Управляемый микродозатор для жидких и газообразных немагнитных сред Российский патент 2022 года по МПК G01F11/00 

Изобретение относится к устройствам для дозирования и контроля объемного расхода и может найти применение при управляемом дозировании малых объемов газов и немагнитных жидкостей.

Известно устройство для прецизионного дозирования жидкости (см. патент РФ № 2 736 032 B01F 3/04, опубликованный 21.09.2018 Бюл. № 27), которое состоит из узла гидростатического взвешивания с мерной емкостью, заполненной жидким реагентом, тестовой емкостью, подвешенной к тензодатчику, расположенному изнутри на крышке мерной емкости, дозатора реагента, расходомера флюида и системы управления.

Недостатком являются периодический, а не непрерывный характер работы, его размеры, сложность реализации, невозможность дозирования микропорций жидкости.

Известен микродозатор жидкости (см. патент РФ № 2736342 МПК G01F 11/08, опубликованный 16.11.2020 Бюл. № 32), содержащий корпус, внутренней объем которого разделен перегородкой, в одной из которой находится дозируемая среда, в другой газогенерирующая легкокипящая жидкость, управляя количеством и температурой которой, создается давление на деформируемую перегородку, по действием которого она смещается, вытесняя дозируемую среду.

Недостатком является сложность реализации, необходимость контроля значительного количества параметров, термостабилизация, использование расходных материалов: газогенерирующей легкокипящей жидкости.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является принятый за прототип дозатор газа (см. патент РФ № 2366 903 G01F 11/00, опубликованный 10.09.2009 Бюл. № 25), в котором дозировка газа осуществляется посредством управляемого перемещения к цилиндрическом контейнере магнитожидкостной перегородки, удерживаемой неоднородным магнитным полем кольцевого магнита, которое реализовано с помощью электродвигателя с системой управления, контроль расхода осуществляется с помощью подсчета количества проходящих через магнитную жидкость пузырьков, без определения объема каждого из них.

Недостатком являются данного способа невозможность организации непрерывного дозирования, отсутствие возможности управления расходом, а также невозможность организации визуального контроля и определения расхода дозируемой среды.

Технической задачей предлагаемого изобретения является управляемое непрерывное дозирование микробъемов жидких и газообразных немагнитных сред с возможностью визуального контроля и точного определения расхода дозируемой среды.

Технический результат по организации управляемого непрерывного дозирования достигается путем использования комбинированной магнитной системы, прозрачного тонкого канала и инжекции дозируемой среды в нанодиспресную магнитную жидкость.

На чертеже (Фиг.1) схематически изображен управляемый микродозатор для жидких и газообразных немагнитных сред.

Устройство (Фиг.1) включает следующие элементы: в контейнер, представляющий собой плоский оптически прозрачный канал 1, прочно закрепленный на немагнитной конструкции 2, залита нанодисперсная магнитная жидкость 3, верхний конец которого соединен с химическим реактором или другой емкостью, куда осуществляется дозировка. В области смены знака градиента магнитного поля кольцевого магнита 4 путем инжекции с помощью шприцевого насоса 5 через капилляр 6 образуется первоначальный левитирующий объем дозируемого немагнитного включения 7. При дальнейшей подаче дозируемой среды от объема 7 отделяются микрокапли и микропузыри 8, размер которых может управляться с помощью изменения магнитного поля с помощью электромагнита 9, жестко закреплённого соосно кольцевому постоянному магниту 4, с управляемым источником питания 10. Осуществляется видеофиксация поведения капель и пузырьков в проходящем свете с помощью высокоскоростной камеры 11 и осветителя 12, жестко закрепленными на конструкции 2 немагнитными креплениями (на чертеже не показаны). Кадры видеосъёмки поступают на персональный компьютер 13, где проходит обработка полученных изображений, на основании которой производится непрерывная оценка расхода жидких и газообразных немагнитных сред и управление устройством путем напряжения на электромагните 9.

Оригинальность предлагаемого изобретения заключается в том, что возможен визуальный контроль процесса дозирования, реализована возможность управления размером отделяющихся микропузрьков и микрокапель посредством источника магнитного поля переменной величины, а также отсутствия контакта дозируемой среды с твердыми подвижными частями, что может быть важно для деликатных биологических жидкостей, например, крови.

Использование: для управляемого дозирования малых объемов газов и немагнитных жидкостей. Сущность изобретения заключается в том, что управляемый микродозатор для жидких и газообразных немагнитных сред содержит контейнер, заполненный магнитной жидкостью и размещенный с помощью немагнитных креплений в кольцевом постоянном магните, при этом контейнер выполнен в виде плоского оптически прозрачного канала с капилляром-инжектором для подачи немагнитных дозируемых сред, что позволяет реализовать видеофиксацию размера отрывающихся пузырьков и немагнитных капель с помощью закреплённой на немагнитной конструкции высокоскоростной камеры и осветителя, работающих в проходящем свете, при этом изменение размера дозируемых сред осуществляется с помощью управляемого электромагнита, жестко закреплённого соосно кольцевому постоянному магниту. Технический результат: обеспечение возможности управляемого непрерывного дозирования микробъемов жидких и газообразных немагнитных сред с возможностью визуального контроля и точного определения расхода дозируемой среды. 1 ил.

Управляемый микродозатор для жидких и газообразных немагнитных сред, содержащий контейнер, заполненный магнитной жидкостью и размещенный с помощью немагнитных креплений в кольцевом постоянном магните, отличающийся тем, что контейнер выполнен в виде плоского оптически прозрачного канала с капилляром-инжектором для подачи немагнитных дозируемых сред, что позволяет реализовать видеофиксацию размера отрывающихся пузырьков и немагнитных капель с помощью закреплённой на немагнитной конструкции высокоскоростной камеры и осветителя, работающих в проходящем свете, при этом изменение размера дозируемых сред осуществляется с помощью управляемого электромагнита, жестко закреплённого соосно кольцевому постоянному магниту.