Но неожиданности, которые может принести метод исследования по принципу "делай все наоборот", еще не закончились. Впереди было опробование установки по мокрому способу.
ФОНТАН ВМЕСТО НАСОСА
Отечественные и зарубежные изобретатели создали десятки конструкций очистных устройств, так или иначе использующих струи воды. Достоинства всех этих фильтров неодинаковы. Один -- компактен, другой -- высокопроизводителен, третий -- надежен, но недостаток у них общий: большой расход воды и необходимость сооружения очистных установок и бассейнов. Задумав усовершенствовать мокрые пылеуловители, я стал наблюдав за фонтанами на Пушкинской площади, на скверике Большого театра в Москве, ездил смотреть знаменитые фонтаны в Петергофе. Но больше всего мне понравился естественный фонтан на мысе Казантип в Азовском море. Набегающая волна вымыла в скале нависающий козырек. Во время шторма волна ударяется о скалу, поднимается вверх и мириадами брызг обрушивается обратно в море. Вот это фонтан! Без насоса, без труб и без очистных сооружений. А воздух! Лучшего, чем на мысе Казантип, не найти нигде в мире. Он промыт морской водой и насыщен отрицательными ионами, как в аэрарии.
Конечно, я попытался построить искусственный "мыс Казантип". Совместить в одном корпусе вентилятор и пылеуловитель мне не удалось, но зато удалось другое. В корпусе нового аппарата прекрасно ужились очистка воздуха и осветление воды. Как же он устроен? Цилиндрический корпус наполовину заполнен водой, и туда введена труба. Она немного не доходит до уровня воды. Вокруг нижнего конца трубы, словно на хвосте ракеты, наварены лопасти, а выше надет конусный козырек. верхней части корпуса пылеуловителя смонтирован обычный вентилятор. Он прокачивает через все устройство газ или воздух.
Газ идет по трубе под некоторым давлением и, выходя из нижнего отверстия, как бы вминает водное зеркало под лопастями. В этот зазор устремляется очищенный газ и увлекает воду. По косым направляющим лопастей газоводяная смесь движется со скоростью 10--20 м/с. Она приобретает вращательное движение и, подобно кольцам Сатурна, крутится вокруг козырька. Контакт воды и газа настолько тесен, что они не могут не смешиваться. Вода поглощает примеси и, ударившись о козырек, обрушивается вниз, а очищенный воздух свободно выходит наружу.
Но ведь вода насыщается пылью, как ее очистить? В нижней части корпуса пылеуловителя сделан конус. В нем в виде шлама осаждается пыль и периодически сливается прямо в кузов самосвала или с помощью шнека удаляется в отвал. Шлам довольно густой и быстро застывает на воздухе.
Теперь отпадает необходимость в строительстве очистных сооружений. Становится излишней и такая каверзная деталь, как водораспределительное устройство для фонтанирования воды. В новой конструкции не нужны также насос, форсунки и водонапорные башни. Фонтан образует сам воздух во время очистки.
Подобные пылеуловители уже работают на одном московском заводе. Там установлены восемь цилиндрических элементов производительностью 50 тыс. м3/ч. Шлам из-под них удаляется скребковыми транспортерами. Применили его и текстильщики одной из фабрик технических тканей. Здесь он очищает воздух и заодно его кондиционирует.
БЕСКАМЕРНЫЙ ПРЯМОТОЧНЫЙ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЬ
Довольно часто в лабораториях и на опытных установках газ очищается великолепно, а на предприятии выясняется, что уловитель никуда не годится: пыль забивает трубопроводы, налипает на электродах и сетках и в конце концов загрязняет помещение, где установлен фильтр. Сложная конструкция требует тщательной балансировки, регулярной чистки, шлифовки внутренних поверхностей и высокой квалификации обслуживающего персонала. Все это сдерживает ее широкое применение. Поэтому у инженеров-эксплуатационников сложилось убеждение, что хороша лишь конструкция "из-под топора", т. е. предельно простая вещь.
Долгое время мне пришлось работать над усовершенствованием пылеуловителей циклонов. Меня изводила шероховатость их стенок. Мельчайшая неровность, сварной или вмятина на корпусе -- и запыленный поток отбрасывался от стенки. Желаемого расслоения "пыль воздух" не получалось. Решил сделать циклон из стекла -- достаточно гладкого материала. Снова пришлось взять обычную литровую бутылку из-под молока. Но и эта, казалось бы, идеально гладкая поверхность тормозила частицы. Через стенки бутылки было ясно видно, как легкие фракции -хлопок, пух -- ни в какую не хотели спускаться по спирали в горлышко бутылки, делали пируэт в сторону и вылетали вверх в атмосферу.
У меня опустились руки. Все испробовано, надежд никаких. Я отсоединил отсасывающий шланг от патрубка, введенного по оси устройства, и не знаю, зачем присоединил его к тому патрубку, в который вводят запыленный поток. Получился прямоточный прибор.
Ни минуты не думал, что из этого опыта выйдет что-либо путное, но эффект получился. Частицы пыли, впускаемые в патрубок, опущенный сверху по оси циклон стали делать забавные кульбиты. Они не поворачивал сразу, как этого можно было ожидать, в отсасывающий шланг, а продолжали с большой скоростью лететь вниз Причем чем большей парусностью они обладали, тем ниже ныряли. Самые пушистые и легкие, вообще, вылетали наружу через нижнее отверстие. Как бы заставить частицы осесть? Возникла идея подстелить липкую бумагу. Но где взять столько липучки? Если налить в корпус циклона какую-нибудь жидкость, например воду, то пыль вскоре покроет ее поверхность ровным слоем и дальнейший эффект осаждения пропадет. А что если прямо под трубой поместить обечайку?
У второго циклона я смонтировал под вертикальным патрубком чашу без дна, а сам, патрубок снабдил соплом. Нижнюю его кромку погрузил а воду. Мне удалось убить сразу нескольких зайцев: частицы, летящие с большой скоростью, сталкиваются с зеркалом налитой в чашу воды; поток воздуха, увлекая загрязненную воду, находящуюся в чаше, выплескивает ее наружу через края; чистая вода поднимается через отверстие в дне чаши и занимает место ушедшей; вода, выплескивающаяся из чаши, создает для уже частично очистившегося воздуха еще ряд пленочных завес, в которых улавливаются оставшиеся частицы пыли.
Первую модель гидродинамического пылеуловителя пришлось делать в домашних условиях. Корпусом служила стеклянная фляга емкостью 50 л, сопло мне выточил токарь на заводе, роль чаши выполнил обыкновенный деревенский чугунок, у которого я отпилил дно. Испытания с помощью пылесоса производил в ванне. Эффект очистки сразу получился отличный.
Поток запыленного воздуха (запылял я его зубным порошком, тальком и сажей) со страшной силой ударялся о зеркало воды и своим давлением заставлял ее подняться вверх. При этом в чаше образовывался водяной круговой фонтан, через который проходил уже частично очищенный воздух. Фонтан отбирал у воздуха еще какое-то количество пылинок. Доходя до верхней кромки сопла, вода каскадом обрушивалась вниз, и уже дважды очищенный поток воздуха, проходя через него, освобождался от последних пылинок.
На гидродинамический пылеуловитель мне вскоре выдали авторское свидетельство No 177848. Дальнейшие опыты были перенесены прямо в цехи Московского чугунолитейного завода имени Войкова. Задачи, которые поставили передо мной руководители завода, вкратце можно было сформулировать так: максимум очистки, минимум расхода воды и минимум хлопот по эксплуатации. Зато мне предоставили широчайшее поле деятельности. Первый рабочий образец решили делать сразу на производительность 5 тыс. м3/ч.
Когда уже были рассчитаны сопло и чаша, мы с начальником энергомеханического отдела С. Г. Быченковым стали решать, из чего их делать. Поразмыслив, решили делать их литыми из серого чугуна, ведь завод-то чугунолитейный.
Сейчас на заводе работают три модификации гидродинамического пылеуловителя. Первая состояла из шести сопл и чаш, расположенных в два ряда по три комплекта в каждом. Резервуар с водой для всех шести комплектов общий. Оседающая в нем пыль в виде пасты удаляется самотеком в промежуточную емкость и периодически отвозится в отвал, а вода используется повторно. Производительность всей системы примерно 30--40 тыс. м3 запыленного воздуха в час. Сопротивление по воздуху 50 мм вод. ст.
Вторая модификация была проще: в конусный бункер заливается вода, а цилиндры с комплектами чаш и сопл поставлены сверху бункера кругом. Эта установка привлекла- внимание заместителя министра промышленности строительных материалов. Была создана компетентная комиссия из представителей различных институтов, под руководством которой лаборатория пылеулавливания
ВНИИ санитарной техники провела испытания и засвидетельствовала коэффициент очистки -- 99%, производительность-- 50 тыс. м3 воздуха в час, сопротивление -- 80 мм вод. ст.
Главное, на мой взгляд, состоит в том, что запыленность в выбросной трубе после гидродинамического пылеуловителя составляет всего 7 мг на 1 м3 воздуха. Это почти в 10 раз меньше допустимой нормы.
А самая лучшая установка была построена после окончания работы комиссии. Этот пылеуловитель представляет собой комнату с дверью, окнами и даже с электрическим освещением. Внутри нее установлены комплекты чаш и сопл. Между ними можно свободно ходить и периодически, раз в месяц, осматривать. На заводе построено пять таких камер на разное количество комплектов сопл и чаш. Вода во всех пылеуловителях непроточная. Поэтому отпадает необходимость в строительстве водоотстойников, не загрязняются водоемы. Практически можно сделать помещение и на 60 комплектов. Тогда в камере будет очищаться 400 тыс. м3 газа или воздуха в час. Например, на Ростсельмаше работают такие установки по 200 тыс. м3/ч.
Пока гидродинамические пылеуловители внедрены лишь на нескольких предприятиях. Я думаю только потому, что не налажена серийная отливка чаш и сопл. Каждый раз заводу, задумавшему внедрить новинку, приходится самому делать модель и отливать детали метрового диаметра, а для этого не у всех есть условия.
На ряде заводов сопла и чаши сварили из листовой стали. Однако надежда на то, что они прослужат достаточно долго, очень мала. Ведь работают они в загрязненной абразивными частицами воде. Лучшим выходом из положения, на мой взгляд, было бы централизованное изготовление сопл и чаш на одном из чугунолитейных заводов. Стоимость комплекта по опыту предыдущих заказов составляет 10 руб. Заводу, пожелавшему внедрить гидродинамический пылеуловитель, останется только выделить или построить под него подходящую камеру и подвести к соплам трубопроводы. В помещении площадью 15 м2 может разместиться десять комплектов сопл и чаш. Это обеспечит отличную очистку 50--60 тыс. м3 запыленного воздуха в час,
КАК ПОЙМАТЬ СТЕКЛЯННЫЙ ШАРИК
Общественные конструкторские бюро, комплексные бригады и другие формы творческого содружества обычно складываются в рамках предприятия или научно-исследовательского института, где работают все их участники. Оправданы ли творческие коллективы вне этих рамок? Здесь рассказывается о группе специалистов разных ведомств, объединившихся исключительно по собственной инициативе для решения конкретной технической задачи. Такая группа энтузиастов -- не единственная в своем роде, но и не массовое явление. Вместо противопоставления изобретателей-одиночек творческим коллективам следует перейти к поискам наиболее рациональных форм их совместной деятельности. Возможно, изобретательские группы могут быть одной из искомых форм. Мозговой штурм проблемы нередко дает положительный результат.
Однажды, когда мы, участники общественного конструкторского бюро (ОКБ), встретились в министерстве с представителем официальной фирмы, он в сердцах сказал: "Слишком много вам дают свободного времени! Вот увижу вашего директора, скажу, что его люди не загружены!"
Обидно было товарищу, что, будучи руководителем большой лаборатории с ассигнованиями, штатом, новейшим оборудованием и просторными помещениями, он за годы ее существования разработал только одно изобретение, которое на поверку оказалось хуже предложенного общественниками. ОКБ ютилось при цеховом совете ВОИР, и работали в нем в основном молодые специалисты. А вот поди ж ты, вечерами разрабатывали новые решения, получали авторские свидетельства, внедряли... Все на энтузиазме!
Года два спустя встретились с этим товарищем уже по-хорошему. Разговорились.
-- Думаете, я не хотел бы так же, как вы, просиживать вечера в теплой компании? -- заметил он.-- Я ведь тоже люблю свое дело. Но попробуйте наших людей хоть на полчаса задержать после работы! Одной нужно в магазин, другой в ясли за ребенком, третий билет в театр взял... Да и прав я таких не имею -людей задерживать. А в рабочий день над нами план висит. Отчеты по темам, хоздоговоры, финансовые дела, вечная спешка.
Действительно, парадокс! Люди, у которых все есть, оказались в худшем положении, чем "партизанское" ОКБ.
Чем это объяснить? Некоторые думают: дал команду-- и все закрутилось. Появились изобретения, открытия, диссертации и патенты. А того не понимают, что за восьмичасовой рабочий день хорошие идеи не всегда рождаются. Для них нужно нерабочее время. Обязательно. Почему? Потому что для появления в голове нестандартных решений голова эта требует как минимум свободы от заботы об отчетах. Совещания, согласования иссушают мысль. А в ОКБ -- обстановка иная. Сделал конструкцию-- молодец! Не сделал -- не беда: она не в плане. Захотел поработать? Садись за свободный кульман! Не захотел, можешь просто так покалякать с друзьями.
Ценная особенность групп, работающих на общественных началах,-- их временный характер. Создаются они для решения технической задачи и функционируют лишь до тех пор, пока она не решена. Исчерпан вопрос-- группа, если нет новой объединяющей цели, может распасться. Высасывать из пальца новую задачу нет нужды. Ведь руководство ОКБ не озабочено выколачиванием ассигнований на следующий год.
Правда, есть трудности иного плана. Плохо с оборудованием, помещением для занятий, нечем платить машинисткам и копировщицам.
Не каждый годен для работы в ОКБ. Парадоксальность в том, что для работающего на добровольных началах понятия "свободное время", "семейный уют", "мой дом -- моя крепость" теряют свою определенность.
...Раздается телефоный звонок. Говорит старший научный сотрудник крупного московского института:
-- Вы автор гидропылеуловителя, о котором писалось в "Изобретателе и рационализаторе"? Мы вот собрались в одной гостеприимной квартире и поспорили, настоящий вы изобретатель или случайный? Если настоящий, то в течение ближайшего часа вы будете у нас. Гарантирую, будет интересно.
Удивленный таким предложением, я не то что не успел, не решился спросить, что за дело ко мне у собравшихся. А потом всю дорогу на чем свет стоит ругал неизвестного мне гражданина, таким примитивным способом вытащивщего меня из дому, а заодно корил и себя за доверчивость и любопытство.
Дверь открыл высокий худой человек. В квартире сидели даже на диванных валиках и подоконнике.
-- А вот и товарищ, который поможет нам поймать разлетающиеся шарики,-представил меня хозяин дома.
Оказывается, вся компания, собравшаяся у кандидата технических наук В. А. Лисиченко, увлечена проблемой производства стеклянных шариков. Химиков, механиков, дорожников, полиграфистов, стеклодувов, прибористов и физиков-оптиков сплотил он каким-то чудом в единый коллектив, и вот они вечерами спорят о стеклянных шариках. Пока хозяин готовил в большой кастрюле кофе, мне успели коротко изложить суть проблемы.
Стеклянными микрошариками покрывали бакены, и те в свете пароходных прожекторов ярко сверкали, обозначая фарватер. Пытались изготовлять такие шарики из оргстекла. Но все в небольших масштабах.
За три месяца в группе Лисиченко научились варить особое, напоминающее хрусталь стекло с коэффициентом преломления, близким к 2. Но когда из этого стекла попробовали сделать шарики, ничего путного не получилось. Маленький (около 20 мкм в диаметре) шарик парил в воздухе, выплясывал немыслимые коленца. Вдоволь налетавшись, оседал, но не в подставленный противень, а куда попало.
Лисиченко прихлебывал из чашки кофе и рассказывал, что каждый стеклянный шарик -- это объектив. Лучи све-1 та, преломившись на сферической поверхности, должны. войти в него, отразиться от противоположной границы и сфокусироваться в одной точке.
...Инициативная группа работала вовсю. Демонстрация милицейского жезла, сияющего мириадами микрошариков, вызвала сенсацию. Обычный дорожный знак рядом со знаком, изготовленным членами инициативной группы из НИИавтоприборов, выглядел еле заметным. К участию в мозговом штурме был привлечен начальник печатного цеха одной крупной типографии. Вместе с ним разработали способ нанесения микрошариков на металлическую основу знака. Идея была такова: на обычной машине методом шелкографии изготавливаются переводные картинки-"бутерброды": прозрачный слой с рисунком, соответствующим данному знаку, слой микрошариков, слой алюминиевой краски (отражающий) и, наконец, клей. Объехав на машине с выдвижной люлькой огромный участок дороги, мастер может за один день на обычные знаки наклеить светящиеся изображения...
Так было бы, если бы умели ловить микрошарики.
Однажды на очередном заседании, когда допивали третью кастрюлю кофе, вдруг кто-то бросил идею: стекло расплавить и, как пульверизатором, распылять шуховской форсункой.
-- Ничего не выйдет. Стекло вязкое, забьет трубки...