Устройство для теплового воздействия
Новое техническое решение относится к устройствам, принцип действия которых основан на выделении тепловой энергии за счет реакции кристаллизации вещества-теплоносителя, снабженного устройством запуска, сообщающим энергию активации, необходимую для осуществления указанной реакции. Устройство для теплового воздействия, согласно заявляемой полезной модели, выполнено в виде герметичной эластичной оболочки, заполненной теплоносителем, содержащим перенасыщенный водный раствор ацетата натрия и снабженным активатором, выполненным в виде пружины, размещенной внутри трубки из термоусаживающегося материала, при этом теплоноситель дополнительно содержит органическую кислоту в количестве, обеспечивающем его уровень кислотности рН 5,8-6.6, а активатор снабжен мелкоячеистой металлической сеткой, размещенной внутри трубки.
Заявляемая полезная модель относится к устройствам, принцип действия которых основан на выделении тепловой энергии за счет реакции кристаллизации вещества-теплоносителя, снабженного устройством запуска, сообщающим энергию активации, необходимую для осуществления указанной реакции. Данные устройства предназначены для согревания человека или животных как в условиях медицинских учреждений, так и в домашних условиях, а также в походных условиях или на работе, связанной с переохлаждением, кроме того, возможно их использование для подогрева медицинских препаратов, продуктов питания, для подогрева видео - и фотоаппаратуры и пр.
Известно устройство для теплового воздействия, содержащее герметизированный пакет из биоинертного эластичного материала, заполненный водным соляным раствором, в котором размещен элемент запуска, выполненный в виде имеющей возможность прогиба металлической пластины с активаторами, при этом элемент запуска выполнен из нержавеющей стали и помещен в кольцевой пластмассовый держатель, активаторы выполнены в виде микротрещин, образованных на локальных участках высокой деформации металла, а водный соляной раствор выполнен на основе уксуснокислого трехводного натрия (Патент RU №2043094, МПК 6 A 61 F 7/00, А 61 Н 39/06; дата публикации 1995.09.10; «Устройство для теплового воздействия»).
Недостаток аналога заключаются в том, что микротрещины, образованные на локальных участках высокой деформации металла, по мере увеличения числа циклов нагружения при включении элемента запуска, увеличиваются до размеров трещин, которые постепенно приводят к разрушению металлической пластины. Кроме того, изготовление металлических пластин с такими активаторами представляет собой сложный и дорогой технологический процесс.
К недостаткам известного аналога относится также самозапуск устройства, т.е. когда при температуре ниже - 4°С без воздействия на элемент запуска происходит самопроизвольная кристаллизация раствора с выделением тепла.
Известна также термохимическая грелка, в которой устройство запуска - триггера - выполнено в виде трех спиральных пружин растяжения с разными диаметрами, которые вставляют одна в другую (Патент ЕР №0270540, МПК A 61 F 7/03, опубликован в 1987 г.).
Недостатком данной конструкции является чрезмерная чувствительность устройства запуска, которая приводит к незапланированному, самопроизвольному запуску процесса нагрева; кроме того, эластичная оболочка грелки не защищена от повреждений острыми концами указанных пружин.
Прототипом заявляемого технического решения является устройство для теплового воздействия на тело пациента, содержащее герметичную эластичную оболочку, заполненную теплоносителем в виде пересыщенного водного раствора ацетата натрия, содержащего пищевой желатин в весовом соотношении: на 100 г пересыщенного водного раствора ацетата натрия приходится 5 г пищевого желатина, при этом устройство снабжено активатором, выполненным в виде пружины растяжения, армированной трубкой из термоусаживающегося материала (Патент RU №2149608, МПК 7 A 61 F 7/03; дата публикации 2000.05.27; «Устройство для теплового воздействия на тело пациента»).
Недостатком прототипа является ненадежность, нестабильность запуска устройства теплового воздействия, а именно - запуска реакции кристаллизации теплоносителя.
Физико-химические свойства рабочего раствора - теплоносителя, согласно прототипа, допускают самопроизвольный запуск процесса кристаллизации при температурах окружающего воздуха менее - 4°С. Дополнительным провоцирующим фактором для самозапуска при низких температурах является процесс транспортировки устройств теплового воздействия, при котором готовые изделия в транспортных средствах -самолетах, автомобилях или поездах - уложены друг на друга в большом количестве и испытывают во время движения динамические нагрузки. При самозапуске устройства начинается процесс кристаллизации раствора с выделением тепла, и новые неиспользованные устройства приобретают вид использованного товара. В коммерческие организации изделия поступают в нетоварном виде, что требует их
предпродажной подготовки, т.е. приведения их в исходное, готовое к запуску, состояние.
Одновременно с самозапуском устройства, элемент запуска - активатор, предназначенный для запланированного запуска устройства и выполненный в виде пружины растяжения, армированной трубкой из термоусаживающегося материала, не обеспечивает стабильности запланированного запуска устройства, т.е. не всегда происходит запуск процесса кристаллизации при целенаправленном механическом воздействии на активатор.
Задачей заявляемого технического решения является повышение надежности и стабильности запуска устройства для теплового воздействия.
Указанный технический результат достигается благодаря тому, что в устройстве для теплового воздействия, содержащем герметичную эластичную оболочку, заполненную теплоносителем, содержащим перенасыщенный водный раствор ацетата натрия и снабженным активатором, выполненным в виде пружины, размещенной внутри трубки из термоусаживающегося материала, согласно заявляемому техническому решению, теплоноситель содержит органическую кислоту в количестве, обеспечивающем его уровень кислотности рН 5,8-6,6, а активатор снабжен мелкоячеистой металлической сеткой, размещенной внутри трубки.
Выполнение теплоносителя в виде перенасыщенного водного раствора ацетата натрия, содержащего органическую кислоту, количество которой обеспечивает уровень кислотности теплоносителя рН 5,8-6,6, придает теплоносителю новые физико-химические свойства, исключающие процесс самозапуска реакции кристаллизации при низких температурах до - (30-35)°С и дополнительных случайных механических воздействиях на устройство, что обеспечивает повышение надежности и стабильности процесса его запуска.
Выполнение в устройстве для теплового воздействия активатора в виде пружины, размещенной внутри трубки из термоусаживающегося материала, и снабженного дополнительно мелкоячеистой металлической сеткой, размещенной внутри трубки, обеспечивает надежность выделения большей, по сравнению с прототипом, энергии
активации при запуске устройства, повышая надежность и стабильность его включения.
Использование мелкоячеистой металлической сетки в качестве элемента запуска позволяет повысить надежность запуска устройства благодаря тому, что множество тонких высокопрочных пересекающихся проволочных элементов сетки обладает большим количеством дислокации, которые выделяют энергию активации при целенаправленной деформации сетки в момент запуска устройства.
Тонкая проволока, из которой изготовлена мелкоячеистая металлическая сетка, имеет высокие прочностные характеристики, благодаря которым обеспечивается высокая надежность работы устройства запуска при его многократном использовании.
Сущность нового технического решения поясняется приведенными изображениями, где на фиг.1 - изображен активатор в собранном виде; на фиг.2 - изображены сборочные единицы, из которых состоит активатор.
Устройство для теплового воздействия выполнено в виде эластичной герметичной оболочки, заполненной теплоносителем и снабженной активатором (см. Приложение 1 - общий вид устройства для теплового воздействия в различных формах изготовления.).
Теплоноситель, заполняющий герметичную эластичную оболочку, согласно новому техническому решению, представляет собой перенасыщенный водный раствор ацетата натрия, в который добавлена органическая кислота, количество которой обеспечивает достижение уровня кислотности теплоносителя рН 5,8÷6,6.
Активатор 1 (фиг.1) состоит из трубки 2, выполненной из термоусаживающегося материала (фиг.2), в которую устанавливаются пружина 3 и мелкоячеистая металлическая сетка 4, причем, сетка 4 может быть, согласно заявляемой полезной модели, размещена как внутри пружины 3, так и снаружи - рядом или вокруг пружины 3.
На фиг.2 изображена пружина 3, в полое внутреннее пространство которой помещают элемент металлической сетки 4, ширина которой равна внутреннему диаметру пружины, а длина сетки не превышает длины пружины 3.
При выполнении пружины активатора в виде упругой пластины равноразмерный элемент металлической мелкоячеистой сетки размещают параллельно плоскости пружины.
После сборки активатора трубка 2, выполненная из термоусадочного материала, сначала нагревается до температуры 120-150°С, затем охлаждается, в результате чего происходит усадка материала трубки и ее диаметр уменьшается, при этом трубка плотно облегает пружину с сеткой, предохраняя их от выпадания. Для сборки устройства для теплового воздействия готовят рабочий раствор нагреванием смеси 8 мл воды и 100 г соли ацетата натрия до температуры 100-115°С, доводят уровень кислотности раствора до рН 5,8-6,6 добавлением органической кислоты, например, уксусной или муравьиной кислоты. Полученный раствор с температурой 70-90°С заливают в оболочку из полимерного материала и помещают в нее предварительно собранный активатор. Отверстие оболочки герметично закрывают. После охлаждения до комнатной температуры устройство готово для использования по назначению.
Форма и размеры устройства для теплового воздействия могут быть различными в зависимости от его конкретного назначения, например, в зависимости от размеров и формы прогреваемого участка пациента, это могут быть стельки для ног или иметь специальную форму для прогревания уха человека, кроме того, устройства для теплового воздействия, предназначенные для детей, могут быть выполнены в виде игрушек.
Исходное положение устройства для теплового воздействия заключается в том, что раствор-теплоноситель, заполняющий эластичную оболочку, не кристаллизован и готов к реакции кристаллизации.
Для применения устройства по назначению необходимо механически воздействовать на активатор 1, размещенный внутри оболочки устройства в растворе-теплоносителе, при этом активатор 1 изгибают. Деформация активатора 1 сопровождается выделением энергии активации. Энергия активации - это величина энергии, которую необходимо сообщить химическому раствору сверх его внутренней энергии, для осуществления данной реакции. Энергия активации передается раствору -теплоносителю, запуская реакцию кристаллизации раствора, сопровождающуюся выделением тепла, повышая температуру устройства максимально до 58°С.
Активация устройства обеспечивается в данном случае совместной работой размещенных в трубке сетки и пружины, при этом наличие сетки значительно повышает надежность и обеспечивает стабильность оптимального режима запуска устройства, а пружина, кроме того, выполняет роль упругого элемента, возвращая изогнутую сетку в первоначальное положение.
Устройство может быть использовано многократно. Для повторного использования устройство помещают в воду и кипятят в течение 15-20 минут до полного растворения кристаллов. Затем устройство охлаждают до комнатной температуры, после чего оно готово к повторному использованию.
Таким образом, благодаря тому, что в устройстве для теплового воздействия теплоноситель дополнительно содержит органическую кислоту в количестве, обеспечивающем его уровень кислотности рН 5,8-6,6, а активатор снабжен мелкоячеистой металлической сеткой, размещенной внутри трубки, удается устранить указанные недостатки известных аналогов и обеспечить значительное повышение надежности и стабильности запуска устройства.
Устройство для теплового воздействия, содержащее герметичную эластичную оболочку, заполненную теплоносителем, содержащим перенасыщенный водный раствор ацетата натрия и снабженным активатором, выполненным в виде пружины, размещенной внутри трубки из термоусаживающегося материала, отличающееся тем, что теплоноситель содержит органическую кислоту в количестве, обеспечивающем его уровень кислотности рН 5,8-6,6, а активатор снабжен мелкоячеистой металлической сеткой, размещенной внутри трубки.
