Аппарат ультразвуковой герметизации полимерных трубок

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ АППАРАТ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ГЕРМЕТИЗАЦИИ ПОЛИМЕРНЫХ ТРУБОК(71) Заявители Государственное научное учреждение Институт технической акустики Национальной академии наук Беларуси Частное торговопроизводственное унитарное предприятие Контех-05(72) Авторы Рубаник Василий Васильевич Луцко Валерий Федорович Осипов Иван Юрьевич(73) Патентообладатели Государственное научное учреждение Институт технической акустики Национальной академии наук Беларуси Частное торговопроизводственное унитарное предприятие Контех-05(57) Аппарат ультразвуковой герметизации полимерных трубок, преимущественно магистралей систем переливания крови, содержащий размещенные в корпусе пьезоэлектрический преобразователь с рабочим окончанием, режущий элемент и механизм перемещения,74402011.08.30 отличающийся тем, что он снабжен ультразвуковым генератором, связанным с пьезоэлектрическим преобразователем, рабочее окончание которого выполнено в виде волновода, при этом волновод и преобразователь жестко соединены между собой и установлены на каретке, движущейся по закрепленной внутри корпуса направляющей, и активной акустической опорой, жестко закрепленной на корпусе посредством фланца,расположенного в узле смещения продольной волны, причем на торцевой поверхности опоры, расположенной напротив рабочего торца волновода, выполнен режущий элемент,а механизм перемещения содержит электромагнит с подпружиненным штоком, взаимодействующим с кареткой.(56) 1.2 267 316 1, МПК 61 1/05, 2006. Полезная модель относится к области медицинской техники, связанной со сбором,хранением и переработкой крови, и может быть использована для герметизации ультразвуковой сваркой полимерных трубок по поперечному сечению. Из уровня техники известно наиболее близкое по технической сущности к заявляемой полезной модели устройство, состоящее из размещенного в корпусе пьезоэлектрического преобразователя с концентрирующей накладкой, рабочее окончание которой имеет режущую пластину, прижимной планки, механически связанной с рычажно-кулисным механизмом, приводимым в движение мускульной силой оператора 1. Данное устройство предназначено для ультразвуковой герметизации и разделения полимерных трубок (магистралей) пластиковых контейнеров для компонентов крови. Существенными недостатками этого устройства являются наличие прижимной планки в качестве опоры, необходимость применения мускульной силы в механизме перемещения, нестабильное качество герметизирующего шва, невысокая производительность и низкая ремонтопригодность. Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание аппарата для ультразвуковой герметизации полимерных трубок, преимущественно магистралей систем переливания крови, позволяющего повысить качество герметизации,уменьшить материальные и трудовые затраты, достичь более высокой производительности. Поставленная задача решается тем, что при использовании существенных признаков,характеризующих известный аппарат для ультразвуковой герметизации и разделения полимерных трубок пластиковых контейнеров для компонентов крови, который содержит размещенные в корпусе пьезоэлектрический преобразователь с рабочим окончанием, режущий элемент и механизм перемещения, в соответствии с полезной моделью он снабжен ультразвуковым генератором, связанным с пьезоэлектрическим преобразователем, рабочее окончание которого выполнено в виде волновода, при этом волновод и преобразователь жестко соединены между собой и установлены на каретке, движущейся по закрепленной внутри корпуса направляющей, и активной акустической опорой, жестко закрепленной на корпусе посредством фланца, расположенного в узле смещения продольной волны, причем на торцевой поверхности опоры, расположенной напротив рабочего торца волновода,выполнен режущий элемент, а механизм перемещения содержит электромагнит с подпружиненным штоком, взаимодействующим с кареткой. Обязательным условием работы заявляемой полезной модели является наличие в ней ультразвукового генератора, преобразующего энергию питающей силовой сети в энергию электрических колебаний ультразвуковой частоты, которая с помощью пьезокерамического преобразователя преобразуется в механические колебания той же частоты. В свою очередь, от преобразователя механические колебания передаются на волновод, рабочий торец которого является источником энергетического воздействия на полимерную трубку. 2 74402011.08.30 Введение в предлагаемый аппарат в качестве рабочего окончания волновода, жестко соединенного посредством резьбового соединения с пьезоэлектрическим преобразователем, позволяет легко отсоединять волновод от преобразователя, не затрагивая при этом другие элементы или узлы устройства. Это необходимо при замене одного волновода на другой в случае его поломки. Использование волноводов с другими характеристиками также необходимо при изменении параметров герметизирующего шва, типоразмера или материла полимерных трубок. Такая замена волновода будет являться более рациональной и менее трудоемкой, чем замена пьезокерамического преобразователя, являющегося наиболее сложным конструктивным элементом аппарата. Обеспечить сжатие с заданным постоянным давлением полимерной трубки при ее герметизации позволяет использование в заявляемом аппарате механизма перемещения,содержащего направляющую и электромагнит с подпружиненным штоком. Это позволяет получать герметизирующий сварной шов стабильно высокого качества. Подпружиненный шток электромагнита по окончании процесса герметизации полимерной трубки возвращает механизм перемещения в исходное положение, предшествующее следующему циклу герметизации. Компенсировать отсутствие энергетического воздействия на запаиваемую полимерную трубку со стороны противоположной рабочему торцу волновода, позволяет введение в заявляемый аппарат активной акустической опоры, отражающей ультразвуковые колебания. Активная опора может быть полуволновой, длиной /2, и четвертьволновой, длиной /4. Четвертьволновая опора представляет собой стержень длиной/4, прикрепленный с помощью фланца, расположенного в узле смещения продольной волны, к корпусу устройства, что позволяет обеспечить эффективную изоляцию корпуса аппарата от вибрации и стабилизировать требуемый резонансный режим колебательной системы. Один конец опоры расположен напротив рабочего торца волновода и контактирует с поверхностью запаиваемой трубки. Благодаря этому энергетическое воздействие на полимерную трубку осуществляется также и со стороны рабочего торца акустической опоры. Второй конец опоры свободен. Выполнение на рабочей поверхности акустической опоры режущего элемента позволяет формировать надрез для разделения полимерной трубки на два герметичных участка. Техническая сущность аппарата поясняется прилагаемым чертежом, где на фигуре изображено предлагаемое устройство и распределение амплитуды продольных колебаний в акустической системе. Аппарат ультразвуковой герметизации полимерных трубок содержит пьезоэлектрический преобразователь 1 присоединенный к преобразователю с помощью резьбового соединения волновод 2 каретку 3, на которой установлены волновод и преобразователь корпус 4 прикрепленную к корпусу направляющую 5, по которой передвигается каретка электромагнит 6 взаимодействующий с кареткой шток 7 пружину 8 акустическую опору 9 расположенный в узле смещения продольной волны фланец 10 выполненный на торцевой поверхности режущий элемент 11 электрический разъем 12 для подключения ультразвукового генератора электрический разъем 13 для подключения питания электромагнита. Аппарат ультразвуковой герметизации полимерных трубок работает следующим образом. Включают аппарат. Аппарат находится в режиме ожидания и готов к работе. Опускание полимерной трубки в рабочую зону, расположенную между торцевыми поверхностями волновода 2 и акустической опоры 9, вызывает замыкание управляющего контакта (не показан). При подаче сигнала на начало процесса запайки устройство включает электромагнит 6. Шток 7 электромагнита начинает перемещаться, приводя в движение по направляющей 5 каретку 3 вместе с расположенными на ней пьезокерамическим преобразователем 1 и волноводом 2. Полимерная трубка при этом сжимается по направлению к рабочему торцу акустической опоры 9. Автоматически включается ультразвуковой генератор (не показан),электрические колебания от которого поступают на пьезоэлектрический преобразователь. 3 74402011.08.30 Последний обеспечивает преобразование электрических колебаний ультразвуковой частоты в механические той же частоты. Колебания поступают на волновод, рабочий торец которого осуществляет ввод колебаний в полимерную трубку. Ультразвуковые колебания поглощаются материалом полимерной трубки, обеспечивая переход материала в вязкопластичное состояние и герметичное соединение двух противоположных стенок полимерной трубки. Выполненный на рабочей поверхности акустической опоры 9 режущий элемент 11 формирует надрез для разделения полимерной трубки на два герметичных участка. После отключения ультразвукового генератора статическое давление, сжимающее полимерную трубку, сохраняется в течение нескольких секунд для охлаждения и стабилизации свойств сформированного шва. По истечении заданного времени автоматически отключается электромагнит 6, и шток 7 посредством пружины 8 возвращает каретку 3 в исходное состояние. Загерметизированные контейнер и полимерная трубка удаляются из рабочей зоны. Предлагаемая полезная модель по сравнению с известными устройствами обладает более высокой ремонтопригодностью, так как замена изношенного волновода на новый или на волновод с другими геометрическими характеристиками рабочей поверхности не затрагивает другие элементы или узлы конструкции. Использование предлагаемого аппарата позволит получить более качественное сварное соединение. Использование в предлагаемом аппарате активной акустической опоры, отражающей ультразвуковые колебания,позволит более эффективно осуществлять энергетическое воздействие на полимерную трубку, что повышает качество сварного соединения. При этом также уменьшаются материальные и трудовые затраты, достигается более высокая производительность процесса герметизации полимерных трубок. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4