SU1157419A1

SU1157419A1 - Device for checking liquid flow for mechanical particles

Info

Publication number: SU1157419A1
Application number: SU792851525A
Authority: SU
Inventors: Виктор Дмитриевич Викторов; Владимир Борисович Денежкин; Владимир Иванович Евстратов; Геннадий Степанович Орлов; Николай Андреевич Филипин
Priority date: 1979-09-20
Filing date: 1979-09-20
Publication date: 1985-05-23

Abstract

- 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЖИДКОСТИ В ПОТОКЕ НА НАЛИЧИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ЧАСТИЦj содержащее контрольную камеру с отражающей внутренней поверхностью, средство дл создани капилл рного потока исследуемой жидкости с прозрачной емкостью в зоне . контрол , расположенной в одном из фокусов отражающей поверхности контрольной камеры, регистрирующую систему с фотоприёмником, установленным в другом ее фокусе, и осветительную систему, отличающеес тем, что, с целью повышени точности контрол и упрощени устройства , контрольна камера вьтолнена в внде эллиптического цилиндра с основани ми, при этом прозрачна емкость выполнена в виде капилл рной трубки, расположенной параллельно образующей этого цилиндра, а осветительна система размещена вдоль оси трубки. 2. Устройство по It. 1 , с т л и (Л чающеес тем, что, с целью расширени диапазона исследуемых жидкостей, контрольна камера по крайней мере одно из ее оснований выполнено с возможностью возвратнопоступательног .о перемоценн и фиксации вдоль оси цилиндра- 1. A FLOW CONTROL DEVICE FOR FLUID IN THE AVAILABILITY OF MECHANICAL PARTICLES containing a control chamber with a reflective inner surface, means for creating a capillary flow of the test liquid with a transparent container in the zone. A control located in one of the foci of the reflecting surface of the control chamber, registering a system with a photoreceiver installed in its other focus, and an illumination system, characterized in that, in order to improve the accuracy of control and simplification of the device, the control chamber is filled into the inner elliptical cylinder A transparent container is made in the form of a capillary tube arranged parallel to the generator of this cylinder, and the lighting system is placed along the axis of the tube. 2. Device by It. 1, with tl i (L of the fact that, in order to expand the range of the liquids under study, the control chamber at least one of its bases is made with the possibility of a reciprocating accessory and fixation along the axis of the cylinder

Description

I . и Изобретение относитс к контролю частоты лекарственных средств, напри мер инъекционных растворов, и может найти применение в производстве жидких продуктов, к чистоте которых предъ вл ютс повышенные требовани , например, дл инъекционных растворов в фармацевтической, витаминной и дру гих отрасл х промышленности. Известен спектрометр дл измерений размеров частиц, содержащий контроль ную камеру с внутренней поверхностью вьтоЛненной в форме шара Ульбрихта и имеющую отверсти дл входа и выхода исследуемой жидкости и светового потока, а также каналы дл подвода отфильтрованного воздуха дл сохранени капилл рности жидкости в зоне контрол , экран, -задерживающий прохождение пр мого светового потока. осветительную систему, установленную перед камерой перпендикул рно потоку жидкости, регистрирующую систему с фотоэлектронным умножителем,, прозрачный капилл рный туб , диаметр которого уменьшаетс в районе зоны контрол , служащий, дл ввода исследуемой жидкости и отфильтрованной (эталонной), и второй прозрачный капилл рный туб, с воронкой дл вывода исследуемой жидкости 1 Однако при использовании устройст ва оценка величины инородных тел, содержащихс в контролируемой жидкости , достаточно сложна к ненадежна в св зи с необходимостью наполнени контрольной камеры той же жидкостью что и контролируема , но предварительно тщательно отфильтрованной. Чувствительность и надежность обнаружени инородных тел недостаточно высока, так как наличие экрана преп тствует прохождению к светоприемнику пр мого светового потока, рассе нного инородными частицами. а также вводит дополнительные погреш ности из-за отражений световых потоков от самого экрана и деталей его креплени . Кроме того, имеютс поте ри лучистой энергии вследствие экранировани световоспринимающей поверхности фотоприемника, котора не вписываетс во внутреннкно поверхность сферы. Возможно по вление ошибок из-за образовани брызг на участке зоны контрол при входе раствора в воронку , которые фиксируютс как инородные тела. 92 Невозможна длительна эксплуатаци спектрометра в производствнных . услови х, так как сфера контрольной камеры изнутри покрываетс -толстым (2,5-3,0 мм) слоем накопленной окиси магни , обладающим наилучшими фотометрическими свойствами, но механически очень непрочным. Наиболее близким к предложенному техническому решению вл етс устройство дл контрол жидкости в потоке на наличие механических частиц, содержащее контрольную камеру с отражающей внутренней поверхностью, средство дл создани капилл рного . потока исследуемой жидкости с прозрачной емкостью в зоне контрол , расположенной в одном из фокусов отражающей поверхности контрольной камеры, регистрирующую систему с фотоприемником, установленным в другом fee фокусе, и осветительную систему. При этом осветительна система и рабоча поверхность фотоприемника размещены соосно большой оси симметрии контрольной камеры, а дл экранировани пр мого воздействи излучени на рабочую поверхность фотопркемника устройство снабжено гасителем излучени конической формы . В известном устройстве, таким образом, несколько снижены потери лучистой энергии вследствие экранировани рабочей поверхности фотоприемника , котора не вписываетс во внутреннюю поверхность сферы. Однако установка гасител вводит дополнительные погрешности из-за отраженных световых потоков от самого гасител и элементов его креплени . Кроме того, создание в устройстве вокруг контролируемого потока воздушной рубашки сопровождаетс возникновени-. ем завихрений, что способствует попаданию .вместе с воздухом дополнительных частиц, а это также снижает точность измерений. Целью изобретени вл етс повышение точности контрол и упрощение устройства. Поставленна цель достигаетс тем, что в устройстве дл контрол жидкости в потоке на наличие механических частиц, содержащем контрольную камеру с отражаюпщй внутренней поверхностью, средство дл создани капилл рного-потока исследуемой жидкости с прозрачной емкостью в зоне контрол , расположенной в одном из фокусов отражающей поверхности контрольной камеры, регистрирующую систему с фотоприемником, установленным в другом ее фокусе, и осветительную систему, контрольна каме ра выполнена в виде эллиптического цилиндра с основани ми, при этом прозрачна енкость выполнена в виде капилл рной трубки, расположенной параллельно образующей этого цилинд ра, а осветительна система размещена вдоль оси трубки. Кроме того, дл расширени диапазона исследуемых жидкостей контрольна камера - по крайней мере одно из ее основани выполнено с возможностью возвратно-поступательного перемещени и фиксации вдоль оси цилиндра. Контроль жидкости, например инъе ционных растворов, указанным способом можно осуществл ть в процессе фильтрации и/или дл установлени неисправности фильтрующих элементов Изобретение позвол ет уменьшить погрешность измерений и упростить устройство за счет исключени гасител , а также необходимости создани воздушной рубашки вокруг контролируемого потока. Процесс контрол предусматривает обнаружение частиц размером пор ка 5 мкм и Bbmie (с учетом величины максимально допустимых дл инъекционных растворов размеров частиц). На практике установлено, что величи загр зненности растворов (количеств частиц в единице объема) колеблетс в широких пределах (в одном литре раствора в пределах 10 -10 частиц Нижний предел диапазона указывает н пригодность раствора к использовани в .медицинских цел х. Применение в предлагаемом устройстве фотоприемни ка, например фотоэлектронного умножител , обладающего интегральным свойством преобразовани лучистой энергии, требует наличи в зоне контрол одной частицы(дл правильной регистрации величины и количест ва посторонних механических частиц в потоке жидкости),дл чего зона контрол должна быть ограничена при контроле не только в поперечном сечении (что достигаетс капилл рностью потока), но и по высоте. Минимальна высота контрольной 19 4 камеры должна соответствовать верхнему пределу количества частиц в одном литре раствора и может быть рассчитана по известной формуле объем, приход щийс на одну где частииу и равный I мл/ч; V г--т-с - rt - диаметр капилл ра (внутренний диаметр прозрачной трубки). Скорость прохождени контролируемой жидкости в соответствии с установленной BbicoTOf определ етс по известной формуле где t минимальное врем контрол , Если количество частиц в контролируемой жидкости не велико (т.е. загр зненность незначительна), то контрольна камера должна быть высокой , так как увеличение зоны контрол приводит к повышению световой энергии , попадающей на фотоэлектрический умножитель, вследствие увеличени косинуса угла падени (.телесного угла) светового потока на отражающ то поверхность эллиптического отражател , т.е. к повьшению чувствительности и надежности обнаружени . Однако при значительной высоте контрольной камеры увеличиваетс веро тность попадани в зону контрол одновременно нескольких частиц и .получени от них суммарного сигнала (интегральный эффект). Таким образом, дл обеспечени контрол жидкостей S значительном диапазоне загр зненности требуетс измен ть высоту камеры (в обратно пропорциональной зависимости от загр зненности ) до установлени оптимальной высоты. На фиг. I показан пример конструктивного выполнени устройства дл обнаружени часТиц (без регистрирующей системы), вертикальный разрезi на иг. 2 - структурна схема устройства на фиг. 3 - скеиА прохождени световых лучей, рассе нных частицамио Устройство содержит (фиг. 1 и 2) осветите ьн систему I, установленную вдоль оси прозрачной капилл рной трубки 2, (средство дл создани капилл рного потока с прозрачной емкостью), и содержащую источник 3 света, в качестве которого может быть использована обычна лампа накаливани , и линзу 4, служащую дл формировани освещенной зоны 5 конт рол , контрольную камеру 6, крышку 7 и корпус 8, Капилл рна трубка 2 пересекает контрольную камеру 6 с отражающей внутренней поверхностью 9, вьтолненную в виде эллиптическог цилиндра с основани ми 10 и 11, причем по крайней мере одно из осно ваний (на фиг. 1 основание 10), установлено с возможностью возвратно-поступательного перемещени и фиксации вдоль оси далиндра с помощью регулировочного винта 12 и упор ной шайбы 13. В одном из фокусов(f) отражающей поверхности цилиндра установлен фотоприемник 1А, а в дру гом фокусе а размещена прозрачна трубка 2, Устройство также содержит волоконный световод 15с модул торо 16, осветитель 17, служащий дл калибровки устройства, и (фиг.2) регистрирующую систему, содержащую усилитель 18, ширина полосы пропускани которогЪ согласована с длительностью импульсов,.возникающих при прохождении инородными телами контрольной камеры 6, анализатор 19 импульсов дл распределени импульсов , поступающих последовательно во времени, по величинам амплитуд, фзгнкционально св занных с размерами инородных частиц, и дл суммировани импульсов, имеющих одинаковые амплитудные значени , цифропечатаю щ.ее устройство 20 дл фиксации на бумажной ленте информации о количестве и величине амплитуд импульсов, соответствующих количест ву и геометрическим, размерам | величинам ) инородных частиц, насос 21 дл прокачивани контролируемой жидкости непрерьшно или отдельными дозами. Отражакаца поверхность 9 покрыта зеркальным покрытием, имеющим максимальный коэффициент отраж ни . Зона 5 контрол расположена в фокальной плоскости отражающей поверхности цилиндра, ограничена ег высотой инаходитс на уровне чувстви тельности элемента фотоприемника 14. Устройство работает следующим образом. лДо начала контрол включают осветитель 17, модулируют световой поток модул тором 16 и передают его через световод 15 на фотоприемник 14, обеспечива получение на выходе анализатора 19 импульсов сигнала, соответствующего частице с минимально допустимым размером. Перемещением основани 10 с помощью регулировочного винта 12 и упорной шайбы 13 устанавливают минимальную высоту контрольной камеры 6, определенную по указанной формуле. Контролируемый поток жидкости с посто нной скоростью, соответствующей минимальной высоте контрольной камеры, непрерывно или отдельными дозами пропускают через прозрачную капилл рную трубку 2 снизу вверх. Одновременно све-товой поток от источника 3 света через линзу 4 проходит по капилл рной трубке 2, освеща поток исследуемой жидкости и образу зону 5 контрол . Увлекаемые потоком жидкости инородные частицы в зоне контрол рассеивают световые потоки. Рассе нный свтгтовой поток ЕУ| (фиг, 3) суммируетс со световыми потоками FJ. , fi , Ff., Ff и другими отраженными от поверхности 9 потоками и концентрируетс на чувствительном злементе фотоприемника 14, Последовательность импульсов с выхода фотоприемника подаетс на усилитель 18 и анализатор 19 импульсов. С последнего информаци поступает на цифропечатающее устройство 20, показание которого соответствует количеству частиц, наход щихс в контролируемом объеме жидкости. Если показание цифропечатающего устройства 20 соответствует высшему пределу максимальной границы диапазона, то контроль осуществл ют на минимальной высоте. Если показани цифропечатающего устройства ниже высшего предела максимальной границы диапазона, то с помощью винТа 12 и упорной шайбы 13 осуществл ют перемещение основани 10 (мен ют высоту контрольной камеры) до тех пор, пока показани цифропечатающего устройства не начнут умень .шатьс . Достигнута высота камеры вл етс оптимальной дл надежного контрол жидкости, и при этой высоте, осуществл ют определение размеров и счет частиц описанным способом. Таким образом, ограничение высоты контрольной камеры осуществл ют вI. and the invention relates to controlling the frequency of drugs, such as injection solutions, and can be used in the manufacture of liquid products whose purity has increased requirements, for example, for injection solutions in the pharmaceutical, vitamin and other industries. A known spectrometer for measuring particle sizes, containing a control chamber with an inner surface of Ulbricht ball in the shape of a ball and having openings for the entrance and exit of the test liquid and light flux, as well as channels for supplying filtered air to maintain the capillary nature of the liquid in the control zone, screen, -delaying passage of the direct light flux. an illumination system installed in front of the camera perpendicular to the fluid flow, a recording system with a photomultiplier tube, a transparent capillary tube, whose diameter decreases in the area of the control zone, which serves to enter the test liquid and filtered (reference), and a second transparent capillary tube, with a funnel for the discharge of the test liquid 1 However, when using a device, estimating the size of foreign bodies contained in a controlled liquid is rather difficult to unreliable due to the need filling the control chamber with the same liquid as controlled, but previously carefully filtered. The sensitivity and reliability of detecting foreign bodies is not sufficiently high, since the presence of the screen prevents the passage of a direct light flux scattered by foreign particles to the light receiver. It also introduces additional errors due to reflections of the light fluxes from the screen itself and its mounting details. In addition, there is a loss of radiant energy due to the shielding of the light-receiving surface of the photodetector, which does not fit into the inner surface of the sphere. Errors are possible due to the formation of splashes in the area of the control zone when the solution enters the funnel, which are fixed as foreign bodies. 92 Impossible long-term operation of the spectrometer in the production. conditions, since the sphere of the control chamber from the inside is covered with a thick (2.5-3.0 mm) layer of accumulated magnesia with the best photometric properties, but mechanically very fragile. Closest to the proposed technical solution is a device for monitoring fluid in the stream for the presence of mechanical particles, containing a control chamber with a reflective inner surface, means for creating a capillary. flow of the test liquid with a transparent tank in the control zone, located in one of the foci of the reflecting surface of the control chamber, recording system with a photodetector installed in another fee focus, and a lighting system. In this case, the lighting system and the working surface of the photodetector are placed coaxially with the major axis of symmetry of the control chamber, and for shielding the direct effect of radiation on the working surface of the photoelectric receiver, the device is equipped with a cone-shaped radiation absorber. Thus, in the known device, the loss of radiant energy is somewhat reduced due to the shielding of the working surface of the photodetector, which does not fit into the inner surface of the sphere. However, the installation of the extinguisher introduces additional errors due to reflected light fluxes from the extinguisher itself and its fastening elements. In addition, the creation of an air jacket in the device around the controlled flow is accompanied by the occurrence of- There are turbulence, which facilitates the ingress of additional particles with air, and this also reduces the accuracy of measurements. The aim of the invention is to improve the accuracy of control and simplify the device. This goal is achieved by the fact that in a device for controlling a fluid in a stream for the presence of mechanical particles containing a control chamber with a reflecting inner surface, means for creating a capillary flow of the test fluid with a transparent container in the control zone located in one of the foci of the reflecting surface of the control camera recording system with a photodetector installed in its other focus, and the lighting system; the control camera is made in the form of an elliptical cylinder with the base , The transparent enkost formed as a capillary tube disposed parallel to the generatrix of this tsilind pa, a lighting system is placed along the tube axis. In addition, to expand the range of liquids under investigation, a control chamber — at least one of its base — is made with the possibility of reciprocating movement and fixation along the axis of the cylinder. The control of a fluid, such as injection solutions, by this method can be carried out during the filtration process and / or in order to establish the malfunction of the filter elements. The invention reduces the measurement error and simplifies the device by eliminating the damper and the need to create an air jacket around the controlled flow. The control process involves the detection of particles with a pore size of 5 µm and Bbmie (taking into account the size of the maximum particle size for injection solutions). In practice, it has been established that the magnitude of the contamination of the solutions (quantities of particles per unit volume) varies widely (in one liter of solution within 10 -10 particles. The lower limit of the range indicates the suitability of the solution for use in medical purposes. Use in the proposed device A photodetector, for example, a photomultiplier having an integral property of converting radiant energy, requires the presence of a single particle in the control zone (for correct recording of the magnitude and amount of foreign fur anicic particles in the fluid flow), for which the control zone should be limited to control not only in cross section (which is achieved by capillary flow), but also in height. The minimum height of the control 19 4 chamber should correspond to the upper limit of the number of particles in one liter of solution and can be calculated by the known formula volume per one where parts and equal to I ml / h; V g - ts - rt - diameter of the capillary (internal diameter of the transparent tube). The rate of passage of the controlled fluid in accordance with the established BbicoTOf is determined by the known formula where t is the minimum control time. If the number of particles in the controlled fluid is not large (i.e., the contamination is low), the control chamber must be high, since the increase in the control zone leads to an increase in light energy falling on a photoelectric multiplier, due to an increase in the cosine of the angle of incidence (. solid angle) of the light flux on the reflecting surface of the elliptical reflector , Ie to increase detection sensitivity and reliability. However, with a significant height of the control chamber, the likelihood of several particles simultaneously entering the control zone and the total signal from them (integral effect) increases. Thus, in order to control liquids S over a significant contamination range, it is necessary to vary the height of the chamber (in inverse proportion to the contamination) until the optimum height is established. FIG. Figure I shows an example of a structural embodiment of a particle detection device (without a recording system), a vertical section on the side. 2 is a block diagram of the device in FIG. 3 - skeiA of the passage of light rays scattered by particles; The device contains (Fig. 1 and 2) illuminate System I installed along the axis of the transparent capillary tube 2 (means for creating a capillary flow with a transparent capacitance) and containing a source of 3 lights , which can be used as an ordinary incandescent lamp, and the lens 4, which serves to form the illuminated zone 5, the control chamber, the control chamber 6, the cover 7 and the housing 8, the capillary tube 2 intersects the control chamber 6 with a reflective inner surface 9, w in the form of an elliptical cylinder with bases 10 and 11, at least one of the grounds (base 10 in fig. 1), is installed with the possibility of reciprocating movement and fixation along the axis of the distance using the adjusting screw 12 and the thrust washer 13. In one of the foci (f) of the reflecting surface of the cylinder a photodetector 1A is installed, and in the other focus a transparent tube 2 is placed. The device also contains a fiber light guide 15c module toro 16, an illuminator 17 serving to calibrate the device, and (Fig.2 a) recording system The observational amplifier 18, the bandwidth of which is matched with the duration of the pulses arising during the passage of the foreign bodies of the control chamber 6, the analyzer 19 pulses for the distribution of the pulses received successively in time, according to the magnitudes, associated with the sizes of the foreign particles, and for summing pulses with the same amplitude values, digitally print the device 20 to record information on the quantity and magnitude of the amplitudes of the pulses on a paper tape, corresponding to number and geometric sizes | values of foreign particles, pump 21 for pumping a controlled liquid continuously or in separate doses. The reflector surface 9 is coated with a mirror coating having a maximum reflectance. The control zone 5 is located in the focal plane of the reflecting surface of the cylinder, limited by its height and is at the level of sensitivity of the photodetector element 14. The device works as follows. Before the start of control, the illuminator 17 is modulated, the luminous flux is modulated by the modulator 16, and transmitted through the light guide 15 to the photodetector 14, providing a signal at the output of the analyzer 19 corresponding to the particle with a minimum size. Moving the base 10 with the help of the adjusting screw 12 and the thrust washer 13 sets the minimum height of the control chamber 6, determined by the specified formula. The controlled flow of fluid at a constant rate corresponding to the minimum height of the control chamber is continuously or in separate doses passed through a transparent capillary tube 2 from the bottom up. At the same time, the light flux from the source of light 3 through the lens 4 passes through a capillary tube 2, illuminating the flow of the test liquid and forming zone 5 of the control. Foreign particles entrained in the fluid flow in the control zone scatter the light fluxes. Scattered EU flux | (FIG. 3) is summed with the light fluxes of FJ. , fi, Ff., Ff and other currents reflected from the surface 9 and concentrates on the sensitive element of the photodetector 14. The pulse sequence from the photoreceiver output is fed to the amplifier 18 and the analyzer 19 pulses. From the latter, the information enters the digital printing device 20, the indication of which corresponds to the number of particles in the controlled volume of liquid. If the reading of the digital printing device 20 corresponds to the highest limit of the maximum range limit, the monitoring is carried out at the minimum height. If the readings of the digital printer are below the upper limit of the maximum range limit, then using screw 12 and thrust washer 13, the base 10 is moved (the height of the control chamber is changed) until the digital printer starts decreasing. The chamber height achieved is optimal for reliable fluid control, and at this height, sizing and counting of particles are carried out in the manner described. Thus, the height of the control chamber is limited in

71I574I971I574I9

обратно пропорциональной Григодност.Граст орГ Гво можносот загр зненности использовани его в производжипкости . с выхода анализатора 19тиinversely proportional Grigostnost. Grasse org Gvo mozhnosot pollution of its use in proizvoditipipkost. from the analyzer 19 output

с ;;алм;жет поступать на устройствостве.with ;; alm; to enter the device.

//

гтrm

/«/ "

Фмг.гFmg.g

Claims

- 1. A DEVICE FOR CONTROL OF A LIQUID IN THE FLOW IN THE PRESENCE OF MECHANICAL PARTICLES, containing a control chamber with a reflective inner surface, means for creating a capillary flow of the test liquid with a transparent container in the zone. control, located in one of the foci of the reflective surface of the control camera, a recording system with a photodetector installed in its other focus, and a lighting system, characterized in that, in order to improve the accuracy of control and simplify the device, the control camera is made in the form of an elliptical cylinder with bases wherein the transparent container is made in the form of a capillary tube parallel to the generatrix of this cylinder, and the lighting system is placed along the axis of the tube. ~

2. The device according to 11. 1, with the fact that, in order to expand the range of the studied liquids, the control chamber - I * at least one of its bases is made with the possibility of reciprocating movement and fixation, along the axis of the cylinder.

11 57419