2. Статика

2. СТАТИКА

Для изучения развития расходомеров необходимо построить модель расходомера, аналогично тому, как строится модель задачи во второй части АРИЗ-77. В этой главе будут описаны элементы модели расходомера, их особенности и связи.

2.1. Основными элементами расходомера является поток, расход которого необходимо определить. С точки зрения вепольного анализа поток с одной стороны является полем, т.к. представляет собой распределение скоростей, а с другой - веществом, как это было указано в первой главе. Только распределение скоростей не дает еще потока, как и вещество, которое не передвигается, поэтому поток мы будем изображать в виде молекулы из двух элементов с неразрываемой связью (П₁ ↔ В₁). Причем эта молекула может проявлять как свойства поля, так и свойства вещества.

Поток не имеет хорошей связи с внешней средой, нет энергетической проводимости

По стандарту 1 эта задача решается введением добавки, создающей физический эффект, связанный с расходом. Этот второй элемент модели расходомера мы будем называть ЭФФЕКТОРОМ. Схема на рис.2.1 описывает работу расходомеров переменного перепада давления, переменного уровня, вихревых. Тахометрические расходомеры описываются схемой на рис.2.2.

Если вещество вводить нельзя, то в соответствии со стандартом 10, водится поле (рис.2.3).

Очень часто П₃ оказывается видоизменением П₂, т.е. П₃ = П₂`. По этой схеме функционируют тепловые, ультразвуковые, электромагнитные и другие расходомеры.

Возможно также решение по типовой модели 1 АРИЗ-77 (рис.2.4), например а.с.315038, а.с.203959 (пример 11).

Таким образом, вторым элементом модели расходомера должна быть добавка: вещество В₂ или поле П₂.

Это, однако, задачу до конца не решает, т.к. поле находится внутри потока и поэтому трудно доступно. Новая задача соответствует типовой модели 2 АРИЗ-77 и решается добавлением В₃ (рис.2.5). Реже используется схема, показанная на рис.2.6 (пример 16).

В обоих случаях необходим новый элемент расходомера - носитель, образующий энергетический мост от П₃ к внешней среде.

Им может быть вещество В₃ или поле П₄, в зависимости от того, что (В₃ или П₄) "выносит" информацию из потока.

Таким образом, для функционирования расходомеров необходимо, чтобы в него входили поток, эффектор и носитель.

Кроме этой части расходомера, которую называют первичным преобразователем, в него обычно входит еще устройство, фиксирующее поле П₄. Это устройство мы будем называть вторичным прибором.

Итак, модель расходомера состоит из 4-х элементов:

1. Поток

2. Эффектор

3. Носитель

4. Вторичный прибор.

В дальнейшем мы иногда будем отмечать только номер элемента, не называя его.

Из таблицы 2.1 видно, что каждый из элементов модели в том или ином виде присутствует в различных типах расходомеров, описанных в первой главе.

Модель		Расходомеры
номер элемента	обозначение	переменного перепада давления	камерные счетчики	электро- магнитные
1	П₁↔В₁	Жидкость, газ	Жидкость	Жидкость
2	В₂ П₂	Диафрагма --	Камера, кулачки --	-- Магнитное поле
3	В₃ П₄	Трубки --	Зубчатая передача или Оптическое магнитное поле	Электроды или Вторичное магнитное поле
4	--	Дифманометр	Счетчик оборотов	Вторичный прибор

Таблица 2.1.

2.2. Согласно правилам 5 и 6 (шаг 3.1) АРИЗ-77, элементы технической системы не равнозначны с точки зрения простоты их изменения. В расходомерах труднее всего изменять поток, т.к. это "природный объект". Эффектор изменять легче, чем поток, но труднее, чем носитель, т.к. изменение эффектора может повлиять на основные физические процессы в расходомере. Проще всего изменить вторичный прибор, имеющий много элементов, которые мало влияют на принцип действия самого расходомера.

Патентные исследования подтвердили иерархическую структуру модели расходомеров. В таблице 2.2 приводятся частоты решения задач, возникающих от i-го элемента, с помощью изменения j-го элемента модели расходомера.

Так, например, в а.с. 104975 (пример 1) поставленная в изобретении задача возникла от эффектора (i = 2) и решалась также изменением эффектора (j = 2). Вообще же i и j не обязательно совпадают.

Из таблицы 2.2 видно, что частота решения задачи, возникающей от элемента i , изменением элемента j меньшего, чем i (в табл. выше косой черты), не превышает 0,04 , т.е.

Р(i,j) ≤ 0,04 для j < i

Это означает, что для большинства изобретений j > i , что и подтверждает иерархию элементов модели расходомера.

Задача от j – решение. i	1	2	3	4
1	0,07	0,01	0	0
2	0,50	0,71	0,04	0
3	0,25	0,15	0,91	0
4	0,18	0,13	0,05	1

Таблица 2.2.

Частота решения задач от i-го элемента с помощью изменения j-го элемента.

2.3. В зависимости от того, является ли эффектор и носитель полем или веществом, можно различать четыре вида расходомеров, построив морфологический ящик


1. (П₁ -- В₁) -- В₂ -- В₃ 2. (П₁ -- В₁) -- В₂ -- П₄
3. (П₁ -- В₁) -- П₂ -- В₃ 4. (П₁ -- В₁) -- П₂ -- П₄

Первые два мы будем называть механическими расходомерами, а вторые два - полевыми. Обозначения элементов здесь соответствуют обозначениям, принятым в разделе 2.1. (В₂ и П₂ - эффектор, В₃ и П₄ - носитель).

ДАЛЕЕ