RU2396104C1 - Device for analytical membrane filtration of fluid - Google Patents
Device for analytical membrane filtration of fluid Download PDFInfo
- Publication number
- RU2396104C1 RU2396104C1 RU2009106571/15A RU2009106571A RU2396104C1 RU 2396104 C1 RU2396104 C1 RU 2396104C1 RU 2009106571/15 A RU2009106571/15 A RU 2009106571/15A RU 2009106571 A RU2009106571 A RU 2009106571A RU 2396104 C1 RU2396104 C1 RU 2396104C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bottle
- neck
- filter
- liquid
- holder
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к фильтрующим устройствам и может быть использовано в химии, микробиологии, биохимии и санитарии.The invention relates to filtering devices and can be used in chemistry, microbiology, biochemistry and sanitation.
Известно устройство для анализа загрязнения биологическими частицами жидкостей, включающее аналитический фильтр, поддерживающую его сетку, размещенную в основании, присоединенном к вакуумируемому сборнику фильтрата и воронку для вмещения фильтруемой жидкости, присоединяемую к основанию сверху (Фирменный каталог “1996 Laboratory Catalogue Millipore” p.199, USA, Millipore Corporation/PO Box 255/Bedford, MA 01730).A device for analyzing contamination of biological particles of liquids, including an analytical filter, supporting its mesh, located in the base attached to the evacuated filtrate collector and a funnel for containing the filtered fluid, attached to the base from the top (Brand Catalog 1996 Laboratory Catalog Millipore p.199, USA, Millipore Corporation / PO Box 255 / Bedford, MA 01730).
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является устройство для аналитического фильтрования жидкости, включающее аналитический фильтр, поддерживающую его сетку, размещенную в основании, соединенном трубопроводом со сборником фильтрата и воронку для подачи фильтруемой жидкости на фильтр, в качестве воронки используется опрокинутая бутылка с фильтруемой жидкостью, а устройство дополнительно снабжено держателем бутылки, присоединяемым сверху к основанию и представляющим собой трубку с внутренним диаметром, превышающим диаметр горлышка применяемой бутылки, но меньше глубины его максимально возможного погружения в трубку, и длиной на 1-5 мм больше этой глубины (RU 2171128, С1). Работает устройство следующим образом. Бутылка с анализируемой жидкостью опрокидывается в держатель бутылки, на фильтр поступает порция жидкости, которая перекрывает кончик горлышка бутылки, и выход жидкости прекращается благодаря созданию разрежения над жидкостью в бутылке. Жидкость фильтруется через фильтр и поддерживающую его сетку, проходит через основание и по трубопроводу поступает в вакуумируемый сборник фильтрата. При снижении уровня жидкости в держателе горлышко бутылки обнажается и воздух поступает в бутылку, вытесняя очередную порцию жидкости на фильтр, которая опять перекрывает горлышко бутылки и т.д., пока не отфильтруется вся жидкость из бутылки.Closest to the claimed technical solution is a device for analytical liquid filtration, including an analytical filter, supporting its mesh, located in the base, connected by a pipeline to the filtrate collector and a funnel for supplying the filtered liquid to the filter, an overturned bottle with filtered liquid is used as a funnel, and the device is additionally equipped with a bottle holder, attached from above to the base and representing a tube with an inner diameter exceeding d ametr used bottle neck, but less than its maximum possible depth of immersion into the tube, and 1-5 mm length greater than this depth (RU 2171128, C1). The device operates as follows. The bottle with the analyzed liquid is tipped over into the bottle holder, a portion of the liquid enters the filter, which covers the tip of the neck of the bottle, and the liquid is stopped by creating a vacuum above the liquid in the bottle. The liquid is filtered through a filter and its supporting mesh, passes through the base and enters the evacuated filtrate collector through a pipeline. When the liquid level in the holder decreases, the neck of the bottle is exposed and air enters the bottle, displacing another portion of the liquid onto the filter, which again closes the neck of the bottle, etc., until all liquid from the bottle is filtered out.
Недостатком этого устройства является невозможность прервать фильтрование и сменить, например, прорвавшийся или забившийся фильтр, или провести фильтрование пробы через несколько, например, разной пористости фильтров. Этот недостаток является следствием невозможности вынуть горлышко бутылки с жидкостью из вертикальной трубки-держателя, не пролив жидкость.The disadvantage of this device is the inability to interrupt the filtering and change, for example, a broken or clogged filter, or filter the sample through several, for example, different porosity filters. This drawback is due to the inability to remove the neck of a bottle of liquid from a vertical holder tube without spilling liquid.
Целью данного изобретения является достижение возможности замены мембранного фильтра при фильтровании пробы, не отфильтровывая пробу до конца.The aim of this invention is to achieve the possibility of replacing the membrane filter when filtering the sample without filtering the sample to the end.
Технический результат, достигаемый данным предложением, состоит в достижении возможности смены мембранного фильтра при фильтровании пробы, не отфильтровывая пробу из бутылки до конца.The technical result achieved by this proposal is to achieve the possibility of changing the membrane filter when filtering the sample without filtering the sample from the bottle to the end.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве, включающем аналитический мембранный фильтр, поддерживающую его сетку, размещенную в основании, соединенном трубопроводом с вакуумируемым сборником фильтрата, держателем для опрокинутой бутылки с анализируемой жидкостью, присоединяемым сверху к основанию и представляющим собой трубку с внутренним диаметром, большим наружного диаметра горлышка бутылки, держатель внутри снабжен опорой для горлышка бутылки в виде кольцевого уступа с внутренним диаметром меньше наружного диаметра горлышка бутылки, а трубопровод снабжен краном и присоединяется к вакуумируемому сборнику фильтрата быстроразъемным соединением.The specified technical result is achieved by the fact that in the known device, including an analytical membrane filter, supporting its mesh, placed in the base, connected by a pipeline to the evacuated filtrate collector, a holder for an overturned bottle with the analyzed liquid, attached from above to the base and representing a tube with an inner diameter larger than the outer diameter of the neck of the bottle, the holder inside is equipped with a support for the neck of the bottle in the form of an annular ledge with an inner diameter of less e outer diameter of the bottle neck, and the conduit is provided with a tap and connected to a suction collection filtrate quick coupling.
На фиг.1 изображены составные части устройства для аналитического мембранного фильтрования жидкости и их соединение между собой.Figure 1 shows the components of a device for analytical membrane filtration of a liquid and their connection with each other.
На фиг.2 показаны размеры горлышка бутылки и держателя для нее, определяющие ее устойчивость в этом держателе.Figure 2 shows the dimensions of the neck of the bottle and the holder for it, determining its stability in this holder.
На фиг 3А, 3В изображена работа устройства.On figa, 3B shows the operation of the device.
На фиг.4А, 4В показаны примеры частных случаев выполнения примыкающей к фильтру нижней части держателя бутылки.On figa, 4B shows examples of particular cases of execution adjacent to the filter bottom of the bottle holder.
Устройство включает (см. фиг.1)мембранный аналитический фильтр 1, помещенный на поддерживающую сетку 2, которая размещается в основании 3, соединенном трубопроводом 4, снабженным краном 5, с вакуумируемым сборником фильтрата 6 при помощи быстроразъемного соединения 7а,в. На аналитический фильтр 1 сверху закрепляется известным способом, например с помощью резьбового или байонетного соединения или пружинного зажима, держатель бутылки 8, в который вставляется горлышком бутылка 9 с фильтруемой жидкостью. Держатель бутылки 8 выполнен в виде трубки (см. фиг.2) с внутренним диаметром Dt больше наружного диаметра Db горлышка бутылки. Держатель 8 внутри снабжен опорой 10 для горлышка бутылки 9, выполненной в виде кольцевого уступа (см. фиг.2) с внутренним диаметром Di меньше наружного диаметра горлышка бутылки Db, расположенного на такой глубине от верха трубки Н, что внутренний диаметр держателя Dt меньше корня квадратного из суммы квадратов наружного диаметра горлышка бутылки Db и глубины расположения H уступа 10.The device includes (see Fig. 1) a membrane
Мембранный фильтр 1, поддерживающая сетка 2, основание 3, трубопровод 4, кран 5, держатель бутылки 8 и половина быстроразъемного соединения 7а в сборе образуют функциональный блок - ФГ (фильтровальную головку).The
Работает устройство следующим образом (см. фиг.3).The device operates as follows (see figure 3).
На горлышко бутылки 9 с жидкостью надевают собранную фильтровальную головку ФГ (см. фиг.3А). Горлышко бутылки 9 при этом упирается в кольцевой уступ 10. Бутылку 9 с фильтруемой жидкостью вместе с фильтровальной головкой ФГ переворачивают и соединяют фильтровальную головку ФГ со сборником фильтрата 6 с помощью быстроразъемного соединения 7а, в. (см. фиг.3В). При этом жидкость из бутылки вытекает в пространство над фильтром 1, замещаясь в бутылке воздухом, давление которого остается атмосферным до момента, пока уровень воды над фильтром не достигнет края горлышка бутылки. После этого момента жидкость продолжает вытекать в пространство между стенкой трубки и горлышком бутылки, а давление воздуха в бутылке над жидкостью уменьшается, поскольку он не поступает на замену вытекающей жидкости. Процесс остановится, когда суммарное давление в плоскости края горлышка бутылки, оказываемое столбом жидкости в бутылке и воздухом над поверхностью жидкости, сравняется с атмосферным. При понижении давления в приемнике фильтрата 6 до p3<<p1, под действием этой разницы жидкость начинает фильтроваться через фильтр 1 и стекает в приемник фильтрата 6. Когда уровень жидкости в держателе 8 достигнет края горлышка бутылки (или то же кольцевого уступа), который обнажится, в бутылку ворвется пузырек воздуха и вытеснит из бутылки соответствующую порцию жидкости, которая перекроет вход в бутылку следующей порции воздуха до тех пор, пока не будет отфильтрована, и горлышко не обнажится для следующего пузырька и т.д. Когда отфильтруется заданный объем жидкости из бутылки, для смены фильтра закрывают кран 5, разъединяют быстроразъемное соединение 7а,в, бутылку 9 вместе с фильтровальной головкой ФГ из положения В (фиг.3) переворачивают обратно в положение А на фиг.3. При этом жидкость из пространства над фильтром сливается обратно в бутылку. Но осевшие на фильтр частицы не смываются с его поверхности, так как удерживаются на ней разностью давлений, сохраняемой из-за наличия крана 5, с одной стороны, а с другой в результате непроницаемости для воздуха смоченных мембранных фильтров из-за поверхностного натяжения жидкости, и равной не меньше, чем т.н. “давление пузырька” (Т.Брок. Мембранная фильтрация. М.: Мир, 1987, стр.70, стр.83, таб. 4.1).The assembled FG filter head is put on the neck of a bottle of liquid 9 (see Fig. 3A). At the same time, the neck of the
Фильтровальную головку ФГ снимают с горлышка бутылки 9, меняют фильтр 1 и продолжают фильтрование.The filter head FG removed from the neck of the
Реализуют устройство следующим образом.Implement the device as follows.
Устройство включает (см. фиг.1) мембранный аналитический фильтр 1, помещенный на поддерживающую сетку 2, которая размещается в основании 3, соединенном трубопроводом 4, снабженным краном 5, с вакуумируемым сборником фильтрата 6 при помощи быстроразъемного, например винтового, байонетного, но предпочтительно шлифового конусного соединения 7а,в.The device includes (see Fig. 1) a membrane
На аналитический фильтр 1 сверху закрепляется известным способом, например с помощью резьбового или байонетного соединения, или пружинного зажима, держатель бутылки 8, в который вставляется горлышком бутылка 9. Держатель бутылки 8 выполнен в виде трубки (см. фиг.2) с внутренним диаметром Dt больше наружного диаметра Db горлышка бутылки.On top of the
Держатель 8 внутри снабжен опорой 10 для горлышка бутылки 9, выполненной в виде кольцевого уступа (см. фиг.1, 2, 4) с внутренним диаметром Di меньше наружного диаметра горлышка бутылки Db. Однако для того, чтобы жидкость из пространства над фильтром 1(см. фиг.3B) при обратном перевороте бутылки с жидкостью 9 выливалась обратно в бутылку 9, целесообразно внутренний диаметр уступа Di делать меньше внутреннего диаметра горлышка бутылки D0 (см. фиг.4B, C).The
Ниже верхней кромки кольцевого уступа 10 держатель 8 выполнен в соответствии с диаметром Df применяемого фильтра 1, на который он устанавливается уплотняющим торцом, который обычно выполняется в виде опорного кольца с наружным диаметром, примерно равным диаметру фильтра 1, а с внутренним - на 1-2 мм меньше для прижатия фильтра 1 к основанию 3. Поэтому, в общем случае, необходим некоторый переход от внутреннего диаметра кольцевого уступа к диаметру рабочей зоны фильтра (которая образуется при фиксации фильтра между трубкой-держателем и основанием). Внутренний диаметр кольцевого уступа поэтому может увеличиваться или уменьшаться по направлению к фильтру в зависимости от соотношения диаметров горлышка бутылки и фильтра 1. Это изменение может быть плавным в виде конуса, или ступенчатым - в виде цилиндров разного диаметра (см. фиг.2, 4А, 4В).Below the upper edge of the
Предпочтительно, чтобы держатель 8 бутылки 9 обеспечивал ее устойчивость в рабочем перевернутом положении без дополнительных устройств.Preferably, the
Для этого (см. фиг.2) глубина расположения опоры 10 от верхнего края трубки Н в совокупности с внешним диаметром горлышка Db бутылки и внутренним диаметром Dt держателя 8 (см. фиг.2) должны обеспечивать устойчивость бутылки 9 в держателе 8. Это условие соблюдается, если (см. фиг.2) диаметр трубки Dt будет меньше радиуса вращения R (Dt<R) края горлышка бутылки 9 вокруг верхнего края держателя 8 при опрокидывании бутылки 9 (например, направо), т.к. при этом условии, как видно из фиг.2, край горлышка бутылки будет упираться в стенку держателя 8. Но, как видно из фиг.2, по теореме ПифагораTo this end (see FIG. 2), the depth of the
, ,
следовательноhence
является условием устойчивости бутылки 9 в держателе 8, а предельный допустимый внутренний диаметр держателя 8is a condition for the stability of the
. .
При реализации данного устройства имеет значение плоскостность, неровность и шероховатость прилегающих поверхностей горлышка бутылки 9 и уступа 10. Эти параметры в совокупности должны обеспечивать достаточно небольшое сопротивление для потока воздуха, входящего в бутылку 9, замещая в ней жидкость. Если при мембранной фильтрации на аналогичных устройствах с размещением жидкости в открытой воронке перепад давления на фильтре 1, определяющий скорость фильтрации, равенWhen implementing this device, the flatness, roughness and roughness of the adjacent surfaces of the neck of the
pf=p1-p3,pf = p1-p3,
где pf - перепад давления на фильтре 1, р1 - атмосферное давление, р3 - остаточное давление в сборнике фильтрата 6 (см. фиг.3В), то при фильтровании с помощью заявляемого устройства следует учитывать сопротивление воздуха - pk при входе его в бутылку 9 на контакте горлышка бутылки 9 и кольцевого уступа 10where pf is the pressure drop across the
pf=(p1-p3)-pk.pf = (p1-p3) -pk.
Отсюда видно, что приFrom this it follows that for
pk=p1-p3pk = p1-p3
фильтрация происходить не будет.filtering will not occur.
Давление, необходимое для преодоления пузырьком воздуха поверхностного натяжения жидкости на контакте горлышка бутылки 9 и уступа 10 для круглых смачиваемых жидкостью отверстий, определяется (Краткая химическая энциклопедия, изд. “Советская энциклопедия”, 1963, т.2, стр.411) по формулеThe pressure required to overcome the surface tension of the liquid by the air bubble at the contact of the neck of the
, ,
где pδ=pk - давление, необходимое для преодоления пузырьком воздуха поверхностного натяжения жидкости δ, r0 - радиус отверстия. Оценим необходимые радиусы отверстий для частного случая воды, как жидкости с большим поверхностным натяжением.where p δ = pk is the pressure necessary to overcome the surface tension of the liquid δ by the air bubble, r 0 is the radius of the hole. Let us estimate the necessary radiuses of the holes for a special case of water, as a liquid with a large surface tension.
. .
Обычное для мембранной вакуумной фильтрации применяемое разрежение примерно:Typically used for vacuum membrane filtration applied vacuum approximately:
p1-p3=0.7×105 Па,p1-p3 = 0.7 × 10 5 Pa,
следовательно, при таком сопротивлении на контакте фильтрация происходить не будет.therefore, with such resistance on the contact, filtering will not occur.
Для водыFor water
δ=73×10-3 Н/мδ = 73 × 10 -3 N / m
тогдаthen
, ,
или диаметр - 4 мкм. Для некруглых зазоров пользуются понятием “приведенный или эквивалентный диаметр” (Т.Брок. Мембранная фильтрация. М.: Мир, стр.73-76). Таким образом, вода не будет фильтроваться на данном устройстве, если “приведенный диаметр” отверстий для прохода воздуха через контакт гидрофильного горлышка бутылки 9 и гидрофильного уступа 10 будет меньше 4 мкм.or a diameter of 4 microns. For non-circular gaps use the concept of “reduced or equivalent diameter” (T. Brock. Membrane filtration. M: Mir, pp. 73-76). Thus, water will not be filtered on this device if the “reduced diameter” of the holes for air passage through the contact of the hydrophilic neck of the
Примем за допустимую потерю давления на упомянутом контактеWe accept for the permissible pressure loss on the mentioned contact
pk=0.05·105 Па,pk = 0.05 · 10 5 Pa,
тогда аналогично вышеизложенному:then similar to the above:
, ,
или приведенный диаметр 60 мкм.or a reduced diameter of 60 microns.
Однако на практике реальные неплоскостность, неровность и шероховатость контактирующих поверхностей горлышка бутылки 9 и уступа 10 имеют величины, в совокупности обеспечивающие весьма малые значения сопротивления pk, поэтому в общем случае не требуется специальных усилий для уменьшения упомянутого сопротивления. При возникновении же особого случая плотного примыкания поверхностей следует применить соответствующую механическую обработку контактирующих поверхностей горлышка и/или уступа с целью создания зазоров, эквивалентных круглым диаметром не менее примерно 60 мкм. Причем предпочтительно создать требуемые зазоры путем эспериментального подгона: проводить механическую обработку с целью создания нужных зазоров, пока сопротивление на контакте горлышка бутылки и кольцевого зазора не станет приемлемым для обеспечения достаточной скорости фильтрации через фильтр 1.However, in practice, the real non-flatness, roughness and roughness of the contacting surfaces of the neck of the
В частном случае фильтрования водных растворов без поверхностно-активных веществ можно избежать выливания воды в пространство, ограниченное уступом 10, верхом и внутренней поверхностью трубки 8 и наружной поверхностью горлышка бутылки 9 (см. фиг.3В), если примыкающие поверхности горлышка бутылки 9 и уступа 10 выполнить гидрофобными, например из гидрофобного материала (например, фторопласта), или гидрофобизировать (например, кремнийорганическими соединениями, см. Краткая химическая энциклопедия, изд. «Советская энциклопедия», 1961, т.1, стр.938). При таком условии для продавливания воды через гидрофобные отверстия с приведенным диаметром 60 мкм согласно той же вышеприведенной формуле (Краткая химическая энциклопедия, изд. “Советская энциклопедия”, 1963, т.2, стр.411) потребуется 0.05×105 Па, что соответствует высоте столба воды h=0.5 м (см. фиг.3В), что значительно больше высоты реальных бутылок. Но при этом, естественно, приведенный диаметр зазоров не должен превышать примерно 60 мкм. Эти требования приемлемы для теоретического объяснения, на практике же измерение и выполнение неплоскостности, неровности и шероховатости, тем более определение эквивалентного диаметра, являются технически сложной задачей. Поэтому выполнить это требование предпочтительно путем экспериментальной подгонки, например взаимной притиркой прилегающих поверхностей до состояния, когда вода из перевернутой бутылки не будет протекать через контакт между ними.In the particular case of filtering aqueous solutions without surfactants, it is possible to avoid pouring water into the space bounded by the
При переворачивании бутылки (см. фиг.3В) сначала жидкость свободно выливается из бутылки, заполняя пространство между фильтром и горлышком бутылки, пока ее уровень не достигнет горлышка, давление воздуха над жидкостью в бутылке при этом не меняется, поскольку вытекшая жидкость замещается воздухом. Когда уровень жидкости над фильтром достигает горлышка, воздух перестает поступать в пространство над жидкостью в бутылке, и с этого момента в результате продолжения вытекания жидкости давление в бутылке над жидкостью начинает падать, пока разница атмосферного давления и давления в бутылке над жидкостью не сравняется с давлением столба жидкости в бутылке и система не придет в равновесие.When the bottle is turned over (see FIG. 3B), first the liquid is freely poured out of the bottle, filling the space between the filter and the neck of the bottle, until its level reaches the neck, the air pressure above the liquid in the bottle does not change, since the leaked liquid is replaced by air. When the liquid level above the filter reaches the neck, air stops flowing into the space above the liquid in the bottle, and from then on, as the liquid continues to flow out, the pressure in the bottle over the liquid begins to drop until the difference in atmospheric pressure and the pressure in the bottle over the liquid is equal to the column pressure liquid in the bottle and the system will not balance.
Поэтому предпочтительно, чтобы пространство, ограниченное наружной поверхностью горлышка бутылки 9, внутренней стенкой и ее верхом держателя 8, кольцевым уступом 10, имело объем, достаточный для вмещения жидкости, вытекающей из бутылки в процессе установления равновесия при переворачивании бутылки 9 в рабочее положение (см. фиг.3В).Therefore, it is preferable that the space bounded by the outer surface of the neck of the
Величина необходимого объема устанавливается или экспериментально, подгонкой, или рассчитывается следующим образом.The value of the required volume is established either experimentally, by fitting, or calculated as follows.
На горлышко бутылки 9 с внутренним диаметром d и общим объемом V0, объемом жидкости Va, объемом воздуха ν1=V0-Va, находящегося при атмосферном давлении p1, надевают фильтровальную головку ФГ. Горлышко бутылки 9 при этом упирается в кольцевой уступ 10. Бутылку 9 вместе с фильтровальной головкой ФГ переворачивают и соединяют фильтровальную головку ФГ со сборником фильтрата 6 с помощью быстроразъемного соединения 7а,в. При этом вода из бутылки вытекает в пространство над фильтром 1, замещаясь в бутылке воздухом, давление которого остается атмосферным до момента, пока уровень воды над фильтром не достигнет края горлышка бутылки. После этого момента жидкость продолжает вытекать в пространство между стенкой трубки и горлышком бутылки, но поскольку воздух через жидкость не проходит, давление воздуха p2 в бутылке над жидкостью уменьшается. Процесс остановится, когда суммарное давление в плоскости края горлышка бутылки, оказываемое столбом жидкости в бутылке ρgh (где h - высота столба жидкости от края горлышка до поверхности жидкости в бутылке) и воздухом над поверхностью жидкости p2 сравняется с атмосферным р1: p1=ρgh+р2. Для этого из бутылки вытечет в пространство между стенкой трубки и горлышком бутылки объем ν, а в бутылке останется объем жидкости Va - ν и объем воздуха ν2 при давлении р2.A filter head FG is put on the neck of a
Жидкость в бутылке далее удерживается разностью давления над поверхностью жидкости p2 и атмосферного p1The liquid in the bottle is then held by the pressure difference above the surface of the liquid p2 and atmospheric p1
hgρ=p1-р2, или р2=p1-hgρhgρ = p1-p2, or p2 = p1-hgρ
где hgρ - давление столба жидкости в бутылке, a h - высота столба жидкости в бутылке от обреза горлышка до поверхности жидкости, g -ускорение силы тяжести, ρ -плотность жидкости.where hgρ is the pressure of the liquid column in the bottle, a h is the height of the liquid column in the bottle from the neckline to the surface of the liquid, g is the acceleration of gravity, ρ is the density of the liquid.
Очевидно, чтоIt's obvious that
ν1=V0-Va,ν1 = V 0 -V a ,
а ν2=V0-(Va-ν).and ν2 = V 0 - (V a -ν).
Из закона Бойля-Мариотта From the Boyle-Marriott Act
следует:should:
; ;
; ;
учитывая, что hgρ<<p1,considering that hgρ << p1,
. .
Высота столба жидкости примерноLiquid column height approx.
(см. фиг.3В); (see FIG. 3B);
тогдаthen
. .
Для фильтрования одной и той же жидкости (ρ) из бутылки того же диаметра (d) при атмосферном давлении (p1) образуем параметрTo filter the same liquid (ρ) from a bottle of the same diameter (d) at atmospheric pressure (p1), we form the parameter
; ;
тогдаthen
; ;
откуда, раскрыв скобки и перегруппировав переменные, определим νwhence, by opening the brackets and rearranging the variables, we define ν
; ;
; ;
. .
Оценим величину параметра kLet us estimate the value of the parameter k
Принимая атмосферное давлениеTaking atmospheric pressure
p1=0.98·105 Па;p1 = 0.98 · 10 5 Pa;
ускорение силы тяжестиgravity acceleration
; ;
. .
Рассчитаем, например, численные значения параметра k для медицинских склянок, объемом 125, 250, 500 и 1000 мл, с диаметрами соответственно 3.5, 5, 7.5 и 11 см при фильтровании жидкостей с плотностью 800, 1000 и 1500 кг/м3. Значения приведены в таблице 1.Let us calculate, for example, the numerical values of the parameter k for medical bottles, with a volume of 125, 250, 500 and 1000 ml, with diameters of 3.5, 5, 7.5 and 11 cm, respectively, when filtering liquids with a density of 800, 1000 and 1500 kg / m 3 . The values are shown in table 1.
Применение бутылок больше 1 литра неудобно, т.к. переворачивать их уже трудно. Оценим крайние значения величины 1/к входящей в формулу: ,The use of bottles of more than 1 liter is inconvenient, because turning them over is already difficult. We estimate the extreme values of 1 / k in the formula: ,
. .
Таким образом эта величина значительно больше величин Va, V0 (максимум 0.001 м3)Thus, this value is significantly greater than the values of V a , V 0 (maximum 0.001 m 3 )
Тогда уравнение (1) можно упроститьThen equation (1) can be simplified
ν=Va(V0-Va)·kν = V a (V 0 -V a )
Теперь оценим практический диапазон значений объема жидкости, вытекающей из бутылки во время ее переворота.Now we will evaluate the practical range of values of the volume of liquid flowing out of the bottle during its revolution.
Как видно из таблицы 2, объем вытекающей жидкости увеличивается с увеличением объема V0 применяемой бутылки, плотности фильтруемой жидкости, максимален при полупустой бутылке, составляет для жидкостей с плотностью от 800 до 1500 кг/м3 от 0.2 до 4 мл или относительно: 0.001-0.005 долю от объема V0 применяемой бутылки.As can be seen from table 2, the volume of the outflowing liquid increases with increasing volume V 0 of the used bottle, the density of the filtered liquid, is maximum with a half-empty bottle, and for liquids with a density of 800 to 1500 kg / m 3 from 0.2 to 4 ml or relative: 0.001- 0.005 fraction of the volume V 0 of the applied bottle.
Очевидно, что объем рассматриваемого пространства предпочтительно выполнить по максимуму - 4 мл. Этого можно достичь, выполняя внутренний диаметр Dt (см. фиг.2) держателя бутылки 8, с учетом, чтобы при заданном наружном диаметре горлышка бутылки Db диаметр Dt был достаточным для образования рассматриваемого объема. В частном случае требуемый объем пространства можно создать путем кольцевой проточки на внутренней стенке держателя выше кольцевого уступа.Obviously, the volume of the space under consideration is preferably performed at a maximum of 4 ml. This can be achieved by performing the inner diameter D t (see FIG. 2) of the
Быстроразъемное соединение фильтровальной головки ФГ с приемником фильтрата 6 выполнять предпочтительно шлифовым конусным соединением 7а,в, т.к. это соединение выполняется быстрее, чем байонетное или винтовое (требующие манипуляции двумя руками), и проще - не требуется никаких манипуляций (просто вставить или вынуть).The quick disconnect connection of the FG filter head with the
В качестве конкретных примеров выполнения заявляемого устройства на фиг.2 приведено следующее:As specific examples of the implementation of the inventive device in figure 2 shows the following:
Df=35 мм, Di=32 мм, Dt=34 мм, Db=33 мм, D0=25 мм,D f = 35 mm, D i = 32 mm, D t = 34 mm, D b = 33 mm, D 0 = 25 mm,
H=21 мм (см. фиг.2),H = 21 mm (see figure 2),
объем, мл/диаметр, см применяемых медицинских склянок: 125/3.5, 250/5.0, 500/7.5, 1000/11 (фиг.3).volume, ml / diameter, cm applicable medical bottles: 125 / 3.5, 250 / 5.0, 500 / 7.5, 1000/11 (figure 3).
А на фиг.4: Di=22 мм, Df=47 мм (фиг.4А); Di=23 мм, Df=25 мм (фиг.4В); остальные размеры - указанные ранее для фиг.2.And in Fig. 4: D i = 22 mm, D f = 47 mm (Fig. 4A); D i = 23 mm, D f = 25 mm (Fig. 4B); the remaining sizes are as previously indicated for figure 2.
Таким образом, заявляемые отличительные признаки обеспечивают в совокупности достижение заявляемого технического результата, состоящего в достижении возможности смены фильтра, не отфильтровывая из бутылки пробу до конца, следующим образом.Thus, the claimed distinctive features provide in the aggregate the achievement of the claimed technical result, consisting in achieving the possibility of changing the filter without filtering the sample from the bottle to the end, as follows.
То, что держатель внутри снабжен опорой для горлышка бутылки в виде кольцевого уступа с внутренним диаметром меньше наружного диаметра горлышка бутылки, обеспечивает при прерывании фильтрования возможность переворота бутылки с фильтровальной головкой без проливания некоторого количества жидкости, находящейся в пространстве над фильтром, т.к. примыкание края горлышка бутылки к поверхности уступа создает достаточно надежный канал для перетекания этого объема обратно в бутылку. Кроме того, наличие кольцевого уступа позволяет стабильно позиционировать горлышко бутылки относительно фильтра. Диаметры применяемых фильтров могут быть разными: больше или меньше диаметра горлышка бутылки. Поэтому в общем случае необходим некоторый переход от внутреннего диаметра кольцевого уступа к диаметру рабочей зоны фильтра (которая образуется при фиксации фильтра между трубкой-держателем и основанием). Внутренний диаметр кольцевого уступа поэтому может расширяться или уменьшаться по направлению к фильтру в зависимости от соотношения диаметров горлышка бутылки и фильтра. Это изменение может быть плавным в виде конуса, или ступенчатым - в виде цилиндров разного диаметра.The fact that the holder inside is equipped with a support for the neck of the bottle in the form of an annular ledge with an inner diameter smaller than the outer diameter of the neck of the bottle, provides the possibility of overturning the bottle with the filter head without spilling some liquid in the space above the filter when filtering is interrupted. the adjoining edge of the neck of the bottle to the surface of the ledge creates a sufficiently reliable channel for the flow of this volume back into the bottle. In addition, the presence of an annular ledge allows you to stably position the neck of the bottle relative to the filter. The diameters of the filters used can be different: more or less than the diameter of the neck of the bottle. Therefore, in the general case, some transition from the inner diameter of the annular step to the diameter of the filter working zone (which is formed when the filter is fixed between the holder tube and the base) is necessary. The inner diameter of the annular step can therefore expand or decrease towards the filter depending on the ratio of the diameters of the neck of the bottle and the filter. This change can be smooth in the form of a cone, or stepwise - in the form of cylinders of different diameters.
Наличие быстроразъемного соединения делает возможным отсоединение фильтровальной головки от приемника фильтрата, надевание ее на горлышко бутылки с фильтруемой жидкостью, опрокидывание бутылки вместе с фильтровальной головкой и присоединение последней к приемнику фильтрата без риска разлива жидкости.The presence of a quick-disconnect connection makes it possible to disconnect the filter head from the filtrate receiver, put it on the neck of the bottle with the filtered liquid, tilt the bottle together with the filter head and attach the latter to the filtrate receiver without the risk of liquid spill.
Закрытием крана на трубопроводе обеспечивается сохранение перепада давления на фильтре, удерживающего частицы, осажденные на фильтре, от смывания, в момент обратного опрокидывания бутылки из рабочего положения.Closing the tap on the pipeline ensures the preservation of the pressure drop across the filter, which keeps the particles deposited on the filter from being washed off when the bottle is tilted back from its working position.
Эти признаки являются необходимыми для достижения технического результата.These signs are necessary to achieve a technical result.
Дополнительные признаки обеспечивают дополнительные преимущества при реализации устройства.Additional features provide additional benefits when implementing the device.
Расположение кольцевого уступа на такой глубине от верха держателя, что внутренний диаметр держателя меньше корня квадратного из суммы квадратов наружного диаметра горлышка бутылки и глубины расположения уступа, обеспечивает позиционирование бутылки в держателе на заданном расстоянии от фильтра и обеспечивает без дополнительных мер фиксации ее устойчивость от опрокидывания в рабочем положении.The location of the annular ledge at such a depth from the top of the holder that the inner diameter of the holder is less than the square root of the sum of the squares of the outer diameter of the neck of the bottle and the depth of the location of the ledge ensures that the bottle is positioned in the holder at a predetermined distance from the filter and ensures its stability against tipping over working position.
Внутренний диаметр кольцевого уступа, выполненный меньше внутреннего диаметра горлышка применяемой бутылки, при обратном перевороте бутылки с жидкостью позволяет последней более надежно перетекать из пространства над фильтром обратно в бутылку.The inner diameter of the annular ledge, made smaller than the inner diameter of the neck of the used bottle, when the bottle with liquid is flipped back allows the latter to flow more reliably from the space above the filter back into the bottle.
Достаточность объема пространства, ограниченного поверхностью уступа, внутренней поверхностью и верхним краем трубки и наружной поверхностью горлышка бутылки, предотвращает вытекание части жидкости через верхний край трубки во время переворота бутылки в рабочее положение.The sufficiency of the volume of space bounded by the surface of the ledge, the inner surface and the upper edge of the tube and the outer surface of the neck of the bottle prevents leakage of part of the liquid through the upper edge of the tube during the flipping of the bottle to its working position.
Выполнение быстроразъемного соединения фильтровальной головки с приемником фильтрата в виде шлифового конусного соединения обеспечивает удобство и быстроту присоединения фильтровальной головки к приемнику фильтрата одной рукой.The quick connection of the filter head with the filtrate receiver in the form of a polished conical connection provides the convenience and speed of attaching the filter head to the filtrate receiver with one hand.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009106571/15A RU2396104C1 (en) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | Device for analytical membrane filtration of fluid |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009106571/15A RU2396104C1 (en) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | Device for analytical membrane filtration of fluid |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2396104C1 true RU2396104C1 (en) | 2010-08-10 |
Family
ID=42698923
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009106571/15A RU2396104C1 (en) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | Device for analytical membrane filtration of fluid |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2396104C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105169948A (en) * | 2015-07-20 | 2015-12-23 | 哈尔滨工业大学 | Ultrafiltration cup suitable for thick dimension diaphragm |
-
2009
- 2009-02-24 RU RU2009106571/15A patent/RU2396104C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105169948A (en) * | 2015-07-20 | 2015-12-23 | 哈尔滨工业大学 | Ultrafiltration cup suitable for thick dimension diaphragm |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20210001249A1 (en) | Disposable polymer-structured filter | |
KR100439432B1 (en) | Water-bottle support dividing device for duplex stopper | |
JP3943547B2 (en) | Simultaneous collection device of filtered water and filter paper | |
RU2396104C1 (en) | Device for analytical membrane filtration of fluid | |
US10787371B2 (en) | Reversible filtration system | |
JP2005513435A6 (en) | Simultaneous collection device of filtered water and filter paper | |
JP5982668B2 (en) | filter | |
EP2523739B1 (en) | Disposable polymer-structured filtering kit | |
US11339358B2 (en) | Pouring spout for bottled liquids | |
CN209997455U (en) | kinds of filters | |
US9265699B2 (en) | Gravity feeding device | |
US20180078906A1 (en) | Vacuum filtration system | |
US2160571A (en) | Glass filter and method of making it | |
JP4191162B2 (en) | Cleaning method for resist piping of resist coating equipment | |
JP2015120147A (en) | Filter, and filter device including filter and manifold assembly | |
CN220736457U (en) | Negative pressure filter for coiled reagent bottles | |
JP4833271B2 (en) | Resist application method | |
CN111821859A (en) | Disposable vacuum filter | |
TWI657035B (en) | Funnel | |
JP2021162499A (en) | Leakage inspection tool and method | |
US868598A (en) | Filling-tap for liquid-receiving vessels. | |
KR200265717Y1 (en) | Water-bottle support dividing device for duplex stopper | |
JP3386734B2 (en) | Filter element | |
JP3789909B2 (en) | Jig for cleaning resist piping of resist coating equipment | |
JP4173530B2 (en) | Jig for cleaning resist piping of resist coating equipment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170225 |