Дозатор жидкости

(51)5 0 01 .Е 11/28 ПАТЕНТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ЗОБ РЕТ И К ДВТОРСКО оОПИСАНИ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Научно-производственное объединениебиологического приборостроения АН СССР(56) Авто рс кое свидетел ьствоК. 472.252, кл, 6 01 Г 11/ОО, 1973.авторское свидетельствоЬ 240931, кл. 0 01 Е 11/00, 1969. Изобретение относится к технике обьемного дозирования жидких сред и может быть; использовано в микробиологической промышленности для дозировайия пита.тельных растворов при проточном культивированиии различных микроорганизмов, а также в фармацевтической и химической промышленности; может быть с успехом применено в исследовательской практике в указнных областях,аявке речь идет об обьемискретно непрерывного В настоящеи зных озаторах дприн ипа действия.,то обусловлено тем, чтонапримерв процессах проточного культивированйя микроорганизмов такой принцип легко поддается автоматизации за счет использования частотно-импульсных управляющих сигналов.В то же время он налагает определенные требования к точности каждой объем 5 О 1795294 А 1(57) Использование: объемное дозиров жидкости. Сущность изобретения: мер камеру 1 заполняют жидкостью через вый патрубок 7 с питательным клапано зэ счет освобождения подвижного дн сильфона 3. Закрепленный на сильфо золотниковый распределитель обеспеч ет сообщение камеры 2 с атмосферой лишки жидкости сливаются при нагр сильфона 3 через канал слива 4 с обрат клапаном 19, а доза - через второй ш дельный клапан 6, установленный на вто патрубке 8. 1 ил. ание ную перм 20 ища не 3 ива- Изузке ным пин- ром ной дозы и, главное, к быстродействию д зирования.Повышение частоты импульсного дозирования относительно малых объемов доз вызвано стремлением избежать "ударного" воздействия каждой дозы концентрацией питательных веществ на растущую культуру микроорганизмов.В свою очередь зто и требует быстродействия мЕханизма дозирования, повышения его производительности по частоте подачи доз к адресату, т,е. ферментеру.Известны дозаторы с калиброванным обьемом, поршневым исполнительным органом и переключением патрубков входа и выхода дозируемой жидкости либо пневмопоршнем, либо трехходовым краном, в которых исходная жидкость должна подводиться к дозирующей камере обязательно под избыточным давлением, способным обеспечить достаточное быстродействие дозэторд.Недостагки таких дозаторов заключаются в большом количестве подвижных уплотнительных элементов (поршней,золотников и т.п,), что неизбежно приводитк потерям надежности работы (потери притрениях, утечки дозируемой жидкости, износ уплотнительных элементов) и быстродействия их,Кроме того, необходимость создания иподдержания избыточного давления в емкостях с жидкостью, предназначенной для дозирования, требует подключения в работудополнительных устройств и приводит к неудобствам в эксплуатации, обслуживании.Известен дозатор объемного, погружного типа, в котором калиброванный геометрический объем черпается из основноймассы исходной жидкости и самотеком по дается к адресату.Но в таком дозаторе, кроме большойпогрешности дозирования, низкое быстродействие: требуется достаточно большоевремя на транспортирование самотеком отмеренной дозы. к адресату,Наиболее близким к предлагаемому устройству по техничЕской сущности и достигаемому результату является механизмдозирования, в котором в калиброванномпо объему неподвижном сосуде от пневмосильфона создается попеременно то вакуумдля его заполнения жидкостью, то давлениедля вытеснения сначала излишков жидкости в исходный объем, а затем транспортирования отмеренной дозы к адресату.Создание вакуума пневмосильфономпозволяет заса"ывать жидкость из емкостиее хранения без применения избыточногодавления в ней, а создание этим же пневмосильфоном давления Обеспечивает быстрыйи полный возврат излишков жидкости В исходную емкость и, главное, быстрое принудительное вытеснение отмеренной дозы кадресату.Но существует и очень серьезный недостаток, заключающийся в том, что такое давление приходится создавать дважды:сначала для вытеснения излишков жидкости в исходный сосуд, а затем после выполнения такта всасывания порции воздухавновь создают давление для вытеснения самой дозы к адресату. При этом между пере-.численными операциями приходитсявыполнять переключение распределительного крана, На все эти промежуточные операции уходит очень много времени, чтозначительно снижает быстродействие дозирования и производительность его по частоте подачи доз к адресату.Достигаемый технический результат достигается тем, что в дозаторе жидкости, со 45 кие-либо переключения распределительным краном - установленные новыеобратные клапаны автоматически направятоба объема жидкости по нужным адресам. 50 55 Все это исключает непроизводительные промежуточные операции, позволяет быстро, без задержек осуществлять всасывание жидкоститолько по калиброванному сосуду, ее отмеривание и.принудительную транспортировку дозы к адресату, обеспечивает высокую производительность дозатора по частоте подачи доз.Ка чертеже представлена конструктивная схема предлагаемого дозатора (продольный разрез),держащем мерную емкость, верхний открытый кран которой размещен в камере, а нижний через клапан подключен к патрубку, сообщенному через канал слива с нижней 5 частью камеры, верхняя часть которой сообщена с сильфоном, одно днище которого закреплено неподвижно, а другое - подвижно, дополнительно введены золотниксвый распределитель, обратный клапан и второй 10 патрубок со вторым клапаном, через который нижняя часть мерной емкости подключена ко второму патрубку, причем первый и второй клапаны выполнены шеппельными, корпус золотникового распределителя за креплен в сильфоне на его неподвижномдне, в котором выполнено отверстие, сообщающее полость корпуса золотникового распределителя с камерой, а золотник установлен на подвижном днище сильфона и 20 выполнен с каналом, открытым первым концом на боковую поверхность золотника и сообщена вторым концом с атмосферой, причем первый конец канала золотника в свободном состоянии сильфона сообщен с 25 отверстием, выполненным на боковой поверхности корпуса золотникового распределителя, причем обратный клапан установлен в канале слива и обращен входным отверстием к камере, а первый шеп- ЗО пельный клапан установлен в противофазеотносительно второго шеппельного клапана и обратного клапана.Введение этих новых элементов позволяет по окончании всасывания жидкости в Э 5 дозатор за счет соответствующего положения золотника в его направляющем стакане сбросить создавшийся вакуум в пневмосильфоне, заполнить его воздухом с атмосферным давлением, необходимым при 40 следующем такте создания пневмосильфоном давления для одновременного вытеснения как излишков жидкости в исходный сосуд, так и отмеренной дозы к адресату,При этом нет необходимости делать ка5 10 15 20 25 3.0 35 40 45 50 55 Он состоит из калиброванного сосуда 1,полости давления,или откачки воздуха 2,пневмосильфона 3, канала возврата излишков жидкости 4, распределительного крана,включающего обратные ниппельные клапаны 5 и 6, патрубков 7 - входа и 8 - выходажидкости, золотника 9 с внутренним каналом 10, жестко связанного с верхней, перемещаемой крышкой 11 пневмосильфона 3,привода 12 пневмосильфона (привод можетбыть пневмоэлектро и т.п.), его толкателя 13с возвратной пружиной 14.Золотник 9 перемещается в направляющем стакане 15, в верхней части которогоимеются отверстия 16.Золотник 9 имеет подвижные кольцевые уплотнения 17 его в направляющем стакане 15,Внутренняя полость пневмосильфона 3сообщена с полостью давления и откачкивоздуха 2 отверстиями 18,Канал возвоата 4 оснащен обратнымклапаном 19,На корпусах клапанов 5 и 6 имеютсяэластичные упругие ниппельные трубки 20(например, резиновые).К патрубку входа 7 может быть подключена соответствующим трубопроводом емкость 21 с исходной питательной средой(дозируемая жидкость), оборудованная биофильтром 22 для связи с атмосферой.Дозатор работает следующим образом.При поступлении на привод 12 управляющего электро- или пневмоимпульса еготолкатель 13, преодолев усилие пружины14, перемещает крышку 11 вниз и сжимаетпневмссильфон 3 (ьеличина хода заложенав приводе 12).Золотник 9 перемещается вниз в стакане 15, при этом его внутренний канал 10,сообщенный верхним его концом с атмосферой, за счет уплотнений 17 изолирован отвнутренней полости пневмосильфона 3.Таким образом, в полости 2 создаетсядавление воздуха, которое вытесняет жидкость, имевшуюся в калиброванном сосуде1, через обратный клапан 6 и патрубок 8 кадресату, а имеющуюся в нижней наклонной части полости 2 - через канал 4, обратный клапан 19 и патрубок 7 в емкость 21,При этом сопротивления (усилия прижатия) обратных клапанов 6 и 19 сделаны одинаковыми, поэтому жидкость вытесняется.через них одновременно от одного импульса давления в полости 2.Поле снятия управляющего сигнала спривода 12 толкатель 13 под действием пружины 14 поднимается, перемещая за собой связанную с ним верхнюю крышку 11 пневмосильфона 3.В результате пневмосильфон расширяется вверх, создавая в полости 2 вакуум, под действием которого из мерной емкости 21 через пэтрубок 7 и обратный клапан 5 в калиброванный сосуд 1 засасывается жидкость (обратные клапаны 6 и 19 в этом случае закрываются). Вакуум в полости 2 (и процесс всасывания жидкости) сохраняется до тех пор, пока золотник 9, перемещаясь вместе с верхней крышкой 11, не установится в положении,при котором отверстия 16 на окажутся между двумя уплотнительными кольцами 17, В этот момент канал 10 золотника 9 свяжет внутреннюю полость пневмосильфона 3 и полость 2 с атмосферой, вакуумирование прекратится - режим всасывания окончится.Объем и ход пневмосильфона 3 подобраны таким образом, что всасывается жидкости несколько больше, чем вмещает калиброванный сосуд 1, поэтому излишкй жидкости переливаются через кромку верхнего открытого конца сосуда 1 и собираются в нижней части полости 2,Таким образом, в калиброванном сосуде 1 оказывается геометрически точно отмеренная доза жидкости.Поступление на привод 12 очередного управляющего импульса вновь сжимает пневмосильфон 3, золотник 9 перемещается вниз и отсекает полость 2 от атмосферы. В результате в полости 2 нарастает давление, которое и вытесняет. отмеренную дозу жидкости из сосуда 1 к адресату, а ее излишки возвращает в емкость 21,И так повторяется с поступлением каждого управляющего импульса и его снятием..Биофильтр 22 позволяет атмосферномувоздуху компенсировать убыль дозируемой жидкости(питательной среды) иэ емкости 21 без заражения ее посторонней микрофлорой.Как видно из приведенного описания, в процессе дозировэния и всасывания не требуется никаких дополнительных и непроизводительных операций, все происходит без задержек и определяется скоростью и длительностью поступления управляющих импульсов, промежутками между ними ивязкостными характеристиками дозируемой жидкости,1795294 Формула изобретения гг оставитель Б.Нестеровехред М,Моргентал Корректор М,Петрова Редактор аз 423 ТиражВНИИПИ Государственного комитета по изо113035, Москва, Ж, Ра Подписноетениям и открытиям при ГКНТ СССРская наб;, 4/5 иэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Дозатор жидкости, содержащий мерную емкость, верхний открытый край которой размещен в камере, а нижний через клапан подключен к патрубку, сообщенному через канал слива с нижней частью камеры, верхняя часть которой сообщена с сильфоном, одно днище которого закреплено неподвижно, а другое - подвижно, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены золотниковый распределитель, обратный клапан и второй патрубок с вторым клапаном, через который нижняя часть мерной скости подключена к второму патрубку, причем первый и второй клапаны выполнены ниппельными, корпус золотникового распределителя закреплен в сильфоне на его неподвижном дне, в котором выполнено отверстие, сообщающее полость корпуса эолотникового распределителя с камерой, а золотник установлен на подвижном днище сильфона и выполнен с каналом, открытым первым концом на боковую поверхность золотника и сообщенную вторым концом с атмосферой, причем первый конец канала золотника в свободном состоянии сильфона сообщен с отверстием, выполненным на боковой поверхности корпуса золотникового распределителя, причем обратный клапан установлен в канале слива и обращен входным отверстием к камере, а первый ниппельный клапан установлен в противофазе относительно второго ниппельного клапана и обратного клапана.