Устройство для микродозирования Советский патент 1993 года по МПК G01F11/00 

Изобретение относится к области дозирования жидких и пастообразных сред, преимущественно клеев и вязких жидкостей с высокой адгезионной способностью в интервале доз от до 0,1 мл.

Целью изобретения является повышение точности за счет создания псевдоожи- женного слоя дозируемого вещества,

На чертеже показано предлагаемое устройство, поперечный разрез.

Устройство содержит емкость 1, корпус 2, источник знакопеременных механических колебаний 3, шарнирное соединение 4, шток 5,

В качестве источника знакопеременных механических колебаний могут быть: магни- тостриктор и генератор ультразвуковой частоты, электромеханический вибратор, пьезоэлектрический преобразователь и др. В испытанном образце применен электромеханический вибратор стандартной часто- ты - 50 Гц с амплитудой колебаний якоря до 2 мм, изменяемой в зависимости от величины приложенного напряжения в диапазоне: 0-130 В.

Емкость 1 выполнена в виде пустотело- го цилиндра с коническим дном 7 и выпускным отверстием 8. Шток 5 выполнен в виде высокоточной по диаметру цилиндрической иглы с заостренным концом 9. Крышка 10 имеет отверстие 11 регулируемого сечения (на фиг. показано условно), а по центру ее выполнено классное отверстие (на фиг, не показано) для штока 5, выполняющее функции направляющей. Шток 5 устанавливается в отверстие крышки по скользящей посадке. Крышка выполнена из фторопласта или кап рола ктама.

Диаметр выпускного отверстия 8 выбирается таким, чтобы оно перекрывалось дозируемой жидкостью б только силами поверхностного натяжения. Диаметр отвер- стия 8 подбирается опытным путем: сверление начинают с заведомо малых диаметров с заполнением емкости 1 дозируемой жидкостью и проверкой на темь. Рассверливание заканчивается при таком диаметре отверстия, при котором дозируемая жидкость выходит за плоскость нижнего среза отверстия, но далее не движется, удерживаясь силами поверхностного натяжения.

Шток 5 изготавливается различных диа- метров, в зависимости от типа дозируемой жидкости и необходимого диапазона доз. Диаметр штока подбирается опытным путем, руководствуясь правилом: чем больше зазор между штоком 5 и краями выпускного отверстия 8, тем больше объем дозы.

Емкость 1 устанавливается в корпус 2 с возможностью регулирования ее положения ее положения по высоте относительно штока 5. Фиксаторы емкости 1 на фиг. не показаны. Емкость может устанавливаться так, что заостренная часть 9 штока 5 будет находиться в отверстии 8, что дает дополнительные возможности регулирования величины дозы жидкости. На фиг.1 это положение показано пунктиром.

Устройство устанавливается на специальной подставке (на фиг. не показано) и удерживается при работе правой рукой, как паяльник. При необходимости оно может быть закреплено: на стойке со столиком или на штанге специальной установки для нанесения, например, токопроводящего клея.

Устройство работает следующим образом.

Емкость 1 вынимают из корпуса 2 и заполняют дозируемой жидкостью 6. например токопроводящим клеем, и закрывают крышкой 10, Практически эта операция осуществляется в вытяжном шкафу с помощью стеклянной лопаточки. В собранном состоянии емкость 1 с клеем может транспортироваться в любую часть лаборатории или цеха, к месту дозирующего устройства. Поднимая емкость 1, вводят конец 9 штока 5 в центральное отверстие в крышке 10. Верхнюю часть емкости вводят в цилиндрическую часть корпуса 2 (крышка 10 имеет несколько меньший диаметр и не мешает установке емкости 1 в корпусе 2), играющую роль направляющей, и вдвигают до появления в отверстии 8 заостренного конца 9 штока 5. В этом положении закрепляют емкость 1 в корпусе 2, например, с помощью трех боковых винтов (на фиг. не показаны). Включают в емкость источник знакопеременных механических колебаний 3 и устанавливают на управляющей электрической схеме (на фиг. не показано) входные параметры для получения колебаний заданных величин частоты и амплитуды, Включают источник колебаний 3, направляют острие штока 5 в заданную точку, наносят дозу жидкости и выключают источник колебаний 3. При необходимости нанесения большого количества доз в разные точки переносят устройство и поочередно наносят дозы жидкости. По окончании работы емкость 1 и шток 5 очищают от дозируемой жидкости, для чего их снимают и очищают, используя, например, органические растворители, и устанавливают на место.

В качестве источника колебаний 3 могут использоваться известные механизмы и устройства, например электромеханические (эксцентриковые, плунжерные, релейные и др.), магнитострикционные, пьезоэлектрические и др. Выбор источника колебаний

определяется требующимися величинами частоты и амплитуды колебаний, что в свою очередь определяется типом дозируемой жидкости и условиями псевдоожиженич ее. Чем более вязкая жидкость и чем больше ее адгезионная способность (например, в ряду: от глицерина до токопроводящего клея типа КН-3), тем труднее дозирование известными способами и устройствами и тем кропотливее поиск оптимальных режимов псевдоожижения.

При наложении на шток 5 знакопеременных механических колебаний приходит в аналогичное колебание слой дозируемой жидкости 6, непосредственно касающийся поверхности штока 5. Тончайший слой дозируемой жидкости, касающийся поверхности штока 5, приводят в колебание шероховатости поверхности штока 5. Этот слой - слой непосредственного контакта - приводит в колебание следующий слой. Однако колебание жидкости в направлении, перпендикулярном оси штока 5, быстро затухает и в ожиженное состояние переводится лишь тонкий слой вблизи поверхности штока 5. Ожиженный слой под действием сил тяжести сбегает по поверхности штока 5, концентрируется на заостренном конце 9 силами поверхностного натяжения в виде капли и срывается с острия штока 5 в виде определенной дозы в направлении его оси

Объем (масса) дозы в основном зависит от частоты и амплитуды колебаний, диаметра выпускного отверстия и диаметра штока. вязкости и адгезии дозируемой жидкости, угла заострения и материала штока. Меняя один из этих параметров, можно изменять объем дозы.

С целью повышения точности в области самых малых доз ( мл) в устройство введено отверстие 11 регулируемого сечения, например, перекрыванием вертикального отверстия горизонтально расположенным винтом. Изменяя сечение отверстия, дополнительно регулируется скорость истечения жидкости 6 из емкости 1, Предусмотрена возможность соединения объема емкости 1 с системой регулируемого атмосферного давления (вакуумная система) через посредство штуцера (на фиг. не показан). Создавая определенное разряжение над жидкостью 6 уменьшением сечения отверстия 11, либо уменьшением давления вакуумной системой, можно сдерживать по

0

5

0

5

ток слоя жчдкас, .-и ддс.и- штокя S3 и за счет этого получать tut меньшие дозы жидкости и с Сольшей точностью

По сравнению эффективность pd3pn&e 3H rjro устройства заключается г озг.ш технологических возможное гей зч счет -о -ожьосп дозирования ;. д костей с РУСОКОС чдгезией - клеев с расширением u iana3oii a дозирования в г.топэку микоодоз - от 10 до 0.1 мл Существенным преимуществе - разработанного устройства йепчотс0 возможность дозиро панич жидкостей с высокой адгезией, содер- хащих твердые компоненты. Примером таких жидкостей гппчются токопроводящие клеи. В отличие от прототипа в разработанном устройстве исключено изменение состава дозируемой жидкости за счет оседания твсодь х компонентов. Тонкое взвешивание дозы на острие штока силами поверхностного ЬЗЧРЖРНИЯ и силой.тяже сти с одной стороны и силой удара со стороны ттокз с аругон стороны позволяет исключить образование нитей (тяжей ) вслед з падающей каглей, зка итепьмо повысить по сравнению с прототипом точность цояиосвзчия, ючпючить за-рязнепия окружающего пространства, снизить потери дозируемой жидкости и повысить купьту- ру произьидствз.

0

5 :

5

0

0

Ф о р м ; л а изобретения Усфойстгп для микррдозирования, содержащее корпус с наконечником с выходным отверстием, шток, размещенный в корпусе, один чокец KOTODOIO кь-нематиче- ски связан с поиводом осевых перемещений, а другой конец остановлен в выходном отверстии пагслечника, внутренний диаметр КОТОРОГО болыие диаметра штока, м крышку, отличающееся тем, что, с целью повышения точности за счет создания псевдоожиженного слоя дозируемого вещества, привод выполнен в виде источника знакопеременных механических колебаний, конец штока, размещенный в выходном огзерсгии н&чонечника,выполнен в виде иглы, коническая часть которой выполнена выступающей из выходного отверстия наконечника, крышка выполнена с отверстиями для установки штока и с перепускным отверстием и установлена в наконечнике со стороны, противоположной выходному отверстию наконечника, причем наконечник выполнен и материала с минимальной адгезией.

Использование: для дозирования жидких и пастообразных сред, преимущественно клеев и вязких жидкостей с высокой адгезионной способностью. Сущность изобретения: при наложении на шток 5 знакопеременных механических колебаний приходит в аналогичное колебание слой дозируемой жидкости 6, непосредственно касающийся поверхности штока 5. Тончайший слой дозируемой жидкости, касающийся поверхности штока 5, приводят в колебание шероховатости поверхности штока 5. Этот слой - слой непосредственного контакта - приводит в колебание следующий слой. Однако колебания жидкости в направлении, перпендикулярном оси штока 5, быстро затухают и в сжиженное состояние переводится лишь тонкий слой вблизи поверхности штока 5. Ожиженный слой под действием сил тяжести сбегает по поверхности штока 5, концентрируется на заостренном конце 9 силами поверхностного натяжения в виде капли и срывается с острия штока 5 в виде определенной дозы в направлении его оси. 1 ил. Ё 00 ю ел ч 00 4 8