedna vrstva je vyrobena z elektricky nevodivého materiálu, kde magnetický materiál je vytvořen jako směs magnetické a nemagnetické hlavní materiálové složky, přičemž obsah magnetické hlavní materiálové složky ve vrstvě nebo ve vrstvách izolace z magnetického materiálu činí 5 až 20 % hmotnostních, kde zbytek do 100 % je tvořen nemagnetickou hlavní materiálovou složkou, vše vztaženo na hmotnost vrstvy či vrstev izolace z magnetického materiálu. Zde je třeba poznamenat, že výhodné může být, jestliže izolace tvoří jednu, nebo i více vrstev, vyrobených z materiálu, který je současně magnetický a elektricky nevodivý, zejména je výhodou, je-li izolace provedena jako jednovrstvá, vyrobená z magnetického a současně elektricky izolačního materiálu. Výhodné je také, jestliže izolace je provedena jako dvouvrstvá, kde jedna vrstva je magnetická a jedna vrstva je elektricky izolační, resp. je vyrobena z elektricky nevodivého materiálu. S výhodou pak magnetická hlavní materiálová složka je vyrobena na bázi magnetitu - Fe₃O₄, nebo na bázi feritu obecného vzorce MeⁿFe2O4, kde Me představuje Co, Mn, Ni, Ca, Cu, Zn, Mg, nebo feritu obecného vzorce Ln^HFe2O₄, kde Ln představuje prvky vzácných zemin, nebo na bázi prvků vzácných zemin v oxidačním stupni II, nebo na bázi oxidu železitého v modifikaci y-Fe₂O₃, nebo na bázi práškového železa, nebo na bázi magnetické slitiny železa, nebo na bázi směsi nebo slitiny s obsahem výše uvedených magnetických dílčích složek, kde výhodně magnetickými slitinami železa jsou slitiny, obsahující alespoň ještě prvky vzácných zemin, zejména s výhodou takovými magnetickými slitinami železa jsou slitiny, obsahující ještě alespoň jeden kovový prvek vzácných zemin a B a/nebo Co, přičemž kovovými prvky vzácných zemin pak jsou výhodně Nd a Sm. Případně, alternativně, magnetická hlavní materiálová složka je vyrobena na bázi magneticky tvrdých materiálů typu alnico nebo FeCoCr. Nemagnetická hlavní materiálová složka je pak s výhodou vytvořena na bázi plastické hmoty, výhodně tak, že plastická hmota je volena z oblasti polymerů nebo kopolymerů, přičemž je zejména výhodné, jestliže polymerem nebo kopolymerem jsou látky ze skupiny elastomerů nebo plastů, kde s výhodou elastomery se volí jako silikonový nebo butadienstyrenový kaučuk, nebo plasty se s výhodou volí jako PVC, PE, PP, nebo PTFE.

Tím se dosáhne vytvoření izolace, kde alespoň v jedné její vrstvě obsažené magnetické látky umožňují provést magnetickou separaci zbytků této izolace, případně i izolace s nemagnetickým vodičem, od rubaniny, čímž se eliminuje dosavadní podstatná nevýhoda nutnosti manuální separace těchto zbytků, nebo, ve srovnání se situací vůbec neprovedené separace, se snižuje riziko zanášení či poškozování zpracovacích zařízení uvedené rubaniny, kontaminované zbytky detonačních izolace a vodičů. Tím se dále může dosáhnout i vytěžování barevných nemagnetických kovů magnetickou separací, pokud jsou použity příkladně jako vodiče v izolaci podle předkládaného řešení.

-2 CZ 307210 B6

Příklady uskutečnění vynálezu

Příklad 1

Byl připraven izolační materiál na bázi PVC obsahující 54 hmotnostních dílů PVC, 22 dílů změkčovadla, 2 díly tepelného stabilizátoru, 2 díly maziva a 20 hmotnostních dílů magnetitu FeFe₂O₄. Pomocí tohoto materiálu byla provedena izolace vodiče z pocínovaného ocelového drátu.

Hodnocením užitných parametrů vodiče bylo zjištěno, že izolace vyhověla v odolnosti proti otěru, proti chladu v elektrické pevnosti izolace i v elektrické kapacitě.

Příklad 2

Byl připraven izolační materiál na bázi PE obsahující 90 hmotnostních dílů PE a 10 hmotnostních dílů oxidu železitého ve formě y-Fe₂O₃. Pomocí tohoto materiálu byla provedena izolace vodiče z pocínovaného ocelového drátu.

Příklad 3

Byl připraven izolační materiál na bázi silikonového kaučuku obsahující 69 hmotnostních dílů silikonového kaučuku, 5 dílů změkčovadla, 1 díl vulkanizačního činidla a 20 hmotnostních dílů feritu - CaFe₂O₄. Pomocí tohoto materiálu byla provedena izolace vodiče z pocínovaného ocelového drátu.

Příklad 4

Výše uvedené vodiče elektrického proudu připravené podle příkladů 1 až 3 byly použity k trhacím pracím při těžbě chloridu sodného pro potravinářské účely.

Bylo zjištěno, že při použití materiálů podle příkladů 1 a 3 činila účinnost magnetické separace zbytků izolace elektrického vodiče 100 %, při použití materiálu podle příkladu 2 pak 70 %.

Poznamenáváme, že je možné, v rámci tohoto vynálezu, ovšem nad rámec uvedených příkladů, vytvořit i vícevrstvé izolace, kde pro dosažení magnetických vlastností bude alespoň jedna vrstva izolace z magnetického materiálu a pro zajištění elektrické izolace, resp. elektrické nevodivosti, alespoň jedna vrstva bude z elektricky nevodivého materiálu. Přitom může být použita jen jedna vrstva, pokud bude vytvořena z materiálu, který je magnetický a současně elektricky nevodivý, jak patrno z příkladných provedení. Také lze použít více vrstev, kde alespoň jedna je magnetická a alespoň jedna je elektricky nevodivá, přičemž může i zde být použito vrstvy současně magnetické a elektricky izolační a pak ještě dalších vrstev, například mechanicky ochranných, které samy o sobě mohou být třeba navíc i magnetické nebo i elektricky nevodivé, nebo nikoli. Pokud by bylo v některých případech vhodné či výhodné použít magnetický materiál, který by byl elektricky vodivý, nebo jeho izolační schopnost by pro konkrétní použití příslušného vodiče

-3CZ 307210 B6 nebyla dostatečná, použije se s výhodou izolace dvouvrstvé, kde jedna vrstva bude magnetická, příkladně silně magnetická, ale elektricky nedostatečně izolační a druhá vrstva bude elektricky mimořádně dobře, resp. pro konkrétní účel alespoň dostatečně, izolační.

Průmyslová využitelnost

Zařízení, podle předkládaného vynálezu, je využitelné při trhacích pracích, kde se následně ještě zpracovává vzniklá rubanina a kde je tedy třeba separovat zbytky izolace, případně izolace s vodiči, od rubaniny.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Izolace, obklopující vodič elektrického proudu, pro zlepšení separovatelnosti od zpracovávané rubaniny, obsahující alespoň jednu vrstvu, vyznačená tím, že buď je obsažena vrstva jedna a je vyrobena z materiálu, který je magnetický a současně je elektricky nevodivý, nebo je obsaženo vrstev více, kde potom alespoň jedna vrstva izolace je vyrobena z magnetického materiálu a současně alespoň jedna vrstva je vyrobena z elektricky nevodivého materiálu, kde magnetický materiál je vytvořen jako směs magnetické a nemagnetické hlavní materiálové složky, přičemž obsah magnetické hlavní materiálové složky ve vrstvě nebo ve vrstvách izolace z magnetického materiálu činí 5 až 20 % hmotnostních, kde zbytek do 100 % je tvořen nemagnetickou hlavní materiálovou složkou, vše vztaženo na hmotnost vrstvy či vrstev izolace z magnetického materiálu.
2. Izolace podle nároku I, vyznačená tím, že je provedena jako dvouvrstvá, kde jedna vrstva izolace je vyrobena z magnetického materiálu elektricky vodivého a druhá vrstva je vyrobena z materiálu elektricky nevodivého.
3. Izolace podle nároku 1 nebo 2, vyznačená tím, že magnetická hlavní materiálová složka je vyrobena na bázi magnetitu - Fe₃C>4, nebo na bázi feritu obecného vzorce MeⁿFe2O4, kde Me představuje Co, Mn, Ni, Ca, Cu, Zn, Mg, nebo feritu obecného vzorce LnⁿFe2O4, kde Ln představuje prvky vzácných zemin, nebo na bázi prvků vzácných zemin v oxidačním stupni II, nebo na bázi oxidu železitého v modifikaci y-Fe₂O₃, nebo na bázi práškového železa, nebo na bázi magnetické slitiny železa, nebo na bázi směsi nebo slitiny s obsahem výše uvedených magnetických dílčích složek.
4. Izolace podle některého z nároků 1 až 3, vyznačená tím, že magnetickými slitinami železa jsou slitiny, obsahující alespoň ještě prvky vzácných zemin.
5. Izolace podle některého z nároků 1 až 4, vyznačená tím, že magnetickými slitinami železa jsou slitiny, obsahující ještě alespoň jeden kovový prvek vzácných zemin a B a/nebo Co.
6. Izolace podle nároku 5, vyznačená tím, že kovovými prvky vzácných zemin jsou Nd a Sm.
7. Izolace podle některého z nároků 1 až 6, vyznačená tím, že magnetická hlavní materiálová složka je vyrobena na bázi magneticky tvrdých materiálů typu AlNiCo nebo FeCoCr.
8. Izolace podle některého z nároků 1 až 7, vyznačená tím, že nemagnetická hlavní materiálová složka je vytvořena na bázi plastické hmoty.

-4CZ 307210 B6
9. Izolace podle nároku 8, vyznačená tím, že plastická hmota je volena z oblasti polymerů nebo kopolymerů.
10. Izolace podle nároku 9, vyznačená tím, že polymerem nebo kopolymerem jsou látky ze 5 skupiny elastomerů nebo plastů.
11. Izolace podle nároku 10, vyznačená tím, že jako elastomer se použije silikonový kaučuk nebo butadienstyrenový kaučuk.