Стандарты изобретательства. Учебник. ТРИЗ

Для контроля над ограничением налива жидкости в закрытый резервуар используют измерительную обмотку 4 из двух витков (или двух секций). Когда поплавок 6 доходит до уровня нижнего витка (или нижней секции), изменяя индуктивность магнитного поля, поступает предупредительный сигнал на приемник сигналов, а когда поплавок 6 дойдет до верхнего витка (или верхней секции), поступает сигнал на отключение налива жидкости49.

Рис. 4.7. Датчик

1 – корпус; 2 – полый стержень; 3 – герметичная полость; 4 – токопроводящая обмотка; 5 – приемник сигнала; 6 – поплавок; 7 – носитель; 8 – полость; 9 – магнитная жидкость.

Стандарт 2.4.4. Использование капиллярно-пористых структур в феполях

Эффективность феполей может быть повышена за счет использования капиллярно-пористой структуры, присущей многим фепольным системам.

Пример 4.35. Магнитная пена

Описываются разные варианты магнитных пен в жидком и твердом состоянии50.

Магнитная пена может существенно повысить эффективность сбора гидрофобных загрязнений с поверхности воды или твердого тела, например, для удаления тонкой нефтяной пленки с водной поверхности. Жидкая магнитная пена гидрофобна и может сохранять на воде устойчивость в течение десятков минут, в то время как процесс всасывания нефти в пену длится несколько минут. Быстрое всасывание нефти пеной дает возможность практически сразу собирать и удалять с поверхности воды пену с помощью магнитных подборщиков, а высокая скорость генерации пены – наносить пену повторно. Пена может производиться в больших количествах на месте удаления загрязнения (например, морских судах или в портах), что является особенно актуальным, поскольку в соответствии с рядом соглашений многие порты должны быть оборудованы оборудованием и устройствами для сбора разлитой нефти51.

Пример 4.36. Магнитная пена Солнца

По данным полученным от зондов Voyager 1 и Voyager 2 ученые пришли к выводу, что на границе солнечной системы имеются большие магнитные пузыри, образующие магнитную пену. Каждый пузырь имеет диаметр около 16 млн км (расстояние от Земли до Солнца).

Стандарт 2.4.5. Комплексные феполи

Если нужно повысить эффективность управления системой путем перехода к феполю, а замена веществ феррочастицами недопустима, переход осуществляют построением внутреннего или внешнего комплексного феполя, вводя добавки в одно из веществ:

Пример 4.37. Цементный раствор

Для улучшения качества цементного камня в цементный раствор вводят наноферромагнитные добавки в количестве 0, 03—0,07% и воздействуют магнитным полем52.

Пример 4.38. Химические реакции

Скорость протекания химических реакций можно увеличить, если в химические реагенты ввести ферромагнитные частицы и воздействовать электромагнитным полем53.

Стандарт 2.4.6. Феполи на внешней среде

Если нужно повысить эффективность управления системой путем перехода от веполя к феполю, а замена веществ феррочастицами (или введение добавок в вещества) недопустима, то феррочастицы следует ввести во внешнюю среду и, действуя магнитным полем, менять параметры среды, а следовательно, управлять находящейся в ней системой (ст. 2.4.3):

Пример 4.39. Развитие эмбриона птицы

Для более интенсивного развития эмбриона и увеличения выводимости цыплят на яйцо воздействуют магнитным полем.

Предложен способ и устройство для воздействие постоянным магнитным полем54.

Воздействие переменным магнитным полем55.

Воздействие вращающимся электромагнитным полем. Для этого коробку с яйцами помещают в статор электродвигателя56.

Пример 4.40. Магнито-абразивное полирование (МАП)

Эффективная обработка абразивным инструментом осуществляется с помощью введения в качестве обрабатывающей внешней среды ферромагнитный абразив и магнитного поля, управляя усилием прижима каждого зерна по отдельности57.

В результате достигается очень высокое качество поверхности. На операциях финишного полирования пластин монокристаллов кремния (подложки для производства интегральных схем) процесс МАП с использованием ферроабразивного порошка «железо-алмаз» обеспечивает шероховатость поверхности с высотой неровностей менее 20 ангстрем, т. е. МАП позволяет формировать поверхность с величиной неровностей в 2…4 атомных слоя.

Стандарт 2.4.7. Использование физических эффектов

Если дана фепольная система, ее управляемость может быть повышена за счет использования физических эффектов.

Пример 4.41. Насос

Действие насоса основано на эффекте Кюри.

Рабочий ход поршня, нагнетающего перекачиваемую среду, совершается под действием магнита. В верхнем положении поршня магнит нагревается солнечными лучами, подаваемыми концентраторами через прозрачную крышку цилиндра, до температуры выше точки Кюри. Магнитная сила исчезает, и поршень опускается под действием силы тяжести. При этом открывается обратный клапан и перекачиваемая среда вытесняется в надпоршневое пространство. Здесь она охлаждает магнит, его сила вновь появляется и процесс повторяется58.

Стандарт 2.4.8. Динамизация

Если дана фепольная система, ее эффективность может быть повышена путем динамизации, то есть перехода к гибкой, меняющейся структуре системы:

Пример 4.42. Измерение толщины

Толщину стенок полых изделий из немагнитных материалов измеряют, вводя в изделие надувную оболочку, покрытую ферромагнитной пленкой, обладающей незначительным магнитным сопротивлением.

Оболочку раздувают сжатым газом, пока она плотно не прижмется к внутренней поверхности изделия. На наружной поверхности изделия установлен индуктивный преобразователь с незамкнутой цепью.

Прижатая к внутренней поверхности ферромагнитная поверхность через стенку изделия замыкает магнитную цепь преобразователя.

По величине магнитного сопротивления, фиксируемого измерительной схемой, судят о толщине стенки изделия в месте установки преобразователя (рис. 4.8)59.

Рис. 4.8. Измеритель толщины. А. с. 792 080

1 – эластичная оболочка; 2 – ферромагнитное покрытие; 3 – контролируемое изделие; 4 – индуктивный преобразователь с незамкнутой магнитной цепью; 5 – измерительная схема.

Стандарт 2.4.9. Структуризация

Если дана фепольная система, ее эффективность может быть повышена переходом от полей однородных или имеющих неупорядоченную структуру к полям неоднородным или имеющим определенную пространственную структуру (постоянную или переменную):

Пример 4.43. Магнитная формовка

На 35-м Всемирном конгрессе литейщиков проф. А. Виттмозер впервые сделал доклад о магнитной формовке. При данном способе изготовления формы применяется ферромагнитные частицы размером 0,3—0,5 мм. После уплотнения формы вибрацией она помещается в постоянное магнитное поле, которое обеспечивает магнитную связь между частицами наполнителя, что придает форме необходимую прочность, предотвращая ее разрушение при заливке металла. Магнитная формовка получила применение в США, Японии и в странах Западной Европы для производства серийных отливок из различных сплавов. Швейцарская фирма «Brown Bovery» организовала серийное производство полуавтоматических установок магнитной формовки.

Пример 4.44. Литейная форма

Для приготовления литейной формы в опоку устанавливают форму и заполняют предварительно намагниченным ферромагнитным формовочным материалом и воздействуют переменным магнитным полем, уплотняя формовочный материал.

Переменное магнитное поле, взаимодействуя с формовочным материалом в опоке, приводит его в псевдотекучее состояние. При этом происходит равномерное распределение формовочного материала по объему опоки, распадаются отдельные слипшиеся комки, материал заполняет пустоты, узкие пазы, полости модели и уплотняется60.

Стандарт 2.4.9.1. Структуризация

Если веществу, входящему в феполь (или могущему войти в феполь), должна быть придана определенная пространственная структура, то процесс следует вести в поле, со структурой, соответствующей требуемой структуре вещества:

Пример 4.45. Программируемые макароны

В MIT научились программировать форму макаронных изделий. Для этого используются два слоя желатина с разной плотностью. Более плотный слой впитывает в себя больше влаги и сильнее разбухает, изгибая пластину пасты (макаронного изделия). Сверху желатина нанесли полоски целлюлозы, практически не впитывающей влагу. Окончательная форма макаронного изделия определялась узором этих полосок (они могли располагаться параллельно, радиально, на отдельных участках пластины пасты) и формой пасты (круг, прямоугольник и т. д). Форма приобреталась при опускании изделия в горячую воду. Такой подход сокращает расходы на доставку. В упаковке с обычной формой пасты 67% объема занимал воздух61.

В данном изобретении обошлись без феррочастичек и магнитного поля, поэтому, строго говоря, это не данный стандарт, а просто структуризация

Примечания