Аналитический комплекс для пробоподготовки жидких сред Советский патент 1991 года по МПК G01N1/10 

Изобретение относится к аналитической технике, в частности к устройствам для подготовки жидких проб, и может быть использовано в агрохимических, научно-исследовательских и производственных лабораториях при проведении массовых анализов почвенных и растительных образцов, в системах защиты окружающей среды при анализах поверхностных и сточных вод, а также в любых лабораториях других отраслей народного хозяйства при массовых анализах различных веществ

Наиболее близким к предлагаемому является устройство отбора и дозирования жидких проб типа УОД, содержащее блок подачи декадных кассет, включающий транспортер кассет с исходными растворами и транспортер кассет для приготовления проб, работающие от общего привода с датчиками для подачи команд на пробоотборник, устройство переноса пробоотборного патрубка и блок управления.

Однако для исходных растворов и приготовления проб используются разные касю

Ю

ю ел

сеты, перемещение которых осуществляется разными транспортерами,

Транспортеры кассет вмещают всего по одной декадной кассете, т,е, всего десять проб, что отрицательно влияет на производительность анализа, Возможность увеличения емкости транспортеров отсутствует, поскольку приводит к значительному усложнению конструкции, к необходимости создания двух отдельных блоков подачи кассет, значительному повышению материалоемкости.

Отсутствует учет количества обработанных проб, отсутствует контроль достоверности приготовленных проб.

При перемещении пробозаборного патрубка происходит срыв капель исходного раствора, что отрицательно сказывается на метрологических показателях измерений, в том числе на достоверности приготовленных проб,

Целью изобретения является обеспечение достоверного контроля проб, повышение производительности, уменьшение металлоемкости,

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, включающем блок подачи декадных кассет с емкостями и датчиками, связанными с пробоотборником, устройство переноса пробоотборного патрубка с кронштейнами, дозаторами, блок управления приводами,один из блоков подачи кассет выполнен в виде двухрядных кассет, образованных из двух кассет с одинаковым шагом между емкостями, с помощью пазов-выступов, магнитов, причем расстояние от оси крайних емкостей до торцов кассеты равно половине шага между емкостями, а один из кронштейнов устройства переноса пробоотборного патрубка снабжен перемешивающими устройствами и пробоотборным патрубком на расстоянии, равном расстоянию между рядами емкостей кассет,причем перемешивающие устройства снабжены промывочными устройствами, выполненными в виде ванночки с проточной водой, присоединенной к приводу.

При работе с агрессивными средами на декадную кассету устанавливается швелле- рообразный каркас с отверстиями на параллельных сторонах для дополнительных емкостей с прижимными фиксаторами для каждой емкости с возможностью их вертикального перемещения в пределах каркаса. Кроме того, в рабочей зоне блока подачи для обеспечения возможности транспортирования как однорядных, так и двухрядных кассет, напротив датчиков касательно к движущейся кассете установлен компенсатор толщины кассет, выполненный, например, в виде подпружиненной планки с роликами,

Двухрядная декадная кассета выполнена спаренной с возможностью состыковываться и расстыковываться с помощью двух пазов и выступов и постоянных магнитов с одинаковым шэгом между емкостями, причем расстояние от оси крайних емкостей до

торцов кассеты равно половине шага между емкостями, что обеспечивает сплошную цепь емкостей с одинаковым шагом при следовании кассет друг за другом, Это позволяет использовать каждую половину для

различных видов анализа и для сохранения исходной пробы, необходимой для повторного контроля достоверности пробы.

В одном блоке подачи кассет могут транспортироваться однорядные или двухрядные декадные кассеты, управляя работой датчиков соответствующих пробоподготовительных устройств; перемещаясь с помощью механизмов перемещения, кассета выполняет роль командозадающего элемента, включая через датчики соответствующие устройства. Это позволяет автоматизировать цикл пробоподготовки и проводить массовые анализы в автоматическом режиме

На кронштейне устройства переноса

пробоотборного патрубка, имеющего два рабочих положения, установлены перемешивающие устройства (мешалки) относительно патрубка на расстоянии, равном

расстоянию между рядами кассет (или между осями емкостей двух рядов), подсоединенные к приводу. Такой конструкцией достигается одновременно отбор, дозирование, перемешивание пробы, что позволяет повысить производительность и достоверность анализа.

Предлагаемой конструкцией пробоотборного патрубка, имеющего два рабочих

положения, достигается минимальное его перемещение о г емкости с исходной пробой к емкости для приготовления пробы, что исключает возможность отрыва капли пробы с пробоотборного патрубка и искажение результатов анализа.

Устройство обмыва мешалок устанавливается под мешалками при их первом рабочем положении с пробоотборным патрубком во время дозирования отобранной пробы с возможностью возвратно-поступательного движения в вертикальной плоскости. Предлагаемая конструкция устройства обмыва позволяет проводить мойку мешалок одновременно с дозированием пробы.

При работе с агрессивными средами на декгдную кассету устанавливается швелле- рообразный каркас с отверстиями на параллельных сторонах для дополнительных емкостей из агрессивностойкого материа- ла, например стекла или фторопласта с при- жимными фиксаторами для каждой емкости. Предлагаемая конструкция каркаса исключает необходимость наличия дополнительной кассеты, позволяет удобно работать с агрессивными средами, так как емкость в каркасе может фиксироваться оператором, на любой высоте в пределах каркаса,

Напротив датчиков в рабочей зоне бло- ка подачи кассет устанавливается касательно к движущейся кассете компенсатор толщины кассет, выполненный в виде подпружиненной планки с вращающимися ро- ликами. Он позволяет компенсировать разброс размеров как по толщине кассеты, связанный с технологией их изготовления, так. и при сборке деталей блока подачи кассет.

На фиг.1 представлен аналитический комплекс в первом рабочем положении (а - блок дозирования; б - блок подачи кассет); на фиг.2 - блок подачи кассет в плане; на фиг.З - мешалки и пробоотборный патрубок; на фиг.4 - то же, в положении отбора; на фиг,5-двухрядная разборная декадная кассета с емкостями из агрессивного материала; на фиг,6 - каркас с емкостями, разрез; на фиг.7 - то же, вид сбоку.

Устройство содержит блок 1 подачи кас- сет с зонами подачи кассет (питатель), сбора кассет (накопитель) и рабочей, дозаторы 2 и 3, пробоотборник 4, устройство 5 переноса пробоотборного патрубка, пробоотборный патрубок 6, подвижный кронштейн пробо- отборного патрубка 7, мешалки 8 с приводом, устройство 9 обмыва с приводом, ванночку 10, двухрядную спаренную кассету 11, пазы (ловители) 12, выступы 13, постоянные магниты 14, датчики 15-24, блок управления 25, толкатель кассет26, компенсатор 27 толщины кассет с вращающимися роликами, съемный каркас 28, фиксаторы 29, дополнительные емкости 30,

В одном блоке подачи кассет 1 транспортируются в зонах питателя, накопителя и рабочей двухрядные декадные кассеты 11 с одинаковым шагом между емкостями, спаренные с помощью двух пазов 12 и двух выступов 13 и двух постоянных магнитов 14 в единый конструктив, причем расстояние от оси крайних емкостей до торцов кассеты равно половине шага между емкостями. Это позволяет при перемещении кассет 11 друг

за другом образовать сплошную цепь емкостей с одинаковым шагом.

Устройство переноса пробоотборного патрубка 5 содержит подвижный кронштейн 7 с закрепленными на кем двумя мешалками 8 и патрубком 6 на расстоянии между ними, равном расстоянию между рядами кассет.

Под мешалками 8, находящимися вместе с патрубком 6 в пераом рабочем положении (при дозировании отобранной пробы), установлено устройство для их обмыва 9, имеющее ванночку 10 с проточной водой, перемещающуюся с помощью привода в вертикальной плоскости, совершая возвратно-поступательное движение, обеспечивая погружение и вывод из нее мешалок 8, В случае работы с агрессивными средами на декадную кассету 11 устанавливается швел- лерообразный съемный каркас 28 с отверстиями на параллельных сторонах для дополнительных емкостей 30 с фиксаторами 29 для каждой емкости, перемещающейся оператором в пределах каркаса 28. В случае транспортирования в одном блоке подачи 1 однорядных и двухрядных кассет 11 в рабочей зоне блока подачи кассет 1 напротив датчиков 15-19 касательно к движущей кассете 11 установлен компенсатор толщины кассет 27-, выполненный в виде подпружиненной планки с вращающимися роликами.

Кронштейн 7 имеет два рабочих положения: первое - когда пробоотборный патрубок 6 расположен над емкостью декадной спаренной кассеты 11 в ряду, где готовится проба, а мешалки 8 расположены над ванночкой 10. и второе - когда пробоотборный патрубок 6 погружен в емкость декадной кассеты 11 в ряду для отбора аликвот, а мешалки 8 погружены в емкости декадной кассеты 11 в ряду, где готовится проба для перемешивания смеси пробы и реагента, Перемещение, опускание и подъем пробо- отборного патрубка б и мешалок 8 осуществляются подвижным кронштейном 7.

В блоке подачи кассет 1 установлены датчики 15-19, управляющие работой про- боподготовительных устройств; в зоне накопителя установлены датчики 21 и 22, а в зоне питателя установлены датчики 23 и 24 механизма перемещения кассет. Датчики 15-19, 21 -24, например, индуктивные датчики, датчик 20, например, геркон.

Устройство работает следующим образом.

Блок подачи кассет 1 загружается партией из десяти декадных спаренных кассет 1 и включением кнопки ПУСК блока управления 25 кассеты 11 из питателя перемеща- ется в рабочую зону с помощью механизма

перемещения, работающего по получении команды отдатчика 15 при касание с движущей кассетой 11. При касании с дат чиком 16 от устройства переноса пробоогборного патрубка 5 кронштейн 7 перемещается и погружает пробоотборный патрубок 6 в первую емкость первого ряда кассеты 11, Пробоотборное устройство 4 отбирает заданную аликвоту раствора и с помощью кронштейна 7устройства 5 вновь переносит патрубок 6 и аликвота дозируется в первую емкость второго ряда кассеты 11. Далее кассета перемещается на один шаг в рабочей зоне блока подачи кассет 1, а кронштейн 7 устройства переноса 5 погружает пробоотборный патрубок 6 во вторую емкость первого ряда кассеты 11, где производится отбор аликвоты и с помощью устройства переноса 5 перемещает пробоотборный патрубок 6, устанавливая его над второй емкостью второго ряда кассеты Л. В это время кассета 11 касается датчиков 17 и 18, которые дают команду о включении дозаторов реагентов 3 и 4, т.е. осуществляется дозирование аликвоты во вторую емкость второго ряда кассеты 11 и дозирование реагента в первую емкость второго ояда кассеты 11. Кассета 11 вновь перемещается в рабочей зоне на шаг с помощью механизма перемещения в блоке подачи 1, Пробоотборный патрубок б погружается з третью емкость первого ряда кассеты 11, а первая мешалка 8 - в первую емкость второго ряда кассеты 11. Одновременно производится отбор аликвоты из третьей емкости первого ряда кассеты 11 и перемешивание смеси в первой емкости второго ряда кассет ы 11, после чего кронштейном 7 пробоотборный патрубок 6 устанавливается над третьей емкостью второго ряда кассеты 11, а мешалки 8 над ванночкой 10с проточной водой. В это время срабатывает датчик 19 от устройства обмыва 10 и осуществляется одновременно дозирование аликвоты в третью емкость первого ряда кассеты 11, реагента - дозатором 3 во вторую емкость второго ряда кассеты 11, также подъем ванночки 10 с погружением в нее и обмыв мешалок 8 и эозвращение ванночки 10 в исходное положение. Кассета 11 перемещается еще на один шаг в рабочей зоне. Патрубок 6 погружается в четвертую емкость первого ряда кассеты 11, а первая мешалка 8 - во вторую емкость второго ряда кассеты 11. Производится одновременно отбор аликвогы из четвертой емкости первого ряда кассеты 11 и перемешивание смеси во второй емкости второго ряда кассеты 11, после чего патрубок б устанавливается над четвертой емкостью второго ряда кассеты 11. а мешалки 8

- над ванночкой 10 с проточной водой, Затем осуществляется одновременно дозирование аликвоты в четвертую емкость, а реагентов дозаторами 2 и 3 соответственно

а третью и первую емкости второго ряда кассеты 11. а также подъем ванночки 10, погружение в нее и обмыв мешалок 8 и возвращение ванночки Ю в исходное положение и т.д. Далее цикл подготовки проб

0 производите аналогично описанному, т.е. при нахождении кронштейна 7 устройства переноса 5 в одном из рабочих положений (фиг.З) производится отбор аликвоты из п-ой емкости первого ряда кассеты 11, а в двух

5 других предшествующих емкостях (п-2 и п- --4) второго ряда кассеты 11 - перемешивание проб. В другом рабочем положении производится дозирование аликвоты в п-ую емкость второго ряда кассеты 11 и дозиро0 вание реагентов дозаторами 2 и 3 соответственно в две другие предшествующие емкости (п-1 и п-3) и обмыв мешалок. Далее при движении кассета 11 касается датчика 20 и срабатывает устройство счета кассет

5 11. С помощью датчиков 21 и 22 происходит срабатывание механизма перемещения кассет 11 в зону накопителя. При заполнении накопителя процесс автоматической об- оаботки партии проб (десять кассет - сто

0 проб) заканчивается, причем в емкостях второго ряда кассеты 11 находятся приготовленные пробы, а в емкостях первого ряда кассеты 11 - остаток исходных проб для контроля или анализа,

5Продолжительность цикла подготовки

одной пробы длится до 12 с (в зависимости от объемов отбираемых аликвот проб, и дозируемых реагентов). Объемы отбираемых проб колеблются от 0,1 до 10 мл, а дозируе0 мых реагентов от 0,1 до 20 мл.

При необходимости контрольных проверок выборочных проб или их подготовки для повторных анализов кассета 11 разъединяется (фиг.З), к еэ половине с исходны5 ми пробами присоединяется другая половина с пустыми чистыми ем остями. Такие кассеты устанавливаются в блоке подачи 1 устройства. На блоке управления 25 набирается информация о номерах емко0 стей, подлежащих контролю, и выборочные пробы для контроля или все подряд для повторных анализов автоматически готовятся, как это было описано. Если необходимо произвести разбавление приготовленных проб,

5 то к половине кассеты 11 с приготовленными пробами присоединяется другая половина с чистыми пустыми емкостями. Двухрядные кассеты устанавливаются в блоке подачи 1 и производится их обработка по описанному алгоритму, т.е. отбирается

аликвота пробы из емкости первой половины кассеты 11, переносится и дозируется в емкости второй половины кассеты 11 и туда же дозируется разбавитель и т.д. Если про- боподготовка производится с высокоагрессивными средами, то для этого достаточно иметь швеллерообразный сьемный каркас 28 с дополнительными емкостями 30 с фиксаторами 29 для каждой емкости 30. Для удобства транспортирования в одном блоке подачи 1 однорядных и двухрядных кассет 11 в рабочей зоне блока подачи 1 кассет, напротив датчиков 15-19 касательно к движущейся кассете установлен компенсатор 27 толщины кассет в виде подпружиненной планки с вращающимися роликами. Компенсатор 27 позволяет учитывать возможный разброс размеров по толщине кассеты 11, а также размеров деталей и погрешностей сборки элементов блока подачи 1. Таким образом, декадная спаренная кассета 11 выполняет роль командозадающего элемента, который при контакте с датчиками 15-24 включает соответствующие пробо- подготовительные устройства. В результате поступления каждой последующей кассеты в рабочей зоне образуется сплошная цепь кассет, при которой все датчики 13-19 остаются замкнутыми, т.е. обеспечивается разрешение на работу всех пробоподгото- вительных устройств, а запуск механизма перемещения кассет осуществляется по сигналу от пробоотборника и только после выполнения каждым пробоподготовитель- ным устройством заданной ему функции (до- зирование, перемешивание и т.д.) по электрической цепи, коммутация которой обеспечивается от датчиков 15-19 к соответствующим им устройствам пробопод- готовки. Последняя кассета 11 последовательно размыкает все датчики 15-24. Толкатель 26 механизма перемещения кассет 11 в питателе, соприкасаясь с датчиком 23, переключает его на реверс, при этом осуществляется возврат толкателя 26 в исходное положение, где механизм перемещения кассет 11 в питателе отключается при отсутствии контакта с датчиком 24.

Применение разделяющейся двухрядной кассеты 11 позволяет увеличить производительность анализов и создать удобство в эксплуатации. Так, например, после приготовления партии проб кассеты 11 могут быть разделены и каждая из половин может быть использована одновременно для различных видов анализа: с приготовленными пробами - на фотоколориметр, а с исходными раствооами - на пламенный фотометр или иономер, т.е. там, где не требуется подготовки пробы, и т.д.

Возможность наличия в однсм ряду двухрядной кассеты исходного раствора, а в другом ряду для приготовления проб - свободных емкостей обеспечивает минимально

возможное перемещение пробоотбсрного патрубка от емкости с исходной пробой к емкости для ее приготовления (в предлагаемом устройстве оно составляет менее 20 мм).

0 Исключается возможность отрыва капли пробы с пробоотборного патрубка, т,е. обеспечивается гарантированная метрология результатов анализа, а также уменьшаются в два раза габариты устройства.

5 Применение спаренных двухрядных декадных кЕСсет позволяет при проведении массовых анализов за рабочую смену анализировать до 2000 образцов одновременно по 6-10 показателям, т.е. готовить одновре0 менно до 20,0 тыс. проб и вести их точный количественный учет.

Возможность сохранения каждого исходного раствора (пробы) до получения результатов измерений обеспечивает

5 достоверность контроля проб.

.Формула изобретения

1.Аналитический комплекс для пробо- лодготоьки жидких сред, содержащий блок пэдачи кассет с емкостями и датчиками, свя0 занными с пробоотборником, устройством переноса пробоотборного патрубка с кронштейнами, дозаторами, блоком управления и приводами, отличающийся тем, что, с целью обеспечения достоверного контро5 ля |троб, повышения производительности и уменьшения металлоемкости, один из блоков подачи кассет выполнен в виде двухряд- нь х кассет, образованных из двух кассет с помощью пазов-выступов и магнитов, с оди0 маковым шагом между емкостями в каждом ряду, причем расстояние от оси крайних емкостей до торцов кассет равно половине шага между емкостями, а один кронштейн устройства переноса пробоотборного пат5 рубка снабжен перемешивающими устройствами и пробоотборным патрубком, расстояние между которыми равно расстоянию между рядами емкостей кассет, причем перемешивающие устройства снабжены

0 промывочными устройствами, выполненными в виде ванночки с проточной водой, подсоединенной к приводу.

2.Комплекс по п.1.отличающий- с я тем, что, с целью повышения удобства

5 работы с агрессивными средами, кассета снабжена швеллерообразным каркасом с отверстиями на параллельных сторонах и дополнительными емкостями, размещенными в отверстиях и снабженными прижимными фиксаторами для каждой емкости,

установленными с возможностью вертикального перемещения емкостей R пределах каркаса.

3. Комплекс по п. 1, о т л и ч а ю щ и и - с я тем, что, с целью удобства эксплуат ации.

повышения производительности, блок подачи кассет снабжен установленным напротив датчика касательно к движущей кассете компенсатором толщины кассет, выполненным, например, в виде подпружиненной планки с роликами,

Изобретение относится к аналитической технике, в частности к устройствам для подготовки жидких проб, и может быть использовано в агрохимических, научно-исследовательских и производственных лабораториях. Изобретение позволяет повысить производительность, уменьшить металлоемкость и обеспечить достоверный контроль проб. Устройство содержит блок подачи кассет, декадные кассеты с емкостями, на боковых поверхностях которых нанесены пазы для стыковки с механизмом перемещения, установленным в блоке подачи кассет, пробоотборник, устройство переноса пробоотборного патрубка, дозатор, мешалку блок управления, устройство обмыва Две декадные кассеты с одинаковым шагом между емкостями выполнены с возможностью стыковаться, например с помощью пар пазов, выступов и магнитов в единый конструктив Расстояние от оси крайних отверстий до торцов кассеты равно половине шага между емкостями. В блоке подачи кассет установлены датчики, осуществляющие одновременное фиксирование положения движения кассет и выдачу команды на дозирование, перемешивание и обмыв. На рычаге устройства переноса пробоотборного патрубка установлены перемешивающие элементы, работающие от привода. Устройство для обмыва мешалок во время дозирования отобранной пробы выполнено в виде ванночки с проточной водой, перемещаемой в вертикальной плоскости 2 з.п. ф-лы, 7 ил. С

19

10

ff

Фиг.1

2$

JN IN

ix ч

k-

11

11

f3 $ и г. 5