ГИДРОСТАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО С УЛЬТРАЗВУКОВЫМ ИЗЛУЧАТЕЛЕМ

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для воздействия на обрабатываемый объект гидростатическим давлением в сочетании с ультразвуковыми (УЗ) колебаниями, в частности, для обработки и модификации свойств биологических объектов.
Известны гидростатические устройства, в которых для воздействия на биологические объекты используют силы гидростатического давления.
Так, например, известно гидростатическое устройство [RU 198359], предназначенное для воздействия на обрабатываемый объект высоким гидростатическим давлением, в частности, на дермальный матрикс с целью его децеллюляризации.
Данное устройство содержит соосно расположенные камеру, предназначенную для заполнения ее гидравлической средой и для размещения в ней обрабатываемого объекта, и установленный в прессовочной камере с возможностью продольного перемещения поршень, связанный со средством создания высокого гидростатического давления.
Известно гидростатическое устройство с УЗ излучателем [JPH 06327417], выбранное в качестве ближайшего аналога.
Рассматриваемое устройство включает камеру, предназначенную для заполнения ее водной средой и размещения в ней обрабатываемого объекта, а также расположенный в камере соосно с ней пресс-поршень, установленный с возможностью продольного перемещения. Устройство также содержит УЗ излучатель, выполненный с возможностью подключения к генератору УЗ колебаний.
УЗ излучатель помещен внутри водонепроницаемого корпуса, смонтированного на рамной конструкции, установленной в донной части камеры.
За счет наличия УЗ излучателя в рассматриваемом устройстве оказывается возможным осуществлять обработку объектов при пониженных величинах гидростатического давления.
Однако в рассматриваемом устройстве не предусмотрены средства, направленные на снижение потерь энергии акустических колебаний при их прохождении из корпуса в гидравлическую среду.
Технической проблемой, решаемой при реализации полезной модели, является снижение потерь энергии акустических колебаний.
Сущность полезной модели заключается в том, что в гидростатическом устройстве с УЗ излучателем, включающем камеру, предназначенную для заполнения ее водной средой и размещения в ней обрабатываемого объекта, расположенный в камере соосно с ней пресс-поршень, установленный с возможностью продольного перемещения, а также расположенный в донной части камеры УЗ излучатель, выполненный с возможностью подключения к генератору УЗ колебаний и помещенный внутри водонепроницаемого корпуса, согласно полезной модели корпус выполнен в виде плоского тела, изготовленного из водонепроницаемого материала, в качестве которого использован полиуретан.
В частном случае полезной модели толщина слоя полиуретана, расположенного между наружной поверхностью корпуса и излучающей поверхностью УЗ излучателя, составляет величину от 1 до 2 мм.
Заявляемое устройство за счет использования средств создания гидростатического давления, включающих заполняемую гидравлической средой камеру с поршнем, и герметично установленного в камере УЗ излучателя, позволяет оказывать на помещенный в камере обрабатываемый объект комплексное воздействие гидростатическим давлением и УЗ колебаниями.
При этом оказывается возможным обеспечить требуемые свойства объекта при меньших величинах гидростатического давления.
Принципиально важным в заявляемом устройстве является помещение УЗ излучателя в корпус, изготовленный из полиуретана.
Удельное акустическое сопротивление (удельный акустический импеданс), зависит от произведения плотности среды, в которой распространяются акустические колебания, на скорость распространения акустических колебаний в данной среде.
Значение удельного акустического сопротивления полиуретана близко к значению данного параметра у воды, благодаря чему снижаются потери энергии акустических колебаний на границе полиуретан - вода.
При этом полиуретан является водонепроницаемым материалом с хорошими герметизирующими свойствами, технологичным в обработке.
Чем тоньше полиуретановый корпус, тем он «прозрачнее» для прохождения УЗ колебаний. Соответственно, чем меньше толщина корпуса, тем в большей степени снижаются в нем потери акустической энергии. В то же время толщина корпуса должна быть достаточной для обеспечения его механической прочности.
Таким образом, техническим результатом полезной модели является снижение потерь энергии акустических колебаний.
В частности, как показали исследования, для широкого диапазона частот (от 10 кГц до 2 МГц), целесообразно, чтобы корпус имел толщину, обеспечивающую толщину слоя полиуретана, расположенного между наружной поверхностью корпуса и излучающей поверхностью УЗ излучателя, от 1 до 2 мм.
На фигуре представлен общий вид заявляемого устройства.
Устройство содержит камеру 1, предназначенную для заполнения ее водой.
В камере 1 соосно с ней расположен поршень 2. Поршень 2 установлен в камере 1 с возможностью осевого продольного перемещения.
Поршень 2 связан со средством создания гидростатического давления. В частности, камера 1 имеет крышку 3 со сквозным отверстием (на чертеже позицией не обозначено) для поршня 2. В поршне 2 и в крышке 3 по их периметрам выполнены отверстия, в которых размещены винтовые стержни 4 (на чертеже позицией обозначен один стержень). Выше крышки 3 на стержнях 4 установлены гайки 5 (на чертеже позицией обозначена одна гайка). Указанные стержни 4 и гайки 5 образуют винтовые пары, с помощью которых обеспечивается перемещение поршня 2 в камере 1.
В донной части камеры 1 расположен пластинчатый УЗ излучатель 6, помещенный внутри водонепроницаемого корпуса 7, выполненного в виде плоского тела, изготовленного из полиуретана. УЗ излучатель 6 расположен внутри корпуса 7 на резиновой подложке 8.
УЗ излучатель 6 выполнен с возможностью подключения к генератору УЗ колебаний (на чертеже не показан) с помощью гермоввода 9.
В частности, толщина слоя полиуретана, расположенного между излучающей поверхностью УЗ излучателя 6 и наружной поверхностью корпуса 7, составляет величину от 1 до 2 мм.
Устройство работает следующим образом.
Заполняют камеру 1 водой и располагают в ней обрабатываемый объект 10, размещая его на верхней поверхности корпуса 7. Поверх объекта 10 располагают пригруз 11, выполненный, в частности, в виде металлической дискообразной пластины, обеспечивающий плотное прилегание объекта 10 к корпусу 7.
Обеспечивают требуемый режим обработки объекта 10.
При этом создают требуемое гидростатическое давление в камере 1 за счет перемещения в ней поршня 2, достигаемое путем завинчивания гаек 5 на стержнях 4. Величину создаваемого давления контролируют с помощью манометра 12, встроенного в поршень 2.
Задают требуемую частоту УЗ колебаний с помощью УЗ излучателя 6, подключенного к генератору УЗ колебаний.
Осуществляют обработку объекта при заданных режимах в течение требуемого времени.