Составление формулы изобретения

  СОДЕРЖАНИЕ

  Введение.

  Возможно  ли научиться изобретать более успешно, направленно, как-то учитывать весьма богатый изобретательский опыт предшественников (и если да, то в чём этот опыт состоит?). Каково действительно соотношение  в успешном изобретательстве изобретательской техники (которую можно и должно выявлять и осваивать) и соответствующих природных (то есть врождённых, не поддающихся новообразованию) способностей изобретателя? Советский инженер-патентовед, изобретатель, писатель и учёный Генрих Альтшуллер был убеждён в возможности выявить из опыта предшественников устойчиво повторяющиеся приёмы успешных изобретений и возможности обучить этой технике всех заинтересованных и способных к обучению. С этой целью было проведено исследование более 40 тыс. авт. свидетельств и патентов и на основе выявленных закономерностей развития технических систем и приёмов изобретательства разработана Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ), знаменем которой стал призыв превратить искусство изобретательства в точную науку.

  Материал  из Википедии — свободной энциклопедии 

  Актуальность  темы. Нефтяные битумы, относясь к одному из самых многотоннажных продуктов  нефтепереработки, одновременно являясь  и дефицитными, поскольку их низкое качество предопределено остаточным принципом их производства. Доля производства битумов в РФ от общего количества перерабатываемой нефти составляет 2,6%, общая потребность страны в качественных дорожных битумах удовлетворяется на 60%.

  Нефтяные  битумы — это дисперсные системы, в которых дисперсионной средой являются масла и смолы, а дисперсной фазой — асфальтены. В зависимости от степени агрегирования и пептизации нефтяные битумы образуют различные мицеллярные системы — золи, золи-гели, гели.

  В промышленности битумы получают: глубоким отгоном масляных фракций из гудрона (остаточные битумы); окислением гудронов кислородом воздуха, крекинг-остатков или экстрактов от селективной очистки масел и их смесей (окисленные битумы). Остаточные битумы — мягкие легкоплавкие продукты, окисленные — эластичные и термостабильные. Битумы, получаемые окислением крекинг-остатков, содержат большое количество карбенов и карбоидов, которые нарушают однородность битумов и ухудшают их цементирующие свойства.

  Еще древние египтяне подметили, что  битум не боится разрушающего действия щелочей, соляных растворов, слабых кислот, что он задерживает кислород и не пропускает воду. Они применяли битум для бальзамирования мумий. В начале XIX века битум взяли на вооружение бумажники. С тех пор он является составной частью исходного материала для получения битумированной бумаги. С помощью расплавленного битума улучшают свойства бумаги. Его используют для пропитки бумажного полотна, склеивания бумажных полотен, укрепления бумаги сеткой, которая укладывается между слоями бумаги. Битумированную бумагу используют везде, где нужна стойкая упаковка. Из нее изготавливают значительную часть бумажных мешков. Сам битум упаковывают в бумажные мешки и перевозят на большие расстояния. Для таких мешков используют плотную крафт-бумагу с силиконовым покрытием внутреннего слоя. Битум - вязкий и липкий продукт. Силиконовая пленка, которая образуется на бумаге нанесением на нее на специальной установке силиконовой эмульсии, отталкивает от себя другие материалы. Это обычный бумажный мешок с дополнительным внутренним слоем из силиконизированной бумаги. Силиконизированная бумага выпускается с целью, чтобы к ней ничего не прилипало. Чем хуже к ней прилипает клеевой состав, тем лучше бумага, тем выше её антиадгезионные свойства. Застывший битум извлекается из такого мешка легко и просто.

  Задача  данного курсового проект проекта  —  решение и разработка способа розлива битума в длинные мешки. Способы должны носить исследовательский и практический характер. Предусматривать всестороннюю характеристику объекта исследования и решения, оценку существующего положения и состояния объекта исследования, раскрытия взаимосвязи между экономическими, социальными и другими явлениями, показав формы и силы этой взаимосвязи.

  Здесь описан сам технологический процесс, использованное оборудование, контроль качества выполнения работ, т.е. все основные стадии технологического процесса. Необходимо не только найти закономерности, но и дать их количественную и качественную характеристику. На этой базе спрогнозировать развитие явления или процесса в будущем.

  Согласно  п. 3.5 правил промышленной безопасности для нефтеперерабатывающих производств  ПБ 09-563-03 (разработанных в соответствии с Федеральным законом от 21.07.97 № 116-ФЗ) : все тяжелые и трудоемкие работы, связанные с наливом битума в крафт-мешки и формы должны быть механизированы; при сливе битума в бумажные мешки необходимо убедиться в их целостности. Рабочие, занятые сливом, оснащаются спецодеждой, защитными очками, рукавицами и сапогами с голенищами под брюки; место разлива битума в тару должно быть защищено от ветра, атмосферных осадков и оборудовано местным вентотсосом.

  Итак, основные проблемы определены. Теперь разберемся в том, как их можно  решить.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Глава 1. Описание проблемной ситуации

  1.1.Анализ  проблемной ситуации

  Интенсификация  битумного производства в весьма существенной степени сдерживается несовершенством операций отгрузки. Существующие способы отгрузки требуют  больших затрат ручного труда  и часто предопределяют низкие технико-экономические  показатели битумного производства в целом. Поэтому необходима постоянная систематизация и обобщение опыта по данному вопросу для распространения положительных достижений на всех заводах отрасли.

  Узким местом в производстве битумов до сих пор остаются вопросы, связанные  с розливом, охлаждением, затариванием и транспортировкой нефтяных битумов. Применяемые в настоящее время способы затаривания характеризуются низкой производительностью, высокими затратами ручного труда, снижением качества и потерями битума. Охлаждаемые в течение нескольких суток готовые твердые битумы занимают большие площадки. К сожалению, до сих пор наши проектные организации стоят в стороне от этого важного дела. Многие организации пытаются найти конструктивные решения, дающие возможность, отказаться от применения тяжелого труда при затаривании битума, исключить большие затраты на перемещение болванок с битумом.

  Значительные  проблемы связаны с отгрузкой  битума в твердом виде. Так отгружают  основную массу (80%) строительных битумов  и все специальные высокоплавкие битумы. В силу ряда организационных и технических причин такие битумы не поставляются в горячем жидком виде в больших объемах, а предварительно разливаются в мелкую тару, главным образом в бумажные мешки, и после охлаждения в виде затвердевших «болванок» отгружаются в полувагонах или на платформах.

  Известно  много способов розлива горячих  нефтяных битумов. Наиболее распространенным из них является розлив нефтяного  битума в мягкую тару, например, в  крафт – бумажные мешки, установленные  в вертикальном положении. Затаривание битумов в бумажные мешки осуществляют следующим образом: бумажные мешки устанавливают на поддон с обрешеткой группами по 4, 6 и 8 шт. Поддон с мешками транспортируют авто- или электропогрузчиком под разливочное устройство. Битум из резервуаров самотеком через разливочное устройство поступает в мешки, внутренний слой мешков предварительно покрывают антиадгезионным веществом. Заполненные мешки отвозят на площадку для охлаждения. При этом необходимо большое количество мешков небольшого объема. В результате розливочная площадка загрязненная нефтяным битумом, а процесс розлива становится трудным.

  Для повышения производительности процесса розлива целесообразно использовать тару большого объема (мешки длиной до 40-50 метров, которые после застывания битума можно было бы разрезать на части). Однако, при заполнении таких мешков битумом возникает неприятное явление – образуются воздушные пробки. 
 

  1.2. Экономическая значимость  затаривания битумов в бумажные мешки

  Значительный  рост производства и потребления битумов, а также повышение требований к их качеству настоятельно требуют более глубокого и всестороннего изучения состава и свойств битумов, влиянии параметров технологического режима, кинетики и гидродинамики процессов и природы сырья на эти показатели

  Применение  новых схем и средств автоматизации  позволит комплексно автоматизировать и интенсифицировать процессы производства и розлива битумов. Анализ технико-экономических  показателей работы битумных установок  определит наиболее рациональный способ их производства.

  1.3. Практический анализ  изученности проблемы  по литературным  источникам, т.е. характеристика  состояния вопроса

  Нефтяные  битумы не плавятся и поэтому не имеют точки плавления. При нагревании битумы постепенно размягчаются; температуру размягчения определяют в точно воспроизводимых условиях.

  Температура размягчения битумов — это  температура, при которой битумы из относительно твердого состояния  переходят в жидкое. Методика определения  температуры размягчения условна  и научно не обоснована, но широко применяется на практике. Испытание проводят по ГОСТ- 11506-65 методом «кольцо и шар» (КиШ), а также иногда методом Кремер — Сарнова. Последний заключается в том, что слой битума толщиной 5мм, находящийся в трубочках под нагрузкой 5 Г ртути, нагревают до тех пор, пока ртуть не прорвется через размягченный битум. Температура, при которой наблюдается прорыв ртути, фиксируется как температура размягчения битума. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Глава 2

  Выбор методических средств  решения проблемы.

  Глава 3

  Описание  процесса решения

  Первым  делом ТРИЗ учит стандартизировать  описание проблемной ситуации, докопаться до ее реальной сути. А как только проблема сформулирована в специальных  терминах, путь к ее решению лежит  через алгоритм особых шагов. Методология  ТРИЗ позволяет пробиться к системному противоречию любой задачи и показать пути её решения с помощью типовых приемов устранения этого противоречия. 
 

  3.1. Анализ задачи

  Мини-задача. Розлив горячего нефтяного битума в мягкую тару, крафт-мешки длинной 40-50 метров, воздушные пробки.

  ТП-1: при заполнении больших крафт-мешков горячим битумом образуются воздушные пробки, но чистая розливочная площадка.

  ТП-2: при заполнении маленьких мешков воздушные пробки не образуются, но в результате загрязняется розливочная  площадка.

  Необходимо  при минимальных изменениях в  системе обеспечить отсутствие воздушных  пробок в больших крафт-мешках.

  Конфликтующая пара. Изделие – горячий битум, крафт-мешки. Инструмент – воздух (воздушная пробка, мало воздушной пробки).

  Схемы ТП.

  ТП-1: воздушная пробка 

  ТП-2: мало воздушной пробки

  Выбор ТП. Главная цель системы – отсутствие воздушных пробок. Выбираем             ТП-2.

  Усиление  ТП. Будем считать, что вместо небольшой воздушной пробки в ТП-2 будет ноль воздушной пробки.

  Модель  задачи. Даны очень горячий нефтяной битум, воздушные пробки и большие мешки (50 метров). Большой мешок вмещает много нефтяного битума, но возникают воздушные пробки. Необходимо найти такой Х – элемент, который сохраняя способность вмещать много битума, обеспечил бы отсутствие воздушных пробок. 
 

  3.2. Анализ модели задачи и определение ТП

  Цель: учесть имеющиеся ресурсы.

  Определив, к какому типу относится данная задача, решаем ее, используя стандарты. Данная задача решается по стандарту 1.2.4 на устранение вредной связи путем введения второго поля.

  Оперативная зона: внутренняя часть крафт-мешка.

  Оперативное время: Т1-все время заливки горячего нефтяного битума в большой крафт-мешок. Т2 – некоторое время до заливки горячего битума в мешок.

  Вещественно-полезные ресурсы: воздух. 
 

  3.3. Определение ИКР  и ФП

  Цель: сформулировать образ идеального решения и определить физическое противоречие, мешающее достижению ИКР.

  ИКР-1. Х-элемент в ОЗ, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, обеспечивает в течении ОВ невозможность образования воздушных пробок, сохраняя способность горячего нефтяного битума заливки в большие крафт-мешки.

  Усиленный ИКР-1. Для усиления ИКР-1 надо Х-элемент заменить словами «воздух в ОЗ».

  Макро-ФП. Воздух в ОЗ в течении всего ОВ должна поддерживаться силовыми частицами, чтобы не пропускать пробку, и не должна содержать силовых частиц, чтобы битум застывал после розлива в крафт-мешке.

  Микро-ФП. Воздух в ОЗ в течении всего ОВ должна поддерживаться силовыми частицами, чтобы не пропускать пробку, и не должна содержать силовых частиц, чтобы битум застывал после розлива  в крафт-мешке.

  ИКР-2. Силовые частицы воздуха в течении всего ОВ должны сами действовать на воздушные пробки и не должны действовать на нефтяной битум. 
 

  3.4. Мобилизация и  применение ИПР

  Цель: рассмотреть произвольные ВПР, получаемые практически бесплатно путем изменений имеющихся ВПР. Используя ММЧ построить схему конфликта.

  Суть  метода состоит в том, чтобы представить  объект в виде множества (толпы) маленьких человечков. Такая модель сохраняет достоинства эмпатии (наглядность, простота) и не имеет присущих ей недостатков (неделимость человеческого организма).

  Техника применения метода сводится к следующим  операциям:

• Необходимо выделить часть объекта, которая не может выполнять требования задачи и представить эту часть в виде маленьких человечков.
• Разделить человечков на группы, действующие (перемещающиеся) по условиям задачи.
• Полученную модель надо рассмотреть и перестроить так, чтобы выполнялись конфликтующие действия.

  а) суть конфликта: в ОЗ только человечки  ветра А (это хорошо), но остывающий битум вызывает воздушные пробки (это плохо). Рисунок 1.

  б) По правилу 4 (каждый вид частиц, находясь в одном физическом состоянии, должен выполнять одну функцию). Если частицы А не справляются с действиями 1 и 2, надо ввести частицы Б; пусть частицы А выполняют действие 1, а частицы Б действие 2. Надо ввести частицы Б, которые не мешая частицам А, будут мешать образовывать воздушные пробки. Частицы Б должны находиться у больших крафт-мешков и не должны занимать остальное пространство, чтобы не мешать розливу горячего нефтяного битума. Рисунок 2. 

  Частицы А создаются движением воздуха, частицы Б можно взять из ВПР, т.е. из воздуха. Но откуда возникает  сила, необходимая для вытеснения пробок? По правилу 6 следует разделить  частицы Б-1 и Б-2, которые должны быть заряжены одноименно. Рисунок 3.

  Получение частиц. Заряженные частицы Б-1 и Б-2 могут быть получены (по правилу 8) путем ионизации воздуха (или влаги, содержащейся в воздухе). 
 

  3.5. Применение информфонда

  Цель: Использование опыта, сконцентрированного в информационном фонде ТРИЗ.

  Применение  «Указателя дизэффектов». Возможно использования сил отталкивания – применения электростатического заряда.

  Вариант решения: перед заливкой (т.е. во время Т2)  горячий нефтяной битум находится под воздействием электростатического заряда. 
 

  3.6. изучение и\или  замена задачи

  На  предыдущем этапе задача была решена, поэтому не требуется изменения  и/или ее замены.

  3.7. Анализ способа  устранения ФП

  Цель: проверить качество полученного решения.

  При рассмотрении введения заряженных частиц вещества, использовав ВПР - саморегулируемые (в условиях данной задачи) вещества - это такие вещества, которые определенным образом меняют свои физические параметры при изменении внешних условий, например теряют магнитные свойства при нагревании выше точки Кюри. Применение саморегулируемых веществ позволяет менять состояние системы или проводить в ней измерения без дополнительных устройств. 
 

  3.8. Применение полученного  ответа

  Цель: максимально использовать ресурсы найденной идеи.

  Стремление  формовать битум с минимальными затратами труда породило большое число способов его разлива, которые, однако, нашли ограниченное промышленное применение. В данном случае вышеобозначенная идея ведет не только к минимальным затратам, но и к увеличению объема производства, а так же улучшению экологии помещения. 
 

  3.9.Анализ  хода решения

  Цель: проанализировать ход решения, сделать выводы и возможные прогнозы.

  Определим, как должна быть изменена надсистема, в которую входит измененная система:

  Возможные прогнозы. В результате возможности затаривания горячего нефтяного битума в большие крафт-мешки, без образования воздушных пробок, розливочная площадка остается чистой, качество продукции увеличивается.

  Глава 4

  Составление формулы изобретения

  4.1 Определение вида  объекта интеллектуальной собственности

  Понятие "интеллектуальная собственность" было впервые введено в международные правовые документы в 1967г. Стокгольмской конвенцией, учредившей ВОИС - Всемирную организацию интеллектуальной собственности (однако уже в Бернской конвенции об охране литературных и художественных произведений от 9 сентября 1886г. в аналогичном значении употреблялся термин "результаты интеллектуального творчества").

  В соответствии со ст. 2 этой Конвенции  понятие интеллектуальной собственности  включает в себя все права, относящиеся к интеллектуальной деятельности в производственной, научной, литературной и художественной областях. Таким образом, основу интеллектуальной собственности составляют авторское и патентное право, однако они не исчерпывают это понятие, поскольку сюда же относится право на промышленные образцы, товарные знаки, фирменные наименования, ноу-хау, знаки обслуживания.

  В данном случае интеллектуальной собственностью является процесс ионизации, введения заряженных частиц вещества, использовав  ВПР. 
 

  4.2. Выявление признаков объекта изобретения

  Битумные  раздатчики или окислительные кубы оборудуют коллекторами для одновременного разлива битума в несколько (обычно в шесть) мешков по 40—50 кг или разборных  форм по 200 кг битума в каждую.

  На  рис. 4 приведена схема разливочного устройства. Внутренний слой трехслойного применяемого фирмой бумажного мешка покрыт кремнийорганическим соединением, предотвращающим прилипание бумаги к битуму. Температура обугливания такого мешка выше 250°C

Рисунок 4 

  Заполнение  мешков производится по времени. Бумажные мешки кладутся в поддоны с  шестью или двенадцатью отделениями, где поддерживаются в открытом состоянии  с одновременной обработкой заряженными  ионами. . Затем поддоны поднимают  на наливной транспортер, подгоняют под разливочную головку, заливают в мешки битум, где заряженные ионы  взятые из воздуха вступают в конфликт с образующимся воздухом в мешках и выталктвает его,  после чего захватом снимают мешки с разгрузочного транспортера. Разливочная установка имеет часовой механизм, при помощи которого разлив битума под давлением осуществляется в заданное время.  
 

  4.3. Осуществление поиска  аналогов и выбор  прототипа

  Целью патентного поиска является выявление  аналогов и выбор прототипа для  патентуемого технического решения.

  Патентный поиск - это процесс сбора информации о существующих технических решениях и выданных патентах, который проводится в соответствии с информацией, заданной в патентной заявке. Поиск проводится квалифицированным специалистом как по базам данных Патентного Ведомства, так и но другим источникам, в том числе по открытым источникам информации, в данном случае  Интернет. При этом рассматривая не только формальные совпадения, но и близкие решения, которые могут повлиять на решение о регистрации введения ионов взятых из воздуха мною обнаружено следующее:

  Применение  ультразвука в промышленности

  Применение  ультразвука в промышленности

  Электронный ресурс

  Хмелев  В.Н., Сливин А.Н., Барсуков Р.В., Цыганок  С.Н., Шалунов А.В.

  Электронный ресурс посвящен применениям ультразвуковых колебаний высокой интенсивности в различных отраслях промышленности и базируется на результатах современных научных исследований, проводимых предприятиями и организациями страны, а также на зарубежных научных публикациях последних лет. 
 
 

  4.4. Выявление признаков  прототипа

  Определив наиболее близкое и наиболее совершенное  известное решение прототипа, выявляем его признаки, аналогичные признакам  предложения, т.е. вместо ионизированных частиц воздуха применяется ультразвук. Объем и характер признаков прототипа и предложенного объекта должны быть одинаковыми, т. е. в прототипе должны имеются те признаки, которые имеются в характеристике предложенного объекта. После подбора проводим сопоставительный анализ, который включает определение общих и отличительных признаков прототипа и предлагаемого объекта. На этой стадии исследования устанавливаю то, что заимствовано мной из известного объекта, в данном случае возможность влияния из вне, и что создано нового – бомбардировка ионизированным воздухом. Положительный эффект, который создается основными отличительными признаками – вытеснение воздуха из мешка, при заливке битума. 
 

  4.5. Классификация и обобщение признаков изобретения