CN102091455A - 自动连续过滤器 - Google Patents
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Abstract
一种自动连续过滤器，其包括支架、样品存储瓶、滤液收集瓶、多个设有过滤膜的过滤盘、滤液收集装置、控制系统；样品存储瓶通过样品输送管道可密封地连接于过滤盘的入口；多个过滤盘可拆卸地环形排列于滤液收集装置上，滤液收集装置可旋转地设于支架上，滤液收集装置通过滤液输送管道连接于滤液收集瓶；控制系统包括用于控制样品输送管道导通关断的阀门、用于检测样品输送管道中样品压力的压力传感器、用于控制样品输送管道脱离和密封连接过滤盘入口的管道驱动装置和用于根据压力传感器的数据控制阀门和管道驱动装置运行时序的控制器；阀门为电磁阀，并设于样品输送管道上，阀门和压力传感器电连接于控制器。本发明可以实现过滤作业连续化。
Description
技术领域
本发明涉及一种过滤器，特别涉及一种自动连续过滤器，属于色谱分离中样品及流动相过滤的技术领域。
背景技术
过滤器主要用于色谱分离中样品及流动相的过滤，可以保护色谱柱、输液管泵及进样阀不被杂质污染，防止管道堵塞，延长色谱柱的使用寿命，广泛用于重量分析、微量分析、胶体分离及无菌实验中。目前的过滤器产品有正压过滤器、负压过滤器、针筒式过滤膜过滤器。正压过滤器是对要过滤的溶液加压，使溶液通过滤膜，不溶物质被滤膜阻挡，达到溶液与固体物质分离的目的。负压过滤器是对过滤后的溶液抽真空，由大气压使溶液通过滤膜，而不溶物质被滤膜阻挡，达到溶液与固体物质分离的目的。针筒式过滤膜过滤器是人工利用针筒对样品加压，使溶液通过滤膜。以上过滤器的进样量较小，一旦过滤膜被不溶物阻塞，需要停止过滤，打开过滤器，更换过滤膜，过滤作业连续性差、工作效率低，难以满足较大量样品的连续过滤。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自动连续过滤器，以解决现有过滤器存在的因更换过滤膜导致的过滤作业连续性差、工作效率低等缺点。
为了实现本发明的目的，本发明提供的自动连续过滤器支架、样品存储瓶、滤液收集瓶、多个设有过滤膜的过滤盘、滤液收集装置、控制系统；所述样品存储瓶通过样品输送管道可密封地连接于所述过滤盘的入口；所述多个过滤盘可拆卸地环形排列于所述滤液收集装置上，所述滤液收集装置可旋转地设于所述支架上，所述滤液收集装置通过滤液输送管道连接于所述滤液收集瓶；所述控制系统包括用于控制所述样品输送管道导通关断的第一阀门、用于检测所述样品输送管道中样品压力的压力传感器、用于控制所述样品输送管道脱离和密封接触所述过滤盘入口的管道驱动装置和用于根据所述压力传感器的数据控制第一阀门和管道驱动装置运行时序的控制器；所述第一阀门为电磁阀，并设于所述样品输送管道上，所述第一阀门和压力传感器电连接于所述控制器。
通过其上设有多个过滤盘的可旋转滤液收集装置，当正在工作中的过滤盘堵塞时，可以立即切换至另一个过滤盘，在不影响连续过滤的情况下，清理或更换堵塞的过滤盘或过滤膜，过滤和更换过滤膜同步完成。可见本发明可以基本实现连续的过滤作业，具有过滤量大、自动进样、连续性高、自动性能好等有益效果。
根据上述自动连续过滤器的一种优选实施方式，其中，还包括用于驱动所述滤液收集装置在所述支架上旋转的驱动机构。
根据上述自动连续过滤器的一种优选实施方式，其中，所述驱动机构包括电机，所述控制器电连接于所述电机以控制所述电机的运行和停止。
根据上述自动连续过滤器的一种优选实施方式，其中，所述样品输送管道的末段为L形管道，所述L形管道的一端设于所述支架上，另一端可密封地接触所述过滤盘的入口。
根据上述自动连续过滤器的一种优选实施方式，其中，所述L形管道的一端铰接于所述支架上，所述管道驱动装置包括永磁铁和电磁铁或两电磁铁，所述永磁铁或电磁铁设于所述L形管道上，所述控制器电连接于所述永磁铁的电源以控制所述电磁铁极性，使所述L形管道的另一端和所述过滤盘的入口脱离或密封接触。
根据上述自动连续过滤器的一种优选实施方式，其中，所述样品输入管道的末端收缩以便于插入所述过滤盘的入口。
根据上述自动连续过滤器的一种优选实施方式，其中，还包括气泵，所述气泵通过气体输送管道连接于所述样品存储瓶以使样品自动的输入至所述过滤盘的入口。
根据上述自动连续过滤器的一种优选实施方式，其中，所述滤液收集瓶中设有滤液输出管道，所述气泵还通过另一气体输送管道连接于所述滤液收集瓶以使滤液自动的通过所述滤液输出管道输出；所述两气体输送管道上分别设有均为电磁阀的第二阀门和第三阀门，所述控制器电连接于所述气泵、第二阀门和第三阀门以控制其运行和停止。
根据上述自动连续过滤器的一种优选实施方式，其中，所述滤液收集装置呈漏斗状，包括漏斗体和覆盖于所述漏斗体开口的上盖，所述上盖上设有多个滤液孔，所述多个过滤盘分别设于所述多个滤液孔上。
根据上述自动连续过滤器的一种优选实施方式，其中，所述过滤盘呈倒置的漏斗状，包括倒置漏斗体和入口，所述漏斗体扣合于所述滤液收集装置上，所述过滤膜设于所述倒置漏斗体中。
附图说明
图1为本发明优选实施例的结构示意图；
图2为图1所示优选实施例的过滤盘的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
图1示意地示出了本发明优选实施例的结构，如其所示，本优选实施例包括支架1、样品存储瓶31、滤液收集瓶71、多个设有过滤膜432(如图2)的过滤盘、滤液收集装置和控制系统。支架1主要具有支撑作用，可以承载包括滤液过滤装置在内的多个部件。本优选实施例的支架1的结构呈“上”字形，其结构形状可以根据操作空间和其他部件配置进行选择，并无任何特别限定。样品存储瓶31主要用于存储待过滤的样品，其通过样品输送管道32将样品输送至过滤盘。过滤盘是过滤样品的主要部件，其内部设有过滤膜432。滤液收集装置主要承载过滤盘并接收过滤盘的滤液及将其输出至用于存储滤液的滤液收集瓶71。控制系统不但用于检测过滤状态，还用于分析过滤状态，并根据过滤状态信息控制样品的流动。
本优选实施例的滤液收集装置呈漏斗状，包括漏斗体41和覆盖于漏斗体41开口的上盖42，上盖42上设有多个沿上盖42边缘环形排列的滤液孔(图中未示出)。过滤盘呈倒置的漏斗状，包括倒置漏斗体43和入口431，过滤膜432设于倒置漏斗体43中。倒置漏斗体43分别可拆卸地扣合于上盖42上的多个滤液孔，与滤液孔的排列方式相同，多个倒置的漏斗体43也为环形排列。本发明的滤液收集装置和过滤盘的形状并不限于图1所示，过滤盘能够容纳过滤膜并与样品输送管道密封连接即可，滤液收集装置能够承载多个过滤盘并集中收集滤液即可，可以为柱形、方形等多种形状，但是本优选实施例的倒置漏斗状的过滤盘可以设置更大面积的过滤膜，因此可以更快的过滤样品，漏斗状的滤液收集装置可以节约空间和材料，简化制造工艺。
经过各过滤膜432过滤的滤液进入漏斗体41中，漏斗体41通过滤液输送管道44将滤液输送至滤液收集瓶71中，支架1中部延伸出一横杆11，横杆11端部设有一轴承(图中未示出)，硬质的滤液输送管道44穿过并固定于该轴承中，借此实现漏斗体41在支架1上的可旋转设计，此仅为例举，对本领域技术人员来说，可以通过多种方式实现漏斗体41的可旋转设计，例如可以在支架上设置一个O形环，将漏斗体架设于该O形环中。
为了提高样品输送压力以及根据需要设定输送样品的压力、提高自动化水平，本优选实施例还包括气泵21，气泵21通过气体输送管道22连接于样品存储瓶31，通过向样品存储瓶31冲入压力气体以使样品可以自动经由样品输送管道32输入至过滤盘的入口431。气体输送管道22设有控制压力输送的阀门222和观察气泵21输出气体压力的压力表221。若不设置气泵，则可以将样品存储瓶31设于高处，利用重力自动输送样品。本优选实施例的气泵21还通过气体输送管道23(为了简化附图，气体输送管道23的中间部分省略)与滤液收集瓶71连接，用于向其输送高压气体，以便于将滤液收集瓶71中的滤液通过滤液输出管道72移送至其他仪器设备。
在本优选实施例中，样品输送管道32的末段为L形的管道33，管道33的一端铰接于支架1的上部，另一端部330收缩呈尖形，并可密封地插入过滤盘的入口431，为了增加密封效果，可以在端部330和入口431结合处增加软垫等。在其他实施例中，可以在样品输送管道的端部330和过滤盘的入口431设置法兰进行对接，例如当运行中的过滤盘堵塞时，在关闭控制样品输送管道导通关断的阀门之后，旋转漏液收集装置将下一个过滤盘对准样品输送管道的输出端即可。本发明的控制系统包括感应装置、控制器和多个执行机构，例如管道33的端部330设有用于检测管道33中样品压力的压力传感器64、控制管道33导通关断的阀门61、用于控制管道33脱离和密封接触入口431的电磁铁62及永磁铁63、用于根据压力传感器64的数据控制阀门61和电磁铁62运行时序的控制器6。永磁铁63设于管道33的中部，由于在过滤作业进行时，端部330和入口431是密封接触的，当压力传感器64的检测数据大于一设定值，表明运行中的过滤盘的过滤膜432发生了堵塞，需要更换过滤盘，这时压力传感器64将检测数据输送至控制器6，控制器6首先关闭阀门61，然后控制电磁铁62接通电源，产生磁力，吸住永磁铁63，从而驱动管道33旋转，端部330脱离入口431。端部330脱离入口431即告知操作人员工作中的过滤盘发生了堵塞，这时操作人员可以转动漏斗体41，使下一个过滤盘的入口431对准端部330，操作控制器6切断电磁铁62的电源，依靠重力，管道33下落，端部330再次插入入口431中，或者改变电磁铁62的电流方向，和永磁铁63产生斥力，使端部330更紧密的插入入口431中，然后打开阀门61，继续过滤，这时操作人员可以处理堵塞的过滤盘，从而实现过滤和处理堵塞过滤盘同时进行，大大提高工作效率。
上述电磁铁62和永磁铁63的位置可以互换，也即将电磁铁62设于管道33上，将永磁铁固定于适当的位置，其中永磁铁62也可以由另一电磁铁代替，控制器6用于控制电磁铁的电流导通关断、方向和大小，本领域技术人员应该理解，电磁铁的电源未独立示出于图1。另外，管道33的驱动装置还可以为一气缸，例如将气缸的缸体铰接于支架1的上端，气缸的活塞杆的端部铰接于管道33上。对于管道33，其并不局限于绕与支架1的铰接轴旋转，还可以在支架1和管道33之间设置竖向的导轨，利用驱动装置使管道33上下运动。
为了提高本优选实施例的自动化水平，本优选实施例还包括用于驱动滤液输送管道44旋转的驱动机构51，驱动机构51包括电机，电机通过皮带52和皮带轮53驱动滤液输送管道44旋转，皮带轮53套设固定于滤液输送管道44上，皮带52连接于皮带轮53和驱动机构的输出轴的皮带轮之间，带动滤液收集装置的漏斗体41和上盖42及上盖42上的多个过滤盘旋转。电机优选为步进电机，并根据过滤盘的入口431之间的角度差设定步进电机和皮带轮53的参数，为了防止皮带52和皮带轮53打滑和控制传动比，优选采用齿形皮带和相应的齿轮，或者使用齿轮传动机构。根据需要，驱动机构51还可以增设减速器、变频器等
在本优选实施例中，控制器6电连接于驱动机构51以控制电机的运行和停止，这样可以通过设定控制器6的程序使驱动机构51的电机自动运行和停止，例如在压力传感器64发出堵塞信号、阀门61关闭、管道33的端部330脱离入口431之后，电机驱动滤液输送管道44和漏斗体41自动旋转一定角度使管道33的端部330和下一个过滤盘的入口431对准。对准之后，再落下管道33，使端部330密封插入入口431，然后打开阀门61，继续进行过滤作业。
为了进一步提高本优选实施例的自动化水平，气体输送管道22、23上分别设有均为电磁阀的阀门222和阀门230，控制器6还电连接于气泵21、阀门222和阀门230以控制其运行和停止(控制器6与阀门222、230之间的电连接线未示出)。这样本优选实施例的各执行机构的运行时序都由控制器6进行协调。当向本优选实施例供电之后，除了更换和清理堵塞的过滤盘，其余部件的执行进程都可自动完成。控制器6可以为单片机、DSP等，或者包括诸如模数转换器、放大电路等辅助部件。控制器6可以根据设定程序自动运行，也可以设置按键、触摸屏等输入输出装置手动改变运行过程，或者改变运行参数。
第一次使用时，打开控制器6，由控制器6控制压力感应器64、驱动机构51开始运行，关闭阀门222、230，打开气泵21开始通气，在压力表221显示所需气压时，打开阀门222，气体输送管道22输送至样品存储瓶31的高压气体开始使样品自动沿样品输送管道32进样过滤。经由过滤盘的过滤膜432过滤的滤液通过漏斗体41的收集进入滤液收集瓶71。
当压力反应器64发出压力超过设定值的堵塞警示信号时，控制器6自动关闭阀门61停止进样，并指示电磁铁62驱动管道33抬升，从而使端部330脱离入口431。此时，驱动机构51带动滤液输送管道44转动，使下一个过滤盘的入口431转动到管道33的端部330下方，控制器6再指示电磁铁62驱动管道33复位，将端部330插入入口431中，继续过滤，人工将堵塞的过滤膜432换掉，以保持仪器自动过滤的连续性。
当滤液收集瓶71中的滤液积累到一定程度或者滤液进行一定时间之后，控制器6打开阀门230，向滤液收集瓶71输入高压气体将滤液通过滤液输出管道72转移出去，以保证有足够的空间收集滤液。
过滤完成后，控制器6关闭阀门230、222，再关闭气泵21、阀门61、压力感应器64、电磁铁62，确保端部330和入口431密封接触，防止杂质进入过滤系统中。
综上所述，本发明可使物质的过滤实现连续，不必因修改过滤盘导致过滤系统停车，样品过滤和过滤盘修理同时进行，实现了样品自动过滤、减少了工艺流程的操作步、降低了操作人员的劳动强度、提高了生产效率。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
Claims (10)
1.一种自动连续过滤器，其特征在于，包括支架、样品存储瓶、滤液收集瓶、设有过滤膜的多个过滤盘、滤液收集装置、控制系统；
所述样品存储瓶通过样品输送管道可密封地连接于所述过滤盘的入口；
所述多个过滤盘可拆卸地环形排列于所述滤液收集装置上，所述滤液收集装置可旋转地设于所述支架上，所述滤液收集装置通过滤液输送管道连接于所述滤液收集瓶；
所述控制系统包括用于控制所述样品输送管道导通关断的第一阀门、用于检测所述样品输送管道中样品压力的压力传感器、用于控制所述样品输送管道脱离和密封连接所述过滤盘入口的管道驱动装置和用于根据所述压力传感器的数据控制第一阀门和管道驱动装置运行时序的控制器；
所述第一阀门为电磁阀，并设于所述样品输送管道上，所述第一阀门和压力传感器电连接于所述控制器。
2.根据权利要求1所述的自动连续过滤器，其特征在于，还包括用于驱动所述滤液收集装置在所述支架上旋转的驱动机构。
3.根据权利要求2所述的自动连续过滤器，其特征在于，所述驱动机构包括电机，所述控制器电连接于所述电机以控制所述电机的运行和停止。
4.根据权利要求1所述的自动连续过滤器，其特征在于，所述样品输送管道的末段为L形管道，所述L形管道的一端设于所述支架上，另一端可密封地接触所述过滤盘的入口。
5.根据权利要求4所述的自动连续过滤器，其特征在于，所述L形管道的一端铰接于所述支架上，所述管道驱动装置包括永磁铁和电磁铁或两电磁铁，所述永磁铁或电磁铁设于所述L形管道上，所述控制器电连接于所述永磁铁的电源以控制所述电磁铁极性，使所述L形管道的另一端和所述过滤盘的入口脱离或密封接触。
6.根据权利要求1所述的自动连续过滤器，其特征在于，所述样品输入管道的末端收缩以便于插入所述过滤盘的入口。
7.根据权利要求1所述的自动连续过滤器，其特征在于，还包括气泵，所述气泵通过气体输送管道连接于所述样品存储瓶以使样品自动的输入至所述过滤盘的入口。
8.根据权利要求7所述的自动连续过滤器，其特征在于，所述滤液收集瓶中设有滤液输出管道，所述气泵还通过另一气体输送管道连接于所述滤液收集瓶以使滤液自动的通过所述滤液输出管道输出；
所述两气体输送管道上分别设有均为电磁阀的第二阀门和第三阀门，所述控制器电连接于所述气泵、第二阀门和第三阀门以控制其运行和停止。
9.根据权利要求1所述的自动连续过滤器，其特征在于，所述滤液收集装置呈漏斗状，包括漏斗体和覆盖于所述漏斗体开口的上盖，所述上盖上设有多个滤液孔，所述多个过滤盘分别设于所述多个滤液孔上。
10.根据权利要求1所述的自动连续过滤器，其特征在于，所述过滤盘呈倒置的漏斗状，包括倒置漏斗体和入口，所述漏斗体扣合于所述滤液收集装置上，所述过滤膜设于所述倒置漏斗体中。
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