Дозатор жидкости Советский патент 1992 года по МПК G01F11/06 

ел

с

Изобретение относится к аналитической технике, а именно к многоканальным устройствам дозирования жидкости, и может быть использовано в сельском хозяйстве для анализа почв и кормов, медицине. биологии, пищевой, химической, нефтеперерабатывающей промышленности и др. Изобретение позволяет повысить эффективность дозирования за счет независимого регулирования доз в дозирующих цилинд

XI

о со ю XJ Ю

pax. Дозатор содержит блок 1 управления переключателями потоков, имеющий орган 2 переключения, переключатели 3 потоков, имеющие рычэги Л для переключения на- прлпления поюков жидкости во сходную или выходную магистраль, сигнализаторы 5 и G положения переключателей, дозирующие цилиндры 7 со штоками 8, на которых закреплены поршни 9, узел 10 возвратно- поступательного перемещения штокоо дозирующих цилиндров. Узел 10 имеет площадку 11 с выступом 12, которая имеет возможность перемещения о пазе 13. К площадке 11 жестко прикреплен ходовой винт 14. Другим концом оинт 14 вставлен в резьИзобретение относится к аналитической технике, а именно к многоканальным устройствам дозирования жидкостей, и может быть использовано о сельском хозяйстве для анализа почв и кормов, пищевой, химической, нефтеперерабатывающей промышленности, медицине, биологии, везде, где необходимо проведение анализа проб, для получения аликвот.

Известна автоматическая бюретка-дозатор, содержащая привод с ходовым винтом, дозирующее устройство, распределительный кран, указатель расхода титран- та, выполненный в виде оптической импульсной системы, включающей диск-обтюратор, размещенный на ходовом винте привода, источник излучения и светоприем- нпк, программно-задающее устройство и электронный счетчик импульсов, вход кото- рого соединен с выходом светоприемника, а выход подключен к входу программно-задающего устройства, связанного с приводом.

Указанное устройство работает следу- ющим образом. Перемещение поршня дозатора связано с перемещением импульсатора. Определенной порции жидкости соответствует определенное число электрических импульсов и задавая заранее нужный обьем жидкости можно по числу импульсов отмерить нужное количество жидкости,

Указанное устройство имеет следующий недостаток. Дозирование жидкости в нем происходит по одному каналу, что сни- жает производительность работы систем химическогоанализэ, в которых используется указанное устройство.

бовую втулку 15, снабженную зубчатым колесом 16. Дозатор содержит также реверсивный электродвигатель 17, на оси которого закреплено зубчатое колесо 18. имеющее зацепление с. зубчатым колесом 15, узел 19 измерения дозы, состоящий из диска 20 с отверстиями (импульсатора), по обеим сторонам которого расположены осветитель 21 и фоточувствительный элемент 22, усилителя 23 фототока и реверсивного счетчика 24 импульсов, задатчик 25 доз, выход которого подсоединен к первому входу блока 26 совпадения, узел 27 управления электродвигателем, блок 28 запрета и блок 29 разрешения. 8 ил.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является многоканальное дозирующее устройство, содержащее электродвигатель, устройство управления электродвигателем, устройство счета электрических импульсов соответственно дозируемым объемом, устройство ввода данных, блок совпадения, устройство перемещения штоков (поршней) дозирующих устройств, дозирующие устройства и узел переключения каналов истечения и забора жидкости.

Указанное устройство работает следующим образом. При помощи устройства ввода данных, устройства счета электрических импульсов дозируемых объемов и блока совпадения осуществляется включение электродвигателя через его устройство управления в одном из двух направлений. Включение осуществляется на время, нужное для отбора или дозирования нужных объемов жидкости одновременно во всех каналах. Отбор или дозирование производится перемещением поршней дозирующих устройств шприцевого типа при помощи устройства перемещения, При этом жидкость через клапана одновременно поступает в цилиндры всех дозирующих устройств или изгоняется из них.

Недостатком указанного устройства является следующее. Количество отмеряемых порций жидкости по всем каналам дозиро- взния одинаковое, что сужает область использования дозатора.

Цель изобретения - повышение эффективности за счет независимого регулирования доз в дозирующих цилиндрах.

Поставленная цель достигается тем, что, в дозатор жидкости, содержащий дозирующие цилиндры,рабочие полости каждою из юторых сообщены через переключатель потоков с пходиой и иыходной магистралями, размещенные г, цилиндрах поршни, штоки которых соединены с подключенным к устройстпу управления узлом из возврат- но-поступатсльного перемещения, снабженным реверсивным электродвигателем и узлом измерения дозы, оыполкенным п виде импульсатора, подключенного к счетчику импульсов, выход которого подключен к первому входу блока совпадения, второй вход которого подключен к задэтчику доз, введены кнопка Пуск, блок запрета и блок разрешения, а переключатели потоков снабжены узлом переключения их положения, выполненным в виде органа переключения, связанного с блоком управления и сигнализатором положения переключателей, причем первый вход блока управления подключен к выходу блока совпадения, который одновременно подключен к первому входу блока запрета, выходы сигнализаторов положения переключателей подключены к первому и второму входам блока разрешения, третий вход которого подключен к первому выходу блока запрета, второй выход котброго подключен к первому входу устройства управления, к второму входу которого подключен первый выход блока разрешения, второй выход которого подключен к второму входу блока запрета, причем второй вход блока управления и четвертый вход блока разрешения подключены к кнопке Пуск.

Введение переключателя потоков, сигнализатора положения, блока запрета и разрешения дает возможность использовать дозатор жидкости в многоканальных анализаторах с независимым регулированием доз п дозирующих цилиндрах.

Блок управления переключателем потоков позволяет автоматически прекращать дозирование при выполнении определенной программы (при выдаче определенных порций жидкости). Это дает возможность обеспечить параллельную работу нескольких устройств для анализа (нескольких фотометров, иономеров. титрометрических систем и т.д.).

Сигнализаторы положения переключателя потоков, блоки запрета и разрешения дают возможность прерывать и восстанавливать цикл работы дозирующего цилиндра по мере выполнения программы в отдельных дозирующих цилиндрах, исключая случайные срабатывания механизмов дозирования, т.е. позволяет полностью автоматизировать процесс дозирования жидкости.

I la фиг. 1 представлена структурнаясде- мэ дозсчорэ жидкости; из фш. 2 - оема включения и управления реверсивным электродвигателем; па фиг. 3 - график элинсимо5 сти дозируемого объема .жидкости в дозируемых цилиндрах от рремени; на фиг. Л - блок-схема зп; доз, усфойсгва совпадения и блок запрета; на фиг. 5 - блок- схема узла управления реверсивным элект0 родвигателем, блока управления переключателями потоков и сигнализаторов положения переключателей потоков; на фиг. 6 - бпок-схемэ блока разрешения; на фиг. 7 и 8 - блок-схема одноэлементного

5 блока управления переключателями потоков.

Дозатор жидкости содержит (фиг. 1) блок 1 управления переключателями пото0 ков, имеющий орган 2 переключения,переключатели 3 потоков, имеющие рычаги 4 для переключения направления потоков жидкости, сигнализаторы 5 и 6 положения переключателей, дозирующие цилиндры 7 со

5 штоками 8, на которых закреплены поршни 9, узла 10 возвратно-поступательного перемещения штоков дозирующих цилиндров, состоящего из площадки 11 с выступом 12. которая имеет возможность перемещения в

0 пазе 13. К площадке 11 жестко прикреплен ходовой винт 14. Другим концом винт 14 вставлен в резьбовую втулку 15, снабженную зубчатым колесом 16. Дозатор содержит также реверсивный электродвигатель

5 17, на оси которого закреплено зубчатое колесо 18. имеющее зацепление с зубчатым колесом 16, узел измерения дозы, состоящий из диска 20 с отверстиями (импульса- тор). по обеим сторонам которого

0 расположены осветитель 21 и фоточувстви- тельный элемент 22, усилитель 23 фототока и реверсивный счетчик 24 электрических импульсов, задатчик 25 доз, выход которого подсоединен к первому входу блока 26 сов5 падения, узел -27 управления электродвигателем, блок 28 запрета, первый вход которого подсоединен к выходу устройства совпадения 26 и одновременно к входу блока 1 управления переключателем потоков, а

0 второй выход подсоединен к первому входу узла 27управления электродвигателем, первый и второй входы которого подсоединены к сигнализаторам 5 и б положения переключателей, третий вход подсоединен к перво5 му выходу блока 28 запрета, а на четвертый вход подается сигнал пуска. Первый оыход блока 29 разрешения подсоединен к второму входу блока 27 управления электродвигателем, а второй выход подсоединен к второму входу блока 28 запрета.

Дозатор жидкое и рлбогэот следующим

ОбраЗиМ.

С помощью задап ика 2) доз (фиг. 1) фиксируются нужные значения доз всех дозирующих цилиндров 7. Сигналом flycK (СП) гзвне блоком 1 управления рычаг 4 переводится о положение ГЬ, что обеспечи- пает забор жидкости от а к с, после чего от сигналов сигнализатора 5 положения переключателей, через блок 29 разрешения начинает работать узел 27 управления, включая электродвигатель 17. Начинается процесс забора жидкости (сосуд с жидкостью расположен у входа а). При этом от редуктора - зубчато о колеса 18 электродвигателя 17 сцеплением с зубчатым колесом 1G начинает вращаться резьбовая втулка 15 узла 10 возвратно-поступательного перемещения штоков, ввинчивая ходовой винт 14, который перемещает площадку 11, с закрепленными на ней штоками 0 и поршнями 9, в направлении Ль Повороту площадки 11 препятствует выступ 12, перемещающийся в пазе 13. Жидкость поступает в каждый из дозирующих цилиндров 7 через соответствующий переключатель потоков. При заполнении дозирующих цилиндров. 7 жидкостью, соответствующей максимально возможной заданной дозе, по сигналу блока 20 совпадения включается блок 28 запрета, or сигнала которого включается узел 27 управления электродвигателя 17, и последний тормозится. По сигналу блока 26 совпадения работает блок 1 управления переключателями потоков, переводя их рычаги 4 в другое крайнее положение П2, вновь работает блок 29 разрешения, включая в работу электродвигатель 17 на реверс через узел 27 управления электродвигателем 17, который перемещает площадку 11 с закрепленными на ней штоками 8 в каправлений А2. Теперь жидкость из дозирующих цилиндров 7 через переключатель потоков поступает в объемы (сосуды) 30 (фиг. 5) для пробы от с к Ь. Объем дозируемой жидкости фиксируется счетчиком 24 электрических импульсов, и как только он достигает минимальной заданной дозы, зафиксированной в задатчике 25 доз, работает блок 26 совпадения, от гшхода которого отключается электродвигатель 17 через блоки 28 и 27, и блок 1 управления переводитпереключательЗ потоков того дозирующего цилиндра 7, который отмерил первую нужную дозу, в исходное положение, а оставшаяся в этом дозирующем цилиндре 7 жидкость поступает обратно в тот сосуд из которого была взята, т.е. движение жидкости в этом цилиндре будет происходить or с к а. В остальных дозирующих цилиндрах 7 процоос дотирования продолжается от сигнала блока 29 разрешения. И так по мере выполнении программы отмера доз

электродвигатель 17 периодически тормозится от сигнала блока 26 совпадения и работой блока 1 управления переключателями потоков, последние переходят в исходное положение П1, исключая перелив лишней

жидкости.

Изменение на-правления вращения электродвигателя 17 (фиг. 2) и электродвигателя 31 блока 1 управления осуществляется изменением фазы на управляющей обмотке

Li при неизменной полярности включений обмотки возбуждения L2, т.е. при подаче на обмотку LI фазы Ф1 якорь двигателя вращается в одном направлении, а при подаче на эту же обмотку фазы Фг он меняет

направление вращения. При этом подача нужной фазы осуществляется на один и тот же конец обмотки двигателя, а второй конец этой обмотки подсоединен к нулевому выводу источника питания, например к среднему

выводу вторичной обмотки трансформатора Тр.Таким образом, электродвигатели 17(31) будут вращаться в обоих направлениях в соответствии сигналов высокихурооней, поданных на управляющий электрод диода

УДз через входы З1 или41 электродвигателя 17 и 11 или 21 электродвигателя 31.

На временном графике (фиг. 3), на оси ординат отмерена величина дозируемого объема жидкости по узловым точкам (дозирующим цилиндрам), а на оси абсцисс отмеряется время дотирования. Так. в I цилиндре объем дозируемой жидкости W0. во II цилиндре - Wt, в 111 цилиндре Wa и т.д.. в 1-том цилиндре Wi, при этом

W0 Wi Wz ... Wi .

Дозирование начинается одновременно во всех дозирующих цилиндрах. Когда во

осех цилиндрах объем дозируемой жидкости достигнет величины W0 (точка ц) I цилиндр перекрывается соответствующим переключателем потоков и остальное время работы устройства W0 const. Далее во псех

остальных цилиндрах кроме 1. где Wo const, дозирование идет до величины Wi (точка t2), no достижении которой соответствующим переключателем 3 потоков пе- рекр.ывается II цилиндр, п котором

Wi const, дозирование продолжается во всех цилиндрах,кроме I и II. до величины Л/2 (точка хз), перекрывается соответствующим переключателем потоков III канал и W2 в нем остается постоянным. И т.д. до величини Wi (точка ti), которая соотсетстпует объему жидкости, дозируемому Иым каналом.

Зэдатчикдоз(фиг. -1) содержит переключатели ПП1, ПП2,.... ПП|, с помощью которых задаются нужные дозы жидкости. Количество переключателей определяется числом дозирующих цилиндров 7.

Количество Олокоэ YCi, УС2. .... УС| D блоке 26 совпадения также определяется количеством дозирующих цилиндров 7. На первые входы Олокоо AI, Аз. ..,, AI подаются заданные значения дозы (А), а нг вторые входы от счетчика 24 импульсов узла 19 измерения дозы, значения (Б) соответствую- щие дозируемым объемам. К выходу блока 26 совпадения подключен блок 28 запрета, состоящий из соединенных параллельно, через диоды Di, D2. .... DI блоков выдачи импульсов БВИ1, БВИ2,..., БВИ|, каждый из которых состоит из инвертора БИ, элементов RQ. Do, Co, блока совпадения БС и сопротивления RL

До начала работы устройства на всех выходах блока 26 совпадения Ai, г...,2...| потенциал равен нулю, а на выходе инвертора БИ потенциал равен логической единице и через R0. Do заряжается конденсатор С0. При достижении на выходе счетчика 24 импульсов значения равного заданной дозе AI, , на выходе соответствующего УС| будет , потенциал становится равным логической единице, на входе инвертора БИ потенциал равен единице, а на выходе БИ - логический нуль, конденсатор Со разряжается через один из диодов D на сопротивление RI и на вход блока 28 запрета подается сигнал запрета. Время разряда Со, т.е; длительность импульса на выходе блока 28 запрета (RI+RBC)CO, где RBC - внутреннее сопротивление блока совпадений (БС),

При достижении на выходе счетчика 24 импульсов значения, равного следующей заданной дозе на выходе блока 28 запрета, вновь появится сигнал запрета, и т.д. за все время работы устройства.

Узел 27 управления электродвигателем 17 и блок 1 управления переключателями содержат идентичные блоки БУД1, БУ02. БУОз, БУ04 (фиг. 5), обеспечивающие изме: нение фазы ( Ui) на управляющей обмотке электродвигателя 17, которые включают управляемые диоды УО1, У02, УОз, диоды Di,D2, Оз. Оз. сопротивление RO.

блок 29 разрешения (фиг. 6) содержит триггеры Ti, T2, Тз, блоки инверсии БИт, БИ2, блоки совпадения БСт, БС2, блоки выдачи импульсов БВИь БВИ2, диоды De, О и сопротивление R2, Входы БУ01, БУ02, подсоединены к выходам блоков совпадения

GCi и БС2 блока 29 разрешения. Первые входы BCi и БС2 подсоединены к выходам триггеров TI, T2 блока 29 разрешения через блоки инверсии BHi, Выходы сигнс.ли- 5 заторов 5 и б положения переключателей потоков подключены к первому входу триггера Тз блока 29 разрешения через блоки ьыдачи импульсов БВИь БВИ2 и диоды Об и О соответственно. Одновременно выход

0 сигнализатора 5 подсоединен к второму входу тр :(: ера TI, а выход сигнализатора 6 поступает на второй вход триггера Т2. Второй вход триггера Тз подсоединен к первому входу триггера Тз. На первый вход триггера

5 Ti через диод 0е, поступает сигнал пуска (СП), а на первый вход триггера Т2 поступает сигнал запрета (СЗ).

При поступлении СП на первый вход триггера Ti, включается БУДз, блока 1 управ0 ления переключателями, который воздействует на электродвигатель 31 и органом 2 переключения переводит рычаг 4 переключателя 3 потоков в исходное положение. В момент перехода переключателя 3 потоков

5 в исходное положение подготавливается к работе БВИт и после срабатывания сигнализатора 5 положения переключателя потоков через диод Do срабатывает триггер Тз, включая в работу БУОт узла 27 управления элек0 тродвигателем 17, идет процесс забора жидкости из одного из сосудов 30. После выполнения программы забора от СЗ запускается Т2, включая БУО-q блока 1 управления переключателями, а триггер Тз

5 сбрасывается, переключатель 3 потоков по сигналу сигнализатора б положения переключателя потоков рычагом 4 переходит в другое положение, вслед за тем работает БВИ2, запуская Тз и БУД2 узла. 27 управле0 ния электродвигателем 17 идет процесс до- зирования в один из сосудов 30. Вслед за выполнением первой программы дозирова- ния от СЗ сбрасывается Тз и запускается Т2, и т.д. за все время работы устройства.

5Рассмотренный пример работы схемы (фиг. 5 и б) рассчитан на случай, когда все дозирующие цилиндры снабжены переключателями потоков, имеющими индивидуальное управление, т.е. у каждого

0 переключателя свои сигнализаторы 5 и б положения переключателей, как это покэзэ- но на фиг. 7.

Блок 1 управления переключателями с одним электродвигателем 31 (фиг. 7 и 8) со5 держит ряд управляющих переключателей 3 потоков, над переключающими рычлгами 4 которых перемещается от двигателя 32 через редуктор 33 диск 34,с закрепленным на нем соленоидом 35. На оси диска 35 закреплен и перемещается вместе с ним кодовый

;лн,к 37, которой охвачен неподвижно закрепленным считывающим устройством 30. Сход дрига еля 32 блока 1 упраз/юнпл подсоединен к устройству 39 упртрлешн диш а- телем. а выход счит ывзющс о устройства 38 подсоединен к первому пходу устройства 26 совпадения. На второй вход устройства 26 совпадения поступают сигналы от смотчика 24 импульсов. Вход соленоида 35 через усилитель 40 подключен к выходу устройства 26 совпадения. Зона действия кодопого диска 37 со считывающим устройством 30 находится на границах сегментоо СП, СГз, СГз. Каждый раз после работы блока 20 совпадения сердечник 41 соленоида 35, втягиваясь, рыпускзег штырь-орган 2 переключения, который, касаясь рычага А переключателя 3 потоков, при движении диска 34, а значит и кодового диска 37 переводит его п одно или другое положение П1 или П2 в зависимости от направления движения диска 34. Пере- сод переключателя 3 потоков в нужное положение каждый раз сигнализируют сигнализаторы 5 и 6 положения переключателя потоков.

По сравнению с прототипом предлагаемое изобретение позволяет исключить мно- (ократиое взвешиаэние, дает возможность заливать то количество жидкости, какое необходимо для полумения нужного объема аликвоты во всех каналах одновременно. Формула изобретения Дозатор жидкости, содержащий дозирующие цилиндры, рабочие полости каждого из которых сообщены через переключатель потоков с входной и выходной

-о А

tr

#

л.

«у }л,г

3#53q

4i-/-4-J

ЯГ

-$.

tui.Z

0

5

0

0

5

5

мз; ист ролями, размещенные в цилиндрах поршня, ипоки которых соединены с подключенным к устройству управления узлом их возпратно-поступ;пельного перемещения, снабженным реверсивным электродвигателем и узлом измерения дозы, выполненным в виде импульсаторз, подключенного к счетчику импульсов, выход которого подключен к первому входу блока совпадения, второй вход которого подключен к задатчику доз, отличающийся тем, что. с целью повышения эффективности за счет независимого регулирования доз в дозирующих цилиндрах, в него введены кнопка Пуск, блок запрета и блок разрешения, а переключатели потоков снабжены узлом переключения их положения, выполненным в виде органа переключения, связанного с блоком управления и сигнализаторами положения переключателей; причем первый вход блока управления подключен к выходу блока совпадения, который одновременно подключен к первому входу блока запрета, выходы сигнализаторов положения переключателей подключены к первому и второму входам блока разрешения, третий вход которого подключен к первому выходу блока запрета, второй выход которого подключен к первому входу устройства управления, к второму входу которого подключен первый выход блока разрешения, второй выход которого подключен к второму входу блока запрета, причем второй вход блока управления и четвертый вход блоков разрешения подключены к кнопке Пуск.

Sfrl

Рдзируемо/и оь ен

I „f ,и.иЛ„1т /S /// ///// У, ///SS//S/A. t

ка

t

канал

i± kaf/aj

колеи

i. к0н

(,-ыб («IHOJ

21

t/г. i

2€

h

БИ

.

БВНг,

i -Й

l

I .

ic f Сигнал janftme

fr

L-.i i-J

/г

/ чпф

h

/7

L9

L J J

6 L (} CO Z. I

фиг.в

J6