7. Дать формулировку стандарта «достройка веполя». Составить графическую схему. Привести пример.

Стандарты класса 1 предлагают ряд способов создания веполей, а также их разрушения, которые позволяют решать изобретательские задачи.

Так один из стандартов говорит о том, что, если имеется вещество, плохо поддающееся нужному воздействию, задачу решают достройкой веполя, добавляя к веществу поле или другое вещество и поле.

Рисунок 7.1 - Достройка веполя

Пример решения задачи на достройку веполя:

Одна из серьезных проблем сегодняшнего времени связана с переработкой и утилизацией изношенных автомобильных шин. По данным Европейской Ассоциации по вторичной переработке шин (ЕТРА) в 2000 году общий вес изношенных, но непереработанных шин в России достиг 1 миллиона тонн.

Автомобильная покрышка состоит из вулканизованной резины, внутри которой расположены армирующие кордные и металлокордные нити, а также металлические бортовые кольца. Вулканизованная резина и металл покрышки могут быть вторично использованы. Так измельченный резиновый порошок может служить в качестве добавки в асфальтовые покрытия, металлические компоненты покрышки могут пойти на переплавку. Возникают задачи: как разделить резиновые и металлические части покрышки, как их переработать в полезную продукцию? Для решения этих задач разработаны и разрабатываются различные технологии.

С точки зрения вепольного анализа автопокрышку можно рассматривать как вещество. Необходимо каким-то образом воздействовать на это вещество, то есть приложить к нему поле, чтобы переработать в полезную продукцию. Такую же задачу можно сформулировать и для отдельных компонентов покрышки: резины, металлокордных нитей, металлических колец.

В соответствии со стандартами к металлокордным нитям и к резине следует добавить поле или вещество с полем. Рекомендации достаточно простые и очевидные, однако достаточно общие и не дающие конкретного решения. Для поиска решения в ТРИЗ разработана некоторая классификация полей. Так в порядке повышения эффективности рекомендуется последовательно рассматривать следующие поля.

• Механическое поле. Приложение силы, давления, момента сил. Использование трения, вибраций, ударов и прочих механических воздействий.

• Акустическое поле. Воздействие звуком определенной частоты. Тепловое поле. Нагрев или охлаждение веществ.

• Химическое поле. Использование химических реакций между веществами.

• Электрическое поле. Использование электрического тока постоянного или переменного, электрических зарядов, коронного разряда и других явлений, связанных с электричеством.

• Магнитное поле. Использование магнитных и ферромагнитных свойств веществ и аналогичных воздействий на другие вещества.

Также следует рассматривать и сочетания полей, расположенных в представленном списке рядом: термохимическое поле, электрохимическое поле, электромагнитное поле.

Для упрощения запоминания видов полей можно использовать аббревиатуру МАТХЭМ, которая образована из первых букв в названиях полей.

Если обратиться к задаче переработки изношенных автопокрышек, то можно заметить, что в существующих в настоящее время процессах утилизации используется большинство полей.

• Механическое поле.

Большое распространение получили методы механического измельчения покрышек. Используется резание покрышек, удар, истирание, сжатие, сжатие со сдвигом, разрыв.

Применяются самые разные виды оборудования. Механические шредеры, дисковые и кольцевые ножи, валковые машины.

• Тепловое поле.

Покрышки охлаждаются в холодильной камере до температуры -60...-90 °С, при которой резина переходит в псев- дохрупкое состояние и затем достаточно легко дробятся до мелкой крошки.

• Химическое поле.

В 2000 году золотая медаль 26-го Международного салона изобретений была присуждена способу озонной технологии переработки изношенных шин, разработанному группой российских ученых и инженеров. При обработке озоном по этому способу резина покрышки рассыпается в мелкую крошку, другие составляющие при этом легко отделяются.

Разработаны и другие химические методы утилизации: крекинг, пиролиз, сжигание.

• Магнитное поле.

Магнитные сепараторы чрезвычайно широко используются для отделения металлических составляющих покрышки от резиновой крошки, полученных в процессе переработки. Стандарты первого класса предлагают, кроме синтеза вепо- лей, и некоторые способы их разрушения.

Так, например, если между двумя веществами возникают сопряженные полезное и вредное действие задачу решают введением третьего вещества и поля, нейтрализующего вредное действие. При этом исходный веполь разрушается и создается новый двойной веполь. Новое вещество может вводиться как между двумя веществами, так и снаружи.

Рисунок 7.2 - Введение в веполь третьего вещества

Если введение нового вещества не допускается, то вместо третьего вещества можно использовать модификацию имеющихся веществ.

Рисунок 7.3 - Третье вещество является модификацией второго вещества

Пример на практике:

Имеется установка для разрезания старых изношенных автомобильных покрышек. Она содержит два вращающихся дисковых ножа, которые используются для вырезания из покрышки ее беговой части. Покрышка разделяется при этом на три части - центральную и две боковые. Процесс разрезания покрышки требует больших затрат энергии, поскольку необходимо преодолевать силы трения между ножами и резиной.

Рисунок 7.4 - Установка для разрезания изношенных покрышек на три части.

В данном случае ножи можно рассматривать как одно вещество, а разрезаемую покрышку, как второе вещество. Между ними осуществляется как полезное действие (разрезание), так и вредное действие (трение). Трение значительно повышает затраты энергии на проведение процесса, увеличивает нагрузки на элементы машины.

В соответствии со стандартами необходимо ввести третье вещество, нейтрализующее вредное действие трения.

Для снижения сил трения между ножами устанавливается центральный диск, который имеет диаметр немного больший, чем диаметр ножей. Этот диск вдавливает среднюю часть покрышки и разводит в пространстве отрезаемые части, устраняя тем самым контакт ножей с резиной и силы трения.

Центральный диск — это третье вещество, которое действует на покрышку - второе вещество, и нейтрализует вредное действие - трение. Этот центральный диск молено рассматривать и как модификацию имеющегося вещества - ножей, поскольку он установлен на одном валу с ножами и вращается вместе с ними как одно целое.

Рис. 7.5. Вепольная схема решения проблемы.