Александр Селюцкий - Вдохновение по заказу. Уроки изобретательства

В-третьих, более тщательный размол, преследующий своей целью выравнивание фракционного состава бумажной массы перед отливом. Многие зарубежные фирмы (Швеции. Англии, Японии) интенсивно работают над созданием промышленных фракционаторов волокна. Фракционирование, т. е. разделение волокон по размерам (фракциям), дает возможность использовать при выработке отдельных видов бумаг волокна одной фракции и тем самым компенсировать разносторонность.

В-четвертых, зарубежные фирмы широко используют двухсеточные машины, в которых бумажное полотно обезвоживается между двумя сетками. Это — «Инверформ», «Вертиформа», «Пап-риформер», «Бел-Байформер», «Аркуформа» и т. п. Скорость фильтрации в них уменьшается вдвое, так как при той же производительности процесса обезвоживания фильтрация идет через

КРУПНЫЕ ВОЛОКНА

две сетки. При этом на каждой из сеток откладывается, как уже рассматривалось, слой крупных волокон, препятствующих провалу мелких (рис. IV).

В-пятых, применяются ровнители. Ровнитель — это цилиндр гобтянутый точно такой же сеткой, что и основная сетка на машине. Механизм действия его аналогичен рассмотренному для двухсеточных машпн. Зарубежные фирмы придают ровнителям первостепенное значение несмотря на то, что они сложны в изготовлении и капризны в эксплуатации.

Далее в АРИЗ рекомендуется сравнить прямую и «обходную» задачи с тенденциями развития ведущей отрасли техники.

Хотя в нашем случае трудно определить, какую же отрасль техники считать ведущей по отношению к целлюлозно-бумажной промышленности, мы нашли простой выход — искали аналоги везде, где можно. Аналогичные устройства имеются в теплоэнергетике. Это так называемые ПМЗ — пневмомеханические загрузчики угля в топки мощных котлов.

Механический загрузчик разбрасывает уголь ровным слоем по цепному поду топки. Так как крупные куски угля летят дальше, факел пламени в топке неоднороден. С целью равномерной загрузки угля по крупности по всему поду печи применяется поддув — при этом струя воздуха подхватывает мелкие куски угля и угольную пыль и транспортирует их равномерно с крупными (рис. V).

В нашем случае такое решение не подходило но той причине, что мы не представляли себе возможных последствий поддува п неизбежных в связи с этим искажений факела, а следовательно, и профиля (поперечного) бумажного полотна.

Сопоставление первоначальной и «обходной» задач предопределяет выбор — первоначальная задача проще и экономичнее.

V

Определяем требуемые количественные показатели (скорость, производительность, качество, габариты) и вносим в них поправку на время, т. е. учитываем, что от момента нахождения решения п до создания новой машины или приспособления, позволяющего решить задачу, вышеперечисленные показатели могут возрасти.

Уточняем требования, вызванные конкретными условиями, в которых предполагается реализация изобретения, в частности, учитываем тот факт, что экспериментальная установка уже создана и установлена на Кондопожском целлюлозно-бумажном комбинате и поэтому решение должно касаться незначительных конструктивных изменений.

Вторая стадия АРИЗ — уточнение условий задачи. АРИЗ рекомендует уточнить задачу, используя патентную литературу,— аналогов, к сожалению, в отрасли не оказалось. Просматривать же все другие патенты при современной их классификации не представлялось возможным из-за недостатка времени. Рекомендуется также ответить на вопрос: можно ли решить данную задачу, если не считаться с затратами — своеобразное снятие тормозов с побочных решений, могущих привести к требуемому результату. Ответ: «обходную» — можно, первоначальную — нет.

Как изменится задача, если уменьшить величину требуемого показателя почти до нуля (производительность). В этом случае можно, например, предложить ручной отлив: масса наливается на сита и встряхивается. Раньше так и делали. В настоящее время ручной отлив не применяется. Это для «обходной» задачи. На нашей схеме при Р=0 (нулевой скорости) не будет напыления. При очень же большой скорости факел выродится в плоскость, полотно. В этом случае, казалось бы, задача решена. Однако остается неблагоприятная ориентация волокон в поперечном направ-лешш к плоскости листа, связанная с резким обезвоживанием на отжимном валу.

Третья стадия—аналитическая.

1. Определить идеальный конечный результат (ИКР), т. е. ответить на вопрос: что желательно получить в самом идеальном случае? Очевидно, было —внизу мелкая фракция, стало —равномерная градация по толщине листа.

2. Определить, что мешает получению ИКР, т. е. ответить на вопрос: в чем состоит помеха? Ответ, очевидно, будет: в сепарации.

3. Определить, почему мешает, т. е. ответить на вопрос: в чем непосредственная причина помехи? Ответ: центробежные силы, различная адгезия волокон в зависимости от размеров и физической массы.

4. Определить, при каких условиях ничто не мешало бы получить идеальный конечный результат, т. е. ответить на вопрос: при каких условиях помеха исчезает?

А. Можно ли сделать так, чтобы помеха исчезла? Нельзя, так как без действия центробежных сил не будет напыления;

Б. Можно ли сделать так, чтобы помеха осталась, но перестала быть вредной? Можно, если сделать факел напыляемой массы симметричным. Какпм образом? Может быть, регулировать радиус сбрасывающего вала? В этом случае мы меняем угол раскрытия факела. Чем меньше радиус, тем меньше угол раскрытия факела. В частности, при радиусе, равном пулю, сепарация исчезает.

Кстати, ИКР должен быть иным, чем мы его ранее представляли. Действительно, гораздо лучше пметь в центре толщины полотна грубые и длинные волокна — несущий скелет листа, обеспечивающий необходимые фпзико-мсханическпе качества бумажного полотна, а по обеим сторонам — мелкие волокна, придающие полотну хорошие потребительские свойства.

На этом этапе задача решается. В самом деле, для достижения ИКР — симметрии распределения волокон по толщине полотна достаточно сделать симметричный факел. Это достигается постановкой дополнительного верхнего сбрасывающего вала, обтянутого сеткой (рпс. VI).

Это решение неявным образом существовало на этапе выбора задачи (вспомним ровнитель). Но ранее сработала, на наш взгляд, инерция — коль скоро наша машина не плоскоееточная, то и метод производства другой, и функции, выполняемые в данном случае сбрасывающим валом п ровнителем, разные. Ровнитель подтягивает волокна, а сбрасывающий вал изменяет всю картину факела. Поэтому на той стадии правильное решение прийти не могло.