плунжерная пара

Формула изобретения

1. Плунжерная пара, содержащая, как минимум, одну наружную часть из кристалла на основе - модификации окиси алюминия, и, как минимум, одну внутреннюю часть на основе - модификации окиси алюминия, имеющую продольную ось, совпадающую с продольной осью наружной части, отличающаяся тем, что наружная и внутренняя части выполнены из лейкосапфира и/или из кристалла с примесями, например, из кристалла цвета александрита, красного рубина, синего сапфира, оранжевого сапфира, оранжевого подпараджа, желтого сапфира, зеленого сапфира, розового сапфира, темно-красного сапфира, фиолетового сапфира, при этом рабочая поверхность, как минимум, одной наружной части и/или рабочая поверхность, как минимум, одной внутренней части образована вращением прямой и/или непрямой образующей вокруг продольной оси соответственно наружной или внутренней части и имеет длину, которая составляет не менее 1/12 от максимального наружного диаметра рабочей поверхности внутренней части, торец которой имеет прямую, или вогнутую, или выпуклую форму.

2. Плунжерная пара по п.1, отличающаяся тем, что рабочая поверхность, как минимум одной наружной части, образованная вращением прямой и/или непрямой образующей вокруг продольной оси наружной части, и/или рабочая поверхность, как минимум одной внутренней части, образованной вращением прямой и/или непрямой образующей вокруг продольной оси внутренней части, имеет впадины, выполненные в виде смазочных каналов и/или углублений.

3. Плунжерная пара по п.1 или 2, отличающаяся тем, что дополнительно содержит шибер, продольная ось которого совпадает с продольной осью наружной рабочей части, а рабочая поверхность образована вращением прямой или непрямой образующей вокруг продольной оси, причем шибер, как минимум, частично выполнен из лейкосапфира и/или из кристалла с примесями, например, из кристалла цвета александрита, красного рубина, синего сапфира, оранжевого сапфира, желтого сапфира, зеленого сапфира, розового сапфира, темно-красного сапфира, фиолетового сапфира, при этом торец шибера имеет прямую, или вогнутую, или выпуклую форму.

4. Плунжерная пара по п.3, отличающаяся тем, что рабочая поверхность шибера, образованная вращением прямой и/или непрямой образующей вокруг продольной оси шибера, имеет впадины, выполненные в виде смазочных каналов и/или углублений.

5. Плунжерная пара по п.1 или 2, отличающаяся тем, что, как минимум, одна ее внутренняя часть установлена с возможностью осевого вращения и/или возвратно-поступательного движения.

6. Плунжерная пара по пп.1-5, отличающаяся тем, что выполнена в виде части дозатора лекарственных средств.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к дозирующим средствам и средствам подачи и может быть использовано в любой области техники, в частности в медицине или фармацевтической промышленности.

Износ трущихся деталей - проблема особенно актуальная в медицине, где даже незначительное изменение режима работы оборудования в процессе эксплуатации может иметь для пациента нежелательные последствия.

Например, изменение вследствие износа размеров рабочих частей плунжерной пары дозатора лекарственных средств на ампульной линии приведет к увеличению количества лекарственного вещества в ампулах. При этом такое изменение дозировки практически невозможно проконтролировать, например, визуально из-за его постепенности.

Одним из способов снижения износа трущихся деталей плунжерных пар является применение для их изготовления износостойких материалов (нержавеющая сталь с покрытием из хрома, стекла, корундовая керамика и т.д.).

Однако детали из таких материалов в медицине не дают должного эффекта из-за сложных условий эксплуатации, включающих воздействие лекарственных средств, стерилизацию и т.п. (см. плунжерные пары в US 4273263, 1981; DE 2723320, 1978; FR 2797046, 2001).

Значительно большую износостойкость можно получить при изготовлении деталей плунжерной пары из кристаллов, в частности из кристаллов, основой которых является - модификация окиси алюминия ( - Al₂O₃).

Проведенные исследования показали, что, например, лейкосапфир, ориентированный в направлении кристаллографической оси [0001] имеет износостойкость, в 10 раз большую по сравнению с покрытием из хрома и в 5 раз большую по сравнению с корундовой керамикой.

Кроме того, лейкосапфир прозрачен в широком интервале длин волн, имеет слабое светорассеяние и высокую оптическую однородность, высокую радиационную стойкость и низкие внутренние напряжения, высокую устойчивость к агрессивным средам.

Примером выполнения деталей плунжерной пары из кристалла является устройство по US 4405294, 1983 (прототип нашего изобретения), содержащее, как минимум, одну наружную часть из кристалла на основе - модификации окиси алюминия и, как минимум, одну внутреннюю часть на основе - модификации окиси алюминия, имеющую продольную ось, совпадающую с продольной осью наружной части.

Плунжерная пара по US 4405294 предполагает хорошую износостойкость деталей, но не позволяет получить высоких эксплуатационных показателей из-за особенностей конструкции.

Задача, на решение которой направлено наше изобретение, заключается в создании такой конструкции плунжерной пары, которая была бы способна эффективно работать в агрессивной среде с высокими эксплуатационными показателями.

Технический результат изобретения проявляется в долговечности частей плунжерной пары, в стабильности показателей ее работы, в частности в длительном сохранении точности дозировки лекарственных средств, а также в получении улучшенных эксплуатационных свойств доступной по экономическим показателям конструкции, позволяет повысить эффективность оборудования и производства.

Сущность изобретения выражается в том, что плунжерная пара содержит, как минимум, одну наружную часть из кристалла на основе - модификации окиси алюминия и, как минимум, одну внутреннюю часть на основе - модификации окиси алюминия, имеющую продольною ось, совпадающую с продольной осью наружной части, в отличие от ближайшего аналога наружная и внутренняя части выполнены из лейкосапфира и/или из кристалла с примесями, например из кристалла цвета александрита, красного рубина, синего сапфира, оранжевого сапфира, оранжевого подпараджа, желтого сапфира, зеленого сапфира, розового сапфира, темно-красного сапфира, фиолетового сапфира, при этом рабочая поверхность, как минимум, одной наружной части и/или рабочая поверхность, как минимум, одной внутренней части образована вращением прямой и/или непрямой образующей вокруг продольной оси соответственно наружной или внутренней части и имеет длину, которая составляет не менее 1/12 от максимального наружного диаметра рабочей поверхности внутренней части, торец которой имеет прямую, или вогнутую, или выпуклую форму.

Приведенная совокупность существенных признаков достаточна для достижения технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

В частных случаях своего выполнения или использования плунжерная пара может иметь рабочую поверхность, как минимум, одной наружной части, образованную вращением прямой и/или непрямой образующей вокруг продольной оси наружной части, и/или рабочую поверхность, как минимум, одной внутренней части, образованной вращением прямой и/или непрямой образующей вокруг продольной оси внутренней части, имеет впадины, выполненные в виде смазочных каналов и/или углублений; дополнительно содержать шибер, продольная ось которого совпадает с продольной осью наружной рабочей части, а рабочая поверхность образована вращением прямой или непрямой образующей вокруг продольной оси, причем шибер, как минимум, частично выполнен из лейкосапфира и/или из кристалла с примесями, например из кристалла цвета александрита, красного рубина, синего сапфира, оранжевого сапфира, оранжевого подпараджа, желтого сапфира, зеленого сапфира, розового сапфира, темно-красного сапфира, фиолетового сапфира, при этом торец шибера имеет прямую, или вогнутую, или выпуклую форму; рабочую поверхность, образованную вращением прямой и/или непрямой образующей вокруг продольной оси шибера, имеющую впадины, выполненные в виде смазочных каналов и/или углублений; как минимум, одну внутреннюю часть, установленную с возможностью осевого вращения и/или возвратно-поступательного движения; плунжерная пара может быть также выполнена в виде части дозатора лекарственных средств.

Причинно-следственная связь перечисленных признаков с техническим результатом изобретения заключается в том, что выполнение плунжерной пары с, как минимум, одной наружной частью из кристалла на основе - модификации окиси алюминия и с, как минимум, одной внутренней частью на основе - модификации окиси алюминия, имеющую продольную ось, совпадающую с продольной осью наружной части, позволяет значительно повысить износостойкость ее трущихся деталей.

Выполнение наружной и внутренней части из лейкосапфира и/или из кристалла с примесями, например из кристалла цвета александрита, красного рубина, синего сапфира, оранжевого сапфира, оранжевого подпараджа, желтого сапфира, зеленого сапфира, розового сапфира, темно-красного сапфира, фиолетового сапфира, дает возможность в полной мере использовать свойства того или иного кристалла, а также комбинировать их между собой, исходя из назначения оборудования или из нужд того или иного производства. Так, лейкосапфир, благодаря высокой оптической прозрачности, позволяет осуществить визуальный контроль за содержимым плунжерной пары, а наиболее распространенный красный рубин удешевляет конструкцию.

Образование рабочей поверхности, как минимум, одной наружной и/или одной внутренней части вращением прямой и/или непрямой образующей вокруг продольной оси соответственно наружной или внутренней части позволяет получить нужный профиль трущихся поверхностей и значительно снизить потери от трения.

Выполнение внутренней части с длиной рабочей поверхности, которая составляет не менее 1/12 от максимального наружного диаметра внутренней части, исключает отклонение трущихся частей от их соосности. В результате проведенных нами исследований установлено, что нарушение указанного соотношения приводит к ускоренному износу тех участков трущихся частей плунжерной пары, которые испытывают, вследствие указанного отклонения, повышенное давление.

Прямая, или вогнутая, или выпуклая форма торца внутренней части позволяет при изготовлении плунжерных пар учитывать свойства того вещества, для работы с которым предназначен тип пары. Так вогнутая или выгнутая форма торца позволяет увеличить площадь его взаимодействия с вязким веществом в плунжерных парах с возвратно-поступательным движением внутренней части, прямой торец может использоваться в роторных плунжерных парах для летучих веществ.

Выполнение в плунжерной паре рабочей поверхности, как минимум, одной наружной части, образованной вращением прямой и/или непрямой образующей вокруг продольной оси наружной части, и/или рабочей поверхности, как минимум, одной внутренней части, образованной вращением прямой и/или непрямой образующей вокруг продольной оси внутренней части с впадинами в виде смазочных каналов и/или углублений, уменьшает трение и дополнительно повышает износостойкость соединения.

Наличие в плунжерной паре шибера повышает точность дозировки и позволяет осуществить ее регулировку.

Выполнение шибера аналогично наружной и внутренней частям плунжерной пары имеет ту же причинно-следственную связь с техническим результатом заявленного изобретения, что и описанные выше части.

Установка внутренней части плунжерной пары с возможностью осевого вращения и/или возвратно-поступательного движения позволяет изготавливать плунжерную пару как для роторного, так и для роторно-шиберного оборудования.

Выполнение плунжерной пары в виде части дозатора лекарственных средств характеризует наиболее распространенный случай использования нашего изобретения.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид плунжерной пары в разобранном состоянии, на фиг.2 и 3 - соответственно увеличенное изображение ее наружной части и внутренней части с прямым торцом, на фиг.4 и 5 - увеличенные изображения конца внутренней части с вогнутым и с выпуклым торцом, на фиг.6 - увеличенное изображение шибера с прямым торцом, на фиг.7 и 8 - увеличенные изображения конца шибера с вогнутым и с выпуклым торцом и на фиг.9-10 и 11-12 - увеличенные изображения соответственно конца внутренней части и конца шибера с прямыми торцами и рабочими поверхностями, образованными вращением непрямыми образующими вокруг их продольных осей.

Плунжерная пара содержит, как минимум, одну наружную часть 1 из кристалла на основе - модификации окиси алюминия и, как минимум, одну внутреннюю часть 2 на основе - модификации окиси алюминия, имеющуюся продольную ось 3, совпадающую с продольной осью 4 наружной части 1.

Наружная часть 1 и внутренняя часть 2 выполнены из лейкосапфира и/или из кристалла с примесями, например из кристалла цвета александрита, красного рубина, синего сапфира, оранжевого сапфира, оранжевого падпараджа, желтого сапфира, зеленого сапфира, розового сапфира, темно-красного сапфира, фиолетового сапфира.

Рабочая поверхность 5, как минимум, одной наружной части 1 и/или рабочая поверхность 6, как минимум, одной внутренней части 2 образована вращением прямой образующей и/или непрямой образующей вокруг продольной оси 3 или 4 соответственно наружной 1 или внутренней части 2 и имеет длину, которая составляет не менее 1/12 от максимального наружного диаметра внутренней части 2, торец 7 которой имеет прямую, или вогнутую, или выпуклую форму.

Рабочая поверхность 5, как минимум, одной наружной части 1, образованная вращением прямой образующей и/или непрямой образующей вокруг продольной оси 4 наружной части 1, и/или рабочая поверхность 6, как минимум, одной внутренней части 2, образованной вращением прямой и/или непрямой образующей вокруг продольной оси внутренней части 3, может иметь впадины 8, выполненные в виде смазочных каналов и/или углублений.

Плунжерная пара может дополнительно содержать шибер 9, продольная ось 10 которого совпадает с продольной осью 4 наружной рабочей части 1, а рабочая поверхность 12 образована вращением прямой и/или непрямой образующей вокруг продольной оси 10. Шибер 9, как минимум, частично выполнен из лейкосапфира и/или из кристалла с примесями, например из кристалла цвета александрита, красного рубина, синего сапфира и т.д. Торец 11 шибера 9 имеет прямую, или вогнутую, или выпуклую форму. Рабочая поверхность 12 шибера 9, образованная вращением прямой и/или непрямой образующей вокруг продольной оси 10 шибера 9 может иметь впадины 13, выполненные в виде смазочных каналов и/или углублений.

Плунжерная пара может включать подводящие и отводящие патрубки. При работе плунжерной пары, выполненной, например, в виде части дозатора лекарственных средств, лекарство поступает через один из патрубков в ее наружную часть 1 с рабочей поверхностью из лейкосапфира.

Поскольку лейкосапфир при взаимодействии с лекарственными препаратами нейтрален и не дает никаких побочных эффектов, его использование в фармацевтической промышленности наиболее целесообразно.

Внутренняя часть 2, имеющая рабочую поверхность 6, также выполненную из лейкосапфира, поворачиваясь вокруг своей продольной оси 3, совпадающей с продольной осью 4 наружной части 1, открывает и закрывает подводящий и отводящий патрубки, осуществляя тем самым дозировку лекарства. Поскольку взаимодействие наружной части 1 и внутренней части 2 происходит соответственно по рабочей поверхности 5 и по рабочей поверхности 6, каждая из которых, как указывалось выше, выполнена из лейкосапфира, их износ, несмотря на взаимодействие с лекарственными препаратами, крайне не значителен и в определенный период практически не влияет на дозировку лекарства.

Долговечность и прочность плунжерной пары обуславливается также ее выполнением со впадинами 8 и с длиной рабочих поверхностей 5 и 6, составляющей не менее 1/12 от максимального наружного диаметра рабочей поверхности 6 и внутренней части 2.

Впадины 8, изготовленные в виде смазочных каналов 8 и/или углублений, позволяют дополнительно снизить трение между рабочими поверхностями 5 и 6 за счет смазочных свойств лекарственного средства, а указанное соотношение длин этих рабочих поверхностей и максимального наружного диаметра рабочей поверхности 6 внутренней части 2 исключает отклонение продольных осей 3 и 4.

В случае, если плунжерная пара имеет внутреннюю часть 2, которая совершает возвратно-поступательные или возвратно-поступательно-вращательные движения, торец 7 внутренней части 2 выполняется вогнутой или выпуклой формы для увеличения площади взаимодействия с лекарственным средством.

При выполнении плунжерной пары с шибером 9 продольная ось 10, которая совпадает с продольной осью 4 наружной рабочей части 1, все его элементы проявляют при работе те же свойства, что и элементы наружной части 1 внутренней части 2.