RU57113U1

RU57113U1 - HEAT EXPOSURE DEVICE

Info

Publication number: RU57113U1
Application number: RU2006113152/22U
Authority: RU
Inventors: Андрей Сергеевич Долгополов
Original assignee: Андрей Сергеевич Долгополов
Priority date: 2006-04-19
Filing date: 2006-04-19
Publication date: 2006-10-10

Abstract

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.The new technical solution relates to devices, the principle of which is based on the release of thermal energy due to the crystallization reaction of the heat-transfer agent, equipped with a trigger device that reports the activation energy necessary for the implementation of this reaction. The device for thermal exposure, according to the claimed utility model, is made in the form of a sealed elastic shell filled with a heat carrier containing a supersaturated aqueous solution of sodium acetate and equipped with an activator made in the form of a spring placed inside a tube of heat-shrinkable material, while the heat carrier additionally contains organic acid in the amount that provides its pH level of pH 5.8-6.6, and the activator is equipped with a fine-mesh metal mesh placed inside the tube.

Description

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.The inventive utility model relates to devices, the principle of which is based on the release of thermal energy due to the crystallization reaction of the heat-transfer agent, equipped with a trigger device that reports the activation energy necessary for the implementation of this reaction. These devices are designed to warm a person or animals both in medical institutions and at home, as well as in traveling conditions or at work related to hypothermia, in addition, they can be used to heat up medicines, food, and to heat up videos - and cameras, etc.

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»).A device for thermal exposure containing a sealed bag of bioinert elastic material filled with an aqueous saline solution in which there is a trigger element made in the form of a deflectable metal plate with activators, the trigger element is made of stainless steel and placed in an annular plastic holder , activators are made in the form of microcracks formed in local areas of high deformation of the metal, and the aqueous salt solution is based on vinegar sodium trihydrate (Patent RU No. 2043094, IPC 6 A 61 F 7/00, A 61 H 39/06; publication date 1995.09.10; “Device for thermal exposure”).

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.The disadvantage of the analogue is that microcracks formed in local areas of high deformation of the metal, with an increase in the number of loading cycles when the start element is turned on, increase to the size of cracks, which gradually lead to the destruction of the metal plate. In addition, the manufacture of metal plates with such activators is a complex and expensive process.

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.The disadvantages of the known analogue also include the self-starting of the device, i.e. when at a temperature below - 4 ° C without affecting the start element, spontaneous crystallization of the solution occurs with the release of heat.

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.).A thermochemical hot-water bottle is also known, in which the trigger-trigger device is made in the form of three spiral tension springs with different diameters that are inserted one into the other (Patent EP No. 0270540, IPC A 61 F 7/03, published in 1987).

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.The disadvantage of this design is the excessive sensitivity of the launch device, which leads to an unplanned, spontaneous start of the heating process; in addition, the elastic shell of the heating pad is not protected from damage by the sharp ends of these springs.

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»).The prototype of the claimed technical solution is a device for thermal exposure of the patient’s body, containing a sealed elastic shell filled with a coolant in the form of a supersaturated aqueous solution of sodium acetate containing edible gelatin in a weight ratio: 5 g of edible gelatin per 100 g of a supersaturated aqueous solution of sodium acetate, with this device is equipped with an activator made in the form of a tension spring, reinforced with a tube of heat-shrinkable material (Patent RU No. 2149608, IPC 7 A 61 F 7/03; d that publication 2000.05.27; "Device for thermal effects on the patient's body").

Недостатком прототипа является ненадежность, нестабильность запуска устройства теплового воздействия, а именно - запуска реакции кристаллизации теплоносителя.The disadvantage of the prototype is the unreliability, instability of the launch of the heat exposure device, namely, the launch of the crystallization reaction of the coolant.

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 Physico-chemical properties of the working solution is a coolant, according to the prototype, allow spontaneous start of the crystallization process at ambient temperatures less than - 4 ° C. An additional provoking factor for self-starting at low temperatures is the process of transporting heat exposure devices, in which the finished products in vehicles - airplanes, cars or trains - are stacked on top of each other in large numbers and experience dynamic loads during movement. When the device starts up, the process of crystallization of the solution begins with the release of heat, and new unused devices take the form of a used product. In commercial organizations, products come in non-marketable form, which requires them

предпродажной подготовки, т.е. приведения их в исходное, готовое к запуску, состояние.pre-sale preparation, i.e. bringing them to their original, ready-to-launch state.

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.Simultaneously with the self-starting of the device, the start-up element is an activator designed for the scheduled start of the device and made in the form of a tension spring reinforced with a tube of heat-shrinkable material, does not ensure the stability of the planned start of the device, i.e. the crystallization process does not always start with targeted mechanical action on the activator.

Задачей заявляемого технического решения является повышение надежности и стабильности запуска устройства для теплового воздействия.The objective of the proposed technical solution is to increase the reliability and stability of the launch of the device for thermal exposure.

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.The specified technical result is achieved due to the fact that in the device for thermal exposure containing a sealed elastic shell filled with a coolant containing a supersaturated aqueous solution of sodium acetate and equipped with an activator made in the form of a spring placed inside a tube of heat-shrinkable material, according to the claimed technical solution, the coolant contains organic acid in an amount ensuring its pH level of pH 5.8-6.6, and the activator is equipped with a fine-meshed metal a mesh placed inside the tube.

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.The implementation of the coolant in the form of a supersaturated aqueous solution of sodium acetate containing organic acid, the amount of which provides a pH of the coolant pH 5.8-6.6, gives the coolant new physicochemical properties that exclude the self-start of the crystallization reaction at low temperatures to - (30- 35) ° C and additional random mechanical influences on the device, which provides increased reliability and stability of the process of its launch.

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 The implementation in the device for thermal exposure of the activator in the form of a spring placed inside the tube of heat-shrinkable material, and equipped with an additional fine-mesh metal mesh placed inside the tube, ensures the reliability of the release of greater energy compared to the prototype

активации при запуске устройства, повышая надежность и стабильность его включения.activation at startup, increasing the reliability and stability of its inclusion.

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.The use of a fine-mesh metal mesh as a start-up element allows to increase the reliability of the device start-up due to the fact that many thin high-strength intersecting wire mesh elements have a large number of dislocations that release activation energy during targeted deformation of the network at the time of starting the device.

Тонкая проволока, из которой изготовлена мелкоячеистая металлическая сетка, имеет высокие прочностные характеристики, благодаря которым обеспечивается высокая надежность работы устройства запуска при его многократном использовании.The thin wire of which the fine-mesh metal mesh is made has high strength characteristics, due to which the high reliability of the launch device when it is used repeatedly is ensured.

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.The essence of the new technical solution is illustrated by the images, where in Fig.1 - shows the activator in assembled form; figure 2 - shows the assembly units that make up the activator.

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.).The device for thermal exposure is made in the form of an elastic sealed shell filled with a coolant and provided with an activator (see Appendix 1 - general view of the device for thermal exposure in various forms of manufacture.).

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.According to a new technical solution, the coolant filling the sealed elastic shell is a supersaturated aqueous solution of sodium acetate, in which organic acid is added, the amount of which ensures the achievement of the pH level of the coolant pH 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.The activator 1 (Fig. 1) consists of a tube 2 made of heat-shrinkable material (Fig. 2), into which a spring 3 and a fine-mesh metal mesh 4 are installed, moreover, the mesh 4 can, according to the claimed utility model, be placed inside the spring 3 and outside - near or around the spring 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.Figure 2 shows the spring 3, in the hollow interior of which is placed an element of a metal mesh 4, the width of which is equal to the inner diameter of the spring, and the length of the mesh does not exceed the length of the spring 3.

При выполнении пружины активатора в виде упругой пластины равноразмерный элемент металлической мелкоячеистой сетки размещают параллельно плоскости пружины.When executing the activator spring in the form of an elastic plate, an equal-sized element of a metal fine mesh is placed parallel to the plane of the spring.

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.After the activator is assembled, the tube 2, made of heat-shrinkable material, is first heated to a temperature of 120-150 ° C, then it is cooled, as a result of which the tube material shrinks and its diameter decreases, while the tube tightly fits the spring with the mesh, protecting them from falling out. To assemble the device for thermal exposure, a working solution is prepared by heating a mixture of 8 ml of water and 100 g of sodium acetate salt to a temperature of 100-115 ° C, adjust the acidity level of the solution to pH 5.8-6.6 by adding an organic acid, for example, acetic or formic acids. The resulting solution with a temperature of 70-90 ° C is poured into a shell of a polymeric material and placed in it a pre-assembled activator. The shell opening is hermetically sealed. After cooling to room temperature, the device is ready for intended use.

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.The shape and size of the device for thermal exposure can be different depending on its specific purpose, for example, depending on the size and shape of the heated area of the patient, it can be insoles for the feet or have a special shape for heating the human ear, in addition, the device for thermal impacts intended for children can be made in the form of toys.

Исходное положение устройства для теплового воздействия заключается в том, что раствор-теплоноситель, заполняющий эластичную оболочку, не кристаллизован и готов к реакции кристаллизации.The initial position of the device for thermal exposure is that the coolant solution filling the elastic shell is not crystallized and is ready for the crystallization reaction.

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.To use the device for its intended purpose, it is necessary to mechanically act on the activator 1 located inside the shell of the device in the heat-transfer solution, while the activator 1 is bent. The deformation of the activator 1 is accompanied by the release of activation energy. Activation energy is the amount of energy that must be reported to a chemical solution in excess of its internal energy in order to carry out this reaction. The activation energy is transferred to the heat transfer solution, starting the crystallization reaction of the solution, accompanied by heat, increasing the temperature of the device to a maximum of 58 ° C.

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.The activation of the device is ensured in this case by the joint operation of the grids and the springs placed in the tube, while the presence of the grid significantly increases reliability and ensures the stability of the optimal start-up mode of the device, and the spring also acts as an elastic element, returning the curved grid to its original position.

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.The device can be used repeatedly. For reuse, the device is placed in water and boiled for 15-20 minutes until the crystals are completely dissolved. Then the device is cooled to room temperature, after which it is ready for reuse.

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.Thus, due to the fact that in the device for thermal exposure, the coolant additionally contains organic acid in an amount providing its pH level of pH 5.8-6.6, and the activator is equipped with a fine-mesh metal mesh placed inside the tube, it is possible to eliminate these disadvantages of known analogues and provide a significant increase in the reliability and stability of the startup device.

Claims

A device for thermal action containing a sealed elastic shell filled with a coolant containing a supersaturated aqueous solution of sodium acetate and provided with an activator made in the form of a spring placed inside a tube of heat-shrinkable material, characterized in that the coolant contains organic acid in an amount that ensures its acidity level pH 5.8-6.6, and the activator is equipped with a fine-mesh metal mesh placed inside the tube.