Микродозатор Советский патент 1993 года по МПК G01F11/04 

Изобретение относится к области хро- матографии, в частности к технике микродо- зирования, и может быть использовано в лабораторной практике для отбора и ввода малых количеств проб в газовые хроматографы. Отрасли применения: нефтеперера- батывающая,нефтехимическая, химико-фармацевтическая.

Известно устройство для отбора и ввода жидких проб в газовой хроматографии, содержащее дозировочный поршень, размещенный внутри цилиндрического корпуса, на одном конце которого укреплена насадка с иглой, а на другом - рукоятка с каналом, соединяющим через клапан дозировочную камеру с источником сжатого воздуха, и приводной механизм, при этом поршень закреплен неподвижно на игле, установленной на подвижной насадке в виде микрометрического винта.

Недостатком указанного устройства является низкая воспроизводимость дозирования жидких проб объемом 5 мкл и менее из-за ненадежности герметизирующих пор шень элементов (колец, втулок, шайб и т.п.), выполненных из стойкого к агрессии материала - фторопласта. Однако фторопласт - хладотекучий материал. Находясь в поджатом состоянии, он течет в зазоры и со временем образует неплотности в системе поршень-цилиндр, что приводит к погрешности дозировки.

Известно устройство, содержащее микропипетку с поршнем из магнитострикцион- ного материала и герметизирующим затвором, средство для нагрева поршня, состоящее из,катушки индуктивности, подключенной к гейератору ультразвуковой частоты.

Существенным недостатком этого уст-. ройства является узкоспециализированное назначение - для введения микроинъекций в биологический объект, Оно не может быть использовано для дозирования малых проб

v

Ё

VJ

Ю VI Х

в газовый хроматограф, т.к. при нагреве поршня за счет индукции произойдет испа- рение низкокипящих (легколетучих) компонентов дозируемого вещества и диффундирование их через капиллярный кончик микропипетки в атмосферу.

Цель изобретения - расширение области использования за счет обеспечения до- зированиК7ГегКОлетучих жидкостей и повышения точности дозирования.

Цель достигается тем; что в известно устройство, с6дегр #ащее Остановленную в корпусе доз йру1ОщуйНШм ёру, в наконечнике которой размещен дозирующий канал, неподвижно установленный в дозирующей камере и выполненный из магнитострикци- онного материала поршень, снабженный средством выдачи дозы, согласно изобретению введены стакан из магнитрстрикцион- ного материала, стержень с фиксатором положения, и пружина, средство выдачи дозы выполнено в виде постоянного магнита, который установлен на дозирующую камеру коаксиально поршню, выполненному из материала с отрицательным коэффициентом магнитострикции и установленному в мерной камере без зазоров, причем на торце поршня со стороны дозирующего канала . выполнен диаметральный канал, сообщенный с последним, стержень прикреплен с наружной стороны к дну стакана, который установлен с возможностью осевого перемещения между постоянным магнитом и дозирующей камерой, выполненной из немагнитного материала, и поджат к последней с помощью пружины.

Введение в микродозатор стакана из магнитострикционного материала и стержня с фиксатором его положения, связь между .ними, а также выполнение средства выдачи дозы в виде постоянного магнита, установленного на дозирующей камере без зазоров коаксиально поршню, изготовленному из материала с отрицательным коэффициентом магнитострикции и имеющему диаметральный канал, сообщающийся с дозирующим каналом, исключает уплотнение поршня и его перемещения в дозирующей, камере, т.к. разрежение в мерной камере создается за счет уменьшения диаметра поршня при поперечной магнитострикции в момент его взаимодействия с полем постоянного магнита при отведенном от него стакане из магнитопроводящего материала. Поскольку отсутствуют уплотняющие поршень элементы и нет его перемещения, значит, отсутствуют утечки дозируемого вещества в паре поршень-дозирующая камера, Это даёт возможность применять предложенное в изобретении устройство для дозирования малых проб в газовые хроматографы и тем самым расширить функционально область применения аналогичных технических решений, исключив при этом такие побочные эффекты, как нагрев поршня и унос бы- стролетучих компонентов из дозы, повысив, таким образом, точность дозирования.

На фиг.1 и 2 изображен микродозатор в продольных сечениях на стадиях работы.

0, Микродозатор состоит из цилиндрического корпуса 1, разделенного кольцевым выступом 2. Под выступом внутри корпуса установлен постоянный магнит 3. В центре магнита и с зазором 4 к нему расположена

5 дозирующая (мерная) камера 5, выполненная заодно с наконечником 6 из немагнитного и коррозионностойкого материала, например, из стали 12Х18Н10Т, прижатая к магниту 3 накидной гайкой 7. Наконечник 6

0 заканчивается иглой 8, сообщающейся через дозирующий канал 9 с мерной камерой 5, внутри которой .расположен поршень 10. Поршень выполнен из .магнитострикционного материала, например, сплава

5 Тьх Dyi-xFe2 с поперечной магнитострик- цией, т.е. с отрицательным коэффициентом магнитострикции. В зазор 4 входит стакан

11. выполненный из магнитопроводящего

материала, например пермоллоя. Дно ста0 кана 11 одним концом связано со стержнем

12. а другим посредством пружины растяжения. 13 - с герметизирующим затвором 14, наглухо закрывающим камеру 5. Снаружи стакана 11 имеется выступ со скосом вверх.

5 Под этот выступ через отверстие в корпусе

1 заведен палец 15 - фиксатор положения

стакана со стержнем 12, Фиксатор шарнирно связан с подпружиненным крючком 16,

Для вытеснения жидкости из дозирую0 щей камеры 5 вдоль горизонтальной оси поршня 10 выполнен диаметральный канал 17, сообщающийся через дозирующий канал 9 с полостью иглы 8.

Микродозатор работает следующим об5 разом..

Для набора пробы игла 8 погружается в сосуд с дозируемой жидкостью. В этот момент стакан 11 под действием пружины 13 выступом упирается в кольцевой выступ 2

0 корпуса 1 и экранирует поршень 10 от магнита 3, замыкая его магнитный поток на себя (см. фиг.1). Затем движением стержня 12 стакан 11 перемещается вверх и. устанавливается в верхнем крайнем положении при

ё помощи фиксатора 15, как это показано на фиг,2, При отсутствии защитного экрана магнитный поток постоянного магнита 3 вызовет в поршне 1.0 поперечную магнито- стрикцию, уменьшив его диаметр, и тем самым создаст в дозирующей камере 5 разрежение. В результате этого жидкость из иглы 8 по каналу 9 и через диаметральный канал 17 поступит в кольцевой зазор, образованный между стенками камеры 5 и поршнем 10, и заполнит его. После этого микродозатор подносится к газовому хроматографу, и производится ввод пробы, для чего прокладывается иглой 8 эластичная заглушка хроматографами нажимается на спусковой крючок 16. Фиксатор 15 выходит из- под выступа стакана 11, который под действием пружины 13 переместится в нижнее положение до упора в кольцевой выступ и изолирует поршень 10 от действия магнитного поля магнита 3. Диаметр поршня увеличится (станет прежним), благодаря чему of дозированная жидкость из кольцевого зазора через диаметральный канал 17 по каналу 9 и иглу 8 вытеСнится в хроматограф.

Затем процесс дозирования повторяется в описанной последовательности.

Использование предложенного устройства в хроматографической практике по сравнению с известным техническим решением позволит снизить затраты на изготовление и повысить качество проводимых анализов.

Формула изобретения

Микродозатор, содержащий установленную в корпусе дозирующую камеру, в

наконечнике которой размещен дозирующий канал, неподвижно установленный в дозирующей камере и выполненный из маг- нитострикционного материала поршень,

снабженный средством выдачи дозы, о т л и- ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения области использования за счет обеспечения дозирования легколетучих жидкостей и повышения точности дозирования, в него введены стакан из магнитопроводящего материала, стержень с фиксатором его положения и пружина,, средство выдачи дозы выполнено в виде постоянного магнита, который установлен на дозирующую камеру

коаксиэльно поршню, выполненному из материала с отрицательнам коэффициентом магнитострикции и установленному |&« ерной камере без зазоров, причем на торце по рШйя со сторбны дозирующего

канала выполнен диаметральный канал, сообщенный с пойледним, стержень прикреплен с наружной стороны к дну стакана, котор ый установлен с возможностью осевого перемещения между постоянным магнитом и дозирующей камерой, выполненной из немагнитного материала, и поджат последней с помощью пружины.:

Использование: дозирование малых доз легколетучих жидкостей. Сущность изобретения: при подъеме стакана-экрана из маг- нитопроводящего материала, коаксиального дозирующей камере, магнит вызовет в поршне поперечную магнитострикцию. Поршень выполнен из материала с отрицательным коэффициентом магнитострикции и установлен в мерной камере без зазора. Уменьшение диаметра поршня приводит к образованию кольцевого зазора для засасывания жидкости. Для выдачи дозы стакан опускают. Поршень расширяется и вытесняет дозу через диаметральный канал и дозирующий канал в наконечнике.2 ил.