УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗОСТАТИЧЕСКОГО ПРЕССОВАНИЯ

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для воздействия на обрабатываемый объект высоким изостатическим давлением, в частности, на дермальный матрикс с целью его децеллюляризации.
Известны устройства для изостатического прессования, включающие заполняемую сжимаемой средой (жидкость, газ) прессовочную камеру, в которой размещают обрабатываемый объект, и пресс-поршень, оказывающий давление на сжимаемую среду (см., например, Вестник ПНИПУ Механика, №2, 2013.И.М. Березин «Создание экспериментальной установки для гидростатического сжатия пористых материалов»; JPH02171172(A)).
В качестве ближайшего аналога (прототипа) заявляемой полезной модели выбрано устройство для изостатического прессования [JPH02171172(A)].
Данное устройство предназначено для обработки гидростатическим давлением пищевого продукта, в частности, тунца.
Рассматриваемое устройство содержит соосно расположенные прессовочную камеру, заполняемую сжимаемой гидравлической средой и предназначенную для размещения в ней обрабатываемого объекта, и установленный в прессовочной камере с возможностью осевого перемещения пресс-поршень, выполненный в виде сплошного объемного тела, оказывающий прессующее воздействие на гидравлическую среду.
В результате воздействия высокого гидростатического давления на помещенный в прессовочной камере продукт достигается его стерилизация.
Однако в условиях воздействия высокого давления стенки прессовочной камеры и тело пресс-поршня деформируются в различной степени, в результате чего происходит увеличение щелевого зазора между их поверхностями, ведущее к утечкам гидравлической среды и снижению эффективности работы рассматриваемого устройства.
Технической проблемой, решаемой при реализации полезной модели, является повышение эффективности работы устройства для изостатического прессования.
Сущность полезной модели заключается в том, что в устройстве для изостатического прессования, включающем соосно расположенные прессовочную камеру, предназначенную для заполнения ее сжимаемой средой и для размещения в ней обрабатываемого объекта, и установленный в прессовочной камере с возможностью осевого перемещения пресс-поршень, согласно полезной модели пресс-поршень с торцевой стороны, обращенной в рабочем положении к сжимаемой среде, имеет ориентированную вдоль его продольной оси центральную глухую коаксиально расположенную кольцевую выемку.
Наличие в пресс-поршне центральной глухой коаксиально расположенной кольцевой продольно ориентированной выемки обеспечивает возможность деформации образованных указанной выемкой наружных «стенок» рабочей части пресс-поршня в условиях действия высокого давления. Указанные деформационные изменения диаметральных размеров пресс-поршня позволяют компенсировать возникающие под действием давления деформационные изменения диаметральных размеров стенок прессовочной камеры. В результате удается минимизировать изменение щелевого зазора между поверхностями указанных соосно расположенных деталей устройства, ведущее к утечкам сжимаемой среды.
Кольцевая выемка, имеющаяся в рабочей части пресс-поршня, может быть образована кольцевой проточкой, выполненной в теле пресс-поршня.
Указанная кольцевая выемка может также быть образована путем выполнения в теле пресс-поршня продольно ориентированной центральной глухой коаксиально расположенной полости, в которой с зазором относительно ее боковой поверхности установлен вкладыш, заполняющий свободный объем полости.
Диаметральные размеры и протяженность (глубина) выемки (полости) выбираются из условия обеспечения требуемых деформационных изменений пресс-поршня в условиях воздействия высокого давления с учетом материала пресс-поршня и прессовочной камеры.
Таким образом, техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение эффективности работы устройства для изостатического прессования.
Указанный технический результат достигается в отношении работы устройства для изостатического прессования с гидравлической или газовой сжимаемой средой при использовании пресс-поршня, как с уплотнением, так и без него.
На фигуре представлен общий вид заявляемого устройства.
Пресс-поршень 1 установлен с возможностью осевого перемещения в заполняемой сжимаемой средой 2, в частности, жидкостью, прессовочной камере 3.
Пресс-поршень 1 выполнен в виде изготовленного из твердого материала объемного тела цилиндрической формы, у которого со стороны обращенной к сжимаемой среде 2 торцевой части имеется глухая кольцевая ориентированная вдоль продольной оси протяженная коаксиально расположенная цилиндрическая выемка 4.
Указанная выемка 4, в частности, образована выполненной в теле пресс-поршня 1 продольно ориентированной центральной глухой коаксиально расположенной полостью 5, в которой установлен цилиндрический вкладыш 6.
Пресс-поршень 1 снабжен кольцевым уплотнением 7, расположенным на наружной поверхности у рабочего торца пресс-поршня 1, предназначенным для герметизации камеры 3 и установленным в щелевом зазоре 8.
Вкладыш 6 закреплен в полости 5, в частности, с помощью шпильки 9 и установлен с зазором относительно боковой поверхности полости 5.
Устройство работает следующим образом.
Работу рассмотрим на примере работы устройства для гидростатического прессования, применяемого, в частности, для децеллюляризации дермального матрикса.
Образец свиной кожи (на фигуре не показан), помещенный в полиэтиленовый пакет с физиологическим раствором, располагают в прессовочной камере 3.
Заливают в камеру 3 воду 2 и вводят в камеру 3 поршень 1.
Прикладывают требуемую нагрузку к поршню 1 в течение требуемого времени. Поршень 1 создает высокое давление, передаваемое на воду 2 и воздух в выемке 4, которое действует на обрабатываемый образец. Давление воздуха в зазоре 8 выше уплотнения 7 остается равным атмосферному давлению.
В условиях высокого давления происходит деформация стенок камеры 3, которая компенсируется деформацией наружных «стенок» рабочей части поршня 1.
В результате предотвращается изменение щелевого зазора 8, которое может вызвать утечку сжимаемой среды 2 из камеры 3 и экструзию материала уплотнения 7 в зазор 8, обуславливающие снижение эффективности работы устройства для гидростатического прессования.
Снимают нагрузку.
Извлекают поршень 1 из камеры 3.
Извлекают образец дермы из камеры 3. После обработки высоким гидростатическим давлением получают ацеллюлярный дермальный матрикс, в котором достигается подавление жизнеспособности клеток кожи при сохранении коллагеновых структур.
В результате проведенных испытаний подтверждена высокая эффективность работы заявляемого устройства.