Институт Инновационного Проектирования | ЗАДАЧА О ВЕНТИЛЕ
 
Гл
Пс
Кс
 
Изобретателями не рождаются, ими становятся
МЕНЮ
 
   
ВХОД
 
Пароль
ОПРОС
 
 
    Слышали ли Вы о ТРИЗ?

    Хотел бы изучить.:
    Нет, не слышал.:
    ТРИЗ умер...:
    Я изучаю ТРИЗ.:
    Я изучил, изучаю и применяю ТРИЗ для решения задач.:

 
ПОИСК
 
 



 


Все системы оплаты на сайте








ИННОВАЦИОННОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
сертификация инноваторов
инновационные технологии
БИБЛИОТЕКА ИЗОБРЕТАТЕЛЯ
Это интересно
ПРОДУКЦИЯ
 

 


Инновационное
обучение

Об авторе

Отзывы
участников

Программа
обучения

Вопрос
Ю.Саламатову

Поступить на обучение

Общественное
объединение



Молодому инноватору

FAQ
 

Сертификация
специалистов

Примеры заданий

Заявка на
сертификацию

Аттестационная
комиссия

Список
аттестованных
инноваторов

Инновационное
проектирование

О компании

Клиенты

Образцы проектов

Заявка
на проект

Семинары

Экспертиза проектов

   

Книги и статьи Ю.Саламатова

Теория Решения Изобретательских Задач

Развитие Творческого Воображения

ТРИЗ в нетехнических областях

Инновации 
в жизни науке и технике

Книги по теории творчества

Архивариус РТВ-ТРИЗ-ФСА

Научная Фантастика
 
 
Статьи о патентовани
   

Наука и Техника

Политика

Экономика

Изобретательские блоги 

Юмор 
 
Полигон задач

ТРИЗ в виртуальном мире
медиатехнологий
       

Книги для
инноваторов

CD/DVD видеокурсы для инноваторов

Програмное обеспечение
инноваторов

Покупка
товаров

Отзывы о
товарах
           

ЗАДАЧА О ВЕНТИЛЕ

 

В 1981 году в Москве был организован МОИТТ - Московский общественный институт технического творчества. Уже с 1982 года занятия в нем проводились по двухлетней программе. Строгий отбор включал в себя несколько стадий. Осенью по советам ВОИР крупных предприятий рассылались двести приглашений пройти собеседование. На предприятиях отбирали молодых, азартных новаторов. По итогам собеседования с преподавательским составом МОИТТа их оставалось пятьдесят. Начало и конец каждого года обучения оформлялись как недельные выезды групп за пределы Москвы. На таких выездах занятия проводились в режиме "полного погружения". После недельного курса в двух учебных группах должно было остаться порядка сорока человек. Думаю, что именно такая форма организации отбора приводила к чрезвычайно низкому конечному отсеву - обычно до финиша доходили почти все из прошедших первую неделю обучения.
На первом курсе готовились "решатели", а на втором - "методисты", то есть люди, не только умеющие решать задачи самостоятельно, но и организовывать этот процесс. В группу второго курса набор проводился по рекомендациям и приглашениям преподавателей.
В процессе обучения на первом курсе каждый "Курсант" должен был сделать одно "учебное" изобретение, то есть подготовить заявку по теме, предложенной преподавателем, и одно изобретение "боевое", по своей тематике. Начиная с 1986 года появилась возможность решать задачи не только на своих предприятиях, но и в интересах "третьих лиц". Выпускники и преподаватели МОИТТа принялись организовывать ИРГ - исследовательские рабочие группы, и решать задачи на заказ. Некоторые из таких решений были приведены в книге "Техника ФСА", вышедшей в 1989 году. (Одно из них было приведено в материале "Задача о буровом иструменте Задача о буровом инструменте. Мы предлагаем вниманию читателя еще одну задачу.

"Техника ФСА" Галибардов Е.И., Кудрявцев А.В., СиненкоМ.И.

(Библиотека инженера. Киев 1989 год)
Быстрый рост химической, нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности вызывает необходимость разработки и изготовления большого количества различных конструкций трубопроводной арматуры. Выполняя во всех схемах, как правило, вспомогательные функции, трубопроводная арматура требует повышенного внимания как при изготовлении, так и при эксплуатации.
Особенно большую сложность вызывает конструирование аппаратуры, работающей на высоких и сверхвысоких давлениях рабочего продукта. В таких конструкциях особое внимание уделяется прочности корпусных деталей, надежности уплотнений, эрозионной стойкости деталей, непосредственно дросселирующих среду. Кроме того, трубопроводная арматура больших давлений является в схемах узким местом в прямом смысле. Так, например, в стандартном регулирующем вентиле (см рис 61), предназначенном для газообразных сред при давлении 1500 кг/см2 и имеющем условный диаметр прохода 3 мм, вертикальное усилие на шток составляет 70 кг.
Для вентиля такой же конструкции, но имеющего условный диаметр прохода 32 мм, вертикальное усилие на шток превышает 7 т. Это приводит к большой металлоемкости вентиля, большим усилиям управления и т. д. В результате появляются крупногабаритные конструкции, имеющие привод от мощного электродвигателя и содержащие несколько механических понижающих редукторов. Время их работы непродолжительно, следовательно, большую часть времени вложенные в них затраты омертвлены. В связи с этим при проведении ФСА участка трубопровода высокого давления встал вопрос о снижении затрат на реализацию функции управления перекрытием потока среды.
При обсуждении стратегии действий на творческом этапе ИРГ оценивала два основных направления: реализацию функций создания крутящего момента с меньшими издержками; уменьшение усилий на штоке трубопроводной арматуры.
Было принято решение остановиться на втором варианте, так как большое усилие на штоке является основной причиной переусложнения арматуры.
Задача решалась с помощью упрощенного эвристического алгоритма, включающего в себя построение целевой функции, определение отрицательного эффекта, ТП, ИКР, ФП и его разрешение.
1. Целевая функция - регулирование потока рабочего продукта высокого давления (сжатого газа или жидкости).
2. Отрицательный эффект: запорный элемент оказывает значительное усилие на шток, затрудняя тем самым управление устройством.
3. ТП: запорный элемент большого диаметра обеспечивает необходимый расход рабочего продукта, затрудняя при этом управление; запорный элемент малого диаметра обеспечивает легкое управление, но затрудняет перекачку среды.
4. ИКР: запорный элемент сам обеспечивает необходимый расход продукта и легкое управление устройством.
5. ФП:
а) запорный элемент должен иметь большой диаметр, чтобы обеспечить большой расход рабочего продукта;
б) запорный элемент должен иметь малый диаметр, чтобы оказывать слабое воздействие на систему управления (или вообще не оказывать воздействия).
Разрешение ФП. ФП можно разрешить: а) в пространстве; б) во времени; в) в отношениях.
6. Принципиальное решение
а) в пространстве:
запорный элемент должен иметь малый диаметр на штоке управления и большой диаметр, закрывающий поток рабочего продукта;
б) во времени:
во время закрытия и удержания запорный элемент имеет малый диаметр, во время открытия - большой (имеет смысл для затвора прямого действия);
во время закрытия и удержания запорный элемент имеет большой диаметр, во время открытия - малый (имеет смысл для затвора обратного действия);
в) в отношениях: 
для потока рабочего продукта диаметр запорного элемента большой, для системы управления - малый. 
8. Физическое решение 
а) в пространстве: 
запорный элемент состоит из двух частей; одна часть на штоке управления, другая закрывает седло; 
б) во времени: 
запорный элемент состоит из множества отдельных частей, которые позволяют ему изменять, когда это требуется, свои геометрические размеры; 
в) в отношениях: 
запорный элемент уравновешивается не системой управления, а другим способом (система управления предназначается только для управления!). 
9. Техническое решение 
а) в пространстве: 
использование в системе управления гидроусилителя; 
использование в системе управления энергии самого рабочего продукта. В этом случае система управления будет управлять малым запорным элементом, который в свою очередь обеспечит управление большим (рис. 62); 
б) во времени: 
запорный элемент обратного действия состоит из отдельных концентрически установленных запорных элементов (рис. 63). 
При открытии такого запорного элемента вначале открывается наименьшая центральная часть, затем после стравливания части продукта на выход и соответственно уменьшения перепада давления открывается вторая часть "запорного элемента", затем третья и т. д.; 

в) в отношениях: 
использование самоуравновешенного запорного элемента (рис. 64), например совмещение на одном штоке двух запорных элементов (одного прямого действия, а другого - обратного).  

Наиболее перспективную по мнению ИРГ конструкцию и приняли для дальнейшего совершенствования. Патентный поиск показал, что технические решения такого типа известны. Он же выявил и присущий этому решению основной недостаток - сложность одновременного уплотнения двух запорных элементов, посаженных на одном штоке. 
Опишем несколько типичных конструкций. 
Двухседельный затвор (а.с. СССР 422902, МКИ F16 К1/44). Данный запорный элемент представляет собой комбинацию из двух отдельных запорных элементов одинакового проходного сечения: один - прямого действия, другой - обратного. Для обеспечения одновременности их закрытия предусмотрена возможность регулировки, для чего на штоке выполнено фланцевое соединение (рис. 65). 
Двухседельный затвор (а.с. СССР 86810, МКИ Л6 К1/44).  

Этот запорный элемент был разработан для использования в двигателях внутреннего сгорания. Здесь для компенсации неточности закрытия запорных элементов в одном из седел применены пружинные уплотнительные кольца, что немного снижает уравновешенность всего запорного элемента в целом (рис. 66). 
Двухседельный затвор (а.с. СССР 991380, МКИ Л6 К1/44).

Конструкция этого элемента представлена на рис. 67. Здесь для компенсации неточности закрытия запорных элементов один из них выполнен скользящим по штоку привода и подпружиненным относительно другого запорного элемента. Основным недостатком этого устройства является наличие мощной пружины, которая должна воспринимать огромное усилие сжатия от давления рабочего продукта на скользящий запорный элемент.  

В результате анализа представленных и других конструкций был сделан вывод, что приемлемых решений в 
этой области до сих пор нет.  

Было решено провести решение задачи по уравновешиванию двухседельного затвора с помощью эвристического алгоритма "В-82". 
1. Целевая функция -обеспечение полного уплотнения уравновешенного запорного элемента. 
2. Отрицательный эффект: трудно обеспечить одновременность полного уплотнения двух запорных элементов. 
3. ТП: двухседельный запорный клапан хорошо уравновешен, однако имеет низкую надежность уплотнения; односедельный запорный клапан имеет высокую надежность уплотнения, но плохо уравновешен. 
4. ИКР: запорный элемент сам хорошо уравновешен и имеет высокую надежность уплотнения. 
5. Физическое противоречие: 
а) второй запорный элемент должен быть, чтобы обеспечить уравновешивание первого элемента; 
б) второй запорный элемент не должен быть, чтобы была высокая надежность уплотнения первого. 
6. Разрешение физического противоречия - в отношениях. 
7. Принципиальное решение: второй запорный элемент есть для уравновешивания первого запорного элемента и его нет для уплотнения последнего при закрытии. 
8. Физическое решение: второй запорный элемент выполняет только функцию уравновешивания первого запорного элемента, а сам всегда закрыт. 
9. Техническое решение: вместо второго запорного элемента используем поршень, который и уравновешивает первый запорный элемент (рис. 68). 
Полученное решение было признано в целом удовлетворительным, ИРГ перешла к решению других вопросов.  
 


Записаться на тренинг ТРИЗ по развитию творческого, сильного мышления от Мастера ТРИЗ Ю.Саламатова >>>

Новости RSSНовости в формате RSS

Статьи RSSСтатьи в формате RSS

Рейтинг – 674 голосов


Главная » Это интересно » Теория решений изобретательских задач (ТРИЗ) » ЗАДАЧА О ВЕНТИЛЕ
© Институт Инновационного Проектирования, 1989-2015, 660018, г. Красноярск,
ул. Д.Бедного, 11-10, e-mail
ysal@triz-guide.com, info@triz-guide.com
 
 

 

Хочешь найти работу? Jooble