ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 25.10.2023
Просмотров: 635
Скачиваний: 40
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
Практическое задание 8 «Поиск и анализ инновационных технических решений в области средств защиты от воздействия высокой температуры объектов производственной среды»
Тема 2 «Анализ технических решений»
Таблица 8
| № п/п | Наименование инновационного технического решения | Описание документа источника | Сведения об авторах и организации | Описание сущности инновационного решения | Результаты анализа достоинств и недостатков |
| 1 | ОГНЕЗАЩИТНАЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННАЯ ПАНЕЛЬ | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") (RU) | Каблов Евгений Николаевич (RU) Бузник Вячеслав Михайлович (RU) Кондрашов Эдуард Константинович (RU) Соколов Игорь Иллиодорович (RU) Швецов Егор Павлович (RU) | Огнезащитная теплоизоляционная панель, включающая внешний слой, расположенные за ним теплоизоляционные и внутренний слои, отличающаяся тем, что внешний слой выполнен с боковыми сторонами из неорганического стеклопластика с внешним термостойким гидрофобным и внутренним термостойким металлосодержащим покрытиями, внутренние теплоизоляционные слои выполнены в виде пакетов из микросфер, между которыми расположена прослойка из медной фольги, внутренний слой выполнен из микросферостелотекстолита и соединен с боковыми сторонами внешнего слоя, внешнее термостойкое гидрофобное покрытие включает термостойкую кремнийорганическую шпатлевку, эмаль и сублимирующий гидрофобный фторопластовый лак, в качестве термостойкого металлосодержащего покрытия используют кремнийорганическую эмаль с алюминиевой пастой. 2. Панель по п. 1, отличающаяся тем, что внутренний слой из микросферостелотекстолита соединен с боковыми сторонами с помощью фторсилоксанового или кремнийорганического герметика. | Заявленное техническое решение относится к огнезащитным теплоизоляционным изделиям, выполненным в виде панели, используемым в различных областях техники, для защиты от воздействия открытого пламени спасательного средства и инженерных сооружений, работающих в акваториях морей. В настоящее время актуальной проблемой является разработка огнестойкой теплозащиты, в частности для спасательных средств и инженерных конструкций, эксплуатируемых в акваториях морей, способной обеспечить температуру защищаемой поверхности не более 50°C при воздействии пламени с температурой до 1100°C на ее внешнюю сторону. Актуальность данной проблемы обусловлена высокими темпами развития реализации природно-ресурсного потенциала арктической зоны, в частности добычи углеводородного сырья, и, как следствие, необходимостью борьбы с чрезвычайными ситуациями, такими как возгорание нефтяного пятни или пожар на добывающей платформе, ради спасения человеческих жизней. Из уровня техники известна система теплозащиты спускаемого космического аппарата при движении его в атмосфере по патенту US 6497390, B32B 19/06, опубл. 24.12.2002. Система включает гибкий теплоизоляционный мат, пакет из одного или нескольких слоев гибкого тканевого материала, прикрепляемый к мату с помощью клея, и размещаемое на наружной поверхности пакета облицовочное покрытие из неорганического материала, обеспечивающее газонепроницаемость теплозащиты. Данная система достаточно эффективно экранирует тепло от внешнего теплового потока к корпусу на участках, обтекаемых горячим газовым потоком. Недостатком данной системы теплозащиты является отсутствие системы защиты от воды и влаги. Также применение клея на основе органической смолы в составе теплозащиты делает невозможным сохранение целостности конструкции при воздействии температур, превышающих температуру деструкции клея. Известна система тепловой защиты спускаемого космического аппарата, содержащая последовательно размещенные гибкий теплоизоляционный мат и теплозащитный пакет, включающий несколько слоев термостойкого тканевого материала, отличающаяся тем, что гибкий теплоизоляционный мат выполнен многослойным и помещен в чехол из температуростойкой ткани, каждый слой термостойкого тканевого материала теплозащитного пакета пропитан и покрыт сублимирующим веществом, при этом толщина покрытия разных слоев неодинакова и увеличивается по мере удаления слоя от теплоизоляционного мата, все слои гибкого теплоизоляционного мата, чехол, в который он помещен, и все слои теплозащитного пакета соединены друг с другом по их торцевым кромкам, при этом все указанные слои и чехол установлены с возможностью их свободного относительного перемещения, за исключением указанных соединенных торцевых кромок (RU 2383476, B64G 1/58, опубл. 10.03.2010). |
| 2 | Способ тепловой защиты, слоистая структура для его осуществления и защитный корпус из нее | Патент РФ № 2125901 (опубликован 20.01.2001) | Автор(ы): Лазаренков Л.И., Шевченко Е.Т., Макушина А.Ф., Хабаров В.Н., Ширяев В.Н. Патентообладатель(и): Общество с ограниченной ответственностью "Транс-Прибор" | Изобретение решает задачу повышения эффективности защиты внутренних объемов различного назначения от воздействия окружающей среды, особенно от воздействия высоких температур, за счет использования материалов, обеспечивающих поддержание во внутреннем объеме постоянной заданной температуры в течение заданного времени. Для этого согласно способу, включающему создание внутреннего защищаемого объема и формирование вокруг него защитного барьера из слоистой структуры, состоящей из последовательно расположенных по меньшей мере трех слоев, из которых наружный слой выполнен ударожаропрочным, промежуточный слой формируют из сухого огнеупорного пористо-волокнистого материала, а внутренний слой формируют из пористо-волокнистого материала, пропитанного водосодержащим компонентом, или из водосодержащего геля. При этом наружный слой изготовляют из жаростойких металлов или композиционных материалов, в качестве пористо - волокнистого материала используют теплоизоляционный материал на основе минерального волокна, а для формирования внутреннего слоя пористо-волокнистый материал пропитывают водой или водосодержащим гелем. Внутренний слой с обеих сторон дополнительно покрывают защитной оболочкой, которую выполняют из полимерного пленочного материала. Слоистая структура согласно изобретению, содержащая последовательно расположенные по меньшей мере три слоя, из которых наружный слой выполнен ударожаропрочным, отличается тем, что промежуточный слой выполнен из сухого огнеупорного пористо-волокнистого материала, а внутренний слой - из того же пористо-волокнистого материала, пропитанного водосодержащим компонентом, или из водосодержащего геля. При этом промежуточный слой выполнен из теплоизоляционного материала на основе минерального волокна, а внутренний слой выполнен из пористо-волокнистого материала, пропитанного водой или водосодержащим гелем. Наружный слой слоистой структуры выполнен из металла или композиционного материала, а внутренний слой с обеих сторон дополнительно снабжен защитной оболочкой из полимерного пленочного материала. Защитный корпус из слоистой структуры, содержащий внешний корпус, сформированный из наружного слоя, и размещенные внутри него по меньшей мере два слоя тепловой защиты, причем внешний корпус выполнен ударожаропрочным, отличается тем, что промежуточный слой в нем выполнен из сухого огнеупорного пористо- волокнистого материала, а внутренний слой - из того же пористо-волокнистого материала, пропитанного водосодержащим компонентом, или водосодержащего геля. При этом промежуточный слой выполнен из теплоизоляционного материала на основе минерального волокна, а внутренний слой выполнен из пористо-волокнистого материала, пропитанного водой или водосодержащим гелем. Наружный слой защитного корпуса выполнен металлическим, а внутренний слой с обеих сторон дополнительно снабжен защитной оболочкой из полимерного пленочного материала. Защитный корпус может быть снабжен дополнительным корпусом из слоистой структуры аналогичного строения, размещенным внутри основного корпуса. Сущность изобретения заключается в совместном использовании сухого и пропитанного водосодержащим компонентом слоев огнеупорного теплоизоляционного материала. Сухой теплоизоляционный материал за счет низкой теплопроводности позволяет постепенно снизить температуру окружающей среды при аварийной ситуации до некоторой величины. Напитанный водой или водосодержащим гелем, удерживаемый в порах материала капиллярными силами, этот материал служит своего рода резервуаром, содержащим воду, кипение которой, как известно, сопровождается поддержанием постоянной температуры, равной 100oC. При однонаправленном тепловом потоке, бездействующем на защищаемый объект, кипение воды в материале происходит в тонком слое, а не во всей массе. При этом освободившийся после испарения жидкости слой материала начинает выполнять функцию дополнительной теплоизоляции, препятствуя проникновению тепла внутрь, замедляя тем самым процесс кипения и увеличивая время поддержания постоянной температуры, необходимой для сохранения защищаемого объекта, в частности, бортовых накопителей информации. | Известен способ защиты микроэлектронного оборудования от перегрева, заключающийся в том, что рабочий объем герметичного контейнера частично заполняют диэлектрической жидкостью, монтажные платы с полупроводниковыми кристаллами устанавливают в рабочем объеме в параллельных плоскостях выше уровня диэлектрической жидкости, а конденсатор выполняют в виде полой крышки и полых верхних частей боковых стенок герметичного контейнера, причем их полости сообщают между собой и соединяют с системой подачи и циркуляции охлаждающей жидкости (см. патент РФ N 2042294, H 05 К 7/20, H 01 L 25/04, 1995 г.). После включения нагревателей происходит закипание диэлектрической жидкости, конденсация ее паров на стенках конденсатора и формирование там же пленки жидкости, которая стекает по вертикальным стенкам контейнера, охлаждая полупроводниковые кристаллы и частично испаряясь на них. Такой способ защиты от перегрева основан на охлаждении устройства за счет конденсации жидкости на стенках рабочего объема. Однако для осуществления этого процесса охлаждающая жидкость подается в устройство с помощью трубопровода. Это существенно влияет на габариты устройства и усложняет его конструкцию, а также требует стационарной установки контейнера, что делает такую тепловую защиту неэффективной, например, для использования на транспортных средствах. Известен способ тепловой защиты аппаратов и трубопроводов с помощью многослойной тепловой изоляции по патенту РФ N 2016348, F 16 L 59/00, выполненной в виде объемного пакета из основания и чередующихся слоев дискретных теплоизоляционных элементов, упорядоченных в слое, в которой слои основания выполняют из чередующихся слоев стеклоткани, прошитых попарно параллельными швами в пересекающихся направлениях, и металлической фольги, а теплоизоляционные элементы выполняют из высокопористой керамики. Однако такая многослойная тепловая изоляция может обеспечить тепловую защиту оборудования при температуре не выше 200-700oC, что совершенно недостаточно для аварийных ситуаций, упомянутых выше. Известен также способ защиты действующей электронной аппаратуры от воздействия окружающей среды, заключающийся в том, что плату с указанной аппаратурой устанавливают в чехол (корпус), который содержит как минимум два слоя стойкого к разрыву пластика, расположенных на противоположных сторонах металлического барьера, после чего плату герметизируют внутри указанного корпуса. При этом корпус выполняют в виде конструкции типа сандвича, т.е. многослойной, в которой каждый из слоев пластика, в свою очередь, содержит наружный и внутренний слои, причем первый из них выполняют из полиэтилена, а второй - из полиамида или полиэфира, а материал металлического барьера выбирают из группы, состоящей из алюминия, олова и сплавов, включающих алюминий и/или олово (см. заявку РФ на изобретение N 96121569/09, H 05 К 5/06, 1999 г. ). Однако использование такого защитного чехла (корпуса) не может обеспечить тепловую защиту электронных компонентов при повышенной температуре окружающей среды, например, до 1100oC в аварийных ситуациях, так как материал наружного и внутреннего слоев (полиэтилен, полиамид) имеет температуру плавления не выше 200oC, а температуры плавления алюминия и олова составляют, соответственно, 600 и 232oC, то есть разрушение указанного чехла произойдет на первых минутах огневого воздействия. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ защиты от воздействия окружающей среды бортовых накопителей информации МСРП-12-96, МСРП-64-2 и МСРП-256, устанавливаемых на летательных аппаратах (см. , например, Михайлов О.И. и др. Авиационные приборы и пилотажно-навигационные комплексы. Ленинград, ОЛАГА, 1990 г., стр. 54-56), согласно которому аварийный накопитель информации (магнитное записывающее устройство) устанавливают в теплозащитный контейнер из слоистой структуры, имеющей три оболочки: ударожаропрочную, оболочку, поглощающую тепловую энергию, и теплоизоляционную. Обе последние оболочки представляют собой пассивную тепловую защиту, т. е. позволяют постепенно снижать температуру за счет низкой теплопроводности в течение относительно непродолжительного времени. Наличие указанных оболочек в шаровом контейнере обеспечивает сохранность записи информации при воздействии ударной перегрузки до 1000 g и теплового удара до 1100oC в течение 15 минут. Температура внутри контейнера при таком способе защиты достигает 250oC. Однако этот способ защиты оказывается малоэффективным для применяемых в последние годы твердотельных бортовых накопителей информации, для которых такая температура слишком высока. Кроме того, защитный корпус для накопителя информации должен удовлетворять требованиям выдерживать температуру до 1100oC в течение 30 минут на 100% его поверхности и ударные перегрузки до 3400 g. Указанный способ с применением только пассивной тепловой защиты оказывается также неэффективным и для сохранения от воздействия высоких температур деловых бумаг и денежных купюр внутри кейсов, сейфов и других объемов. |
| 3 | Защитная одежда от теплового воздействия | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) (RU) | Емельянов Сергей Геннадьевич (RU) Пыхтин Алексей Иванович (RU) Протасов Владислав Валерьевич (RU) Кобелев Николай Сергеевич (RU) Понкратова Анна Александровна (RU) Юшин Василий Валерьевич (RU) Стародубцев Иван Викторович (RU) | Изобретение относится к производству зашитой одежды и может быть использовано пожарными и работниками профессий, где необходима защита от теплового воздействия или открытого пламени. Технический результат достигается тем, что защитная одежда от теплового излучения, включающая по меньшей мере один предмет, содержащая наружный слой из термостойкой ткани, гидроизоляционный слой, выполненный в виде композиционного материала, теплоизоляционный слой из нетканого материала, размещенный между слоями из хлопчатобумажной ткани и представляющий собой теплоизоляционный пакет, при этом наружный слой из термостойкой ткани имеет водоотталкивающую пропитку, а гидроизоляционный слой расположен между наружным слоем и теплоизоляционным пакетом, кроме того, композиционный материал выполнен в виде комбинированной ткани, изготовленной из полиамидной нити и хлопчатобумажной пряжи, с нанесением на комбинированную ткань полимерно-резинового огнезащитного покрытия, при этом теплоизоляционный пакет, представляющий собой два слоя из хлопчатобумажной ткани с размещенным между ними теплоизоляционным слоем, снабжен двумя комплектами дифференциальных термопар, электрически связанных между собой, причем первый комплект дифференциальных термопар выполнен с расположением «горячих» концов в слое хлопчатобумажной ткани со стороны гидроизоляционного слоя, а «холодные» концы расположены в теплоизоляционном слое, второй комплект дифференциальных термопар выполнен с расположением «горячих» концов в теплоизоляционном слое, а «холодных» концов во втором слое хлопчатобумажной ткани. | Известна защитная одежда от теплового воздействия (см. патент РФ №2143218, МПК А41D13/00, опубл. 27.12.1999), включающая по меньшей мере один предмет, содержащая наружный слой из термостойкой ткани, гидроизоляционный слой, выполненный в виде композиционного материала, теплоизоляционный слой из нетканого материала, размещенный между слоями из хлопчатобумажной ткани и представляющий собой теплоизоляционный пакет, при этом наружный слой из термостойкой ткани имеет водоотталкивающую пропитку, а гидроизоляционный слой расположен между наружным слоем и теплоизоляционным пакетом, кроме того, композиционный материал выполнен в виде комбинированной ткани, изготовленной из полиамидной нити и хлопчатобумажной пряжи, с нанесением на комбинированную ткань полимерно-резинового огнезащитного покрытия. Недостатком является снижение прочностных и теплоизоляционных свойств теплоизоляционного пакета, обусловленное разрушением слоя из хлопчатобумажной ткани теплотой, накапливаемой при длительной эксплуатации и поступающей через гидроизоляционный слой, а также ухудшением гигиенических свойств защитной одежды вследствие наличия повышения температуры во внутреннем слое из хлопчатобумажной ткани, что способствует интенсификации выделения пота у пожарных и работников профессий, где необходима защита от теплового воздействия или открытого пламени. |
| 4 | ОДЕЖДА СПЕЦИАЛЬНАЯ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУР ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, КОНВЕКТИВНОЙ ТЕПЛОТЫ, ВЫПЛЕСКОВ РАСПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА, КОНТАКТА С НАГРЕТЫМИ ПОВЕРХНОСТЯМИ, КРАТКОВРЕМЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПЛАМЕНИ | ГОСТ Р 12.4.297-2013 | Закрытым акционерным обществом "ФПГ Энергоконтракт" | Спецодежда должна обеспечивать заявленную защиту от воздействия вредных (опасных) производственных факторов, вызываемых повышенными температурами, быть безопасной и гигиеничной в процессе всего срока эксплуатации, в том числе после ухода за изделием, установленного в эксплуатационной документации. | Спецодежда должна полностью закрывать верхнюю и нижнюю части тела, шею, руки и ноги. Спецодежда может быть выполнена в виде куртки и брюк, или куртки и полукомбинезона. По согласованию с потребителем спецодежда может быть выполнена в виде комбинезона. Куртка должна закрывать верхнюю часть брюк не менее чем на 20 см при выполнении рабочих операций. Застежки должны исключать возможность влияния тепловых факторов на тело человека. Низ брюк должен закрывать обувь при ходьбе и выполнении любых рабочих операций. Для дополнительного регулирования микроклимата пододежного пространства и при использовании материалов, имеющих значение показателя воздухопроницаемости ниже, указанного в пунктах 5.3.1.1, 5.3.1.2, в конструкции должны быть предусмотрены вентиляционные элементы под проймой, на кокетке спинки, в области шаговых швов брюк при сохранении основных защитных функций или должны быть предусмотрены средства для увеличения теплоотдачи с поверхности тела (например, охлаждающие пакеты, кондиционирование воздуха под одеждой и др.) при сохранении основных защитных функций спецодежды. В спецодежде для защиты от выплесков расплавленного металла не допускаются складки и отвороты, вход в карманы должен быть вертикальным (отклонение не более 10° от бокового шва) или закрыт клапаном, низ рукавов должен быть выполнен с внутренними напульсниками из огнестойких материалов. При невозможности обеспечения требуемой защиты с помощью одного слоя материала верха, спецодежда должна иметь защитные накладки или дополнительные изделия (фартуки, накидки, наколенники, нарукавники, головные уборы и др.) для защиты от повышенных температур с учетом топографии воздействия. |
Практическое задание 9 «Поиск и анализ инновационных технических решений в области средств защиты от загрязнений воздушной среды на производстве»
Тема 2 «Анализ технических решений»
Таблица 9
| № п/п | Наименование инновационного технического решения | Описание документа источника | Сведения об авторах и организации | Описание сущности инновационного решения | Результаты анализа достоинств и недостатков |
| 1 | СРЕДСТВО ЗАЩИТЫ ОТ НЕГАТИВНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ ВОЗДУШНОГО ПОТОКА | RU2240160C1Область техники | Белоусов В.Е. | Общими (ограничительными) признаками аналога как средства защиты от негативных воздействий воздушного потока (образование которого является необходимым условием для функционирования средств защиты всех известных конструкций) с заявленным изобретением являются содержание устройства (коробки с фильтром), непосредственно предназначенного для изменения свойств (очистки от вредных веществ) воздушного потока, приспособления для его забора (воздуховодные отверстия) и подведения к месту потребления (к органам дыхания потребителя при помощи направляющих воздуховодов). Близкими решениями к заявляемому изобретению являются: - размещение на каске по боковым поверхностям головы устройств непосредственно предназначенных для изменения свойств воздушного потока (частичное соответствие зависимым пп.3 и 4 формулы изобретения), в которых - наружные воздуховодные отверстия используются для подключения внешнего источника чистого воздуха (частичное соответствие зависимому п.8 формулы изобретения). | Принцип работы устройства очистки воздушного потока (при трансформации его из промежуточного воздуховода в респиратор) основывается на традиционной схеме использования фильтрующего элемента (предполагается, что он имеет геометрическую форму с двумя относительно параллельными плоскостями и четырьмя или более гранями подобно, например, таким предметам, как толстый лист картона, книга и т.п.), в которой воздушный поток направлен преимущественно перпендикулярно его плоскостям (следовательно, параллельно относительно его граней), что в значительной степени предопределяет эксплуатационные и технические недостатки или проблемы, характерные не только для данной конструкции, но и для всех известных устройств, имеющих функцию защиты от вредных примесей, находящихся в воздухе. Так, в известных индивидуальных средствах защиты (противогазах и респираторах) существенно ограничены емкость фильтрующей коробки (соответственно полезная масса функциональных элементов) и сечение воздухопроводящих отверстий, что является следствием размещения фильтров перпендикулярно направлению проходящего через них воздушного потока. По этой же причине независимо от характера загрязнения воздушной среды приходится использовать одновременно все фильтрующие элементы, находящиеся в коробке, т.е. во время дыхания в условиях изменяющегося состояния внешней среды, оказывается неадекватное сопротивление поступающему воздушному потоку. |
| 2 | Фильтр-поглотитель для очистки воздуха от вредных веществ | Патент РФ № 2156644 (опубликован 27.09.2000) | Автор(ы): Чебыкин В.В., Васильев Н.П., Дворецкий Г.В., Макляев В.П., Романчук Э.В. Патентообладатель(и): Государственное унитарное предприятие "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" | Целью изобретения является уменьшение габаритных размеров и повышение устойчивости фильтра к механическим нагрузкам. Поставленная цель достигается предложенным устройством, содержащим цилиндрический корпус с дном, крышкой, впускным и выпускным патрубками и расположенные внутри корпуса коаксиально с ним фильтрующий элемент, закрепленный на каркасе, и поглощающий элемент, выполненный в виде блока, зажатого между дном и крышкой, при этом соотношение внутреннего диаметра корпуса, внешнего и внутреннего диаметров поглощающего элемента и внешнего и внутреннего диаметров фильтрующего элемента составляет 1:(0,92- 0,96):(0,60-0,70): (0,55-0,59):(0,30-0,40). Отличие предложенного устройства от прототипа заключается в том, что фильтрующий элемент закреплен на каркасе, поглощающий элемент выполнен в виде блока, зажатого между дном и крышкой, при этом соотношение внутреннего диаметра корпуса, внешнего и внутреннего диаметров поглощающего элемента и внешнего и внутреннего диаметров фильтрующего элемента составляет 1:(0,92-0,96): (0,60-0,70):(0,55-0,59):(0,30-0,40). Из научно-технической литературы авторам неизвестен фильтр-поглотитель для очистки воздуха, в котором фильтрующий элемент закреплен на каркасе, а поглощающий элемент выполнен в виде блока, зажатого между дном и крышкой, при этом соотношение внутреннего диаметра корпуса, внешнего и внутреннего диаметров поглощающего элемента и внешнего и внутреннего диаметров фильтрующего элемента составляло бы 1:(0,92-0,96):(0,60-0,70):(0,55-0,59):(0,30-0,40). Использование указанных признаков в предложенном фильтре-поглотителе позволяет уменьшить его габариты, а также повысить прочность и работоспособность при механических нагрузках, что особенно важно при эксплуатации фильтра на подвижных объектах. | Известен фильтр-поглотитель для очистки воздуха, состоящий из корпуса с впускным и выпускным патрубками и расположенных внутри корпуса коаксиально с ним поглощающего и фильтрующего элементов, при этом поглощающий элемент представляет собой зерненый активированный уголь, размещенный между перфорированными цилиндрами из тонкого листового материала (см. пат. США N 4322230, кл. B 01 D 50/00, заявлен 08.09.1980 г.). Недостатком этого фильтра являются достаточно большие габаритные размеры. Наиболее близким к предложенному по технической сущности и количеству совпадающих признаков является фильтр-поглотитель для очистки воздуха, содержащий корпус с впускным и выпускным патрубками и расположенные внутри корпуса коаксиально с ним поглощающий и фильтрующий элементы. Поглощающий фильтрэлемент выполнен из зерненого активированного угля, ограниченного прокладками, а фильтрующий - из фильтркартона. Воздух, подлежащий очистке, проходит через фильтр радиально (см. пат. США N 4345923, кл. B 01 D 46/46, заявлен 03.04.1981 г.). Этот фильтр является прототипом предлагаемого изобретения. Недостатком прототипа являются его громоздкость и недостаточная устойчивость к механическим нагрузкам. |
| 3 | Способ очистки воздуха от вредных веществ | Патент РФ № 2381834 (опубликован 20.02.2010) | Автор(ы): Тен Хак Мун (RU), Воронов Борис Александрович (RU), Чаков Владимир Владимирович (RU) Патентообладатель(и): Институт водных и экологических проблем ДВО РАН (RU) | Техническим результатом заявляемого технического решения является повышение степени очистка воздуха от вредных веществ в виде формальдегида за счет увеличения сорбционной емкости адсорбента, а также упрощение технологии и снижение себестоимости технологического процесса за счет вторичного использования одного из исходных компонентов адсорбента - опилок. Технический результат достигается тем, что в способе очистки воздуха от вредных веществ пропускают воздух через адсорбент, содержащем смесь опилок и цеолита, при этом адсорбент содержит аммиаксодержащие опилки лиственницы при массовом соотношении цеолита к опилкам 1:(3-4), а в качестве аммиаксодержащих опилок используют опилки лиственницы, предварительно обработанные 1%-ным раствором нашатырного спирта в количестве 10 мл на 0,5-1,0 кг опилок, или опилки, отработанные при очистке воздуха от аммиака. Предлагаемый способ позволяет повысить степень очистки воздуха от токсичных веществ - формальдегида с помощью адсорбента на основе опилок из лиственницы благодаря совокупному действию химической и физической адсорбции этого адсорбента. Химическая адсорбция в заявляемом способе происходит благодаря биологически активному компоненту адсорбента - это опилки из лиственницы, обладающие широким спектром практически полезных свойств. Так, древесина лиственницы содержит до 4,5% флавоноидов, из которых более 80% составляют однотипные по химическому строению соединения с преобладанием дигидрокверцитина, обладающего высокой антиоксидантной и капилдярпротекторной активностью. Кроме того, при воздействии аммиаком и другими щелочными соединениями на дигидрокверцитин происходит реакция окислительной полимеризации с поглощением аммиака с приобретением при этом способности к адсорбции формальдегида. То есть аммиак, находящийся в составе очищаемого воздуха, не только сам адсорбируется опилками, но и опилки с адсорбированным аммиаком приобретают способность адсорбировать формальдегид, что к тому же дает возможность использовать отработанные опилки, например опилки, отработанные и лишенные адсорбирующей способности при очистке воздуха от аммиака. В заявляемом адсорбенте из цеолита в смеси с биологически активным компонентом - опилками из лиственницы высокие катионнообменные и ионообменные свойства цеолита, проявляющие физическую адсорбцию, увеличивают сорбционную емкость смеси адсорбента в целом, что обеспечивает высокую степень очистки загрязненного воздуха. Кроме того, наличие многопористого минерального материала-цеолита способствует равномерному прохождению газового потока через адсорбционный слой, так как он разрыхляет опилки, предотвращая возможное образование комков, препятствующих равномерному распределению газовых соединений по адсорбентым частицам, что также влияет на степень очистки. | Из уровня техники известен способ очистки отходящих газов от оксидов азота как из сухих, так и влажных серосодержащих отходящих газов с применением катализаторов на основе цеолитов, не содержащих драгметаллов (RU, п. 2088316, B01D 53/86). Недостатком данного способа является очистка газовых выбросов от конкретного соединения-метанола и низкая степень очистки. Известен способ поглощения газообразного аммиака (а.с. 800134, МПК B01D 53/04) путем контактирования с твердым поглотителем, насыщенным кислотным ангидридом - серным ангидридом. В качестве поглотителя используется лигнин. Недостатком этого способа является избирательное поглощение одного газа. Известен способ дезодорации отходящих газов, содержащих примеси органических веществ (спирты, эфиры углеводородов, акролеин). Отходящие газы пропускают через биологически активный фильтрующий материал, в качестве которого используют смесь коры деревьев хвойных пород (ель, сосна), торфа и опилок при объемном соотношении 1:0,5:0,5, пропитанную питательной средой для накопления микроорганизмов, состоящей из разбавленного водного раствора нитрата аммония, гидрофосфата калия, сульфата магния, хлорида кальция и хлорида железа (а.с. СССР 1337127, B01D 53/02). Недостатком способа является то, что фильтрующий материал необходимо постоянно пропитывать предварительно подготовленной питательной средой, что приводит к трудоемкости процесса очистки и делает способ дорогим, а также то, что данный способ не позволяет удалять такие экологически опасные вещества, как формальдегид. Известен способ очистки газов от формальдегида путем контакта с биологически активным фильтрующим элементом, в качестве которого используют древесные опилки, которые модифицируют водным раствором мочевины и фосфорной кислоты или азотной кислоты при 90-95°С в течение 0,5-1 ч, и массовым отношением твердой и жидкой фаз 1:4,5-5,4, которые затем термообрабатывают при 140-160°С в течение 1 ч. В качестве модифицирующих веществ используют также мочевину с азотной кислотой при их массовом соотношении 1:1 (RU, п. 2223812, B01D 53/72, B01D 53/04). К недостаткам данного технического решения можно отнести низкую сорбционную емкость. Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ очистки отходящих газов от комплекса дурнопахнущих веществ (аммиак, сероводород, фенол, меркаптаны), пропускаемых через биологически активный фильтрующий материал, содержащий уложенные слоями щепу мелкую деревьев лиственных пород, опил, скоп и кору с содержанием влаги 70-80%. Кору и опил используют от переработки деревьев лиственных или хвойных пород, а скоп-отход от целлюлозно-бумажного производства в виде осадков, содержащих волокно, мелкую кору и каолин (RU п. 2180261, B01D 53/02, B01J 20/24). К недостаткам данного способа можно отнести трудоемкость приготовления фильтрующего материала в виде слоев из различных материалов (щепы, опила, скопа и коры), низкая сорбционная емкость, а также то, что данный способ не позволяет производить очистку воздуха от формальдегида. |
| 4 | средство защиты от негативных воздействий воздушного пото | A62B18/04 газовые шлемы | Белоусов В.Е. (RU) | Средство защиты от негативных воздействий воздушного потока, содержащее устройство, непосредственно предназначенное для изменения свойств воздушного потока, приспособления для его забора и подведения к месту потребления, отличающееся тем, что устройство, непосредственно предназначенное для изменения свойств воздушного потока, представляет собой уплощенный каркас, геометрическая модель которого обусловлена предназначенным для сопряжения с ней рельефом поверхности, содержит соразмерные с его сечениями вход и выход для воздушного потока, проходящего вдоль его внутренней каналовой поверхности. 2. Средство защиты от негативных воздействий воздушного потока по п.1, отличающееся тем, что содержит по меньшей мере один уплощенный каркас, вдоль внутренней каналовой поверхности которого последовательно установлены изменяющие качество проходящего воздушного потока функциональные элементы, дополненные с учетом практической целесообразности приспособлениями для ввода и вывода их из рабочего состояния. 3. Средство защиты от негативных воздействий воздушного потока по п.1 или 2, отличающееся тем, что полость каждого каркаса, размещенного на поверхности головы, функционально объединяется с полостью маски, которая со стороны, прилегающей к лицевой поверхности, имеет приспособление, обеспечивающее связь индивидуального средства защиты с органами дыхания пользователя, а их входы для воздушного потока образуют общее воздухозаборное отверстие. 4. Средство защиты от негативных воздействий воздушного потока по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что каркасы установлены на каске, соединенной с помощью шарнирно-выдвижных сочленений с маской, которая имеет травмобезопасную защиту и звукоусиливающие элементы. | Настоящее изобретение и варианты его развития представляет собой универсальную экологическую защиту человека и технологических процессов, в которых особенно актуальна чистота воздуха. Совмещает в себе функции: защитной маски, респиратора, противогаза, изолирующего средства (включая водолазные), кондиционера (персонального или коллективного), автоматического пылесоса (для помещений и транспортных средств) и лечебно-адаптирующих устройств в индивидуальном или коллективном (стационарном и мобильном) и технологическом исполнении. Настраивается на текущее изменение экологической обстановки окружающей среды. Применяется в военных, специализированных, гражданских и бытовых условиях. Является независимым устройством или составной частью конструкции (здании, помещений, транспортных средств, технических устройств и т.п.). Уровень техники Известно выполненное в виде шлема, индивидуальное средство защиты от вредных примесей, находящихся в воздухе (официальное определение подобных устройств), - наиболее близкое к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату, состоящее из прозрачной маски и каски, снабженной двумя встроенными, в виде наушников, цилиндрическими коробками для подсоединения внешнего источника чистого воздуха [1]. Цилиндрические коробки - "промежуточные воздуховоды" (терминология авторов) в аварийной ситуации кратковременно используются подобно фильтрующим коробкам в респираторах. |
Практическое задание 10 «Поиск и анализ инновационных технических решений в области средств защиты от воздействия электрического тока»
Таблица 10
| № п/п | Наименование инновационного технического решения | Описание документа источника | Сведения об авторах и организации | Описание сущности инновационного решения | Результаты анализа достоинств и недостатков |
| 1 | Способ индивидуальной защиты от поражения электрическим током и устройство для его осуществления | SU 1 005 124 A1 | ШПАК ВЛАДИМИР ВАСИЛЬЕВИЧ | Изобретение относится к технике безопасности и может быть,использовано для предупреждения электротравматизма при работе вблизи электроустановок. Известны устройства в которых реализован способ индивидуальной защиты от поражения электрическим током, основанный на регистрации ан;тенными датчиками электрической составляющей электромагнитногб поля электроустановки 1. Согласно этому способу превьпае ние сигналом установленного порогового значения приводит к включению акустических и оптических сигналов тревош. Таким образом, обслуживающий персонал получает сигнал опасности о превышении допустимой зоны приближения к проводам. Однако обсшуживающий персонал получает только сигнал опасности о критическом приближении к проводам. Дальнейшее решение он должен принимать самостоятельно, что повышает вероятность (миибки. Кроме того, в кажД8м случае приближения к проводам необходимо устанавливать нужную чувствительность регистрирующего средства, соответствующую рабочему. | Цель изобретения - повышение надежности индивидуальной защиты человека, от поражения электрическим током. С этой целью согласно способу индивидуальной защиты от поражения электрическим током, включающему измерение градиента электрической составляющей электромагнитного поля электроустановок при превышении им заданногопорогового значения,формирование управляклцего сигнала,упраляющим сигналом длительностью 0,11 мс, частотой следование 30-80 Гц и интенсивностью 10-90 мВт чрезкожно воздействует на мышцы сгибания рук, а в устройство индивидуальной защиты от поражения электрическим током, содержащее последователь.но соединенные антенный датчик, усилитель, фильтр нижних частот, детектор и пороговый элемент, введены электростимулятор, электроды и второй антенный датчик, вход управления электростимулятора соединен с пороговым элементом, а выход - с электродами, усилитель выполнен дифференциальным и его второй вход соединен с вторым антенным датчиком. |
| 2 | ИНДИВИДУЛЬНОЕ СРЕДСТВО ЗАЩИТЫ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЧАСТОТЫ | RU 94816 U1Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ(ТУ)") (RU) | Колечицкий Егор Сергеевич (RU) Королев Илья Викторович (RU | Индивидуальное средство защиты от воздействия электрического поля промышленной частоты, содержащее элементы экранирования, выполненные из электропроводящих материалов, вмонтированные в головной убор защищаемого, а также элементы заземления в виде проводников, подсоединенных к элементам экранирования, согласно полезной модели оно снабжено каской с полями, элементы экранирования установлены на полях каски, а элементы заземления выполнены в виде изолированного гибкого провода, соединенного с металлическими элементами на полях каски. 2. Индивидуальное средство защиты от воздействия электрического поля промышленной частоты, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено накидкой из электропроводного изолированного материала, гальванически соединенной с элементами заземления. | Предлагаемое техническое решение относится к области защиты человека от электрических полей промышленной частоты при работах на объектах электроэнергетики. Известно устройство (а.с. SU 1551336, 23.03.1990), содержащее экранирующую одежду в виде жилета с капюшоном и манжеты с элементами экранирования, выполненными из электропроводящих материалов, гальванически соединенные между собой посредством проводников, и элементы заземления в виде проводников и токопроводящих накладок на обувь. Данное устройство имеет следующие недостатки: ограничение телодвижений при работе, сложность конструкции. Техническая задача, решаемая полезной моделью, состоит в обеспечении удобства эксплуатации защитных средств, уменьшении материальных затрат и упрощении конструкции, а также индивидуальной защиты персонала на объектах электроэнергетики. Поставленная задача решается тем, что известное устройство, содержащее элементы экранирования, выполненные из электропроводящих материалов, вмонтированные в головной убор защищаемого, а также элементы заземления в виде проводников, подсоединенных к элементам экранирования, согласно полезной модели, снабжено каской с полями, элементы экранирования установлены на полях каски, а элементы заземления выполнены в виде изолированного гибкого провода, соединенного с металлическими элементами на полях каски. Кроме того, индивидуальное средство защиты от воздействия электрического поля промышленной частоты может быть снабжено накидкой из электропроводного изолированного материала, гальванически соединенной с элементами заземления. На фиг.1 представлен общий вид индивидуального средства защиты от воздействия электрического поля промышленной частоты и расположение на защищаемом объекте. На фиг.2 общий вид индивидуального средства защиты от воздействия электрического поля промышленной частоты, дополненное экранирующей накидкой. |
| 3 | защитная одежда для работы под напряжением и в электрическом поле промышленной частоты | Смекалов Владимир Валентинович (RU), Отморский Сергей Георгиевич (RU), Столяров Михаил Давыдович (RU), Большунов Александр Максимович (RU), Филиппова Ирина Борисовна (RU) | Смекалов Владимир Валентинович (RU), Отморский Сергей Георгиевич (RU), Столяров Михаил Давыдович (RU), Большунов Александр Максимович (RU), Филиппова Ирина Борисовна (RU) | Изобретение относится к защитной одежде и предназначено для индивидуальной защиты персонала, обслуживающего электроустановки, от воздействия высокого и сверхвысокого напряжения и электрического поля промышленной частоты. Защитная одежда для работы под напряжением и в электрическом поле промышленной частоты, содержит куртку с капюшоном, полукомбинезон, накасник, перчатки из электропроводящей ткани и экранирующую обувь, гальванически соединенные между собой посредством электропроводящих контактных выводов. Куртка, полукомбинезон и экранирующая обувь выполнены трехслойными. Верхний слой куртки, полукомбинезона и обуви выполнены из маслобензостойкого водо- и грязеотталкивающего материала, средний слой - из электропроводного материала с гальванически нанесенным равномерно распределенным двухсторонним электропроводным покрытием, а внутренний - из хлопчатобумажной ткани. На среднем слое дополнительно установлены электропроводные посеребренные ленты, гальванически соединенные с данным слоем, а электропроводные контактные выводы куртки, полукомбинезона и экранирующей обуви соединены со средним слоем и выведены наружу через петли во внутреннем или внешнем слое соответствующего слоя одежды. Изобретение позволяет повысить эффективность и надежность защиты человека. | Изобретение относится к охране труда и технике безопасности в энергетике и предназначено для индивидуальной защиты персонала, обслуживающего электроустановки, от воздействия высокого и сверхвысокого напряжения (включая работы, проводимые под рабочим напряжением), а также электрического поля промышленной частоты. Известна защитная одежда для работы под напряжением и в электрическом поле промышленной частоты, содержащая куртку с капюшоном, полукомбинезон, накасник, перчатки из электропроводящей ткани и экранирующую обувь, гальванически соединенные между собой посредством электропроводящих хлястиков (Авторское свидетельство СССР №1105180, кл. A 41 D 13/00, 1982 г.). Применяемая в известной защитной одежде ткань состоит из переплетенных металлических нитей, при этом ее клетчатая структура не позволяет достичь высокой электропроводности. Такая ткань жесткая, плотная, тяжелая, между нитями имеется плохой электрический контакт. Металлизированные нити легко ломаются при многократном сминании ткани во время носки, что приводит к снижению ее электропроводности. Вследствие этого известное конструктивное выполнение защитной одежды для работы под напряжением и в электрическом поле промышленной частоты не обеспечивает надежного и эффективного экранирования человека от воздействия сверхвысокого напряжения (включая работы, проводимые под рабочим напряжением) и электрического поля промышленной частоты. Кроме того, в процессе работы человек вынужден долго находиться в защитной одежде, отсюда повышенные требования к ее гигиеническим и эксплуатационным свойствам - носкости, воздухопроницаемости, мягкости ткани, ее теплоизоляционным свойствам. В случае использования известной одежды для индивидуальной защиты от воздействия электрического поля промышленной частоты необходимый уровень эксплуатационных качеств недостижим. |
| 4 | Устройство защиты от остаточных токов для электрического выключателя | Патент РФ № 2464667 (опубликован 20.10.2012) | Автор(ы):РЕ Марчелло (IT), ВЕККИ Кристиан (IT) Патентообладатель(и):БТИЧИНО С.П.А. (IT) | Устройство защиты от остаточных токов, которое связано с электрическим выключателем 1, обозначается цифрой 2. Предпочтительно, чтобы выключатель 1 был многополюсным выключателем, который соединен с шиной в соответствии со стандартом DIN и является в приводимом здесь примере, который не служит ограничивающим условием, магнитотермическим квадрупольным выключателем, сформированным посредством соединения четырех униполярных модулей согласно стандарту DIN. В квадрупольном выключателе 1 четыре униполярных модуля по стандарту DIN имеют кинематические приводы, которые соединены друг с другом с помощью механических соединительных деталей известным способом. Корпус выключателя 1 имеет форму параллелепипеда. Со стороны передней поверхности 3 корпуса выключателя 1 выдается наружу поворотный ведущий рычаг 4, который обеспечивает работу выключателя 1. В иллюстрируемом примере ведущий рычаг 4 представляет собой С-образную пластину, соединяющую четыре ведущих рычага униполярных модулей по стандарту DIN, таким образом, чтобы сделать возможным одновременную работу этих рычагов. Выключатель 1 содержит две противоположно установленные группы электрических клемм для электрического подсоединения выключателя 1 к электрической цепи линии, т.е. подводящая электрическая цепь выключателя, и электрической цепи нагрузки, т.е. отводящая электрическая цепь выключателя. Например, каждая из этих клемм содержит фиксатор. По этой причине, как показано на Фиг.2, в корпусе выключателя 1 на верхней поверхности 5 и нижней поверхности 6 предусмотрен соответствующий ряд отверстий 7 для доступа к клеммам, из которых только отверстия 7 доступа, расположенные на нижней поверхности 6, показаны на Фиг.2. Как известно, клеммы могут затягиваться посредством винтов, доступ к которым может осуществляться через передние отверстия 8, 9, которые расположены на передней поверхности 3 корпуса выключателя 1. Более того, на верхней поверхности 5 и нижней поверхности 6 вдоль корпуса выключателя 1 расположены несколько прорезей 10 (на Фиг.2 показаны только те, что расположены на нижней поверхности), в которые вставляются пластинки, предотвращающие доступ к винтам, затягивающим клеммы, и закрывают отверстия 8, 9. По меньшей мере, на одной из двух боковых поверхностей 11, 12 корпуса выключателя 1, в частности, на боковой поверхности 12, которую следует соединить с поверхностью присоединяемого устройства 2 защиты от остаточных токов, находится прорезь, ведущая к внутреннему кинематическому механизму выключателя 1, в которую должен заходить зацепляющий штырек 15 устройства 2. На фигурах изображена только прорезь 13, находящаяся на боковой поверхности 11. Точно такая же прорезь находится в таком же самом положении на боковой поверхности 12, хотя это не показано на фигурах. Более того, на боковой поверхности 12 выключателя 1 расположены установочные места (не показаны), которые служат для соединения с соответствующими фиксирующими штырьками устройства 2 защиты от остаточных токов. В соответствии с изобретением, раскрытым в европейской патентной заявке № ЕР 0626711, фиксирующие штырьки 16 и соответствующие установочные места выполняют функцию замка, что позволяет осуществлять связь между выключателем 1 и устройством 2 защиты от остаточных токов с совместимыми характеристиками в отношении электрической мощности. | Как известно, устройства защиты от остаточных токов относятся к такому виду электрического оборудования, которое содержит суммирующий трансформатор и отключающее устройство, электрически связанное с вторичной обмоткой указанного трансформатора, для механического размыкания соответствующего выключателя в случае срабатывания устройства защиты от остаточных токов. Согласно практике, широко используемой в течение длительного времени, устройства защиты от остаточных токов и выключатели выпускаются в виде отдельных модульных блоков, которые предполагается впоследствии собирать перед установкой, например, на строительной площадке. Такая практика выгодна для производителей, которые могут избежать процесса сборки на заводе и производить небольшое количество наименований продукции. Аналогично этому подобная практика позволяет сборщикам сократить разнообразие выпускаемых деталей. Устройство защиты от остаточных токов и выключатель, выполненные как две отдельных части, которые должны собираться одна с другой, описано, например, в опубликованной патентной заявке Франции № FR 2373145. Для осуществления сборки устройства защиты от остаточных токов с выключателем требуется обеспечение электрического взаимного соединения между этими двумя частями оборудования, а также почти одновременно требуется механическая связь, которая предусматривает взаимопроникновение механических деталей одной из двух частей оборудования в другую часть оборудования. Обычно аксиальное направление взаимопроникновения перпендикулярно направлению соединения электрических контактов и необходимы соответствующие зазоры для выполнения сборки. Однако сборка является трудной и предполагает трудоемкие технические операции. |
| 5 | Устройство защиты от перенапряжений | Патент РФ № 2321930 (опубликован 10.04.2008) | Автор(ы): ГОТЬЕ Борис (FR) Патентообладатель(и): СУЛЬ ПРОТЕКСЬОН СЮРТАНСЬОН (FR) | Технической задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков путем создания защитного устройства электрооборудования от перенапряжений, которое бы позволило осуществить точное и быстрое тепловое отключение. Другой задачей настоящего изобретения является создание устройства защиты электрооборудования от перенапряжений, которое имело бы простую и надежную конструкцию. Еще одной задачей настоящего изобретения является создание устройства защиты электрооборудования от перенапряжений, изготовление которого является простым и дешевым, имеющего повышенный уровень безопасности, использование и обслуживание которого облегчены. Поставленные задачи согласно изобретению решены путем создания устройства защиты электрооборудования от перенапряжений, содержащего защитный блок, подключенный к электрооборудованию через соединительную цепь, которая содержит первый коннектор, подключенный к электрооборудованию, второй коннектор, подключенный к защитному блоку, средство прерывания электрического тока, установленное с возможностью перемещения между положением отхода, соответствующим размыканию цепи, и положением замыкания цепи, и содержащее стержень, проходящий от первого конца, снабженного средством остановки, до второго конца, причем стержень установлен с возможностью упругого осевого перемещения между первым опорным положением отхода, соответствующим размыканию цепи, и вторым опорным положением, соответствующим замыканию цепи, а средство остановки взаимодействует со средством блокировки для удержания стержня в его втором опорном положении, при этом устройство содержит также биметаллическую пластину. Устройство характеризуется тем, что второй конец стержня снабжен контактным элементом, обеспечивающим электрический контакт между первым и вторым коннекторами, когда стержень находится во втором опорном положении, биметаллическая пластина установлена так, чтобы быть чувствительной к теплоте, выделяемой блоком, причем когда температура блока достигает заданного критического значения, пластина обеспечивает усилие дезактивации (вывода из активного состояния) средства блокировки, чтобы перевести средство прерывания в состояние размыкания соединительной цепи. | В устройствах защиты, известных на сегодняшний день, например, таких как устройства, описанные в патенте EP-0987803, тепловое отключение достигается расплавлением места пайки, что освобождает упругий элемент, ослабление которого размыкает электрическую цепь, в которую включено сопротивление устройства защиты. Это известное устройство, если и удовлетворяет потребностям, имеет, однако, некоторое число недостатков. Таким образом, внутренние элементы известных устройств защиты обычно соединены посредством пайки. Но, когда достигнута критическая температура варистора, предполагается, что должно расплавиться только место пайки теплового выключателя, т.е. точка плавления места пайки должна быть ниже точки плавления остальных мест пайки, выполненных в устройстве. Это заставляет использовать припои с низкой температурой плавления, которые помимо их высокой стоимости очень сложны в использовании и обычно исключают материалы, загрязняющие окружающую среду, типа свинца или кадмия. Кроме того, пайка, которая, в общем случае, является комплексным процессом, оказывается особенно трудной для выполнения при использовании припоев с низкой температурой плавления. Таким образом, почти невозможно получить на практике паяное соединение хорошего качества с очень низкой температурой плавления. В таком случае ограничения температуры, допустимые тепловым выключателем, далеки от оптимальных. |
Практическое задание 11 «Поиск и анализ инновационных технических решений в области средств защиты от воздействия острых кромок оборудования и режущего инструмента»
Тема 3 «Поиск описаний технических решений с использованием автоматизированных информационных систем»
Таблица 11
| № п/п | Наименование инновационного технического решения | Описание документа источника | Сведения об авторах и организации | Описание сущности инновационного решения | Результаты анализа достоинств и недостатков |
| 1 | способ контроля состояния режущих кромок сборных многолезвийных инструментов | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) (RU) | Плотников Александр Леонтьевич (RU), Крылов Евгений Геннадьевич (RU) | Способ контроля состояния режущих кромок сборных многолезвийных инструментов, выполненных из одного материала, в процессе многолезвийной обработки, включающий предварительный пробный проход инструмента по стальной заготовке с преобразованием аналогового сигнала термоэлектрической движущей силы (термоЭДС) каждой режущей кромки в цифровой с помощью аналого-цифрового преобразователя с частотой дискретизации не менее 1 кГц и сравнение значений термоЭДС в цифровом виде с выделением максимального значения термоЭДС, отличающийся тем, что значения термоЭДС всех режущих кромок инструмента определяют перед началом обработки, затем вычисляют среднеарифметическое значение термоЭДС, по полученному значению термоЭДС определяют допустимую скорость резания, по которой устанавливают стойкость режущей кромки с максимальным значением термоЭДС, и по отношению заданной стойкости всего комплекта режущих кромок инструмента к стойкости режущей кромки с максимальным значением термоЭДС в этом комплекте определяют коэффициент отклонения минимальной стойкости от заданной, при значении которого больше допустимого, производят корректировку допустимой скорости резания. | Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении изобретения, является получение информации о состоянии сборного многолезвийного твердосплавного инструмента перед началом его работы и определение допустимой скорости резания по величине среднеарифметического значения термоЭДС всех режущих кромок с учетом разброса режущих свойств твердосплавных пластин, собранных в одном комплекте сборного многолезвийного инструмента. Указанный технический результат достигается тем, что в заявленном способе контроля состояния режущих кромок сборных многолезвийных инструментов, выполненных из одного материала, в процессе многолезвийной обработки, включающем предварительный пробный проход инструмента по стальной заготовке с преобразованием аналогового сигнала термоЭДС каждой режущей кромки в цифровой с помощью аналого-цифрового преобразователя с частотой дискретизации не менее 1 кГц и сравнение значений термоЭДС в цифровом виде с выделением максимального значения термоЭДС, перед началом обработки определяют значения термоЭДС всех режущих кромок инструмента, вычисляют среднеарифметическое значение термоЭДС, по полученному значению термоЭДС определяют допустимую скорость резания, по которой устанавливают стойкость режущей кромки с максимальным значением термоЭДС, и по отношению заданной стойкости всего комплекта режущих кромок инструмента к стойкости режущей кромки с максимальным значением термоЭДС в этом комплекте определяют коэффициент отклонения минимальной стойкости от заданной Ко, при значении которого больше допустимого производят корректировку допустимой скорости резания. Впервые предложено для определения допустимой скорости резания учитывать значения термоЭДС всех режущих кромок сборного многолезвийного твердосплавного инструмента. Вычисленное с помощью комплекса программного обеспечения ЭВМ среднеарифметическое значение термоЭДС всех режущих кромок позволяет назначить допустимую скорость резания с учетом разброса режущих свойств твердосплавных пластин, собранных в одном комплекте сборного многолезвийного инструмента. |
| 2 | СПОСОБ ПРИТУПЛЕНИЯ ОСТРЫХ КРОМОК ИЗДЕЛИЙ | Кондратенко Владимир Степанович (RU) | Кондратенко Владимир Степанович (RU) Наумов Александр Сергеевич (RU | Способ притупления острых кромок изделий из стекла или других хрупких неметаллических материалов, включающий нагрев кромки изделия лазерным пучком до температуры, не превышающей температуру плавления материала, при относительном перемещении изделия и пучка, отличающийся тем, что для повышения прочности кромки нагрев осуществляют при относительном перемещении лазерного пучка и материала со скоростью в диапазоне: V=(0,7-0,95)Vmax, где V - оптимальная скорость образования фаски при заданной мощности лазерного излучения, мм/с; Vmax - максимальная скорость образования фаски при заданной мощности лазерного излучения, мм/с, при этом осуществляют нагрев отделяющейся от кромки полоски материала вторым пучком до температуры, превышающей температуру плавления материала. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед началом притупления кромки осуществляют локальное разупрочнение кромки с помощью алмазно-абразивного инструмента. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют нагрев лазерным пучком с негауссовым распределением излучения, в частности, имеющим в поперечном сечении, проходящем через центр пучка, близкое к равномерному распределению или распределение плотности мощности излучения, убывающей от периферии к центру пучка. | Способ притупления острых кромок изделий из стекла с помощью лазерного излучения заключается в следующем. При нагреве поверхности стекла вдоль кромки лазерным пучком с длиной волны излучения 10,6 мкм (излучение CO2-лазера), для которого стекло непрозрачно, вся энергия поглощается в тонком поверхностном слое. Дальнейшее распространение энергии лазерного излучения вглубь материала происходит за счет теплопроводности. Следовательно, степень нагрева поверхности стекла или другого материала под действием лазерного излучения зависит от следующих факторов: мощности и плотности мощности лазерного излучения, скорости относительного перемещения лазерного пучка и материала, а также от скорости отвода тепла от поверхности вглубь материала, которая определяется коэффициентом теплопроводности материала. В результате локального нагрева до температуры, не превышающей температуры плавления, в поверхностных слоях стекла возникают высокие напряжения сжатия, которые компенсируются напряжениями растяжения, расположенными в объеме стекла. В случае выполнения определенных условий нагрева, а именно: выбора соответствующей плотности мощности излучения, размеров и формы пучка, а также скорости относительного перемещения изделия и лазерного пучка, можно обеспечить условие, когда напряжения растяжения превысят предел прочности стекла. Это приводит в свою очередь к отделению от кромки стекла узкой полоски стекла, за счет чего и обеспечивается притупление острой кромки пластины, т.е. образование фаски. Недостатком описанного способа притупления острых кромок изделий является снижение прочности кромки за счет появления зачастую остаточных термических напряжений. Еще одним недостатком указанного способа является то, что в процессе притупления кромки при образовании длинной полоски отделяемого материала в виде стружки зачастую происходит обламывание этой стружки и прекращение процесса притупления кромки. Кроме того, описанный способ не позволяет управлять в широком диапазоне размерами и формой фаски. |
| 3 | Способ притупления острых кромок стеклоизделий | Патент РФ № 2543222 (опубликован 27.02.2015) | Автор(ы): Чадин Валентин Сергеевич (RU), Алиев Тимур Алекперович (RU) Патентообладатель(и): ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "ЛАСКОМ" (RU) | В основу настоящего изобретения положена задача разработать способ притупления острых кромок стеклоизделий, который позволяет обеспечить наилучшее качество продукции, повысить скорость обработки стеклоизделий, при этом создавая минимально необходимый размер фаски с постоянным размером по всей длине обработки, а также увеличить прочность изделий. Поставленная задача решается в предложенном способе притупления острых кромок стеклоизделий, который включает обработку кромки стекла сфокусированным лазерным лучом, имеющим в сечении форму кольца, при относительном перемещении стеклоизделия и/или луча, при этом при указанной обработке осуществляют нагрев лазерным лучом кромки стекла до температуры выше температуры стеклования, Т > Tg. Под лучом, имеющим в сечении форму кольца, в данной заявке понимается луч, получаемый с помощью, так называемой, коаксиальной линзы, преобразующей луч сплошного сечения в форму кольца. Одним примером преобразователя пучка является узел, состоящий из двух зеркальных конусов, наружного и внутреннего (так называемый аксикон). Температура стеклования Tg является одной из основных характеристик полимерных материалов. При температуре ниже температуры стеклования полимерный материал находится в более твердом и хрупком состоянии, при превышении данной температуры он практически скачкообразно переходит в пластичное состояние. Также при этом резко возрастает температурный коэффициент расширения материала. Точное определение температуры стеклования затруднено из-за разброса параметров материалов и применения различных методик. Для большинства промышленных стекол Tg лежит в пределах 400-600°С. Кольцевая форма сечения лазерного луча в настоящем изобретении является определяющим фактором при снятии фаски стекла, позволяющим исключить повреждения его поверхности и сколы. Прежде всего, это позволяет обеспечить технический результат, состоящий в создании в прикромочной зоне закаленных участков стекла требуемой формы и размеров за счет создания в этих участках термонапряжений, обеспечивающих образование на стекле при хрупком разрушении фаски с закругленными или притупленными торцами. Способ согласно изобретению позволяет создать в прикромочной зоне закаленные участки стекла с термонапряжениями, величина и направление которых обеспечивают образование при хрупком разрушении фаски на стекле с закругленными торцами. Когда на острой кромке стеклоизделия при нагреве выше температуры стеклования создаются закалочные объемы, стружка подламывается, что ухудшает качество. Поэтому согласно изобретению при помощи кольцевого луча закалочные объемы создаются в прикромочной зоне, а верхушка стружки остается более эластичной, следовательно, сохраняется целостность стружки во время всего процесса. Тем самым сохраняется и выдерживается заданная геометрия фаски. Лазерный луч предпочтительно направляют так, чтобы ось его была расположена под углом 20-70° к плоскости, являющейся продолжением поверхности стекла, обращенной к лазерному лучу. За пределами нижнего диапазона большая часть луча будет отражаться (до 70%), и не удастся создать условия для возникновения стружки и образования фаски, а при верхнем пределе будет образовываться не фаска, а как бы канавка. Предпочтительно указанный угол расположен в плоскости, перпендикулярной вектору указанного перемещения стеклоизделия и/или луча. При этом ось лазерного луча может быть также направлена под углом 0-30° к плоскости, перпендикулярной вектору указанного перемещения стеклоизделия и/или луча. Предпочтительно обработку осуществляют лазерным лучом, имеющим форму кольца, вытянутого в направлении указанного перемещения стеклоизделия и/или луча с получением пятна нагрева в форме вытянутого кольца. Это позволяет получить дополнительный эффект, состоящий в введении в материал большего количества тепловой энергии (W, Вт) при оптимальной плотности мощности (Р Вт/мм²), повышая тем самым производительность процесса. При обработке лазерным лучом предпочтительно осуществляют удаление материала стекла в виде стружки с получением фаски в кромке стекла, причем размер фаски задают размером малой оси пятна нагрева, плотностью мощности излучения в пятне нагрева w (Вт/см2), временем экспозиции способ притупления острых кромок стеклоизделий, патент № 2543222 (с). После обработки кромки изделия в зону нагрева может подаваться хладагент. | Известны механический и химический способы обработки кромки стекла, недостатком которых является то, что они могут привести к микротрещинам в стеклянном листе, особенно на краях стекла, таким образом, снижая прочность стекла на порядок величины. Альтернативный способ обработки представляет собой притупление лазером. Лазер характеризуется монохроматическим светом с большой длиной когерентности. Он используются во многих индустриальных и медицинских применениях. Существенные технические области применения лазеров находятся, например, в спектроскопии, лазерном измерении расстояния, а также они используются для процессов точной резки и сварки металлов, керамики и стекол. Известен способ притупления кромок стеклянной панели, раскрытый в WO 03015976 A1 и включающий последовательную обработку кромки стекла сначала первым сфокусированным лазерным лучом с низкой интенсивностью тепловой энергии, имеющим пятно нагрева в форме эллипса, расположенного под углом относительно кромки стекла, при этом, когда стеклянная подложка перемещается в направлении подачи, часть подложки вблизи кромки после предварительного нагрева расплавляется и превращается в фаску, и затем вторым сфокусированным лазерным лучом, имеющим пятно нагрева в форме эллипса, вытянутого в направлении указанного перемещения стеклянной подложки. Таким образом, смягчаются остаточные напряжения, и предотвращается появление мелких трещин. Недостатками этого способа являются трудность практической реализации, а также невозможность осуществить за такое короткое время «отпуск» стеклоизделия - снять возникшие при расплавлении стекла термонапряжения. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ притупления острых кромок изделий, известный из RU 2163226 С1, согласно которому осуществляют нагрев по меньшей мере одной поверхности кромки частью луча или одним из двух отдельных лучей до температуры, не превышающей температуры плавления материала, и нагрев второй поверхности кромки изделия осуществляют другой частью луча или вторым отдельным лучом. При этом лазерный луч, используемый для нагрева, имеет в сечении на поверхности материала эллиптическую форму. Недостатком данного способа является снижение прочности за счет возможного появления остаточных термических напряжений и вероятность обламывания стружки отделяемого материала, а также плохая управляемость процесса из-за различия в распределении плотности мощности в каждом из обрабатывающих пятен, где равномерность распределения может быть только теоретическая. |
| 4 | Способ контроля состояния режущих кромок многолезвийного инструмента | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) (RU) | Татаркин Евгений Юрьевич (RU) Буевич Владимир Николаевич (RU) Акарцева Екатерина Александровна (RU) | Изобретение относится к области обработки материалов резанием и предназначено для контроля состояния режущих кромок многолезвийного инструмента. Контроль состояния режущих кромок многолезвийного инструмента заключается в получении изображения режущей кромки инструмента посредством фотоприемника видеокамеры, установленной вне зоны обработки и освещения режущих кромок вращающегося инструмента импульсным стробоскопическим осветителем. Частоту вспышек осветителя синхронизируют с частотой вращения инструмента, а на поверхности фотоприемника видеокамеры последовательно получают изображения режущих кромок инструмента, преобразуют изображения в электрический видеосигнал с последующей оцифровкой и проводят анализ и сравнение текущих изображений с эталонными изображениями режущих кромок. Осуществляют оценку положения, целостности, величин износа и профиля износа режущих кромок, а также осевые и радиальные биения. Обеспечивается получение информации о характере и профиле износа инструмента на протяжении его работы без останова станка. 1 ил. | Известен способ контроля состояния режущих кромок сборных многолезвийных инструментов, включающий измерение термоЭДС каждой режущей кромки и сравнение их между собой в цифровом виде с выделением максимального значения термоЭДС, по которому устанавливают допустимую скорость резания, а по относительным значениям термоЭДС определяют нагруженность отдельных режущих кромок инструмента и по наличию режущих кромок с уровнем биений, превышающим допустимый, производят оценку состояния режущих кромок инструмента (патент RU 2203778, МПК7 B23Q 25/06). Основными недостатками этого способа являются невысокие производительность, надежность, точность и качество контроля состояния режущих кромок сборного многолезвийного режущего инструмента, так как при контактировании с деталью двух и более режущих кромок инструмента их истинные термоЭДС оказываются искаженными и не являются основанием для оценки свойств данных лезвий. Также к причинам, препятствующим достижению надежности, точности и качества контроля состояния режущих кромок сборного многолезвийного инструмента при использовании данного способа, относится то, что он не позволяет осуществлять контроль вращающегося или перемещающегося инструмента во время обработки. Наиболее близким, принятым за прототип, является способ контроля состояния и положения режущих кромок однолезвийных, сборных многолезвийных и осевых инструментов в процессе однолезвийной и многолезвийной обработки, включающий измерение мгновенных значений электрического напряжения, выдаваемых измерительным преобразователем в виде электрического датчика, перевод их в цифровой сигнал с помощью аналого-цифрового преобразователя и сравнение их между собой. В качестве электрического датчика используют установленный вне зоны обработки высокочастотный бесконтактный вихретоковый датчик с частотой питания генераторной катушки не менее 250 кГц при частоте дискретизации аналого-цифрового преобразователя не менее 100 кГц. При этом перед обработкой и периодически в процессе обработки с фиксированным относительно торца вихретокового датчика зазором в диапазоне 0,1…5 мм проводят со скоростью 0,5…250 м/мин режущими кромками инструмента с запоминанием уровней сигналов, соответствующих величине зазора между его торцом и каждой режущей кромкой, а по относительным значениям сигнала вихретокового датчика, соответствующим каждой режущей кромке, осуществляют оценк |
| 5 | Способ притупления острых кромок стеклоизделий | Патент РФ № 2543222 (опубликован 27.02.2015) | Автор(ы): Чадин Валентин Сергеевич (RU), Алиев Тимур Алекперович (RU) Патентообладатель(и): ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "ЛАСКОМ" (RU) | В основу настоящего изобретения положена задача разработать способ притупления острых кромок стеклоизделий, который позволяет обеспечить наилучшее качество продукции, повысить скорость обработки стеклоизделий, при этом создавая минимально необходимый размер фаски с постоянным размером по всей длине обработки, а также увеличить прочность изделий. Поставленная задача решается в предложенном способе притупления острых кромок стеклоизделий, который включает обработку кромки стекла сфокусированным лазерным лучом, имеющим в сечении форму кольца, при относительном перемещении стеклоизделия и/или луча, при этом при указанной обработке осуществляют нагрев лазерным лучом кромки стекла до температуры выше температуры стеклования, Т > Tg. Под лучом, имеющим в сечении форму кольца, в данной заявке понимается луч, получаемый с помощью, так называемой, коаксиальной линзы, преобразующей луч сплошного сечения в форму кольца. Одним примером преобразователя пучка является узел, состоящий из двух зеркальных конусов, наружного и внутреннего (так называемый аксикон). Температура стеклования Tg является одной из основных характеристик полимерных материалов. При температуре ниже температуры стеклования полимерный материал находится в более твердом и хрупком состоянии, при превышении данной температуры он практически скачкообразно переходит в пластичное состояние. Также при этом резко возрастает температурный коэффициент расширения материала. Точное определение температуры стеклования затруднено из-за разброса параметров материалов и применения различных методик. Для большинства промышленных стекол Tg лежит в пределах 400-600°С. Кольцевая форма сечения лазерного луча в настоящем изобретении является определяющим фактором при снятии фаски стекла, позволяющим исключить повреждения его поверхности и сколы. Прежде всего, это позволяет обеспечить технический результат, состоящий в создании в прикромочной зоне закаленных участков стекла требуемой формы и размеров за счет создания в этих участках термонапряжений, обеспечивающих образование на стекле при хрупком разрушении фаски с закругленными или притупленными торцами. Способ согласно изобретению позволяет создать в прикромочной зоне закаленные участки стекла с термонапряжениями, величина и направление которых обеспечивают образование при хрупком разрушении фаски на стекле с закругленными торцами. Когда на острой кромке стеклоизделия при нагреве выше температуры стеклования создаются закалочные объемы, стружка подламывается, что ухудшает качество. Поэтому согласно изобретению при помощи кольцевого луча закалочные объемы создаются в прикромочной зоне, а верхушка стружки остается более эластичной, следовательно, сохраняется целостность стружки во время всего процесса. Тем самым сохраняется и выдерживается заданная геометрия фаски. Лазерный луч предпочтительно направляют так, чтобы ось его была расположена под углом 20-70° к плоскости, являющейся продолжением поверхности стекла, обращенной к лазерному лучу. За пределами нижнего диапазона большая часть луча будет отражаться (до 70%), и не удастся создать условия для возникновения стружки и образования фаски, а при верхнем пределе будет образовываться не фаска, а как бы канавка. Предпочтительно указанный угол расположен в плоскости, перпендикулярной вектору указанного перемещения стеклоизделия и/или луча. При этом ось лазерного луча может быть также направлена под углом 0-30° к плоскости, перпендикулярной вектору указанного перемещения стеклоизделия и/или луча. Предпочтительно обработку осуществляют лазерным лучом, имеющим форму кольца, вытянутого в направлении указанного перемещения стеклоизделия и/или луча с получением пятна нагрева в форме вытянутого кольца. Это позволяет получить дополнительный эффект, состоящий в введении в материал большего количества тепловой энергии (W, Вт) при оптимальной плотности мощности (Р Вт/мм²), повышая тем самым производительность процесса. При обработке лазерным лучом предпочтительно осуществляют удаление материала стекла в виде стружки с получением фаски в кромке стекла, причем размер фаски задают размером малой оси пятна нагрева, плотностью мощности излучения в пятне нагрева w (Вт/см2), временем экспозиции способ притупления острых кромок стеклоизделий, патент № 2543222 (с). После обработки кромки изделия в зону нагрева может подаваться хладагент. | Известны механический и химический способы обработки кромки стекла, недостатком которых является то, что они могут привести к микротрещинам в стеклянном листе, особенно на краях стекла, таким образом, снижая прочность стекла на порядок величины. Альтернативный способ обработки представляет собой притупление лазером. Лазер характеризуется монохроматическим светом с большой длиной когерентности. Он используются во многих индустриальных и медицинских применениях. Существенные технические области применения лазеров находятся, например, в спектроскопии, лазерном измерении расстояния, а также они используются для процессов точной резки и сварки металлов, керамики и стекол. Известен способ притупления кромок стеклянной панели, раскрытый в WO 03015976 A1 и включающий последовательную обработку кромки стекла сначала первым сфокусированным лазерным лучом с низкой интенсивностью тепловой энергии, имеющим пятно нагрева в форме эллипса, расположенного под углом относительно кромки стекла, при этом, когда стеклянная подложка перемещается в направлении подачи, часть подложки вблизи кромки после предварительного нагрева расплавляется и превращается в фаску, и затем вторым сфокусированным лазерным лучом, имеющим пятно нагрева в форме эллипса, вытянутого в направлении указанного перемещения стеклянной подложки. Таким образом, смягчаются остаточные напряжения, и предотвращается появление мелких трещин. Недостатками этого способа являются трудность практической реализации, а также невозможность осуществить за такое короткое время «отпуск» стеклоизделия - снять возникшие при расплавлении стекла термонапряжения. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ притупления острых кромок изделий, известный из RU 2163226 С1, согласно которому осуществляют нагрев по меньшей мере одной поверхности кромки частью луча или одним из двух отдельных лучей до температуры, не превышающей температуры плавления материала, и нагрев второй поверхности кромки изделия осуществляют другой частью луча или вторым отдельным лучом. При этом лазерный луч, используемый для нагрева, имеет в сечении на поверхности материала эллиптическую форму. Недостатком данного способа является снижение прочности за счет возможного появления остаточных термических напряжений и вероятность обламывания стружки отделяемого материала, а также плохая управляемость процесса из-за различия в распределении плотности мощности в каждом из обрабатывающих пятен, где равномерность распределения может быть только теоретическая. |