Устройство для контроля жидкости в потоке на наличие механических частиц Советский патент 1985 года по МПК G01N21/85 G01N15/00 

I . и Изобретение относится к контролю частоты лекарственных средств, напри мер инъекционных растворов, и может найти применение в производстве жидких продуктов, к чистоте которых предъявляются повышенные требования, например, для инъекционных растворов в фармацевтической, витаминной и дру гих отраслях промышленности. Известен спектрометр для измерений размеров частиц, содержащий контроль ную камеру с внутренней поверхностью вьтоЛненной в форме шара Ульбрихта и имеющую отверстия для входа и выхода исследуемой жидкости и светового потока, а также каналы для подвода отфильтрованного воздуха для сохранения капиллярности жидкости в зоне контроля, экран, -задерживающий прохождение прямого светового потока. осветительную систему, установленную перед камерой перпендикулярно потоку жидкости, регистрирующую систему с фотоэлектронным умножителем,, прозрачный капиллярный туб , диаметр которого уменьшается в районе зоны контроля, служащий, для ввода исследуемой жидкости и отфильтрованной (эталонной), и второй прозрачный капиллярный туб, с воронкой для вывода исследуемой жидкости 1 Однако при использовании устройст ва оценка величины инородных тел, содержащихся в контролируемой жидкости, достаточно сложна к ненадежна в связи с необходимостью наполнения контрольной камеры той же жидкостью что и контролируемая, но предварительно тщательно отфильтрованной. Чувствительность и надежность обнаружения инородных тел недостаточно высока, так как наличие экрана препятствует прохождению к светоприемнику прямого светового потока, рассеянного инородными частицами. а также вводит дополнительные погреш ности из-за отражений световых потоков от самого экрана и деталей его крепления. Кроме того, имеются поте ри лучистой энергии вследствие экранирования световоспринимающей поверхности фотоприемника, которая не вписывается во внутреннкно поверхность сферы. Возможно появление ошибок из-за образования брызг на участке зоны контроля при входе раствора в воронку, которые фиксируются как инородные тела. 92 Невозможна длительная эксплуатация спектрометра в производствнных . условиях, так как сфера контрольной камеры изнутри покрывается -толстым (2,5-3,0 мм) слоем накопленной окиси магния, обладающим наилучшими фотометрическими свойствами, но механически очень непрочным. Наиболее близким к предложенному техническому решению является устройство для контроля жидкости в потоке на наличие механических частиц, содержащее контрольную камеру с отражающей внутренней поверхностью, средство для создания капиллярного . потока исследуемой жидкости с прозрачной емкостью в зоне контроля, расположенной в одном из фокусов отражающей поверхности контрольной камеры, регистрирующую систему с фотоприемником, установленным в другом fee фокусе, и осветительную систему. При этом осветительная система и рабочая поверхность фотоприемника размещены соосно большой оси симметрии контрольной камеры, а для экранирования прямого воздействия излучения на рабочую поверхность фотопркемника устройство снабжено гасителем излучения конической формы . В известном устройстве, таким образом, несколько снижены потери лучистой энергии вследствие экранирования рабочей поверхности фотоприемника, которая не вписывается во внутреннюю поверхность сферы. Однако установка гасителя вводит дополнительные погрешности из-за отраженных световых потоков от самого гасителя и элементов его крепления. Кроме того, создание в устройстве вокруг контролируемого потока воздушной рубашки сопровождается возникновени-. ем завихрений, что способствует попаданию .вместе с воздухом дополнительных частиц, а это также снижает точность измерений. Целью изобретения является повышение точности контроля и упрощение устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для контроля жидкости в потоке на наличие механических частиц, содержащем контрольную камеру с отражаюпщй внутренней поверхностью, средство для создания капиллярного-потока исследуемой жидкости с прозрачной емкостью в зоне контроля, расположенной в одном из фокусов отражающей поверхности контрольной камеры, регистрирующую систему с фотоприемником, установленным в другом ее фокусе, и осветительную систему, контрольная каме ра выполнена в виде эллиптического цилиндра с основаниями, при этом прозрачная енкость выполнена в виде капиллярной трубки, расположенной параллельно образующей этого цилинд ра, а осветительная система размещена вдоль оси трубки. Кроме того, для расширения диапазона исследуемых жидкостей контрольная камера - по крайней мере одно из ее основания выполнено с возможностью возвратно-поступательного перемещения и фиксации вдоль оси цилиндра. Контроль жидкости, например инъе ционных растворов, указанным способом можно осуществлять в процессе фильтрации и/или для установления неисправности фильтрующих элементов Изобретение позволяет уменьшить погрешность измерений и упростить устройство за счет исключения гасителя, а также необходимости создани воздушной рубашки вокруг контролируемого потока. Процесс контроля предусматривает обнаружение частиц размером поря ка 5 мкм и Bbmie (с учетом величины максимально допустимых для инъекционных растворов размеров частиц). На практике установлено, что величи загрязненности растворов (количеств частиц в единице объема) колеблется в широких пределах (в одном литре раствора в пределах 10 -10 частиц Нижний предел диапазона указывает н пригодность раствора к использовани в .медицинских целях. Применение в предлагаемом устройстве фотоприемни ка, например фотоэлектронного умножителя, обладающего интегральным свойством преобразования лучистой энергии, требует наличия в зоне контроля одной частицы(для правильной регистрации величины и количест ва посторонних механических частиц в потоке жидкости),для чего зона контроля должна быть ограничена при контроле не только в поперечном сечении (что достигается капиллярностью потока), но и по высоте. Минимальная высота контрольной 19 4 камеры должна соответствовать верхнему пределу количества частиц в одном литре раствора и может быть рассчитана по известной формуле объем, приходящийся на одну где частииу и равный I мл/ч; V г--т-с - rt - диаметр капилляра (внутренний диаметр прозрачной трубки). Скорость прохождения контролируемой жидкости в соответствии с установленной BbicoTOf определяется по известной формуле где t минимальное время контроля, Если количество частиц в контролируемой жидкости не велико (т.е. загрязненность незначительна), то контрольная камера должна быть высокой, так как увеличение зоны контроля приводит к повышению световой энергии, попадающей на фотоэлектрический умножитель, вследствие увеличения косинуса угла падения (.телесного угла) светового потока на отражающ то поверхность эллиптического отражателя, т.е. к повьшению чувствительности и надежности обнаружения. Однако при значительной высоте контрольной камеры увеличивается вероятность попадания в зону контроля одновременно нескольких частиц и .получения от них суммарного сигнала (интегральный эффект). Таким образом, для обеспечения контроля жидкостей S значительном диапазоне загрязненности требуется изменять высоту камеры (в обратно пропорциональной зависимости от загрязненности) до установления оптимальной высоты. На фиг. I показан пример конструктивного выполнения устройства для обнаружения часТиц (без регистрирующей системы), вертикальный разрезi на иг. 2 - структурная схема устройства на фиг. 3 - скеиА прохождения световых лучей, рассеянных частицамио Устройство содержит (фиг. 1 и 2) осветитеяьн систему I, установленную вдоль оси прозрачной капиллярной трубки 2, (средство для создания капиллярного потока с прозрачной емкостью), и содержащую источник 3 света, в качестве которого может быть использована обычная лампа накаливания, и линзу 4, служащую для формирования освещенной зоны 5 конт роля, контрольную камеру 6, крышку 7 и корпус 8, Капиллярная трубка 2 пересекает контрольную камеру 6 с отражающей внутренней поверхностью 9, вьтолненную в виде эллиптическог цилиндра с основаниями 10 и 11, причем по крайней мере одно из осно ваний (на фиг. 1 основание 10), установлено с возможностью возвратно-поступательного перемещения и фиксации вдоль оси далиндра с помощью регулировочного винта 12 и упор ной шайбы 13. В одном из фокусов(f) отражающей поверхности цилиндра установлен фотоприемник 1А, а в дру гом фокусе а размещена прозрачная трубка 2, Устройство также содержит волоконный световод 15с модуляторо 16, осветитель 17, служащий для калибровки устройства, и (фиг.2) регистрирующую систему, содержащую усилитель 18, ширина полосы пропускания которогЪ согласована с длительностью импульсов,.возникающих при прохождении инородными телами контрольной камеры 6, анализатор 19 импульсов для распределения импульсов , поступающих последовательно во времени, по величинам амплитуд, фзгнкционально связанных с размерами инородных частиц, и для суммирования импульсов, имеющих одинаковые амплитудные значения, цифропечатаю щ.ее устройство 20 для фиксации на бумажной ленте информации о количестве и величине амплитуд импульсов, соответствующих количест ву и геометрическим, размерам | величинам) инородных частиц, насос 21 для прокачивания контролируемой жидкости непрерьшно или отдельными дозами. Отражакацая поверхность 9 покрыта зеркальным покрытием, имеющим максимальный коэффициент отраж ния. Зона 5 контроля расположена в фокальной плоскости отражающей поверхности цилиндра, ограничена ег высотой инаходится на уровне чувстви тельности элемента фотоприемника 14. Устройство работает следующим образом. лДо начала контроля включают осветитель 17, модулируют световой поток модулятором 16 и передают его через световод 15 на фотоприемник 14, обеспечивая получение на выходе анализатора 19 импульсов сигнала, соответствующего частице с минимально допустимым размером. Перемещением основания 10 с помощью регулировочного винта 12 и упорной шайбы 13 устанавливают минимальную высоту контрольной камеры 6, определенную по указанной формуле. Контролируемый поток жидкости с постоянной скоростью, соответствующей минимальной высоте контрольной камеры, непрерывно или отдельными дозами пропускают через прозрачную капиллярную трубку 2 снизу вверх. Одновременно све-товой поток от источника 3 света через линзу 4 проходит по капиллярной трубке 2, освещая поток исследуемой жидкости и образуя зону 5 контроля. Увлекаемые потоком жидкости инородные частицы в зоне контроля рассеивают световые потоки. Рассеянный свтгтовой поток ЕУ| (фиг, 3) суммируется со световыми потоками FJ. , fi , Ff., Ff и другими отраженными от поверхности 9 потоками и концентрируется на чувствительном злементе фотоприемника 14, Последовательность импульсов с выхода фотоприемника подается на усилитель 18 и анализатор 19 импульсов. С последнего информация поступает на цифропечатающее устройство 20, показание которого соответствует количеству частиц, находящихся в контролируемом объеме жидкости. Если показание цифропечатающего устройства 20 соответствует высшему пределу максимальной границы диапазона, то контроль осуществляют на минимальной высоте. Если показания цифропечатающего устройства ниже высшего предела максимальной границы диапазона, то с помощью винТа 12 и упорной шайбы 13 осуществляют перемещение основания 10 (меняют высоту контрольной камеры) до тех пор, пока показания цифропечатающего устройства не начнут умень.шаться. Достигнутая высота камеры является оптимальной для надежного контроля жидкости, и при этой высоте, осуществляют определение размеров и счет частиц описанным способом. Таким образом, ограничение высоты контрольной камеры осуществляют в

71I574I9

обратно пропорциональной Григодност.Граст орГ Гво можносот загрязненности использования его в производжипкости. с выхода анализатора 19ти

с ;;алм;жет поступать на устройствостве.

- 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЖИДКОСТИ В ПОТОКЕ НА НАЛИЧИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ЧАСТИЦj содержащее контрольную камеру с отражающей внутренней поверхностью, средство для создания капиллярного потока исследуемой жидкости с прозрачной емкостью в зоне . контроля, расположенной в одном из фокусов отражающей поверхности контрольной камеры, регистрирующую систему с фотоприёмником, установленным в другом ее фокусе, и осветительную систему, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля и упрощения устройства, контрольная камера вьтолнена в внде эллиптического цилиндра с основаниями, при этом прозрачная емкость выполнена в виде капиллярной трубки, расположенной параллельно образующей этого цилиндра, а осветительная система размещена вдоль оси трубки. 2. Устройство по It. 1 , с т л и(Л чающееся тем, что, с целью расширения диапазона исследуемых жидкостей, контрольная камера по крайней мере одно из ее оснований выполнено с возможностью возвратнопоступательног.о перемоцення и фиксации вдоль оси цилиндра

/

гт

/«

Фмг.г