Дозатор жидкости

Дозатор жидкости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: дозирование питательных растворов при проточном культивировании микроорганизмов. Сущность изобретения: расходная емкость 18 подклкзчёна к Входу эластичного шланга 3 перистальтического насоса 2 и выходу эластичного шланга 13. Калибровочная камера 1 нижней частью с помощью входного патрубка 4 через обратный клапан16 подключена к выходу клапана. В выходном патрубке 8 установлен предохранительный клапан 9. В крыщке 11 камеры 1 размещена вертикальная трубка 10, которая сообщена с входом -шланга 13, Трубопровод подачи сжатого газа на входе управляемого клапана 5 сообщён с верхней частью камеры 1. Излишки жидкости отсасываются до уровня нижнего торца трубки 10 шлангом 13 насоса 2. Доза вытесняется сжатым газом при неработающем насосе 2 и при перекрытии управляемым клапаном 5. 1 ил. (/) G

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) s G 01 F 13/00

ННОЕ ПАТЕНТНОЕ . ВЕ OMCTBO СССР (ГО ПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

-.11:Я

" 11. О/Щ к 1 к к1 (21 4950973/10 (22 27.06.91 (46 07.02.93. Бюл. М 5 (71 Научно-производственное объединение би логического приборостроения АН СССР и нститут биохимии и физиологии микроор анизмов AH СССР (7 Б.Ф.Нестеров и Ю.В.Редикульцев (5 ) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 739335, кл. G 01 F. 11/10, 1980. Авторское свидетельство СССР

В:240931, кл. G 01 F 11/23, 1969, Авторское Свидетельство СССР

М 131516, кл. 42е, 16; 1959, Авторское свидетельство СССР

N. 724930,icn, 6 01 F 11/04, 1980.

Авторское свидетельство СССР

69 1321914, кк. F 04 B 43/12, 13/00, 1986 (54) ДОЗАТОР ЖИДКОСТИ.. Ж 1793244 А1

2 (57) Использование: дозирование питательных растворов при проточном культиe po8aH микроорганизмов. Сущность изобретения: расходная емкость 18 подключена к входу эластичного шланга 3 перистальтического насоса 2 и выходу эластичного шланга 13, Калибровочная камера 1 нижней частью с помощью входного патрубка 4 через обратный клапан 16 подключена к выходу клапана. В выходном патрубке 8 установлен предохранительный клапан 9. В крышке 11 камеры 1 размещена вертикальная трубка 10, которая сообщена с входом шланга 13. Трубопровод подачи сжатого газа на входе управляемого клапана 5 сообщен с верхней частью камеры 1. с

Излишки жидкости отсасываются до уровня нижнего торца трубки 10 шлангом 13 насоса

2. Доза вытесняется сжатым газом при неработающем насосе 2 и при перекрытии управляемым клапайом 5. 1 ил. ъФ

3 1793244 4 " . „",-„- :(, t, Изобретение относится к технике объ- сату, что значительно снижает быСтродейстемного дозирования жидких сред и может вие такого устройства, эначительнб затрудбыть использовано в микробиологической няетавтоматизациюуправления им. промышленностидлядозирования питатель- Известен дозатор жидкости, содержаных и титрующих растворов при проточном 5 щиймернуюемкостьскалиброваннойдоэикультивировании различных-микроорганиз- рующей трубкой и шестиходовой плоский мов, а также в фармацевтической, пищевой и золотник, последовательно переключаюхимической промышленности; может быть с щий различные такты каждого цикла дозиуспехом применено в исследовательской рования.

< практике в указанйых областях.. 1 . Недостатки этого доэатора в том, что, Дискретно-непрерывный принцип дози- во-первых, он требует поддержания посторования жидких питательных сред, напри- янного напора(избыточного давления) в исмер, в микробиологических процессах, ходной жидкости перед ним, что усложняет заключающийся в импульсной подаче за- общую. схему дозирования, а во-вторых, ранее откалиброванных объемов доз с 15 сложность конструкторского итехнологиче- . необходимой частотой, ойределяемой ин-: ского воплощения шестиходового плоского тенсивностью происходящих биохймиче- золотника никогда не может гарантировать ских и физиологических процессов, весьма его герметичности переключаемых каналов, удобен с точки зрения автоматизации. управ- неконтролируемые утечки жидкостй через ления им, так как дискретные управляющие 20 них приводят к значительным погрешносигналы от совремейных вычислительных ятям подаваемых доз, быстродействие его средств легко трансформировать в частоту за счет многотактности работы низкое. импульсов, шагов. В этих случаях очень важ- . Известен автоматический дозатор жид- . на высокая точность каждой калиброванной кости с калиброванным объемом в виде пордоэы. -: ., 25 шневого двустороннего гидроцилиндра и

Известно устройство для объемного до-"., пневмопривода управления золотниками, эирования, в котором движущийся калибро-.. переключающими вход и вйход дозируемой ванный сосуд черпает дозу из основной жидкости. Этот дозатор способен работать. массы исходной дозируемой жидкости и са-" только при наличии существенного избымотеком подает ее к адресату,,:...., . ЗО точного давления s подводимой к немужидЕго главный недостаток в низкой точно- " - кОсти. сти дозирования (особенйо малых доз), так, Основной йедостаток его в наличии некак при циклических движениях калиброван- сколькйх подвижных уплотнительных эленого сосуда в жидкость и из нее происходит ментов (поршней, золотников, сальников), весьма грубый перелив, расплескиваниечас- З5 что неизбе>кно йриводит к их срабатывати жидкости, достаточно большое и трудно" нию, снижению надежности и, главное, к учитываемое количество жидкости остается" .увеличенйю погрешности подаваемых доз на стенках дозирующего сосуда., : . за счет утечек жидкости через подвижные

Известен механйзм дозирования, co-: . уплотнительные соединения, тем более что держащий неподвйжный доэирующий со- 4О последние постоянно находятся под иэбысуд с погружным калибровочным стержнем,, точным давлением. и связанные с полостью сосуда меха, расши- . Кроме того, требование поддержания рение которых обеспечивает предваритель- . избыточного давления в жидкости перед ное заполнение этого сосуда, а сжатие — .: дозатором усложняет схему дозирования, принудйтельное вытесйение отмеренной 45 вызывает неудобства в эксплуатации, надозы к потребителю, а излишков жидко- пример при пополнении сосудов с исходной сти — обратно в исходную емкость.. жидкостью.

Основные йедостатки его заключаются Найболее близким к предлагаемому в том, что, во-первых, cуменьшением калиб-. "импульсному доэатору по технической руемой дозы в нем возрастает погрешность БО сущности и достигаемому результату являдоэирования, так как введение стержня ется устройство доэирования жидкости, совнутрь сосуда увеличивает поверхность со- держащее вертикальную калибровочную прикосновения с дозируемой жидкостью, камеру, связанный с ней двухканальный печтоувеличиваетвлияниенадозупристеноч- ристальтический насос с эластичными ной остаточной пленки жидкости при вытес- 55 шлангами и шаговым приводом, управляенении дозы к адресату, а во-вторых, " мыезапорныеклапанаиблокуправления,в управление указаннымй тактами предус- котором предусмотрена автоматическая матрйвает промежуточные непроизводи- коррекция производительности перистальтельные операции между всасыванием тического насоса по расходу жидкости из жидкости и ее транспортированием к адре- калибровочной камеры.

1793244

Основной его недостаток в том, что он не может обеспечить необходимую и гарантированную точность каждой единичной (разовой) дозы питательной жидкости, котоI рая весьма необходима при малых скоростях роста микроорг а низмов или подтитровке культуральной жидкости, так как вся схема управления и йсполнения в этом дозаторе основана йа прохождении через него многиМ десятков управляющих щаговых импульсов, чтобы пропустить через насос весьготмереннтыкй заранее объем кидкости от верхнего до Нижнего датчика уровня и, таким образом, сравнить его с заданной в блоке управления величиной.

I ишь только после этого вводят коррекцию скорость вращения перистальтического асоса на последующее дозирование. Таким обраэом, указанный дозатор моет кбйтролировать (и соответственно кор >ектировгатьл) лишь усредненную скорость дозиротваййя заранее отмеренного.в калибовочной камере объема, вариации же скоости потока жидкости в промежутке

Еподконтрольны (а они для шланговых наасов весьма характерны)..

Недостатком этого дозатора является акже режим работы его при закрытых поожениях нормально открытых клапанов при расходовании насосом жидкости из каибровочного сосуда), В этом режиме насос продолжает нагнетать жидкость в эластичlltlA шланг второго канала лрн закрытом

ыходе из него. Это со временем приводит к нарушению его герметичности и сказыватся на ухудшении точности контроля за озированием, к ошибкам в его коррекции, Кроме того, каждый из таких дозаторов олжен иметь весьма прецизионные датчии уровня и электронное устройство контроя скорости дозирования, коррекции ее, что сложняет конструкцию устройства, осоенно при наличии нескольких каналов доирования различных питательных сред и титрантов к ферментеру.

Достигаемый технический результат бесйечивается тем, что в дозатор жидкоти, содержащий расходную емкость, подлюченную к входу эластичного шланга первого канала перистальтического насоса к выходу эластичного шлайга его второго анала, сообщенного с калибровочной" каерой, снабженной входным патрубком, размещенным в ее нижней части, и выходым патрубком, и нормально открытый упавляемый клапан, введены обратный и

Предохранительный клапаны, крышка с вертикальной трубкой и уплотнением и тру р бопровад для подачи сжатого газа, в котоом установлен нормально открытый тевого питания, количеству кбторь х сооТветствует количество тоМйых"riо объему единичййх даз, чта в слуммег знтаочитеЛьгНЬ упрощает конструкцию всего дозатора.

На чертеже представлена принципиальная схема предложенного ймпуглл Ьсноого

40 доэатора жидкостй.

Дозатор содержит вертикальнуЮ ка45 либровочную камеру 1, двухканальный перистальтический насос 2 с эластичными шлангами, выход канала 3 которого сообщен с патрубком 4 в нижней части камеры.1, нормально открытый управляемый кла50 пан 5, трубопровод 6 аэрации адресата дозирбванзля, блок 7 управляющих импульсов, В нижней части камеры 1 имеется выходной патрубок 0, внутри которого установлен предохранительйый клапан 9

55 (например, ниппельного типа), а в верхней ее части установлена вертикально перемещаемая трубка 10, герметизированная в крышке 11 подвижным уплотнением 12, нижний открытый конец которой расположен на поверхности жидкости в камере 1, а управляемый клапан, входом подключенный к верхней части калибровочной камеры, которая герметйчйо закрыта крышкой, а

aeðòèêaëüíaÿ трубка опущена в калибро5 вочную емкость через уплотнение в крышке и наружным контцой сообщена с входом эластичного шланга второго канала перистатльтического насоса, выхбд эластичного шлагнгаг перрватго кайала козт ор бго поодклйчетй

10 через обратнйй клапан к вхкодйому патрубку,"причем внутреннее сечгенигетзластичного шланга второго кайала больше внутреннего сечения эластичного шланр га первого канала, аопрездгохранри1 Ельный клапан установ15 лен в выходном патрубке.

Введение перечислейных выше новых элементов позволяет в первую лочерредь .обеспечить с высокой точностью отмерива ние и дозирование каждой единичной (раз20 овой) дозы на один управляющий импульс, позддерживатьз в 1 аглибровочной камере стартовую готовность к импульсной подаче этой отмеренйой дозы постоянно освежаегмой дозируемой жидкости.

25 Кроме того, стало возможным значительно упростить схему и конструкцию управления дозираванием, лисключив электрбнное устройство периодического контроля за дозой и коррекции ее, исключив два электро30 управляемых клапана из трех, заменив шаговый привод насоса с его сложной системой импульсного питания на обычный малооборотный электродвигатель сетевого питания (например, РД-09), а все управле35 ние работой дозатора свести к подаче на него простых электричесгких ймпульсов се1793244

7 8 верхний сообщен с входом канала 13 пери- насосом 2 и по его каналу 3 нагнетается стальтического насоса 2, образуя устройст- через обратный клапан 16 и патрубок 4 в во принудительного отсоса из камеры 1. При камеру 1, наполняя ее внутреннюю полость. этом внутреннеесечениеэластичногошлан- . Одновременно канал 13 насоса 2 через га в канале 13 насоса 2 больше, чем в.его 5 трубку 10 отсасывает из камеры 1 первонаканале 3.: . чально воздух, находящийся наджидкостью

Вход нормально открытого клапана 5, и подпитываемый иэ трубопровода 6 аэраустановленного в проходной трубопровод 6 ции (клапан 5 открыт), а затем все излишки аэрации, дополнительно сообщен трубоп- поднявшегося столба жидкости таким обрароводом 14 с патрубком 15 в верхней крыш- 10 зом; что в камере всегда остается герметике 11 камеры, который сообщает его с чески точный объем жидкости. Излишки верхней внутренней полостью этой камеры. жидкости по трубке 10, каналу 13 насоса 2

Стенки камеры 1 выполнены из npo-:. возвращаются" в емкость 18. При этом эа зрачного материала для удобства визуаль- счет того. что внутреннее сечение эластичного наблюдения за процессом .15 ного шланга в канале 13 больше, чем в канадозирования и возможности отмеривания. ле 3, уровень жидкости в камере 1 никогда дозы., ":: ." - : " не поднимается выше нижнего конца трубУправляющие цепи связывают блок 7 ки 10. Разница в объемных расходах жидкоимпульсов с приводом перистальтического сти по каналам 3 и 13 компенсируется насоса 2. и клапаном 5. Прйвод насоса 2 20 подсосом воздуха из трубопровода 6 аэрапредставляет собой обычнйй малооборот- ции через патрубок 15 в верхнюю часть ка-ный электродвигатель сетевого питания:. меры 1. В этом режиме с блока 7 на привод

В трубопроводе, связывающем канал 3 насоса 2 поступает напряжение питания, а с патрубком 4 камеры 1, установлен. обрат- на нормально открытый клапан 5электропиный клапан 16..: .:: . 25 . тание не посгупает.

Кроме того, на схеме йокагамы адресат. При поступлении на блок 7 команды на

17дозирования (например, ферментер), ис- вйдачу дозы к адресату с него следует имточник 18 дозируемой жидкости (напри-:.:" пульс электропитания на клапан 5 и так же мер, емкость с жидкой питательной импульсно на это же.время прекращается средой), биофильтр 19 связи ее с атмосфе- 30 электропитание привода насоса 2. В этом рой, биофильтр 20 и ручной, регулирующий случае насос 2 останавливается, его ролики. расход воздуха кран 21 на входе в трубоп-: герметично перекрывают оба шланга в каровод 6, : - :::, ":.: .. налах 3 и 13, а клапан 5 закрывается. .Вход канала 3 и выход канала 13 насоса . В результате резко возросшее давление

2 должны подключаться соответствующими 35 перед клапаном 5 передается через патрутрубопроводами к источнику 18(емкости со бок 15 в верхнюю часть камеры 1 и быстро средой), а выходы из патрубка 8 и трубойро-, . вытесняет отмереннуюдоэужидкостичерез вода 6- к адресату 17доэирования(фермен- предохранительный клапан 9 и патрубок 8 к теру).- . ":...: - . адресату 17 (ферментеру).

Исходйые условия для работы дозатора 40 Давление срабатывания (открывания) следующие.: .- .;::. : . :::: .::: ., клапана 9 подобрано такйм, что при давлеВ источнике 18 дозируемой жидкости нии втрубопроводе бс открытым клапаном (емкости) жидкость всегда находится при 5(следовательно, и в камере 1) предохраниатмосферном давленйи, так как верхняя по- тельный клапан 9 герметично закрыт, а при лость этой емкости связана через био- 45 давлении с закрытым клапаном 5 он открыфильтр19сокружающейатмосферой. . " :вается и легко пропускает вытесняемую

Воздух от внешнего источника его дав- жидкость, ления непрерывно поступает в трубопровод Обратный клапан 16 предотвращает йе6 аэрации адресата(например, ферментера) " редачу имйульса давления жидкости из качерез кран 21, регулирующий его расход, и 50 меры 1 в эластичный шланг канала 3, так как биофильтр 20. Давление в трубопроводе 6 в противном случае его импульсная дефорпри открытом клапане 5 за счет его падения мация в момент вытеснения из камеры дозы в регулирующем кране 21 неэначительйо могла бы повлиять:на ее величину, т.е. увепревышает атмосферное (только на велйчй- личилась бы погрешность дозирования. ну сопротивления трубопровода и столба 55 Быстро вытеснив из камеры 1 дозу жид- . жидкости в ферментере 17)..: кости, воздух из трубопровода 6 в обход

В этих условиях дозатор работает сле- закрытого клапана 5 через камеру 1 и патрудующим образом. " бок 8 поступает внутрь адресата 17 дозироЖидкость иэ источника(емкости) 18 вса- вания (ферментера), т;е. аэрация адресата сывается работающим перистальтическйм не нарушается, в то же время воздух хорошо .

1793244

I.I!

:!!! . г t .\ . °

) продувает внутреннюю полость камеры 1, клапана 9, патрубка 8 и трубопровода, предотвращая задержку в них капель дозируемой жидкости, что в итоге также обеспечивает повышение точности дозирования. 5

Длительность команды подачи дозы очень мала (например, при объеме дозы 0,5 мл достаточно не более 0,3-0,5 с). После ее прекращения блок 7 снимает импульс электрог итания с клапана 5 и одновременно пре- 10 кра цает импульс остановки питания привода насоса 2. В результате клапан 5 открывается, " дав ение воздуха в камере 1 снижается, преI до ранительный клапан 9 закрывается, насос

2 п каналу 3 вновь начинает заполнять жид- 15 косгью камеру 1, а его канал 13 поддерживать в ней заданную дозу. И так до следующей ко анды на подачу дозы к адресату.

Вертикальное перемещение в герметичном уплотнении 12 трубки 10 позволяет 20 установить выше или ниже уровень отсоса излишков дозируемой жидкости, т.е. устанавливать необходимую величину единич-! ной (разовой) дозы.

Через прозрачную стенку камеры 1 лег- 25 ко можно обеспечить отсчет величины устаI !,Формула изобретения

Дозатор жидкости, содержащий расходную емкость, подключенную к входу эласт!1чного шланга перBого канала перистальтического насоса и к выходу эластичного шланга его второго канала, сообще1 ного с калибровочной камерой, ! снабженной входным патрубком, размещенным в ее нижней части, и выходным патрубком, и нормально открытйй управляемый клапан, о тл и ч а ю шийся тем, что, I с цвлью повышения точйости дозирования и у6рощейия конструкции, в него введены обратный и предохранительный клапаны, крь1шка с вертикальной трубкой и уплотнением in трубопровод для подачи сжатого га-

I навливаемой дозы. а также визуально наблюдать за процессом дозирования, контролировать нормальную работу дозатора.

Общая производительность дозатора определяется устанавливаемой величиной единичной дозы и частотой следования командных импульсов. В тех случаях, когда ожидаемое в технологическом процессе произведение этих двух величин начинает превышать производительность перистальтического насоса, следует либо увеличить число его оборотов (изменить редукцию привода), либо заменить его эластичные шланги, увеличив их диаметр (при этом соблюсти указанную выше разницу их внутренних сечений).

Между кратковременными управляющими импульсами процесс постоянного перекачивания перистальтическим насосом дозируемой жидкости из нижней части ее исходной емкости в калибровочную камеру и обратно. но уже в верхнюю часть этой емкости позволяет постоянно обновлять жидкость в калибровочной камере и перемешивать ее в этой емкости хранения: за, в котором установлен нормально откры- тый управляемый клапан, входом подключенный к верхней части калибровочной камеры, которая герметично закрыта крышкой, а вертикальная трубка опущена в калибровочную емкость через уплотнение в крышке и наружнь.м концом сообщена с входом эластичного шланга aroporo какала перистальтического насоса, выход эластичного шланга первого канала которого подключен через обратный клапан к входному патрубку, причем внутреннее сечение эластичнoro шланга второго канала больше внутреннего сечения эластичного шланга первого канала, а предохранительный клапан установлен в выходном патрубке.