Дозатор жидкости,преимущественно для газоанализаторов Советский патент 1979 года по МПК G01F11/16 G01N21/02 

Изобретение относится к газоаналитическому приборостроению и может быть использовано в газоанализаторах основанных на фотоколориметрических методах количественной оценки содержания анализируемого газообразного вещества, например, вредных веществ, содержащихся в окружающей атмосфере.

При фотоколориметрическом -методе определения микроконцентраций газообразных веществ с прикапыванием на ленту з мдких реактивов, ойнованном на измерении скорости химической реакции, необходимо обеспечивать высокую точность дозирования (прикапывание) жидких реактивов например, |С точностью ± 3 мкл ;« выше. При это совершенно недопустимо, во-первых, прохождение анализируемой газовой смеси через торщу раствора реактива в виде пузырьков воздуха - аэрации, во-вторых, присутствие в магистрали сброса дозы остаточных порций растворов. Если в первом случае необходимо исключить отравление растворов анализируемыми компонентами газовой смеси, то во втором - исключить присыхание растворов в магистрали сброса дозы, что в противном случае приводит к сужению отверстия или к его закупорке.

Известен дозатор жидкости для газоанализатора содержащий поршень, каналы всасьшания и сброса дозы, ре.зервуар дпя жидкости, гильзу, выполненную с возможностью перемещения своей рабочей поверхностью по рабочей поверхности поршня устройство дпя дозирования жидких продуктов выполнено в виде шприца с клапанами по забору и сбросу дозы, что не обеспечивает требуемой точности дозирования и не позволяет вьшолнить указанные выше требования, предьявляемым к дозаторам жидкости дпя газоанализаторов, т.е. отсутствует, например, продувка канала сброса дозы в процессе работы дозатора. Кроме того, при формировании малых доз практически невозможно обеспечить необходимую точность дозирования из-за неустойчивой работы примененных в устройстве ниппельных клапансГв.

Другое устройство для дозирования жидких и вязких веществ выполнено в виде полного цилиндра, внутри которого перемещаются два поршня - один для всасывания, а другой для сброса

жидкости через выхлопной клапанt27. Существенным недостатком дозаторов указанного типа является присущее им подтекание дозы по каналу сброса дозы в условиях вибрационных и ударных нагрузок. Кроме того отсутствует продувка канала сброса дозы.

Еще одно устройство для дозирования малых порций жидкость является дозатором поршневого типа, т.е. выполнено в виде цилиндрического корпуса, внутри которогоперемещаются два поршня со штоками, связанными между собой траверсами и микрометрическим винтом. Причем один из поршней соединен с траверсой посредством фрикционной передачи. Недостатками данного устройства являются, во-первых, сложность конструкции, требующая высокого класса обработки и притирки поршневых пар, во-вторых, канал сброса также как и в других известных устройствах не освобождается от остатков дозы, что при больших интервалах между дозами может привести из-за высыхания раствора к непроходимости канала сброса, в-третьих, в условиях вибрации не исключается срыв капли с канала сброса, например, на индикаторную ,енту, что неизбежно будет зарегистрировано измерительным трактомкак ложньй сигнал.

Наиболее близким к описываемому изобретению является дозатор, упомянутый вьипе первым.

Целью изобретения являтеся повышение точности дозирования, что достигается тем, что у дозатора жидкости преимущественно для газоанализаторов, содержащего поршень, каналы всасывания и сброса дозы, резервуар для жидкости, гильзу, выполненную с возможностью перемещения своей рабочей поверхностью по рабочей поверхности поршня, нижний конец рабочей части поршня .расположен под уровнем днища резервуара, а каналы всасьгоания и сброса дозы расположены в теле поршня, причем вход канала всасьюания выв.еден на боковую поверность поршня на уровне дна резервуар а выход - на верхний торец, снабженный обратньж клапаном перекрытия канла всасывания, вход канала сброса выведен, на. боковую поверхность поршня ыше уровня крьш1ки резервуара, в верхней части рабочей поверхности . гильзы йыпоянена расточка и помещен регулируемый по высоте гильзы и герметично ее закрывающий упор, а длина нерасточенной части (L) гильзы определяется неравенством: h L S, где h - расстояние между входами каналов в-сасывания и сброса дозы; S - расстояние от нижнего конца рабочей части поршня до входа канала сброса дозы. Конструкция и принцип действия предложения поясняется чертежами, где на фиг.. 1 изображен дозатор, а на фиг.2 - блок-схема фотокалориметра с дозаторами. Дозатор жидкости (фиг,1) содержит неподвижный, двухканальный поршень 1; к&нал всасывания дозы 2; канал сброса дозы 3; обратньш клапан перекрытия канала всасывания 2, вьтоленнньй п виде тонкой пленки 4, которая крепится к верхнему торцу поршня кнопкой 5; подвижную гильзу 6 выполненную с возможностью перемещения своей внутренней рабочей поверхностью 7, переходящей в расточен ную нерабочую поверхность 8, по рабочей поверхности поршня; упорный па лед 9, который садится в нижнем поТтожении гильзы на кнопку 5; накидную гайку 10, уплотняющую верхний то рец гильз.ы 6, поводковую гайку 11, связанную через систему толкателей 12 и кулачок 13 с приводным механизмом 14; резервуар для жидкости, выполенный в виде стакана 15 для запол нения необходимым реактивом с наклонным днищеи для исключения влияния наклонов на эффективность всасы ния дозы особенно при небольших уро )acтв6pa; крьшку 16 (направляющ с уплотнителем 17, исключающим выте кание раствора из стакана при накло нах; втулку 18 и прижимную гайку 19 для фиксации поршня 1, направляющую капиллярную трубку 20 - выход кана сброса дозы. Для исключения подтекания раство необходимо вход канала сброса распо лагать над уровнем жидкости, т.е. выступаюш 1м над крьшжой. Дозирование обеспечивается в слу чае, если Н S - h. где Н - ход гильзы. Нижний конец рабочей части порщня расположен -под уровнем днища резервуара, а каналы всасьгоания 2 и сброса дозы 3 расположены в теле поршня, причем вход канала всасывания вьтеден на боковую поверхность поршня на уровне дна стакана 15, а выход - на верхний торец, вход канала сброса выведен на боковую поверхность поршня вьш1е уровня крьшки стакана, в верхней части рабочей поверхности гильзы выполнена расточка и помещен регулируемый по высоте гильзы и герметично ее закрывающий упор в виде пальца 9 и. гаек 10 и 11. Длина нерасточенной части (L) гильзы определяется неравенством: h L S, где h - расстояние между входами каналов всасывания и сброса дозы; S - расстояние от нижнего конца рабочей части поршня до входа канала сброса дозы. Блок-схема содержит (фиг.2): два дозатора 21 и 22, заполняемые различными реактивами; лентопротяжный механизм 23; фотоприемник 24, подключенный к стабилизатору тока 25; осветитель 26; терморегулятор 27, поддерживающий постоянную температуру в блоке; который содержит перечисленные вьщ1е узлы от 21 до 26 кроме 25; блок коррекции О - нуля 28; за О принят начальный уровень информативного сигнала); элемент памяти 29; компаратор 30; программное устройство 31; автоматический регулятор 32; побудитель расхода 33; блок индика11ии 34. Дозатор работает следующим образом, В исходном нижнем положении гильзы 6 вход канала всасывания дозы 2 перекрыт боковой рабочей поверх-, ностью 7, а вход канала сброса дозы 3 открыт и сообщается с окружающей атмсоферой. При подъеме гильзы вверх посредством приводного кулачка 13 на участке прохолздения расстояния расточенной части гильзы происходит всасьшание в надпоршневое пространство воздуха по каналу сброса дозы 3, после чего данный канал перекрывается боковой рабочей поверхностью гильзы. Дальнейший подъем гильзы создает в надпоршневом -пространстве разрежение, что в момент рткрыва-ния канала всасывания дозы приводит к впрыскиванию дозы в надпоршневое пространство. Набранная в надпоршневое пространство доза является частью общей дозы, которую необходимо сформировать. Недостающая часть дозы добирается за счет дальнейшего подъема гильзы Высота подъема гильзы регулируема и строго фиксируется с одной стороны при подъеме - высотой или диаметром кулач1 а 13, ас другой стороны при опускании - кнопкой 5,,на которую ложится упорный палец 9, Объем сформированной дозы пропорционален высоте подъема дН И -(S - h) . При движении гильзы вниз клапан 4 перекрывает выходной канал 2 всасывания дозы И набранная (сформиро)г ванная) доза оказывается закупоренной в надпоршневом пространстве. Дальнейшее опускание гильзы приводит к частичному сжатию воздуха, заключенного в надпоршневом пространстве, на величину пропорциональную ходу ЛН. В момент приоткрьшания входного канала сброса дозы 3 сформированная доза выпрыскивается через направляющую капиллярную трубку 20 наружу (на индикаторную ленту) в виде стру кк, выталкиваемойосжатым воздухом, Регулирование дозы осуществляет ся за счет изменения хода гильзы, которьй выставляется путем перемеще ния поводковой галки 11, связанной с корпусом гильзы резьбовым соединением. Полный объем (V) сформированной в иадпоршневом пространстве дозы мо жет быть определен по формуле: V Ki|- АН, где , К - коэффициент пропорциональ ности, устанавливаемый экс периментально в зависимост от качества и точности из готовления рабочих поверхностей гильзы и поршня, а также от выбранного матери ла трущихся пар, от свойс жидкости и др; d - диаметр рабочей части поршня, Примером использования описываемого дозатора может быть фотокалориметр с прикапыванием на ленту, блоксхема которого изображена на фиг,2, Принцип действия указанной блоксхемы состоит . в следующем. Анализируемый продукт просасывается через носитель, обладающий повьш1енной сорбционной способностью. Носитель наносят на бумажную или тканевую ленту, хорошо поглощающую анализируемый газ, С целью полного исключения сорбирования анализируемого газа на элементах транспортирования пробы, последние изготавливаются из слабосорбирующих материалов с применением подогрева, Для обеспечения прососа равных количеств воздуха через носитель применен автоматический регулятор расхода 32, Лента с носителем, встроенная в лентопротяжный механизм . 23, продувается на определённом участке анализируемым газом в течение строго отведенного интервала времени, который задается программным устройством 31, После прососа на данный участок ленты с носителем производится прикапывание первого индикаторного продукта с дозатором 21, который взаимодействует с анализируемым продуктом, например, фермент биокаталитической реакции. Через определенный интервал на то же место производится прикапьшание второго индикаторного продукта с дозатором, который взаи-г модействует с одной из .составляющих первого реактива, кинетический . процесс взаимодействия которого ускоряется присутствующим ферментом. Степень активности фермента определяется наличием анализируемого компонента и., как следствие, характеризуется скоростью реакции, (например, колориметрической реакцией или реакцией, сопровождающейся люминесценцией) при уменьшении влияния дестабилизирующих факторов на процесс ее протекания. Эффективность протекания реакции должна быть согласована с выбором оптимальной величины стабилизированной температуры, характерной для данного типа реакции - колориметриче скбй или люминесцентной, Скорость реакции в очень сильной степени зависит от соотношений величин. дозируемых реактивов, изменяющихся во времени. Отсюда и вытекают столь повышенные требования к дозированию.

С целью более линейного преобразования светового потока в электрический сигнал, питание фотоприемника осуществляется от стабилизатора тока 25. Элемент памяти 29 запомина1

IV-20

ет напряжение, соо ветствующее началь: ному уровню-реакции. Далее, это напряжение сравнивается с текущим значением напряжения на фотоприемнике в

компараторе 30. В постоянный момент времени от начала реакции. Результат сравнения характеризует степень влияния анализируемого продукта на ходскорость, например биокаталитической реакции.

15

Фи2.

ДОЗАТОР ЖИДКОСТИ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ДЛЯ ГАЗОАНАЛИЗАТОРОВ, содержащий поршень, каналы всасывания и сброса дозы, резервуар для яшдкссти, гильзу, выполненную с возможностью.перемещения своей рабочей поверхности по рабочей поверхности поршня, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности дозирования, нижний конец рабочей части поршня расположен под уровнем дни- .ща резервуара, а каналы всасывания и сброса дозы расположены в теле поршня, причем вход канала всасывания выведен на боковую поверхность поршня на уровне дна резервуара, а выход - на верхний торец, снабженный обратным клапаном перекрытия канала всасывания, вход канала сброса выведен на боковую поверхность поршня вьше уровня крьш1ки резервуара в верхней части рабочей поверхности гильзы выполнена расточка и помещен регулируемый по высоте гильзы и герметично ее закрьшающий упор, а дпина нерасточенной части (L) гильзы определяется неравенствомh < L < S,где h - расстояние между входами каналов всасьгоания и сброса дозы;S - расстоняие от нижнего конца рабочей части поршня до входа канала сброса дозы.