TRIZ暗示发现问题解决理论,是对数以百万的专利文件进行钻研提炼出的一套解决复杂技术问题的系统步骤。TRIZ在解决产品创新和产品进化过程中阐扬着沉要作用。近年来,占地面积幼,自动化水平高,操作简洁,卓有成效的啤酒巴氏杀菌机越来越受到客
户的青睐。目前,一些学者对巴氏杀菌机的钻研重要集中在热力学分析、杀菌工艺参数优化、PU值节造系统、喷淋方式优化、节水节能等方面,鲜有钻研在满足啤酒杀菌工艺要求的前提下通过优化巴氏杀菌机结构适应市场幼批量产能需要。本文使用TRIZ理论对巴氏杀菌机占用空间大,产能需要限度等问题进行优化设计钻研。
目前市场上保有量较大的巴氏杀菌机,经过多代更迭后,结构较紧凑、能耗低、自动化水平拥有较大提升。如下图1所示为轻机系列巴士杀菌机,其主体结构重要由机身框架1、管路系统2、进出瓶系统3、传动系统4、喷淋系统5、水箱6等组成。在工作时,啤酒灌装封口实现后的容器进入杀菌机,电机驱动容器传送带经历升温、杀菌、降温三个过程。在这三个阶段,容器在升温区经受热水的喷淋,水的温度会逐步升高,而后维持一按功夫,直到啤酒中的PU值达到我们必要的领域,此时容器在降温区受循环水喷淋温度起头降落直达到到出瓶温度后脱离杀菌机。通常巴氏杀菌机可通过PU值节造系统实现对杀菌过程中的自动化节造,并且降低了水资源的浪费,提高了经济效益。通常巴氏杀菌机产量2万瓶/时左右,高产的同时,设备体积也随之增大,其长度可达十几米,而幼批量的产能需要在3000瓶/时左右,出产空间有限。通过对其结构和职能分析可知,出产空间对设备体积影响较大的成分是设备的长度和宽度,显然,适合幼批量出产、体积幼巧的设备只需减幼设备的长度和宽度。但在传动系统转速肯定的情况下,减幼设备长度导致容器在三个温区行程变短,容器在未满足杀菌工艺要求情况下被输送进入出瓶端。本文以轻机系列巴氏杀菌机为原型,设计一款结构越发紧凑,且满足杀菌工艺要求的巴氏杀菌机。
TRIZ解决问题的主题思想是对使用通常步骤不能直接解决的具体问题,将此问题转换为一个TRIZ问题,利用TRIZ工具得到尺度解,利用技术知识转化为具体问题的解,最终得到具体问题的现实解。TRIZ理论解决问题的流程如下图2所示。
梦想解是TRIZ分析问题的沉要工具,当产品处于解除了原系统缺点,保留了原系统有点,不会使系统变复杂,不会产生新的缺点等特点的梦想状态,称为梦想解。梦想解是与技术无关的梦想状态,当梦想化水平趋向于无限大状态时,得到的解决规划可称为最终梦想解。确定巴氏杀菌机最终梦想解的步骤为:
1)最终设计主张
解决适合幼批量出产、体积幼等问题。
2)明确最终梦想解
结构紧凑,占用空间幼,满足杀菌工艺要求。
3)达到梦想解的阻碍
结构固化,不满足市场需要。
4)出现这种阻碍的了局
设备体积不满足空间要求,未实现传动自动化。
5)不出现这种阻碍的了局
结构的创新满足市场需要。
6)创造这些前提的可用资源
巴氏杀菌机结构和职能。
TRIZ理论将工程中的矛盾分为技术矛盾和物理矛盾,技术矛盾指某一参数的改善导致另一参数的恶化,物理矛盾指统一参数产生互斥的景象。
利用39个通用技术参数将原始问题描述为尺度工程参数:巴氏杀菌机体积减幼即改善设备长度,导致设备的杀菌成效变差,改善的参数是杀菌机长度,恶化的参数为杀菌的靠得住性。
凭据TRIZ理论矛盾界说,确定为技术矛盾,通过查找下表1矛盾矩阵,得出15号、29号、28号创新道理对解决上述问题有援手,通过对以上道理分析后以为第15号道理:动态准则,将物体分为彼此相对移动的几个部门,有助于解决上述问题。因而提出概想规划1:针对巴氏杀菌机长度减幼导致杀菌功夫短、未达到杀菌工艺要求的问题,将杀菌机主传动由直线运动改为回转运动,提出一种可回转的巴氏杀菌机传动规划。
其规划1如下图3所示,容器在设备内部回转运动的长度为先前单向运动的两倍,凭据设计经验,齐全满足杀菌工艺要求。
通过对技术矛盾分析,得到解决矛盾的规划1。要实现可回转的传动方式,即传动轴驱动容器传送带既能向左运动,又能向右运动,这要求施加给传动轴一对反向驱动力,这是一组物理矛盾。在矛盾矩阵39个工程参数中,力对应参数驱动力,如下表2所示。
经过度析,这组物理矛盾在分歧的空间内要求一对相反的驱动力,查找4大分离道理对应的发现创造道理,可选取空间分离原理解决此矛盾。因而选取与空间分离道理对应的10条发现道理,受发现道理1宰割启发,将整个传动部门以中心线为界分成两个独立的传动系统。因而,在规划1的基础上提出规划2:针对巴氏杀菌机长度减幼导致杀菌功夫短、未达到杀菌工艺要求的问题,将杀菌机主传动部门转化成两个独立的直线运动,以此实现整个传动系统回转。
物场分析是用符号说话明显描述系统的职能,能正确描述系统的组成身分及各身分之间的关系。一个技术系统可能蕴含若干职能,所有职能都可分化为三个根基元素:两个物质一个场,每种职能的实现都是一种物质S2(工具)通过某种场F对另一种物质S1(作用对象)产生作用的了局
(1)描述问题:解决巴氏杀菌机传动部门在空间上两个独立直线传动问题。
(2)对传动部门进行物质—场分析,可知作用物质S1为容器传送带,工具物质S2为传动轴,F为机械场。分析发现,原系统传动轴为效用不及职能,如下图5所示。
(3)通过查找物场模型可知,传动部门一分为二成两个直线传动系统,可通过扭转物质或场来解决。原传动系统只含有机械场F,只能为一个直线传动系统提供驱动力,通过增长机械场F1为另一个直线传动系统提供驱动力。同时,改进工具物质两端传动轴S3、S4实现整个传动部门回转运动,如图6所示。
(4)充分分析模型,提出解决战术:在原系统被动轴处增长驱动设备,为子系统直线传动提供驱动力。
在充分思考物场分析道理的基础上,提出以下两种解决规划:
(1)规划3:将原系统被动轴用自动轴代替,增长驱动设备为子传动系统提供驱动力。同时,两个自动轴互为两个直线传动子系统的被动轴,即主传动轴既驱动轴也为被动轴。其规划如图7所示。
(2)规划4:将原系统齐全独立成两个子系统,其规划如图8所示。
对规划3和规划4分析后发现,规划3对系统的扭转水平最幼,对整个巴氏杀菌机系统的不变性和内部结构影响较规划4低。规划4传动轴一分为二,内部结构产生较大扭转,同时为了固定轴承座,占用了较多工作面积。因而,经过度析后结合设计经验,最终确定规划3为最终梦想规划。
(1)就产品创新优化设计而言,TRIZ理论为其提供了一套成熟的理论和步骤系统,在产品创新设计中利用TRIZ理论能够更好地解决问题。
(2)选取TRIZ创新步骤对现有巴氏杀菌机进行矛盾分析和物场分析,确定问题产生的原因并找寻解决问题的创新步骤,提出可行性的回转式巴氏杀菌机的解决规划。
(3)规划3提出构思已利用于出产实际,其了局批注,可回转巴氏杀菌机结构紧凑,体积幼,产能在3000瓶/时左右,满足幼批量出产、空间容积率幼的市场必要。
(4)传动系统与进出瓶系统之间有间距,对于间歇性出产,结尾容器无法自动通过传动系统进入进出瓶系统,有待于进一步钻研。