SU994957A1

SU994957A1 - Pneumatic metering pump

Info

Publication number: SU994957A1
Application number: SU813265063A
Authority: SU
Inventors: Фарамаз Газанфар Максудов; Фуад Али Рза Искендер-Заде; Аслан Ибрагим Кенгерлинский; Вагиф Мирахмед Мирсалимов
Original assignee: Специальное Конструкторское Бюро Института Математики И Механики Ан Азсср
Priority date: 1981-04-09
Filing date: 1981-04-09
Publication date: 1983-02-07

Description

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при проведении научных исследований в области биологии, биохимии и медицины для разбавления дозированной порции одной жидкости дозированной порцией другой жидкости и распределения смеси этих жидкостей по ячейкам.The invention relates to instrumentation and can be used in scientific research in the field of biology, biochemistry and medicine to dilute a dosed portion of one liquid with a dosed portion of another liquid and distribute the mixture of these liquids in cells.

Известно пневматическое устройство для дозирования жидкостей, содержащее узлы задания вакуумметрического и избыточного давлений, выходы которых соединены между собой посредством гибкой трубки с каналом узла управления, в верхней части которого установлено сопло, а в нижней пробоотборник, дроссель, связанный своим входом с каналом питания, а выходом - с соплом и входом усилителя , выход которого соединен с управняющим входом узла задания избыточного давления, ячейки памяти,, дополнительный узел задания вакууметрического давления, выход которого связан с выходом основного узла задания вакуумметрического давления дополнительные дроссели, подключенные входами к каналу питания, и дополнительные сопла , установленные в верхней части узла управления, один из которых связан с выходом первого дополнительного дросселя и с положительным входом первой ячейки памяти , а другой - с выходом второго дополнительного дросселя и с положительным входом второй ячейки памяти , при этом управляющие входы основного и дополнительного узлов задания вакуумметрического давления подключены к выходам соответствующих ячеек памяти, отрицательные управляющие входы которых соединены с выходом усилителя[1].A pneumatic device for dispensing liquids is known, containing nodes for setting the vacuum and gauge pressures, the outputs of which are interconnected by means of a flexible tube with a channel of the control unit, in the upper part of which a nozzle is installed, and in the lower sampler, a throttle connected to its input with a power channel, and output - with a nozzle and an amplifier input, the output of which is connected to the control input of the overpressure setting unit, memory cell, an additional unit for setting the vacuum pressure, output which is connected with the output of the main unit for setting the vacuum pressure additional chokes connected by inputs to the power channel, and additional nozzles installed in the upper part of the control unit, one of which is connected to the output of the first additional choke and to the positive input of the first memory cell, and the other to the output of the second additional throttle and with a positive input of the second memory cell, while the control inputs of the main and additional nodes of the job vacuum gauge are connected to Exit respective memory cells, negative control inputs of which are connected to the amplifier output [1].

Недостатком этого устройства является низкая эффективность, обусловленная наличием ручных операций при отборе различных доз. жидкости в один пробоотборник. Кроме того, это устройство имеет ограниченные, функциональные возможности, т.е. используется только как дозатор.The disadvantage of this device is the low efficiency due to the presence of manual operations in the selection of various doses. liquids in one sampler. In addition, this device has limited functionality, i.e. It is used only as a dispenser.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является пневматический порционный дозатор жидкостей, содержащий пробоотборник в виде наконечника с установленным в его верхней части соплом управления, линию пневмопитания, подключенную к соответствующим входам эжек3 тора, генератора импульсов, усилителя , нормально закрытому соплу и нормально открытому соплу соответственно первого и второго пневмоклапанов и через регулируемый дроссель к соплу управления, выход кото- j рого связан с атмосферой, двухклапанный пневматический переключатель, сопла которого связаны с всасывающим входом дозирующего элемента, соединенного управляющим входом с выходом второго пневмоклапана, емкости с дозируемыми жидкостями, одна из которых непосредственно связана с всасывающим входом пневматического переключателя, а другая емкость через наконечник - с нагнетательным ’ выходом того же переключателя, один из управляющих входов которого соединен с выходом первого пневмоклапана[2].The closest in technical essence to the invention is a pneumatic portioned liquid dispenser containing a sampler in the form of a tip with a control nozzle installed in its upper part, a pneumatic supply line connected to the corresponding inputs of the ejector, pulse generator, amplifier, normally closed nozzle and normally open nozzle, respectively the first and second pneumatic valves and through an adjustable throttle to the control nozzle, the output of which is connected to the atmosphere, a two-valve pneumatic valve a switch whose nozzles are connected to the suction inlet of the metering element connected by the control input to the output of the second pneumatic valve, containers with dosed liquids, one of which is directly connected to the suction input of the pneumatic switch, and the other through the tip - with the discharge output of the same switch, one from the control inputs of which is connected to the output of the first pneumatic valve [2].

Недостатком известного пневмати- 20 ческого порционного дозатора жидкостей являются Ограниченные функциональные возможности, а именно: это устройство не может работать в режиме дозатора пипеточного типа. 25A disadvantage of the known pneumatic portioned liquid dispenser is the limited functionality, namely, this device cannot operate in the pipette type dispenser mode. 25

Целью изобретения является повышение эффективности устройства путем расширения функциональных возможностей .The aim of the invention is to increase the efficiency of the device by expanding the functionality.

Указанная цель достигается тем, 30 что пневматический порционный дозатор жидкостей снабжен дополнительным дозирующим элементом, подключенным управляющим входом к выходу второго пневмоклапана, а всасывающим входом - 35 к нагнетательному выходу пневматического переключателя, логическим, элементом ИЛИ, соединенным одним из входов с выходом генератора импуль сов, а другим - с выходом регулируе- дд мого дросселя, и дополнительным пневмоклапаном, нормально открытое сопло которого связано с линией питания и входом эжектора, нормально закрытое сопло - с атмосферой, а управляющий вход подключен· к выходу усилителя, связанного управляющим входом с выходом логического элемента ИЛИ, при этом выход дополнительного пневмоклапана соединен с управляющим входом второго пневмо- 5« клапана и с соответствующим входом пневматического переключателя.This goal is achieved by the fact that 30 the pneumatic portioned liquid dispenser is equipped with an additional metering element connected by a control input to the output of the second pneumatic valve, and the suction input by 35 to the discharge output of the pneumatic switch, by a logical OR element connected by one of the inputs to the output of the pulse generator, and the other - with the output of a regulated throttle, and an additional pneumatic valve, the normally open nozzle of which is connected to the power line and the ejector input, normally closed oplo - with the atmosphere, and a control input connected to the output of amplifier · associated control input to an output of the OR gate, the output of the additional air valve connected to the control input of the second pneumatic 5 "valve and a corresponding input of the pneumatic switch.

На чертеже представлена блоксхема пневматического порционного дозатора жидкостей. 5JThe drawing shows a block diagram of a pneumatic portioned liquid dispenser. 5J

Устройство состоит из сопла 1 управления, регулируемого дросселя 2, усилителя 3, генератора 4 импульсов , пневмоклапанов 5-7, эжекторpa 8, двухклапанного пневматическо- 6С го переключателя 9, дозирующих элементов 10 и 11, наконечника 12, емкостей сосудов 13 и 14 с дозируемыми (смешиваемыми) жидкостями, линии 15 пневмопитания и логического 65 элемента ИЛИ 16. Для слива доз после смешения в устройстве имеется многоячеистая пластина 17.The device consists of a control nozzle 1, an adjustable throttle 2, an amplifier 3, a pulse generator 4, pneumatic valves 5-7, an ejector 8, a two-valve pneumatic 6C switch 9, metering elements 10 and 11, a tip 12, vessel containers 13 and 14 with dosing (miscible) liquids, line 15 of the pneumatic supply and logical element 65 OR 16. To drain the doses after mixing in the device has a multi-cell plate 17.

Переключатель 9 выполнен например, в виде корпуса, в осевом направлении которого.установлены сопла, корпус с обеих сторон закрыт крышкой, между крышкой и корпусом установлена гибкая мембрана. Дозирующий элемент 10 выполнен, например, в виде двух шайб со сферическими выточками, между которыми установлена гибкая мемб.рана.The switch 9 is made, for example, in the form of a housing, in the axial direction of which nozzles are installed, the housing is closed by a lid on both sides, and a flexible membrane is installed between the lid and the housing. The metering element 10 is made, for example, in the form of two washers with spherical recesses between which a flexible membrane is installed.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Рассмотрим сначала его работу в режиме автоматического порционного дозатора первой жидкости Kj из емкости 14. Для рассматриваемого режима исходное состояние устройства характеризуется следующим..К всасывающему входу клапанного переключателя 9 подсоединена гибкая трубка, второй конец которой опущен в сосуд 14, а конец пробоотборника (наконечника) 12 опущен в какой-либо сосуд. Генератор 4 включен. Когда Р^= 1, то Р2⁼ 1/ Р з⁼ г ⁼ 1, Р5 = Q И Ρβ= 1. где Р^ - Р₅ - сигналы, соответственно, на выходах генератора 4. логического элемента ИЛИ 16, усилителя 3, пневмоклапанов 5-7, 6 вакуумметрическое давление на выходе эжектора 8.Let us first consider its operation in the automatic batch dispenser mode of the first liquid Kj from the tank 14. For the considered mode, the initial state of the device is characterized by the following .. A flexible tube is connected to the suction input of the valve switch 9, the second end of which is lowered into the vessel 14, and the end of the sampler (tip) 12 is lowered into any vessel. Generator 4 is on. When P ^ = 1, then P2 ⁼ 1 / P s ⁼ r ⁼ 1, P5 = Q, and Ρβ = 1. where P ^ - P ₅ are the signals, respectively, at the outputs of generator 4. of logic element OR 16, amplifier 3, pneumatic valves 5-7, 6 vacuum pressure at the outlet of the ejector 8.

Отметим, что значению сигнала, равному условному 0, соответствует давление в пределах от 0 до 0.01 МПа. а условной 1 - давление, равное давлению питания (0,14 МПа ± + 10%). Сигналы Р₄ и Р5 принимают значения, соответственно, 1 и 0 практически в одно и то же время, а сигнал Р₆ принимает значение ”1 чуть позже. Величина этого временного сдвига зависит от быстродействия клапанов 5-7. При указанных значениях сигналов Р₄, Р5 и P_fc сопло переключателя 9 со стороны всасывающего входа закрыто, а сопло со стороны нагнетательного выхода открыто. Под действием избыточного давления (P_fe= = 1) мембраны Дозирующих элементов 10 и 11 отклоняются в сторону их всасывающих входов, вытесняя жидкость (или газ ), находящуюся в каналах переключателя 9 и в каналах соединительных линий через наконечник 12 во внешнюю среду.Note that a signal value equal to conditional 0 corresponds to a pressure in the range from 0 to 0.01 MPa. and conditional 1 - pressure equal to the supply pressure (0.14 MPa ± + 10%). Signals P ₄ and P5 take values, respectively, 1 and 0 at almost the same time, and signal P ₆ takes the value ”1 a little later. The magnitude of this time shift depends on the speed of valves 5-7. With the indicated values of the signals P ₄ , P5 and P _{fc, the} nozzle of the switch 9 is closed on the suction input side, and the nozzle on the discharge output side is open. Under the action of excessive pressure (P _fe = = 1), the membranes of the Dosing elements 10 and 11 deviate towards their suction inlets, displacing the liquid (or gas) located in the channels of the switch 9 and in the channels of the connecting lines through the tip 12 to the external environment.

Когда Р_и .= 0, то Р₂ = 0; Р_а = 0; Р. ® 0; Pj= 1 и P_b = Q. Сигналы Рц и Р₅ принимают значения, равные соответственно Q и 1; практически одновременно, а сигнал Р₅принимает значение, равное Q, несколько позже. Этот временной сдвиг, как отмечалось ранее, зависит от быстродействия клапанов 5,6 и 7. При указанных значениях сигналов Р»~ сои5 до переключателя 9 со стороны его нагнетательного выхода закрыто, а сопло со стороны всасывающего входа открыто и под действием вакуумметрического давления Р₆ = Q мембраны элементов 10 и 11 переходят в противоположное крайнее состояние, подсасывая при этом порцию жидкости: элемент 10'из сосуда 14, а элемент 11 из нагнетательного выхода переключателя 9. При смене значения Р^ с 0 на 1 и с 1 на 0 описан. ный выше цикл работы устройства повторяется, перекачивая по порциям жидкость из сосуда 14 в какуюлибо емкость, например, в сосуд 13. В рассмотренном режиме реботы устройства дозирующий элемент 11 активного участия в процессе дозирования и перекачки жидкости Ж₄ не принимает Рассмотрим второй режим работы устройства, когда устройство работает в режиме смесителя дозированных порций двух жидкостей. Исходное состояние устройства характеризуется следующим. Генератор 4 отключен, Р^=0. Установим наконечник 12 над одной из ячеек пластины 17 и прикроем пальцем отверстие сопла 1 управления. Тогда сигнал Р₇на выходе дросселя 2 примет значения 1.’При.удалении пальца от отверстия сопла 1 Р_?=0, поэтому Р₂=0. Если в первом режиме . ' изменение значения сигнала Р₂ было обусловлено состоянием генератора 4, то во втором режиме'значение сигнала Р₂меняется по команде оператора. В остальных отношениям работа устройства в первом и во втором режимах одинакова. Погрузим конец наконечника 12 в жидкость Ж₂ и удалим палец от сопла 1. Тогда вследствие эффекта всасывания, побуждаемого дозирующими элементами 10 и 11. в канал линии всасывания элемента 10 поступит порция жидкости Ж₁ с объемом, равным , а в канал линии всасывания элемента 11 поступит порция жидкости с объемом, равным V₂ . Величины и зависят от объемов полостей дозирующих элементов 10 и 11. Как правило,¹^>/У₂· Установим конец наконечника над одной из ячеек пластины 17 и прикроем пальцем отверстие сопла 1. Смесь двух жидкостей Ж . и Ж₂ с суммарным объемом V_a= V₇ V₂выльется из наконечника в эту ячейку пластины 17. Описанный цикл работы устройства можно повторить многократно.When P _and . = 0, then P ₂ = 0; P _a = 0; R. ® 0; Pj = 1 and P _b = Q. The signals Pc and P ₅ take values equal to Q and 1, respectively; almost simultaneously, and the signal P ₅ takes a value equal to Q, a little later. This time shift, as noted earlier, depends on the speed of valves 5,6 and 7. At the indicated values of the signals Р »~ soy5, the switch 9 is closed from the side of its discharge outlet to the switch 9, and the nozzle from the side of the suction inlet is open and under the influence of vacuum pressure Р ₆ = Q, the membranes of elements 10 and 11 go into the opposite extreme state, sucking up a portion of the liquid: element 10 'from the vessel 14, and element 11 from the discharge output of switch 9. When changing the value of P ^ from 0 to 1 and from 1 to 0, it is described . the above operation cycle of the device is repeated, pumping portions of the liquid from the vessel 14 into a container, for example, into the vessel 13. In the considered mode of operation of the device, the metering element 11 does not take an active part in the process of dosing and pumping liquid Ж ₄ Consider the second mode of operation of the device, when the device is in the mixer mode dosed portions of two liquids. The initial state of the device is characterized by the following. Generator 4 is disabled, P ^ = 0. Set the tip 12 over one of the cells of the plate 17 and cover the opening of the nozzle 1 with a finger. Then the signal P ₇ at the output of the throttle 2 will take the value 1. '. With the removal of the finger from the hole of the nozzle 1 P _? = 0, therefore, P ₂ = 0. If in the first mode. 'change in the value of the signal P ₂ was due to the state of the generator 4, then in the second mode' the value of the signal P ₂ changes at the command of the operator. In other respects, the operation of the device in the first and second modes is the same. Immerse the end of the tip 12 in the liquid G ₂ and remove the finger from the nozzle 1. Then, due to the suction effect prompted by the metering elements 10 and 11., a portion of the liquid G ₁ with a volume equal to goes into the channel of the suction line of element 10, and into the channel of the suction line of element 11 will receive a portion of the liquid with a volume equal to V ₂ . The values of and depend on the volume of the cavities of the metering elements 10 and 11. As a rule, ¹ ^> / Y ₂ · Set the end of the tip over one of the cells of the plate 17 and cover with our finger the nozzle opening 1. A mixture of two liquids G. and W ₂ with a total volume of V _a = V ₇ V ₂ will pour from the tip into this cell of the plate 17. The described cycle of the device can be repeated many times.

Третий режим работы устройства. Исходное·состояние устройства.Всасывающий вход переключателя 9 соеди- ¹нен с атмосферой и полости переключателя 9 и дозирующих элементов 10 и 11, а также каналы соединительных линий освобождены, найример, путем продува, от жидкостей Ж^ и Ж₂ .The third mode of operation of the device. · Initial state ustroystva.Vsasyvayuschy input switch 9 soedi- ¹ nen cavity with atmosphere and a switch 9 and the dosing elements 10 and 11 as well as the trunk channels released nayrimer by blowing, from liquids F ^ and F _2.

Прикроем пальцем отверстие сопла 1. Погрузим наконечник 12 В жидкость, например в жидкость Ж₂, и удалим палец от сопла 1. В канал наконечника 12 поступит порция жидкости Ж₂. Установим конец наконечника над ячейкой пластины 17 и, закрытием отверстия сопла 1, выдуем, эту порцию жидкости в ячейку пластины. Рассмотренный цикл работы устройства можно повторить многократно. Заметим, что продув жидкости осуществляется порцией газа (воздуха ) с суммарным объемом, равным V₃ = V₇+ V₂.We cover the nozzle opening with a finger 1. Immerse the tip of 12 V liquid, for example, in liquid Ж ₂ , and remove the finger from the nozzle 1. A portion of liquid Ж ₂ will enter the channel of tip 12. Set the end of the tip over the cell of the plate 17 and, by closing the hole of the nozzle 1, blow this portion of liquid into the cell of the plate. The considered cycle of the device can be repeated many times. Note that the liquid is blown with a portion of gas (air) with a total volume equal to V ₃ = V ₇ + V ₂ .

Расширение функциональных возможностей устройства позволит повысить эффективность дозатора в целом за счет применения его в различных областях при научно-исследовательских работах.The expansion of the functionality of the device will improve the efficiency of the dispenser as a whole due to its use in various fields during research work.

Claims

1. USSR author's certificate on application 2924802 / 23-26,

cl. & 01 N 1/14, 1980.

2. USSR author's certificate on application 2924865 / 23-26,

cl. G 01 N 1/14, 1980.