CS224754B1 - Uzávěr zařízení pro stacionární kapku - Google Patents

Description

Předmětem vynálezu je uzávěr zařízení na vytváření cta• cionární kapkové elektrody, jako je rtulové kapková elektroda, o stanoveném reprodukovatelném objemu kapky.

Z listeratury je znémpVjčJ.IIeyrovský, J.Kůtas Základy polarograf ie.i NČSAV, Feaha /1962//, že řada polarografických a elektro^SíLy.tických me‘tod používá jako indikační elektrodu c tací onářní^-rtulovou kapku. Zcela analogicky polarografické analýze jsou v poslední době /Z.Samec a kol.! Chem. listy; 74 /1980/ 715/ rozvíjeny polarografické metody s použitím polarizovaného mezifázového rozhraní dvou nemísitelných kapalin ve formě roztokové kapky jedné fáze uvnitř nemísitelné druhé fáze. Va stacionární kapkové elektrodě jsou zaznamenávány křivky proud-potenciál, potenciál-ěas, diferenciální kapacita-potenciál, apod. /viz A.Veiesberger, B.W.Rossiter, Lůs: Physical Methods ofChemistry? Electrochemicfel Methods? Interscience, Vol. I, Néw York

224 754

- 2 224 754 /197-1//, popřípadě je stacionární kapka využívána pro moderní citlivé pulsní analytické metody, jako je diferenční pulsní polarografie /4.E.Anderson a kol.: Anal.Chem.; 53 /1981/ 1016/

Pro vytváření stacionární kapky, např. rtutové, byla navržena řada zařízení, jednak na principu vytláčení kapky z hermeticky uzavřeného zásobníku /F.Vydra a kol.: Electrochemical Stripping Analysis, lnterscience, Wew York /1976//,jednak na principu přerušování toku rtuti kapilárou /VZ.Lí.Peterson: Interstational Laboratory, January/February, /1980/51/· Při používání stacionární kapky však byly pozorovány poruchy /C-.C-inzburg a kol·.: Llectrochim.Acta, 26/1981/851/, spořívající v proudových oscilacích a anomáliích na polarografických záznamech. Systematický výzkum ukázal, že značný podíl na těchto nežádoucích poruchách mají netěsnosti uvnitř zařízení.

zařízení na vytlářecím principu- bývá kritickým místemř-fp^cíiod pístu přítlačným těsněním, kde se vytvářejí mikrodutiny vyplněné plynem, v literatuře /P.Sagberg, ';í.Lund: Anal. Chim.Acta, 94/1977/457/ byl zaznamenán pokus řešit tento problém použitím systému těsnicích kroužků o různé tvarovaných průřezech. Požadovaného zlepšení funkce se však tímto, způsobem nedociluje.hNavíc neumožňuje tento typ konstrukce vychýlení vřetena resp. pístu, sloužícího k vytláčení tekutiny^jako je rtul, do strany, což způsobuje Časté mechanické poškození horní části kapiláry a omezuje tak životnost zařízení.

Podobné nevýhody jsou u zařízení na principu přerušování toku kapilárou /Čs. A.O. 202 '316/, u n-^yhož je uzávěr vnitřního prostoru řešen použitím zátky, kterou prochází jehlové vřeteno. Analogické je též řešení podle F.I.Danilova a kolr

224 734 /‘Elektrokhimiya, lb /8//1980/ 1220/, kde Je uzávěr proveden s použitím připevněné plošné ocelové membrányjspojené s vřetenem. posledně uvedená konstrukce neumožňuje dále práci při růz ných výškách rtulového sloupce, s nímž Je vnitřní prostor zařízení spojen, nebol zvýšení rtuťového sloupce působí na plošnou ocelovou membránu nadlehčovací silou a v důsledku toho se zmenšuje, popř. se rovná nule, potřebná přítlačná síla v místě, kde vřeteno doeedé do sedla kapiláry.-Při dlouhodobém používání zařízení na principu přerušování toku kapilárou činívá navíc potíže zajištění reprodukovstelného přívodu elektrického kontaktu hrotem vřetena ke stacionární kapce. J.E.Anderson a kol. /Anal.uhem. ; 53 /1981/ 1016/ navrhuje použití ele.k’ tričky vodivého povlaku na vnitřním povrchu kapiláry^napr. s použitím kysličníku cíničitého. vzhledem k nepatrným vnitřním průměrům používaných kapilár, např, 0,1 mm, Je však vytvoření trvanlivého povrchu náročné. Jeho životnost Je navíc značně omezena otěrem vlivem průtoku rtuti a dosedání vřetena.

V důsledku těchto konstrukčních nedokonalostí dochází při změně fň^énciálu vkládaného na stacionární kapku ke zrněně jejího objemu vlivem potenciálově závislého zpětného tlaku. Při analytických metodách^založených na rychlých změnách potenciálu^ dochází tak k pulzacím kapky, k víření roztoku v okolí kapky a k nasávání roztoku do vnitrního prostoru kapiláry. ΊΌ způsobuje nereprodukovatelnosti v záznamech, omezuje citlivost použitých metod a životnost kapilár, apod.

Ukázalo se proto Jako potřebné navrhnout takové konstrukční uspořádání, které by uvedené nedostatky nemělo.

-ϊ224 754

Řešením tohoto cíle Je konstrukční uspořádání uzávěru zařízení pro stacionární kapku podle tohoto vynálezu, kde vřeteno, například jehlové, je připevněno k pohyblivé části ovládacího mechanismu a nachází se alespoň zčásti ve vnitřním prostoru zařízení, přičemž zasahuje do upravené horní části kapiláry. rodstatou vynálezu je konstrukce uzávěru, kde vřeteno prochází v horní části vnitřního prostoru uzávěru profilovaným těsněním^ výhodou ve tvaru písmene U, připevněným k tělu uzávěru, přičemž je modul pružnosti materiálu, z něhož je těsnění vytvořeno, v rozmezí 0,01 až 5'.10 ⁴)flPa. Přitom mohou mít stěny profilovaného těsnění^v úseku 1/15 až 11/12 celkové délky těsnění^ tvar vlnovce. Vřeteno může být zhotoveno alespoň v ? oblasti vrcholu z elektricky vodivého materiálu a může být v blízkosti vrcholu konkávně zúženo.

Navržené řešení je založeno na poznatku, že dostatečně měkké, například silikonové, těsnění s výhodou ve tvaru písmene U, připevněné k hlavě zařízení, uzavírá hermeticky vnitřní μ/./λ .''ř proětoř zařízení a přitom umožňuje - na rozdíl od dosavadních konstrukčních řešení - v potřebném rozsahu volný pohyb vřetena, jak ve vertikálním, tak v horizontálním směru. Hrot vřetena se proto při dotyku s kapilárou orientuje do osy kepiláry a nedochází tak k jejímu nevratnému mechanickému poškození. V důsledku toho jsou - na rozdíl od dosud používaných konstrukcí funkční parametry u konstrukce podle tohoto· vynálezu časově . stálé a funkční životnost zařízení se 'prodlužuje alespoň pětkrát. Jelikož je celý systém velmi pružný, je horizontální pohyb vřetena ovladatelný zevně již s použitím málo výkonného

- ε 224 7S4 «

ovládacího mechanismu, jakým je například elektromagnetické relé.

Navíc, je-li zařízení připojeno k externímu zásobníku vytlačované tekutiny, dochází při zvyšování zásobníku k pružnému pohybu těsnění v horizontálním směru, čímž se zmenšuje průřez těsnění a v důsledku toho se kompenzuje vztlaková síla působící na těsnění.. Proto se s výškou zásobníku nemění ani přítlačná síla vřetena v místě dotyku s kapilárou a nedochází tak jako dříve k nežádoucím změnám funkčních parametrů z&ří-ze-á· ní. funkce elastického těsnění se zvyšuje, mó-li povrch těsnění na určitém úseku tvar vlnovce. Z funkčních důvodů je výhodné,^,:Zaby se vlnovec nenacházel v oblasti horní a dolní části těs'1 nění. Přivedení elektrického kontaktu ke stacionární kapce hrotem vřetena je dlouhodobě zajištěno tím, že je vřeteno v oblasti vrcholu konkávnč projmuto. Tento tvar podstatně snižuje nebezpečí ztráty elektrického kontaktu, což je fyzikálně odůvodněno rovnováhou hydrostatických tlaků a zpětných tlaků na za» v křivených mezifázových rozhraních v místě dotyku vřetena se stěnou kapiláry. Tekutina uvnitř kapiláry tak neustále vyplňuje prostor v těsném okolí vrcholu vřetena^, a tím zabezpečuje dlouhodobě elektrický kontakt, což doposud Činívalo značné poi Z v tíze.

Navržené konstrukční řešení uzávěru je použitelné jak pro zařízení na principu přerušování průtoku tekutiny, tak pro zařízení na principu vytláčení tekutiny. Umožňuje zejména omezení nebo odstranění výše zmíněných poruch při elektroanalytických měřeních, zabezpečuje ^pmeti;c.k,ou těsnost uzavření vnitřního

224 754 prostoru zařízení, možnost práce s proměnnou výškou zásobníku tekutiny - což je výhodné z analytického hlediska, potřebnou životnost, snadnou ovladatelnost apod. Popsaný uzávěr lze využít též pro zařízení na periodicky obnovovanou stacionární kapku /tzv. statickou kapkovou elektrodu/. V kombinaci s klasickou obnovovanou rtutovou kapkovou elektrodou zabraňuje současně ztrátám rtuti v době, kdy je měření přerušeno. Uzávěr je využitelný zejména pro měření metodou cyklické voltametrie, anodické rozpouštěcí analýzy, diferenční pulsní polarografie a pro další polarografická či elektroanalytická měření, jakož i pro adsorpční a bioelektrochemická měření.

Příklady:

Ne přiložených obrázcích jsou znázorněny příklady konstrukciHúzévěru zařízení pro stacionární kapku:

Na obr.l je uvedena konstrukce pracující na principu přerušování průtoku rtuti kapilárou s použitím vřetena; na obr.2 je znázorněna konstrukce pracující na principu vytláčení tekutiny z vnitřního prostoru kapiláry.

* i\a obr.l je znázorněno konstrukční uspořádání, kde vřeteno 1 z oceli, prochází v horní Části vnitřního prostoru 2 uzávěru profilovaným těsněním 3, ze silikonového kaučuku a zasahuje do horní části kapiláry j5, přičemž je v oblasti vrcholu 2 konkávně zúženo. Vřeteno 1 je v horní části spojeno s pohyblivou částí ovládacího mechanismu, sestávajícího z kotvy 7, cívky θ, jádra 9 a pružiny JjO, přičemž ^je ovládací mechanismus

-Ϊ224 754 připevněn k tělu 4 uzávěru s použitím obepínacího prstence 11.

K tělu 4 uzávěru je rovněž připojeno profilované těsnění J, kapilára 6 a přívod 12 k zásobníku kapalné rtuti. Po připojení zásobníku má profilované těsnění 3 vlivem přetlaku ve vnitřním prostoru 2 deformovaný tvar 13. Ovládací mechanismus může být spojen se zdrojem pulsů 14»

Konstrukce podle obr.2 sestává z vřetena 1 procházejícího v horní části vnitřního prostoru 2 uzávěru profilovaným těsněním 3 ze silikonového kaučuku, které má tvar písmene U a jehož povrch má na dvou třetinách délky ve vnitřním prostoru 2 tvar .pr·'· ,

Vlnovce, přičemž je profilované těsnění 3 připevněno k hlavě 4 uzávěru a vřeteno 1 je spojeno s ovládacím šroubem 1$. Vřeteno 1 je dál^úžené v oblasti vrcholu 5 ^a zasahuje do kapiláry 6, u níž je horní Část průběžného otvoru rozšířena do válcovitého tvaru'a která je připevněna s použitím silikonových kruhových^tfe snění 16 a přítlačného šroubu 17 k hlavě 4 uzávěru. V hlavě 4 uzávěru může být vytvořen přívod 12 k externímu zásobníku tekutiny, kterou je kapalná rtut.

Claims (4)

1. Uzávěr zařízení pro stacionární kapku, kde vřeteno, například jehlové, je připevněno k pohyblivé části ovládacího mechanismu a nachází se alespoň zčásti ve vnitřním

2. Uzávěr podle bodu ljvyznačený tím, žb stěny profilovaného těsnění /3/ mají v úseku 1/15 až 11/12 celkové délky těsnění tvar vlnovce.

»

3. Uzávěr podle bodS 1 a 2jvyznačený tím, že je vřeteno /1/ v blízkosti vrcholu /5/ konkávně zúženo.

·.' ’ ·?·.3»·'' pňostoru zařízení, přičemž zasahuje do upravené horní části kapiláry, vyznačený tím, že vřeteno /1/ prochází v horní 'Části vnitřního prostoru /2/ uzávěru profilovaným těsněním /3//sj^ýhodou ve tvaru písmene U, připevněným k tělu /4/ uzávěru, přičemž je modul pružnosti materiálu, z něhož je těsnění, vytvořeno, v rožmezí 0,01 až 5.10^KPa. .

4. Uzávěr podle bodfl 1 až 3jvyznačený tím, že vřeteno /1/ je alespoň v oblasti vrcholu /5/ vytvořeno z elektricky vodivého materiálu.