Техника - молодёжи 1973-08, страница 28

Рис. 1. Наша первая установка для изготовления мини-шариков.

Мы меняли в широких пределах температуру стеклянной массы, «углубляли» до предела вакуум в конденсаторе, перепробовали множество сортов стекла — все безрезультатно: стеклянный пар так и не родился. Он существовал лишь в нашем сознании, так же как в памяти ослепительная улыбка дорожного знака.

Тут в поисках решения мы совершили ошибку: пошли по проторенной дорожке, задумав использовать для изготовления стеклянных шариков давно освоенный метод получения ряда материалов с помощью плазмотрона. Идею принес в лабораторию Олег Жолондковский. Ему и поручили проведение эксперимента. После долгих споров договорились о принципиальной схеме установки.

Полученная в мельнице стеклянная пыль с наибольшим размером частиц в 2 микрона захватывается инертным газом (хотя бы аргоном), доставляется к плазмотрону и подается в кварцевую разрядную камеру (рис. 1). В плазменной струе частицы моментально расплавляются и затем, попадая в поток охлаждающей жидкости, мгновенно переходят из жидкой фазы в твердую. Поток жидкости выполнит одновременно и роль

транспортера, вынося шарики из рабочей зоны плазмотрона.

Мы попытались разработать теоретическую базу для подобного эксперимента. В основе наших рассуждений лежало предположение, что над всеми силами, которые должны действовать на расплавленную частицу в плазме, превалируют молекулярные силы сцепления.

Однако эксперимент снова разрушил надежды. Вместо шариков мы в изобилии получали хвостатых чудовищ, отдаленно напоминающих головастиков. Иногда основная масса продукции состояла только из «туловищ» — хвосты, по-видимому, не успевали сформироваться, но зато появлялось овальное «брюшко».

Однажды, глядя на этих уродцев, Олег сказал:

— Овал идет косяком!

И фраза стала крылатой, породив шутливое название всему направлению работ: «овальная проблема».

Изредка на установке удавалось получить несколько мини-шариков. Под микроскопом их можно было узнать сразу: они искрились, как драгоценные камушки. Эти «победы на грани поражения» удерживали нас от отчаяния, подталкивали к новым и новым поискам.

И вот разнесся слух, будто бы на ближайшем заседании лаборатории Алексей Михайлович Добротворский выступит с докладом, открывающим совершенно неожиданные перспективы, а модель установки, разработанная им, продемонстрирует что-то совсем уж невиданное.

Слухи, как всегда, оказались несколько преувеличенными, хотя основным докладчиком на состоявшемся вскоре заседании действительно был Алексей Михайлович и выступление его действительно сопровождалось показом действующей модели.

Добротворский подошел к развешанным на стене плакатам собственного изготовления и начал:

— Да, овал идет косяком! Полгода минуло, а шариков все нет. А причина, как мне представляется, в одной стратегической ошибке, допущенной нами.

Мы хотим получить мини-шарики. Но ведь шар — понятие абстрактное, заимствованное из геометрии. Рассуждая здраво, приходишь к неутешительному выводу: при любом технологическом процессе неизбежна бракованная продукция. Вопрос лишь в том, насколько допустимы отклонения от сферических размеров, а уж это следует выяснить у оптиков. Чтобы не быть голословным, я сделал кое-какие прикидочные расчеты. Увы, все подтвердилось: всякая установка станет выдавать неидеальные, «овальные» шарики и не постоянного, а переменного диаметров (в том числе и тех, которые нам нужны).

Конечно, чем меньше шарик, тем лучше. И тут наряду с «овальной проблемой» возникает другая — назовем ее «проблемой сортировки».

Представьте себе, что получено огромное количество «разнокалиберных» стеклянных шариков. Скажем, самый крохотный в 100 раз меньше самого крупного. Как же разобрать их по размерам?

Воспользуемся известным аэродинамическим эффектом поведения сыпучих тел в вибрирующем сосуде, сделанном в виде опрокинутого конуса. Произведем несложный опыт.

С этими словами Алексей Михайлович открыл портфель и вынул из него небольшой приборчик.

— Этот вибратор ВМП-1 можно найти в любом магазине электротоваров, — пояснил докладчик. — А теперь смотрите, что я буду делать. Беру три различных бумажных конуса, вставляю их друг в друга и прикрепляю вершинами к вибрирующей насадке. В меньший, центральный, конус насыпаю смесь крахмала, соли и манной крупы. И включаю вибратор-

Алексей Михайлович щелкнул переключателем, послышалось легкое жужжание вибратора. Приподнявшись со своих мест, мы увидели поразительное зрелище. Смесь пришла в движение, словно закипела. Наиболее мелкие частицы стали настойчиво пробиватьс; вверх, взбираясь по поверхности конуса, как по лестнице. Добравшись до края, они пересыпались во второй конус и там снова продолжали неумолимо ползти вверх.

Буквально через несколько секунд колеблющиеся конусы разделили смесь на три исходные фракции: самая легкая (крахмал) очутилась в третьем большом конусе, соль осела во втором, а самая тяжелая — манная крупа — осталась в первом.

Добротворский выключил вибратор и, стряхивая с костюма «самую легкую фракцию», продолжал:

— Как видите, можно так подобрать углы конусов и отрегулировать амплитуды колебаний, что произойдет разделение порошковой смеси на первоначальные составляющие. Эффект можно усилить, если внутреннюю поверхн >стъ каждого конуса сделать шероховатой, например обклеив бархатной бумагой.

А теперь обратимся к чертежу (рис. 2). Перед вами сосуд, опирающийся ножками на электромагнитные вибраторы. В сосуде размещены концентрично несколько конусов с разными углами наклона. Стеклянные шарики различных размеров попадают в центральный конус и затем разделяются таким же образом, как и частицы нашей опытной порошковой смеси. Может быть, для каждого из конусов потребуются свои отдельные вибраторы, но это уже вопрос эксперимента. Я полагаю, подобным способом можно добиться весьма тон

25