книги / Изобретенческая реальность принципы достижения технических преимуществ в объектах техники с помощью физических явлений, свойств и эффектов

В случае временного обледенения коагулятора 4 (сеточный ма- териал которого заполняется льдом и снегом) весь поток холодного воздуха поступает на дополнительный винт 11 и далее в закрученном виде — в коллектор 7 к потребителю. Коагулятор 4 вследствие равен- ствадавленийсвнешнейивнутреннейсторонпредохраняетсяотсмя- тия и разрушения.

Структура причины технической ограниченности и расплаты за неё — это наличие влаги на выходе, оплаченное энергией одного потока воздуха с помощью одного винта при снижении ресурса сепа- ратора.

Техническим преимуществом стало явление разделения потока влажного воздуха на центральную и периферийную зоны.

Явление разделения потока влажного воздуха на центральную и периферийную зоны соответствует явлению технического преиму- щества изобретения над прототипом, оплаченное той же кинетиче- ской энергией потока.

Явление отсутствия остаточной влаги на выходе из сепаратора это физическое явление последовательного удаления влаги из централь- ной и периферийной зон посредством пары винтов с противополож- ной закруткой лопаток. Оно обеспечило и предохранение коагулято- ра от разрушения без снижения ресурса сепаратора. В совокупности результатов это физическое явление стало не только его синонимом, но и выполняет функцию способа достижения технического преиму- щества.

Структура технического преимущества и расплаты за него — отсутствие влаги на выходе, оплаченное энергией разделённого по- тока воздуха с помощью пары винтов имеющих противоположную закрутку лопаток при сохранении коагулятора от смятия.

«Многорядное магнитное уплотнение вращающегося вала» по изо- бретению а. с. 340814 — прототип изобретения (рисунок ниже), содер- жит корпус 1 из немагнитного материала, гайку 2 крепления магни-

360

тов,набор основных 3 и предохранительных 4 постоянных кольцевых магнитов, полюсные наконечники 5 из магнитомягкого материала. Ферромагнитный уплотнитель (жидкость) 6 заполняет объём меж- ду ферромагнитным валом 7 и полюсными наконечниками основ- ных магнитов 3 с немагнитными втулками 8. Постоянные магниты 3 и 4 установлены одноимёнными полюсами друг к другу перпенди- кулярно валу. Недостаток — завышены размеры магнитов и уплотне- ния в целом, значительны усилия изгибающие вал и осевые усилия на валу при больших перепадах давления, что снижает ресурс работы (работоспособность) уплотнения.

В изобретении а. с.690220 «Магнитожидкостное уплотнение» пред- ложено устройство,которое снабжено магнитопроводом,где постоян- ные магниты размещены по концентрическим окружностям с чере- дованием полярностей, а канавки на валу выполнены торцовыми.

Устройство МЖУ содер- жит:1 —корпус;2 —магни- топровод; 3–6 постоянные магниты; 7 — замкнутую

полость под магнитную

жидкость; 8 — магнитную жидкость; 9 — бурт (или фланец) вала; 10 — вал; 11 —регулировочныешай- бы (для регулирования зазора между буртом 9 и по-

стоянными магнитами 3–6).

Магниты 3 и 4, магнитопровод 2 и бурт (фланец) 9 образуют одну замкнутую магнитную цепь, а магниты 5 и 6, магнитопровод 2 и бурт (фланец)9 —другуюзамкнутуюмагнитнуюцепь.Магнитнаясила,воз- никающая при взаимодействии магнитной жидкости 8 с полем посто- янных магнитов 3–6,препятствуетвытеснению жидкости отдействия перепада давления. Эта же сила притягивает бурт (фланец) 9 вместе с валом 10 к магнитам (и корпусу 1), благодаря чему компенсируется усилие от действия перепада давления или от силы тяжести вала при его вертикальном размещении.

Структура причины технической ограниченности и расплаты за неё — это малый ресурс, оплаченный большими габаритами и уси- лиями на валу.

361

Техническим преимуществом стало явление размещения магни- тов по концентрическим окружностям (параллельно валу).

Явление размещения постоянных магнитов по концентрическим окружностям (параллельно валу) соответствуетявлениютехнического преимущества изобретения над прототипом, оплаченное компактно- стью и компенсацией усилий на валу.

Явление компактности и компенсации усилий на валу уплотнения (явление технического преимущества) это физическое явление раз- мещения постоянных магнитов по концентрическим окружностям (параллельновалу),благодарячемувалсвоимфланцемпритягивается к магнитам. Это физическое явление стало не только его синонимом, но и выполняет функцию способа достижения технического преиму- щества.

Структура технического преимущества и расплаты за него — это высокий ресурс, оплаченный компактностью (расположением постоянных магнитов по концентрическим окружностям, парал- лельно валу) и компенсацией усилий на валу.

Известно применение рабочего упругодеформированного твёрдо- го тела для теплового двигателя на основе хрома, у которого при тем- пературе выше или ниже + 37 0 С резко меняется модуль упругости.

«Рабочее тело для преобразования тепловой энергии в механиче- скую» в изобретении по а. с.412397 являетсятвёрдое упруго деформи- рованное тело, выполненное из монокристалла сплавов Cu — Al — Ni

или Cu —Al — Mn.

В диапазоне температур от — 1960 С до +2000 С указанные сплавы переходятиз одного (исходно пластичного) фазового состояния вдру- гое (сверхупругое) фазовое состояние, преобразуя тепловую энергию в механическую энергию. Изменение тепловой энергии (ΔU) в узком температурном интервале ± 10 0 С для конкретной температуры фа- зового превращения из указанного диапазона определяется соответ- ствующим соотношением компонентов состава рабочего тела и его термообработкой.

Структура причины технической ограниченности и расплаты за неё — это единственная рабочая температура (+ 37 0 С) преобразо- вания энергии, оплаченная однокомпонентным рабочим телом (хро- мом).

Техническим преимуществом стало явление множественности рабочих температур фазового превращения (в диапазоне от –1960 С до +2000 С), оплаченное многокомпонентным монокристаллом спла-

вов Cu —Al — Ni или Cu —Al — Mn.

Явление множественности рабочих температур фазового пре- вращения (в диапазоне от –1960 С до +2000 С) для преобразования тепловой энергии в механическую энергию соответствует явлению

362

технического преимущества изобретения над прототипом, оплачен- ное многокомпонентным рабочим телом из монокристалла сплавов

Cu —Al — Ni или Cu —Al — Mn.

Явление множественности рабочих температур фазового превра- щения (в диапазоне от –1960 С до +2000 С) для преобразования тепло- вой энергии в механическую энергию (как явление технического пре- имущества) это физическое явление перехода монокристалла сплавов Cu — Al — Ni или Cu — Al — Mn из пластичного фазового состояния

всверхупругое фазовое состояние,преобразующеетепловую энергию

вмеханическую энергию.Это физическое явление стало нетолько его синонимом, но и выполняет функцию способа достижения техниче- ского преимущества.

Структура технического преимущества и расплаты за него — это множественность рабочих температур преобразования (в ди- апазоне от –1960 С до +2000 С), оплаченная многокомпонентным телом (из монокристалла сплавов Cu — Al — Ni или Cu — Al — Mn)

с соответствующим соотношением компонентов его состава и термообработкой.

Любое физическое явление может стать явлением технического преимущества,если оно устраняеттехническую ограниченность и яв- ляется противоположением её причины.

Физическое явление, свойство и эффект вне объекта изобретения не имеют признаков какого-то технического преимущества. Они рав- ны самим себе и являются следствием определённой функции взаи- модействующих элементов.

Явление технического преимущества в своём определении от- личается от чисто физического явления применённого для его соз- дания. Явление технического преимущества соответствует сути до- стигнутого (достигаемого) результата (цели), а физическое явление, применённое для его создания, соответствует сути способа его осу- ществления.

Каждое из вышеприведённых технических преимуществ, внесён- ных в прототип, составлено из физического явления и средства (ре- сурса) его осуществления.

Способ, осуществлённый дешёвым ресурсом, воспроизводит тре- буемое действие.

Например.

• упорядоченная ориентация молекул осуществлена электри- чеством

Из причины ограниченности теплообмена произошло явление упорядоченной ориентации молекул теплопередающего вещества, которое осуществимо с помощью воздействия электростатического поля на молекулы полярного диэлектрика (парафина).

363

• разрушение неровностей осуществлено электричеством

Изпричинынекачественнойидлительнойприработкиподвижного сопряжения поршневой пары произошло явление интенсивного раз- рушения неровностей подвижного сопряжения,которое осуществимо с помощью трибоэлектрического воздействия тока на геометриче- ские неровности поверхностей поршневой пары, так как подвижные сопряжения с геометрическими неровностями имеют большое элек- трическое сопротивление.

•регулирование зазоров, люфтов осуществлено хладагентом (охлаждением)

Из причины ограниченности напора и подачи насоса (постоянства зазора) произошло явление изменения зазора (люфта), которое осу- ществимо посредством теплового воздействия хладагента на статор и ротор, которые для этой цели выполнены из материалов с различ- ными коэффициентами линейного расширения.

•точное (прецизионное) совмещение микроэлементов осу- ществлено тепловым линейным расширением или нагревом

электрическим током чувствительных элементов

Из причины ограниченности малых перемещений с помощью объёмной пневматической передачи (сифонов) произошло явление теплового линейного микро перемещения фотошаблона, которое осуществимо с помощью регулируемого электрического нагрева чув- ствительных элементов, или что то же посредством их теплового ли- нейного расширения (сжатия) в результате нагрева током.

•быстрое перемешивание осуществлено круговым волноо- бразным движением эластичного перфорированного кольца воспринимающего электромагнитную энергию

Из причины долгого однообразного перемешивания масс жидко- стей произошло явление быстрого их перемешивания посредством кругового волнообразного движения эластичного перфорированного кольца осуществимое с помощью бегущего электромагнитного поля, индуцирующеетоки в эластичном кольце (явление электромагнитной индукции).

•восполнение износа металла осуществлено электролитиче- ским осаждением хрома из электролита

Из причины ограниченности срока службы валка (его износа) про-

изошло явление восполнения потери металла на валке, которое осу- ществимо с помощью электролитического осаждения хрома на его поверхность, снабжая вкладыш валка дополнительными камерами для электролита, щёлочи и воды.

•полное удаление влаги осуществлено кинетической энергией разделённого потока воздуха с помощью пары винтов имею- щих противоположную закрутку лопаток

364

Из причины низкой эффективности сепарации влаги одним по- током воздуха (наличие влаги на выходе и разрушение коагулятора) произошло явление разделения потока влажного воздуха на цен- тральнуюипериферийнуюзоны.Разделениеосуществимоспомощью пары лопаточных винтов с противоположной закруткой лопаток про- изводящих последовательно сепарацию влаги отцентра к периферии, эффективно гася вращение потоков воздуха на выходе из сепаратора и предохраняя коагулятор.

• долгая работоспособность (высокий ресурс) осуществле-

но компактностью (расположением постоянных магнитов по концентрическим окружностям, параллельно валу) и ком- пенсацией усилий на валу

Из причин завышенных линейных размеров уплотнения (рас- положением множества магнитов перпендикулярного валу) и зна- чительных усилий изгибающие вал, которые снижают ресурс работы уплотнения, произошло явление его компактности с компенсацией усилий на валу. Компактность осуществима с помощью коаксиально- го (по концентрическим окружностям) параллельного валу располо- жения постоянных магнитов, которые плотно притягивают фланец вала.

•множественность рабочих температур преобразования (в ди- апазоне от –1960 С до +2000 С) осуществлено многокомпонент- ным телом (из монокристалла сплавов Cu — Al — Ni или Cu — Al — Mn) с соответствующим соотношением компонентов его состава и термообработкой

Из причин узкого диапазона (при одной рабочей температуре + 37 0 С) преобразования тепловой энергии в механическую энергию произошло явление множественности рабочих температур фазово- го превращения в широком диапазоне температур с помощью тела из монокристалла сплавов Cu —Al —Ni или Cu —Al —Mn и соотноше- ния компонентов его состава и термообработки.

Итак, физическое явление, применённое для создания требуемого действия, основа технического преимущества.

Примеры технических преимуществ и применённых физических явлений.

Интенсификация процесса теплообмена в теплообменнике

Электростатическое поле вытягивает полярности молекул веще- ства вдоль своего направления.

Это эффект (результат) действия электростатического поля на за- ряды (молекула содержит центры распределения положительного и отрицательного зарядов), чем характерно явление электрической поляризации вещества: элементарные электрические диполи веще-

365

ства укладываются линиями рядов от одного полюса электрического полядодругогопонаправлениюнапряжённостиэлектрическогополя. Противоположение эффекта это явление хаотичного уклада молекул (элементарных электрических диполей) вещества, что соответствует причине отсутствиятехнического преимущества (или причинетехни- ческой ограниченности).

Ускоренная приработка поршневой пары

Электрический ток нагревает точки контакта поршня и цилиндра, где большое электрическое сопротивление, оплавляет их, разрушая контакт.

Это эффект(результат)трибоэлектрического воздействия электри- ческого тока на геометрические неровности сопряжения движущейся поршневой пары, неровности которой разрушаются дополнительно и от встречного механического сталкивания. Противоположение эф- фекта это явление холодного и долгого взаимного разрушения проч- ных неровностей сопряжения при механическом столкновении, что соответствует причине отсутствия технического преимущества (или причине технической ограниченности).

Регулирование напора и подачи насоса

Хладагент сокращает размеры деталей и увеличивает зазор (люфт) соединения.

Это результат теплового или термического расширения (сжатия) материалов с разными коэффициентами линейного расширения.При испарении хладагента отводится тепло от деталей соединения, кото- рые неодинаково сокращаются, изменяя зазор (люфт). Противополо- жение эффекта это явление постоянных размеров и зазоров деталей соединения, выполненных из одного материала, что соответствует причине отсутствия технического преимущества (или причине тех- нической ограниченности).

Точное (прецизионное) совмещение фотошаблона с рисунком

Электрический ток нагревает проводник, он удлиняется.

Тепло от электрического тока линейно удлиняет чувствительный элемент, конец которого совершает прецизионное (точное) микро перемещение фотошаблона.

Это результат теплового действия электрического тока на прово- дник, где ток испытывает значительное сопротивление. Противопо- ложение эффекта это явление неизменных размеров чувствительного элемента, что соответствует причине отсутствия технического преи- мущества (или причине технической ограниченности).

366

Быстрое и эффективное перемешивание масс жидкостей

Круговое волнообразное движение гибкого перфорированного кольца совершает ускоренное смешение жидкостей.

Эффектвозникаетотсложениякруговогоирадиальногодвижений, которые ускоряют смешение жидкостей.

Это результат взаимодействия вращающегося (бегущего) магнит- ного поля созданного обмотками кольцевого статора с индуцирован- нымитоками в кольце ротора (явление электромагнитной индукции). Противоположение эффекта это явление однообразного движения ротора при смешивании жидкостей,что соответствуетпричине отсут- ствиятехнического преимущества (или причинетехнической ограни- ченности).

Компенсация (восполнение) износа рабочих валков посредством электрического осаждения металла (хрома) из электролита

Электрическое поле осаждает из электролита хром на поверхность лишённую слоя металла.

Это результат электролитической диссоциации электролита (жид- кого проводника) и электролитического осаждения металла на като- де (на валке). Противоположение эффекта это явление непрерывного удаления микро слоёв металла (износ),что соответствует причине от- сутствиятехническогопреимущества(илипричинетехническойогра- ниченности).

Отсутствие остаточной влаги на выходе из сепаратора с пре- дохранением коагулятора

Разделённый на внутреннюю и периферийную зоны воздушный поток производит полное удаление влаги из всего потока.

Внутренний винтотбрасываетвлагу в поток воздуха,двигающийся к периферийному винту, а тот отбрасывает всю влагу в камеру сбора влаги, при этом оба потока осушенного воздуха, вращаясь в противо- положныестороныисмешиваясь,подавляютобразованиезоныпони- женногодавления за винтами,исключая всасывание в неё остаточной влаги.

Это результат действия кинетической энергии разделённого дви- жущегося воздушного потока на эффективное удаление капельной влаги из него и надёжное предохранение коагулятора от разрушения. Противоположение эффекта это явление образования остаточной влаги при сепарации одним потоком воздуха, что соответствует при- чине отсутствия технического преимущества (или причине техниче- ской ограниченности).

367

Высокий ресурс уплотнения,благодаря компактности и компен- сации усилий на валу

Коаксиальное(поконцентрическимокружностям,параллельновалу) расположение магнитной системы обеспечивает притягивание магни- тами фланца вала,что продлевает работоспособность уплотнения.

Коаксиальная, по концентрическим окружностям размещение по- стоянных магнитов, обеспечивает компактность магнитной системы и компенсацию усилий действующих на вал.

Это результат полного взаимодействия магнитного поля с торцом фланца вала: сила притяжения фланца вала постоянными магнитами компенсирует все усилия, действующие на вал и на магнитную жид- кость.Противоположение эффекта это явление низкой работоспособ- ности уплотнения при линейном многорядном (перпендикулярно валу) размещении магнитной системы,что соответствуетпричине от- сутствиятехническогопреимущества(илипричинетехническойогра- ниченности).

Множественность рабочих температур (в диапазоне от–1960 С до +2000 С) преобразования тепловой энергии в механическую энергию

Многокомпонентное рабочее тело из монокристалла сплавов Cu — Al — Ni или Cu — Al — Mn при соответствующем соотношении компонентов его состава и термообработки обеспечивает множе- ственность рабочих температур фазового превращения в широком диапазоне температур для преобразования тепловой энергии в меха- ническую энергию.

Это результат перехода монокристалла сплавов Cu — Al — Ni или Cu — Al — Mn из исходно пластичного фазового состояния в сверху- пругое фазовое состояние при каждой подобранной рабочей темпе- ратуре фазового превращения из широкого диапазона температур. Противоположениеэффектаэтоявлениеоднойрабочейтемпературы для преобразования тепловой энергии в механическую энергию од- нокомпонентным рабочим телом, что соответствует причине отсут- ствия технического преимущества (или причине технической огра- ниченности).

Вывод:

Любое физическое явление, свойство или эффект может быть основой технического преимущества,но каждое из них в отдель- ности, сами по себе, не имеют его признаков.

Физическое явление, создаваемое дешёвым (бесплатным),доступ- ным, подходящим ресурсом, выполняет требуемое действие техниче- ского преимущества определённым способом.

368

Физическое явление, свойство или эффект редко сами по себе соз- дают явление технического преимущества, оно достигается при вы- страивании определённых конструктивных и технологических усло- вий в объекте изобретения направленных на обеспечение требуемого результата (например выполнить парные элементы из материалов с разными коэффициентами линейного расширения).

Любая сумма физических явлений, выполняющее требуемое дей- ствие с требуемым результатом и использующее для этого дешёвый ресурс, относится к техническому преимуществу изобретения над прототипом.

Описание явления или эффекта, имеющееся в его определении или названии, содержит кратко суть феномена, суть следствия при- чин, некого результата.

Структурно явление или эффект в том виде и в той совокупности предметов, в которой он обнаружен, состоит из пары взаимодейству- ющих элементов, имеющих противоположные качества одного рода, вид воздействия (вид энергии трат) и полученный результат (вид ценного изменения, энергии, вещества, поля, процесса, действия). Это объяснимо, например, явления Природы (тяготение, магнетизм, электростатика, электродинамика) сводятся к неизменным притяга- тельным или отталкивающим силам двух материальных точек (эле- ментов), величина которых зависит от расстояния между ними. Сила, с которой элементы действуют друг на друга, может быть причиной изменения (увеличения или уменьшения) только расстояния между ними и, поэтому, движущая сила может быть только притягательной или отталкивающей.

Земля же, как тело огромной величины, во всех явлениях игра- ет исключительную роль. Она является опорной, поддерживающей, удерживающей, тормозящей и ускоряющей силой. Ни что не висит на Земле в пространстве, и всё увязано,так или иначе, с Землёй.

В космическом пространстве такого опорного тела нет, сила тяго- тения компенсирована бесконечным падением при вращательном движении, что проявляется в образовании состояния невесомости.

Землявземнойтехникевтойилиинойформевыполняетфункцию замыкающей части для пары основных внешних частей объекта техники. Практически она везде присутствует, достаётся бесплатно, всегда под рукой и подразумевается как само собой разумеющееся тело.

369