5 марта 2017 г.

Краткое описание наиболее сильных и эффективных неконфиденциальных решений соискателя

Скачать в PDF Краткое описание наиболее сильных и эффективных неконфиденциальных решений соискателя.

 

Минакер В.Е., 2013 г.
1.      Опровержение общепринятой теории, разработка правильной теории, разработка новых решений для центробежного декантера, используемого для разделения тонкодисперсных суспензий и эмульсий (более подробное описание дано в статье http://www.metodolog.ru/node/1670).
Параметрический и причинно-следственный анализ экспериментальных данных и недостатков показали, что применительно к тонкодиспесным суспензиям общепринятая теория разделения в центробежных декантерах, основанная на схематической картине, показанной на рис. 1, является неверной (в этой теории не учитывается, что значительная часть зоны разделения в роторе заполнена осадком). Поскольку в последнее время тонкодисперсные суспензии составляют более 85% рынка центробежных декантеров, общепринятая теория верна для незначительной области применения этих машин. Соответственно для подавляющего большинства применений декантеров неверными являются технические решения, основанные на общепринятой теории.
 
Рис. 1. Схема процесса разделения в центробежном декантере
На основе результатов выполненного анализа, разработана теория разделения тонкодисперсных суспензий в центробежных декантерах, не противоречащая экспериментальным данным. Правильная картина разделения тонкодисперсных суспензий схематически показана на рис. 2
 
Рис. 2. Схема процесса разделения суспензии с вязкопластическим осадком
Выполнен MPV-анализ, а также анализ эволюции центробежных декантеров. Определены возможные пределы роста их основных функциональных (физических) параметров.
В результате выполненного анализа разработаны центробежные декантеры с длиной ротора, существенно увеличенной (в 2-3 раза) по сравнению с общепринятой. Для таких декантеров возникает вторичная задача, заключающаяся в необходимости обеспечить работоспособность подшипниковых опор при двух – трехкратном увеличении веса ротора. Для решения этой задачи предложена конструкция с эластичными опорами, число которых ≥ 3, а эластичность выбирается так, чтобы статические деформации опор были больше зазоров в подшипниках (SU2032474). В соответствии с разработанной теорией для улучшения разделения тонкодисперсных суспензий предложена конструкция декантера с шнеком, обечайка которого в зоне разделения имеет меньший диаметр, чем в зоне выгрузки осадка (WO9414515). Такое выполнение декантера увеличивает транспортирующее давление, создаваемое шнеком, и соответственно уменьшает степень заполнения осадком зоны разделения ротора. Показатели «идеальности» (например, производительность, отнесенная к стоимости) длинных декантеров должны быть в 2-3 раза больше, чем у традиционных декантеров.
 
2.      Разработка системы решений для бытового устройства, предназначенного для формирования «идеальной» ранозащитной повязки (более подробное описание дано в статье http://www.metodolog.ru/node/1675).
По заказу одной корпорации была найдена новая технология формирования ранозащитной повязки (RU2034534). В соответствии с найденной технологией повязка формировалась из очень тонких волокон прямо на теле пациента. Волокна создавались из электропроводного раствора полимера в электрическом поле высокого напряжения (рис. 3).
Новая технология основывалась на известном процессе изготовления нетканых фильтрующих материалов (рис. 3).

 
 
Рис. 4. Технология изготовления тонковолокнистых нетканых фильтрующих материалов

Анализ параметров различных повязок, показал, что с учетом медицинских требований новая технология позволяла создать практически «идеальную» повязку, превосходящую высококачественные бинты. Однако с учетом бытовых требований к повязкам новая технология имела ряд недостатков:
·         проницаемость для наружной влаги,
·         невозможность нанесения на пальцы рук,
·         невозможность длительной эксплуатации на ране,
·         нестабильное качество получаемой повязки,
·         недостаточно прочная фиксация повязки на теле,
·         невозможность смены повязки самим пациентом,
·         низкая скорость формирования покрытия,
·         сложность использования устройства,
·         громоздкость устройства.
Заказчик планировал предложить эту технологию не профессиональной медицине, а массовому потребителю. В соответствии с требованиями заказчика все указанные недостатки необходимо было устранить.
Причинно-следственный анализ показал, что главной проблемой в этом проекте было то, что повязка получалась слишком большой, а ключевой причиной этой проблемы был сам принцип действия технологии. Невозможность сформировать повязку маленького размера, чтобы ее можно было нанести на пальцы, объяснялась тем, что одноименные электрические заряды друг от друга отталкиваются. Поэтому при высокой напряженности электрического поля содержащая одноименно заряженные ионы струя полимерного раствора, вытекая из сопла, вытягивается в тонкие волокна, которые перемещаясь к телу пациента, двигаются подобно щелкающим хлыстам (рис. 2). Размах колебаний этих «хлыстов» составляет такую величину, что повязка, формируемая из этих волокон, имеет диаметр около 150 мм.
В соответствии с принципом идеальности решения электрическое поле должно само устранить свое вредное действие на ионы в растворе полимера, сохранив свое полезное действие на них. Для того чтобы ионы не могли слишком далеко «убежать» друг от друга, было решено недалеко от сопла установить кольцевой электрод, заряженный одноименно ионам (RU2002122706). Проблемой данного решения является то, что поле создаваемое таким электродом, непредсказуемо влияет на большинство параметров процесса формирования покрытия. Поэтому для того, чтобы добиться необходимого результата пришлось выполнить очень кропотливую экспериментальную работу.
После главной были решены и другие проблемы. При этом для того, чтобы обеспечить стабильное качество повязки при жестких ограничениях на стоимость и габариты устройства, было предложено снабдить устройство дешевой оптической системой не измерения, а всего лишь фиксирования требуемого расстояния между устройством и телом пациента (RU2002122705).
Стабильность качества повязки при простоте использования устройством была обеспечена после того, как был разработан картридж для полимерного раствора, в котором этот раствор мог храниться, долго не густея. Внутри картриджа раствор находился в эластичной емкости из очень тонкой полимерной пленки. Пары растворителя из такой емкости сравнительно легко испаряются через нано-поры в полимере, что быстро приводит к недопустимому увеличению концентрации полимера в растворе. Ламинировать пленку металлической фольгой нельзя т.к. это потребует недопустимого увеличения усилия для ее разрушения, необходимого в начале процесса, и ее сжатия при проведении процесса. Поэтому между каналом, по которому при проведении процесса раствор вытекает из устройства, и емкостью с растворителем была установлена еще одна емкость с растворителем (RU2002122707, RU2002122708). До тех пор, пока весь растворитель не испарялся через поры из этой емкости, концентрация полимера в растворе оставалась неизменной. При этом удалось сделать маломощный привод устройства, с помощью которого осуществлялось выдавливание раствора из выходного капилляра. Это, наряду с простотой оптической системы, позволило сделать устройство компактным и дешевым.
Устройство было снабжено двумя картриджами. Первым для формирования внутреннего слоя, впитывающего экссудат, использовался картридж с гидрофильным полимером, а затем картридж с гидрофобным полимером для наружного водонепроницаемого слоя. Все управление устройства осуществлялось одной рукой. Эксперименты показали, что созданный прототип устройства (рис. 5) соответствовал требованиям заказчика.