RU163646U1

RU163646U1 - PNEUMATIC CONCENTRATION UNIT

Info

Publication number: RU163646U1
Application number: RU2015149485/05U
Authority: RU
Inventors: Юрий Александрович Борисов; Андрей Владимирович Чернышев
Priority date: 2015-11-18
Filing date: 2015-11-18
Publication date: 2016-07-27

Abstract

Пневматический блок концентрирования жидкостей, содержащий основание, корпус, фланец подачи рабочего газа и образцы жидкости, отличающийся тем, что фланец подачи рабочего газа расположен на одной из боковых сторон корпуса, на противоположной стороне корпуса расположено окно для выхода парогазовой смеси из блока концентрирования, содержащего направляющую пластину, закрепленную в корпусе с разделением его на две половины: нижнюю с окном для выхода парогазовой смеси и верхнюю с фланцем подачи рабочего газа, при этом в направляющей пластине закреплены спиральные трубки для подачи рабочего газа в пробирки с образцами жидкости.Pneumatic fluid concentration unit containing a base, a housing, a working gas supply flange and fluid samples, characterized in that the working gas supply flange is located on one of the sides of the housing, on the opposite side of the housing there is a window for the exit of the gas mixture from the concentration unit containing the guide a plate fixed in the housing with its division into two halves: the bottom with a window for the exit of the gas mixture and the top with the working gas supply flange, while in the guide plate e fixed helical pipe for supplying a working gas to the tubes with liquid samples.

Description

Полезная модель относится к выпарным аппаратам и может быть использована при проведении работ с жидкими образцами в медицине, сельском хозяйстве, судебно-медицинской экспертизе, санитарно-эпидемиологической службе, аналитической химии, микробиологии, вирусологии, биохимии и аналогичных областях науки и технологий.The utility model relates to evaporators and can be used when working with liquid samples in medicine, agriculture, forensic medical examination, sanitary-epidemiological service, analytical chemistry, microbiology, virology, biochemistry and similar fields of science and technology.

Из предшествующего уровня техники известен аналог пневматического блока концентрирования - Sample concentrator (№ FSC400D в каталоге компании Techne на сайте www.techne.com). Конструкция Sample concentrator состоит из газовой камеры с фланцем для подвода газа, в которой закрепляются прямые иглы. Тонкие прямые иглы располагаются на нижней части разборной газовой камеры путем протыкания прокладки для обеспечения герметичности камеры.From the prior art, an analogue of the pneumatic concentration unit is known - Sample concentrator (No. FSC400D in the Techne catalog on www.techne.com). The Sample concentrator design consists of a gas chamber with a gas supply flange in which straight needles are fixed. Thin, straight needles are located on the bottom of the collapsible gas chamber by piercing the gasket to ensure that the chamber is airtight.

Недостатками рассмотренного устройства являются необходимость использования в качестве источника рабочего тела баллона со сжатым газом, риск перекрестного загрязнения (контаминации) концентрируемых образцов.The disadvantages of the considered device are the need to use a compressed gas cylinder as a source of working fluid, and the risk of cross-contamination (contamination) of concentrated samples.

Из предшествующего уровня техники известен аналог пневматического блока концентрирования - Vortex evaporator (патент US 5569357). Vortex evaporator состоит из испарительной камеры, внешнего корпуса, электронной панели управления, нагревающей крышки, канала подачи газа в камеры, ротора и приводного механизма для обеспечения его вращения. В испарительной камере размещается один и более контейнеров с испаряемой жидкостью. Для увеличения скорости упаривания в Vortex evaporator может быть использована подача инертного газа или вакуумирование.From the prior art, an analogue of the pneumatic concentration unit is known - Vortex evaporator (patent US 5569357). Vortex evaporator consists of an evaporation chamber, an external housing, an electronic control panel, a heating cover, a gas supply channel to the chambers, a rotor and a drive mechanism to ensure its rotation. One or more containers with evaporated liquid are placed in the evaporation chamber. Inert gas or vacuum can be used to increase the evaporation rate in the Vortex evaporator.

Недостатками рассмотренного устройства является невысокая скорость концентрирования, риск перекрестного загрязнения жидких образцов, сложность мобильного использования, сложность подогрева концентрируемого образца.The disadvantages of the considered device are the low concentration rate, the risk of cross-contamination of liquid samples, the difficulty of mobile use, the difficulty of heating the concentrated sample.

Из предшествующего уровня техники известен ближайший аналог пневматического блока концентрирования - High-throughput solvent evaporator and gas manifold with uniform flow rates and independent flow controls (патент US 8465700), именуемый далее evaporator. Evaporator состоит из верхней и нижней пластин и входного фланца. На нижней пластине располагаются газораспределительные каналы, диаметры сечения которых увеличиваются пропорционально расстоянию от входного фланца. На верхней пластине располагаются дросселирующие винты.From the prior art, the closest analogue of the pneumatic concentration unit is known - High-throughput solvent evaporator and gas manifold with uniform flow rates and independent flow controls (patent US 8465700), hereinafter referred to as evaporator. Evaporator consists of upper and lower plates and an inlet flange. On the bottom plate there are gas distribution channels, the cross-section diameters of which increase in proportion to the distance from the inlet flange. Throttle screws are located on the top plate.

Недостатками рассмотренного устройства являются необходимость обеспечения высокого давления газа перед входным фланцем, необходимость использования в качестве источника рабочего тела баллона со сжатым газом, высокий риск перекрестного загрязнения концентрируемых образцов.The disadvantages of the considered device are the need to ensure high gas pressure in front of the inlet flange, the need to use a can of compressed gas as a source of working fluid, and a high risk of cross-contamination of concentrated samples.

Задачами, на решение которых направлена заявленная полезная модель, являются: повышение скорости концентрирования жидкостей; обеспечение зашиты от перекрестного загрязнения одновременно концентрируемых образцов; возможность использования в качестве рабочего газа атмосферного воздуха, воздуха прошедшего предварительною подготовку (осушенного, обеспыленного, обескислороженного и т.д.), газа, не вступающего в реакцию с испаряемыми жидкостями; возможность концентрирования из образцов едких жидкостей (летучие минеральные и органические кислоты, аммиак) и различных органических растворителей.The tasks to which the claimed utility model is directed are: increasing the concentration rate of liquids; ensuring protection against cross-contamination of simultaneously concentrated samples; the possibility of using atmospheric air, air that has been pretreated (dried, dedusted, deoxygenated, etc.), gas that does not react with evaporated liquids, as a working gas; the possibility of concentration from samples of caustic liquids (volatile mineral and organic acids, ammonia) and various organic solvents.

Техническим результатом полезной модели является: предотвращение просачивания паров из одного образца в другой (контаминации) для одновременно концентрируемых образцов, увеличение скорости концентрирования жидкостей.The technical result of the utility model is: preventing leakage of vapors from one sample to another (contamination) for simultaneously concentrated samples, increasing the rate of concentration of liquids.

Для решения задач и достижения технического результата предлагается пневматический блок концентрирования, состоящий из основания, корпуса и направляющей пластины с закрепленными в ней спиральными трубками. На одной из боковых сторон корпуса, установленного на основании, находится фланец подачи рабочего газа, на противоположной стороне корпуса располагается окно для выхода парогазовой смеси из пневматического блока концентрирования. Направляющая пластина закреплена в корпусе таким образом, что разделяет его на две половины: нижнюю с окном для выхода парогазовой смеси и верхнюю с фланцем подачи рабочего газа. В направляющей пластине закрепляются спиральные трубки, обеспечивающие оптимальное направление движение рабочего газа в пневматическом блоке концентрирования и подачу его в пробирки с образцами, что предотвращает просачивание паров из одного образца в другой (контаминации) для одновременно концентрируемых образцов, увеличивает площадь свободной поверхности жидкости путем образования неглубокой вихреобразной воронки и увеличивает скорость концентрирования жидкостей. Возможно подсоединение к выходному окну дополнительного блока для дальнейшего размещения в нем элементов очистки парогазовой смеси (фильтров, осушителей и т.д.). Возможно упаривание из пробирок едких жидкостей (летучие минеральные и органические кислоты, аммиак) и различных органических растворителей.To solve problems and achieve a technical result, a pneumatic concentration unit is proposed, consisting of a base, a housing and a guide plate with spiral tubes fixed in it. On one of the sides of the casing installed on the base there is a working gas supply flange, on the opposite side of the casing there is a window for the vapor-gas mixture to exit the pneumatic concentration unit. The guide plate is fixed in the housing in such a way that it divides into two halves: the lower one with a window for the exit of the gas mixture and the upper one with the working gas supply flange. Spiral tubes are fixed in the guide plate, which ensure the optimal direction of movement of the working gas in the pneumatic concentration unit and supply it to test tubes with samples, which prevents the vapor from seeping from one sample to another (contamination) for simultaneously concentrated samples, increases the free surface area of the liquid by forming a shallow swirl funnel and increases the rate of concentration of liquids. It is possible to connect an additional block to the output window for further placement in it of elements for cleaning the gas-vapor mixture (filters, dehumidifiers, etc.). Evaporation from tubes of caustic liquids (volatile mineral and organic acids, ammonia) and various organic solvents is possible.

На фиг. 1 представлен общий вид пневматического блока концентрирования.In FIG. 1 shows a general view of a pneumatic concentration unit.

На фиг. 2 представлено конструктивное выполнение пневматического блока концентрирования.In FIG. 2 shows a structural embodiment of a pneumatic concentration unit.

На фиг. 3 представлен принцип работы пневматического блока концентрирования.In FIG. 3 shows the principle of operation of the pneumatic concentration unit.

Пневматический блок концентрирования (см. фиг. 1) состоит из основания 4, корпуса 1 и направляющей пластины 2, с закрепленными в ней спиральными трубками 3. Основание 4 выполнено в виде пластины с отверстиями для установки пробирок. На одной из боковых сторон корпуса 1 находится фланец подачи рабочего газа. На противоположной стороне корпуса 1 находится окно для выхода парогазовой смеси. Возможно подсоединение к выходному окну дополнительного блока 5 (см. фиг. 2) для дальнейшего размещения в нем очистки парогазовой смеси (фильтров, осушителей и т.д.).The pneumatic concentration unit (see Fig. 1) consists of a base 4, a housing 1 and a guide plate 2, with spiral tubes fixed in it 3. The base 4 is made in the form of a plate with holes for installing tubes. On one of the sides of the housing 1 is a working gas supply flange. On the opposite side of the housing 1 is a window for the exit of the gas mixture. It is possible to connect an additional unit 5 to the output window (see Fig. 2) for further placement in it of cleaning the vapor-gas mixture (filters, dehumidifiers, etc.).

Принцип работы пневматического блока концентрирования поясняется на фиг. 3. В исходном состоянии в отверстия основания 4 устанавливают пробирки с жидкими образцами. На основание 4 надевают корпус 1 с закрепленной в нем направляющей пластиной 2 со сиральными трубками. Поток рабочего газа 10, поступающий через входной фланец в верхнюю часть корпуса 1 протекает через спиральные трубки 3 в пробирки, образуя вихреобразное течение. Протекая около поверхности концентрируемой жидкости, поток газа 10 захватывает поток 11 паров жидкостей из пробирок и направляется вдоль кольцевых зазоров между спиральными трубками 3 и стенками пробирок в нижнюю часть корпуса 1. Поток парогазовой смеси 12 протекает вдоль кольцевых зазоров между спиральными трубками 3 и стенками пробирок в нижнюю часть корпуса 1 и через выходное окно удаляется из пневматического блока концентрирования. При необходимости очистки парогазовой смеси выдуваемой из пневматического блока концентрирования парогазовая смесь пропускается сквозь закрепленный на выходном окне дополнительный блок 5 с установленными в нем фильтрующими устройствами.The principle of operation of the pneumatic concentration unit is illustrated in FIG. 3. In the initial state, tubes with liquid samples are installed in the holes of the base 4. A housing 1 is put on the base 4 with a guide plate 2 fixed therein with spiral tubes. The flow of working gas 10 entering through the inlet flange to the upper part of the housing 1 flows through spiral tubes 3 into test tubes, forming a vortex-like flow. Flowing near the surface of the liquid being concentrated, the gas stream 10 captures the stream 11 of liquid vapors from the tubes and is directed along the annular gaps between the spiral tubes 3 and the walls of the tubes into the lower part of the housing 1. The gas-vapor mixture 12 flows along the annular gaps between the spiral tubes 3 and the walls of the tubes in the lower part of the housing 1 and through the outlet window is removed from the pneumatic concentration unit. If it is necessary to clean the gas-vapor mixture blown from the pneumatic concentration unit, the gas-vapor mixture is passed through an additional unit 5 attached to the outlet window with filtering devices installed in it.

В предлагаемом пневматическом блоке концентрирования возможно получить высокие скорости концентрирования жидкости за счет удаления паров из пробирок вихреобразным потоком газа, сокращения расстояния между потоком газа и свободной поверхностью жидкости и уменьшения парциального давления паров жидкости. Конструкция прибора имеет малые габариты и не требует подключения к дополнительным коммуникациям кроме источника электрического питания, что делает ее автономной и позволяет использовать в полевых условиях. Конструкция прибора и наличие дополнительного блока позволяет использовать прибор без размещения его в специализированных вытяжных шкафах. Малое гидравлическое сопротивление прибора позволяет использовать в качестве рабочего газа атмосферный воздух или воздух, прошедший предварительную обработку. Высокостойкий материал (полипропилен), из которого изготовлен прибор, позволяет концентрировать едкие жидкости (летучие минеральные и органические кислоты, аммиак) и различные органические растворители.In the proposed pneumatic concentration unit, it is possible to obtain high rates of liquid concentration by removing vapors from the tubes by a vortex-like gas stream, reducing the distance between the gas stream and the free surface of the liquid, and reducing the partial pressure of the liquid vapor. The design of the device is small and does not require connection to additional communications except an electric power source, which makes it autonomous and allows use in the field. The design of the device and the presence of an additional unit allows you to use the device without placing it in specialized fume hoods. The low hydraulic resistance of the device allows the use of atmospheric air or pre-treated air as a working gas. Highly resistant material (polypropylene), from which the device is made, allows the concentration of corrosive liquids (volatile mineral and organic acids, ammonia) and various organic solvents.

Claims

Pneumatic fluid concentration unit containing a base, a housing, a working gas supply flange and fluid samples, characterized in that the working gas supply flange is located on one of the sides of the housing, on the opposite side of the housing there is a window for the exit of the gas mixture from the concentration unit containing the guide a plate fixed in the housing with its division into two halves: the bottom with a window for the exit of the gas mixture and the top with the working gas supply flange, while in the guide plate e fixed helical pipe for supplying a working gas to the tubes with liquid samples.