Способ воздушной закалки полого стеклянного тела вытянутой формы, содержащего осевой канал - RU2740966C2
Код документа: RU2740966C2
Чертежи
Описание
Настоящее изобретение относится к способу воздушной закалки полого стеклянного тела, а также к установке для закалки, использующей данный способ закалки, и устройству для выполнения подкожных инъекций, содержащему такое полое тело.
Инъекционное устройство известного типа, описанное, в частности, в документе FR-A1-2815544, предназначено для выполнения безыгольных внутрикожных, подкожных или внутримышечных инъекций активных веществ, содержащихся в жидкости, для терапевтического медицинского применения при лечении людей или в ветеринарной медицине. Жидкость может представлять собой гель или жидкость большей или меньшей вязкости.
Такие одноразовые устройства содержат источник энергии, такой как генератор сжатого газа, подающий газ, резко высвобождаемый на поршне, установленном в цилиндре, образованном стеклянной трубкой, для проталкивания жидкости, содержащейся под этим поршнем, в инъекционное сопло, соприкасающуюся с кожей, и ее впрыскивания под кожу.
Стеклянная трубка должна иметь точные размеры, чтобы обеспечить герметичность на концах и вокруг скользящего внутри нее поршня. Кроме того, такая трубка должна обладать высоким механическим сопротивлением, чтобы выдерживать удар, возникающий в результате резкого повышения давления внутри нее, создаваемого находящимся под давлением газом.
Чтобы обеспечить высокую механическую прочность стеклянной трубки, имеющей главную ось, известный способ воздушной закалки, описанный, в частности, в документе US-A1-20060016220, предполагает использование установки для закалки, выполняющей охлаждение путем обдува воздухом, и содержащей восемь отсеков, расположенных вокруг трубки и параллельно этой трубке, причем каждый из них содержит ряд дискретных сопел, распределенных по высоте этой трубки и направленных радиально к оси, а также осевое сопло, расположенное над отверстием трубки.
После нагревания трубки до необходимой температуры на все сопла резко подается воздух под давлением для одновременного охлаждения наружной поверхности радиальными соплами, а внутренней - осевой струей, проходящей над отверстием трубки.
Происходит резкое охлаждение поверхностных слоев обеих поверхностей стенки трубки, внутренней и наружной, а также более медленное охлаждение материала, находящегося между двумя поверхностными слоями стенки. При этом происходит сжимающее предварительное напряжение поверхностных слоев и предварительное напряжение растяжения материала, расположенного внутри этих слоев, что придает высокую прочность обработанной таким образом трубке.
Однако при таком способе возникает проблема неравномерного распределения скорости охлаждения по внутренним поверхностям стенки трубки, что придает этой трубке неравномерную прочность, в зависимости от высоты отверстия.
Техническая проблема, решаемая настоящим изобретением, заключается в устранении недостатков, существующих в предшествующем уровне техники.
Для решения указанной проблемы предложен способ воздушной закалки полого стеклянного тела, вытянутого вдоль главной оси и содержащего стенку с наружной поверхностью и внутренней поверхностью, образованной каналом, проходящим по высоте вдоль главной оси, при этом в указанном способе применяют сопла подачи воздушной струи, направленные к указанным поверхностям, отличающийся тем, что одновременно подают воздушные струи через наружные сопла, расположенные над наружной поверхностью, и над указанным каналом вдоль указанной оси подают внутреннюю воздушную струю, образующую в поперечной плоскости венец с полостью в центре.
Преимущество этого способа закалки заключается в том, что в дополнение к воздушным струям, расположенным по всей наружной поверхности, подача внутрь канала струи воздуха, полой внутри и проходящей вдоль оси, позволяет направлять воздух этой струи непосредственно на внутренние стенки для их быстрейшего охлаждения, без бесполезной потери воздушного потока, расположенного в центре и выходящего из канала с другой стороны, не способствуя охлаждению стенки.
При этом обеспечивается лучшее удаление горячего воздуха, а также максимальная эффективность на внутренней стенке трубки при одинаковом расходе, обеспечивающая более равномерное охлаждение по всей высоте.
Способ закалки в соответствии с изобретением может дополнительно содержать один или несколько следующих признаков, которые могут комбинироваться друг с другом.
Предпочтительным образом при подаче воздуха в соответствии со способом закалки воздух направляют через расположенное над каналом осевое сопло.
В этом случае преимущественным образом при подаче воздуха в соответствии со способом воздух направляют через осевое сопло, имеющее на выходе форму венца.
Предпочтительным образом при подаче воздуха в соответствии со способом закалки воздух направляют через наружные сопла, имеющие осевую прорезь. Это обеспечивает лучшее распределение охлаждающего воздуха по внешней и внутренней поверхностям.
Преимущественным образом все наружные сопла имеют осевую прорезь, которая расположена по существу по всей высоте подлежащей обработке наружной поверхности.
Преимущественным образом при осуществлении закалки в соответствии со способом воздушную струю вращают вокруг главной оси относительно полого тела. Таким образом, обеспечивается равномерность охлаждения по контуру внутренней и наружной поверхностей.
Объектом настоящего изобретения также является установка для закалки стеклянного полого тела, содержащая сопла подачи воздуха на это тело, отличающаяся тем, что она содержит средство применения способа, характеризующегося любыми из описанных выше признаков.
Предпочтительным образом установка содержит осевое сопло, имеющее форму выходного отверстия, включающую осевой сердечник, соединенный лучами с наружным контуром.
Кроме того, изобретение относится к безыгольному инъекционному устройству для внутрикожных, подкожных или внутримышечных инъекций активных веществ, содержащихся в жидкости для терапевтического использования, отличающемуся тем, что в его состав входит содержащий эту жидкость сосуд, образованный стеклянной трубкой, представляющей собой полое тело, изготовленное способом, содержащим любой из описанных выше признаков.
В частности, сосуд может содержать жидкость, в состав которой входит по меньшей мере одно активное вещество из группы, включающей следующие активные вещества:
- метотрексат,
- адреналин,
- суматриптан,
- гидрокортизон,
- налоксон,
- мидазолам,
- апоморфин,
- метилнатрексона бромид,
- фитоменадион,
- хлорпромазин гидрохлорид,
- цуклопентиксола ацетат,
- данапароид натрия,
- эноксапарин натрия,
- эстрадиол ципионат,
- ацетат медоксипрогестерона,
- медропарин кальция,
- метилпреднизолона ацетат,
- гепарин кальция,
- тербуталин.
Изобретение будет лучше понятно, и его другие признаки и преимущества станут яснее при прочтении следующего описания, приведенного в качестве примера, проиллюстрированного чертежами, на которых:
- на фиг. 1 показан вид в осевом разрезе установки для закалки стеклянной трубки, использующей способ закалки в соответствии с изобретением;
- на фиг. 2 показан вид в поперечном разрезе вдоль плоскости сечения II-II внешнего цилиндра подачи воздуха этой установки;
- на фиг. 3 приведен график, иллюстрирующий измерение остаточного напряжения в стенке такой стеклянной трубки при использовании способа закалки в соответствии с предшествующим уровнем техники;
- на фиг. 4 приведен аналогичный график для способа закалки в соответствии с изобретением;
- на фиг. 5 приведен график, показывающий кривые охлаждения такой стеклянной трубки для двух процессов закалки, представленных выше; и
- на фиг. 6 и 7 показаны виды спереди и в поперечном разрезе вдоль плоскости сечения VII-VII осевого сопла такой установки для закалки.
На фиг. 1 показана стеклянная трубка 2, представляющая собой тело вращения вокруг вертикальной оси, содержащая полую цилиндрическую часть 8, имеющую стенку постоянной толщины Е, заканчивающуюся снизу нижней кромкой 4, а сверху верхней кромкой 6, имеющей немного большую высоту.
На фиг. 1 ось показана в вертикальном положении, верхняя часть считается верхом условно, при этом трубка 2 может быть направлена в любую сторону во время процесса закалки.
Трубка 2 имеет осевой канал, имеющий постоянное круглое сечение по всей высоте, при этом цилиндрическая часть 8 содержит стенку, имеющую относительно большую толщину Е, составляющую несколько миллиметров, которая по существу равна радиусу канала.
Нижняя кромка 4 и верхняя кромка 6 придают значительную жесткость концам трубки 2 и образуют плоские поперечные торцевые поверхности, на которые устанавливаются уплотнения. Трубка 2 имеет общую высоту около 30 мм.
Стеклянная трубка 2 является частью инъекционного устройства, описанного, в частности, в упомянутом выше документе известного уровня техники, при этом в ее осевом канале и размещен поршень, на верхний конец которого воздействует быстрый выброс газа под давлением для введения под кожу жидкости, содержащейся в нижней части.
Резкий удар давления газа создает давление в жидкости. Стенка цилиндрической части 8 трубки 2 должна выдерживать ударное давление, создаваемое газом и передаваемое жидкости.
Фиг. 3 относится к процессу закалки, описанному, в частности, в приведенном выше документе известного уровня техники, при этом на фиг. 3 показано выполненное при помощи оптического метода исследование напряжений измерение остаточного напряжения в зависимости от положения в толщине стенки цилиндрической части 8 трубки 2, представленной в виде выраженного в миллиметрах радиуса относительно оси этой трубки, на разных высотах этой цилиндрической части.
Остаточное напряжение, выраженное в МПа, представлено в виде первой кривой 30, выполненной на основе измерений, сделанных на верхних 5 мм цилиндрической части 8 трубки 2, второй кривой 32, выполненной на основе измерений, сделанных на средних 5 мм, и третьей кривой 34, сделанной на основе измерений, выполненных на нижних 5 мм этой цилиндрической части.
Оптический метод исследования напряжений позволяет визуализировать напряжения, существующие в материале внутри стенок, благодаря их фотоупругости, используя преломление оптического излучения, проходящего через этот материал, подвергнутый напряжению. При этом исследуется поляризация света, преломленного после прохождения через материал.
Для трех кривых 30, 32, 34, измеренных в цилиндрической части 8 на трех разных высотах, для толщин, начиная с внутренней 12 и внешней 10 поверхностей, составляющих порядка 1/5 толщины Е стенки трубки, наблюдается приложение сжимающих напряжений, соответствующих отрицательным напряжениям.
Однако можно видеть, что отрицательные напряжения, приложенные к внутренней стенке трубки, сильно отличаются друг от друга в зависимости от высоты в трубке 2, что говорит о значительной неравномерности прочности такой трубки.
На фиг. 1 и 2 вокруг трубки 2 показан ряд внешних цилиндров 20, расположенных параллельно этой трубке, равномерно распределенных вокруг трубки, каждый из которых имеет обращенную к оси наружное сопло 22, образующее непрерывную прорезь, расположенную вдоль подлежащей обработке высоты трубки.
Осевое сопло 28, расположенное по оси над каналом трубки 2, подает в этот канал воздушный поток, образующий в поперечной плоскости венец, содержащее в центре полость 68, в которой воздушный поток отсутствует.
С верхнего конца на внешние цилиндры 20 и на осевое сопло 28 подается значительный поток свежего воздуха.
Установка включает в себя механизм для приведения в движение внешних цилиндров 20, который приводит эти цилиндры и, следовательно, выбрасываемые струи воздуха в быстрое вращение вокруг оси во время осуществления воздушной закалки.
При помощи этого достигается как хорошее осевое распределение воздушного потока снаружи через непрерывные прорези наружных сопел 22, так и хорошее угловое распределение благодаря вращению цилиндров 20, позволяющему равномерно направлять поток воздуха по всему контуру наружной поверхности 10.
При этом также достигается оптимизация расхода воздуха внутри канала, благодаря тому, что воздушная струя с внутренней полостью 68 образует венец, концентрируя воздушный поток на внутренней поверхности 12. При том же расходе воздуха достигается лучшее охлаждение этой внутренней поверхности 12 по всей высоте.
На фиг. 4 показано остаточное напряжение внутри стенки цилиндрической части 8 трубки 2 в зависимости от толщины Е этой стенки для процесса закалки согласно изобретению.
Показана первая кривая 40, отражающая измерения, выполненные на верхних 5 мм цилиндрической части 8 трубки 2, вторая кривая 42, выполненная на основе измерений, сделанных на 5 мм средней поперечной плоскости, и третья кривая 44, выполненная на основе измерений, сделанных на нижних 5 мм этой цилиндрической части.
Для трех кривых 40, 42, 44, измеренных в цилиндрической части 8 на трех разных высотах, также наблюдается приложение сжимающих напряжений, соответствующих отрицательным напряжениям, для толщин, начиная с внутренней 12 и внешней 10 поверхностей, составляющих порядка 1/5 толщины Е стенки трубки.
Однако наблюдается, что отрицательные напряжения, приложенные к внутренней стенке трубки, равномерно распределены по высоте трубки 2, что говорит о равномерной прочности трубки.
Таким образом, достигается высокая однородность прочности по всей трубке 2, близкая к максимальной прочности, получаемой с помощью способа в соответствии с предшествующим уровнем техники.
На фиг. 5 показана максимальная температура, измеренная на трубке во время фазы охлаждения, выраженная в °С, в зависимости от времени Т, выраженного в секундах на горизонтальной оси.
Две первые кривые 50 показывают максимальную температуру для способа согласно предшествующему уровню техники, представленному выше, при этом две вторые кривые 52 показывают температуру для способа согласно изобретению.
Для всех кривых 50, 52 наблюдается одинаковое снижение температуры до времени 2,5 с, при этом температура достигает приблизительно 480°С. Затем происходит более быстрое снижение температуры для двух вторых кривых 52, при этом через 6 с достигается температура, немного меньшая, чем 300°С, в то время как температура первых кривых 50 все еще находится на уровне 400°С.
С помощью способа в соответствии с изобретением достигается более быстрое снижение температуры, а также лучшее распределение этого снижения температуры, что дает лучшие характеристики прочности трубке 2.
На фиг. 6 и 7 показана осевое сопло 28, содержащее вход E и выход S, имеющее в нижней части наружную резьбу 62, предназначенную для навинчивания опоры, при этом верхняя головка 60 содержит углубление, предназначенное для обеспечения навинчивания этой опоры при помощи ключа.
Нижняя часть осевого сопла 28 имеет открытую книзу форму, содержащую осевой сердечник, соединенный тремя тонкими лучами 66 с наружным контуром. Таким образом, создаются три воздушных канала, образующих круговые дуги 64, по которым направляется струя воздуха, образующая венец, причем этот венец содержит в центре полость 68.
С помощью способа согласно изобретению можно выполнять воздушную закалку полого тела вытянутой формы, имеющего различную форму и содержащего осевой канал.
В частности, способ предназначен для трубки устройства для подкожных инъекций, содержащей сосуд, в котором находится жидкость, содержащая, по меньшей мере, одно активное вещество, выбранное из группы, включающей следующие активные вещества:
- метотрексат,
- адреналин,
- суматриптан,
- гидрокортизон,
- налоксон,
- мидазолам,
- апоморфин,
- метилнатрексона бромид,
- фитоменадион,
- хлорпромазин гидрохлорид,
- цуклопентиксола ацетат,
- данапароид натрия,
- эноксапарин натрия,
- эстрадиол ципионат,
- ацетат медоксипрогестерона,
- медропарин кальция,
- метилпреднизолона ацетат,
- гепарин кальция,
- тербуталин.
Реферат
Изобретение относится к способу воздушной закалки полого стеклянного тела, к установке для закалки, использующей данный способ закалки, и устройству для выполнения подкожных инъекций, содержащему такое полое тело. Технический результат заключается в равномерном распределении скорости охлаждения по внутренним поверхностям стенки трубки, повышении равномерной прочности. Способ воздушной закалки полого стеклянного тела, вытянутого вдоль главной оси и содержащего стенку с наружной поверхностью и внутренней поверхностью, образованной каналом, проходящим по высоте вдоль главной оси, при этом в указанном способе применяют сопла подачи воздушной струи, направленные к указанным поверхностям, причем одновременно подают воздушные струи через наружные сопла, расположенные над наружной поверхностью, и над указанным каналом вдоль указанной оси подают внутреннюю воздушную струю, образующую в поперечной плоскости кольцо с полостью в центре. Установка для закалки содержит сопла подачи воздуха на указанное тело, где осевое сопло имеет форму выходного отверстия, включающую осевой сердечник, соединенный лучами с наружным контуром. Устройство включает сосуд, образованный стеклянной трубкой, представляющей собой полое тело. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил.
