АВТОМАТИЧЕСКИЕ МИКРОДОЗАТОРЫ ДЛЯ ЖИДКОСТЕЙ

АВТОМАТИЧЕСКИЕ МИКРОДОЗАТОРЫ

Современные автоматические микродозаторы, используемые в лабораторной практике, способны автоматически отмеривать объе­мы и количества веществ, а также поддерживать с заданной точностью микрорасходы жидкостей. В первом случае они выполняют функции исполнительных механизмов (микродозаторы прерывистого действия), автоматически стабилизирующих входные параметры — микрорасходы дозируемых жидкостей. Работа таких микродозаторов совершенно независима от возмущений со стороны объекта.

Во втором случае параметры в микродозаторах стабилизируют­ся автоматическими регуляторами и они одновременно являются исполнительным механизмом и регулирующим органом [Л. 2].

Большинство микродозирующих устройств предназначены для поддержания постоянства расхода жидкости независимо от измене­ния других параметров объекта.

а) Поршневые микродозаторы

микродозирования жидкостей в лабораторной практике применялись поршневые и шприцевые микродозаторы.

этих устройств изменялись в соот­ветствии со специфическими требованиями дозирования жидкостей. В настоящее время существует большое число конструкций порш­невых микродозаторов, среди ко­торых имеются устройства с руч­ным управлением, полуавтомати­ческие и автоматические. 'При этом поршень может приводится в движение как давлением жидко­сти (гидростатическим или создаваемым с помощью подкачки воз­духа) так и электродвигателем (механической силой). Устройства

Рис. U

с использованием последнего принципа получили большое распространение в лабораторной практике и производстве.

На рис. 1 показана простейшая схема поршневого микродозатора [Л. 3].

В цилиндре 1 движется поршень 2, который при перемещении вправо увеличивает рабочее пространство, и жидкость при этом всасывается через клапан 3. При движении поршня влево рабочее

пространство уменьшается, при этом клапан 3 закрывается, жидкость вытесняется через открывающийся клапан 4.

На рис. 2,а показана схема бесклапанного дозатора с вращаю­щимся поршнем. Производительность этого дозатора составляет от 0 до 60 мл/л. Они применяются для подачи химических реактивов под высоким давлением (до 60 кгс/см2), погрешность дозирования при этом составляет около 0,2—0,5% {Л. 2—8].

Поршень 1 диаметром 6,25 мм, имеющий на конце лыску 2, при­водится во вращение электродвигателем 3 с частотой вращения 2 об/мин. При всасывании лыска находится против впускного отвер­стия 4, а при нагнетании — против выходного отверстия 5.

Вал двигателя соединен с поршнем посредством втулки 6 с про­резью, в которую входит шпилька 7. Пружина через подшипник 8 оказывает давление на поршень и прижимает жесткозакрепленную на поршне втулку со скосом к упору 9.

Возвратно-поступательное движение поршня при вращении дви­гателя вызывается взаимодействием пружины и упора, по которому скользит своим скосом втулка.

Производительность регулируется изменением положения упора, устанавливаемого посредством микрометрического устройства 10 и винта 11. Последовательность перемещений поршня показана на рис. 2,6.

На рис. 3 изображена схема малогабаритного дозатора жидко­сти [Л. 4]. Он является полуавтоматическим лабораторным микро­дозатором с производительностью 2,0—20 мл/ч.

Прибор состоит из корпуса, на задней стенке которого крёПиФсй весь механизм. Электродвигатель 1 через соединительную муфту 2 и червячную передачу 3 вращает диск 4, соединенный посредством фрикционной передачи с роликом 5. С помощью маховика 6 ролик перемещается по валику 7, изменяя передаточное число от ^диска к валику. Валик, вращаемый шестеренкой 8, перемещает рейку 9, жестко соединенную с поршнем 10, равномерно вытесняющим жид­кость из цилиндра 11.

Автоматическое опорожнение цилиндра обеспечивается измене­нием скорости движения поршня. Время опорожнения цилиндра, т. е. подачи жидкости в приемный аппарат, устанавливается по шкале 12. Заполнение цилиндра жидко­стью производится в течение одной минуты.

Прибор применяется для дозирования водных растворов, минеральных и растительных масел, нефтяных продуктов и пр., температура которых не превышает 100 °С. Погреш­ность прибора составляет ±1,5%.

На рис. 4 показан винто­вой поршневой микродозатор, особенность конструкции кото­рого заключается в том, что на образующей поверхности поршня расположен винтовой

ным каналом поршня. С помощью іпаза регулируют вели­чину дозы. Микродозатор состоит из цилиндрического корпуса 1 с воронкой 2, поршня 3, сливного лотка 4 и отсекающего клапана 5, подпружиненного плоской пружиной 6. В воронку заливают жид­кость, которая заполняет полость 7, расположенную перед поршнем 3 цилиндрического корпуса. Поршень имеет винтовой паз 8, сооб­щающийся с центральным каналом 9. При движении поршня вперед нижнее отверстие воронки 2 перекрывается и жидкость, не имея обратного выхода в воронку, закрывает клапан 5 и стекает по лот­ку 4. Выдавливание жидкости продолжается до тех пор, пока вин­товой паз 8 не откроет нижнее отверстие воронки и жидкость вследствие понижения давления в корпусе через центральный канал 9 перельется обратно в воронку. Клапан 5 мгновенно отсекает дозу. Для получения дозы поршень поворачивают на необходимый угол относительно нижнего отверстия воронки. Производительность такого дозатора 0—100 мл/ч. Погрешность дозатора составляет 1—1,5% [Л. 5].

На рис. 5 показана схема микродозатора, который очень удобен для равномерной подачи неагрессивных жидкостей заданного расхода в пределах 120—1200 мл/ч [Л. 7].

Корпус 1 клапанного устройства насоса может быть изготовлен из латуни или алюминия. В качестве клапанов 2 применяются сталь­ные шарики диаметром 2 мм. Пружины 3, прижимающие клапаны, изготовлены из константановой проволоки диаметром 0,1 мм. Для насоса используют стеклянный медицинский шприц 4 на 1—2 мл.

Насос приводится в действие от двигателя Уоррена СД-60 или другого синхронного двигателя. Заданную подачу устанавливают
fefofttoto S, передвигающим ползунок 6 и регулирующий эксцентрисй - тет кривошипа 7. Люфт во всех шарнирных соединениях кийемати - ческого устройства насоса устраняется с помощью пружины 8.

Для более надежной работы насоса всасывающий и нагнетаю­щий клапаны можно сделать двойными. Погрешность насоса около 1-1,5%.

На рис. 6 представлена другая конструкция микродозатора. Он очень удобен при дозировке жидкостей с расходом 0,6—120 мл/ч [Л. 7]. Основной частью микродозатора является медицинский шприц емкостью 2—100 мл, закрепленный на плите 1 в горизонтальном положении. Его поршень связан с гайкой 2, передвигающейся по ходовому винту 3, который приводится во вращение от двигателя Уоррена СД-60. На вал мотора насажен диск 4 с кривошипом 5,

который приводит в движение кулису 6 с собачкой 7. Собачка при

каждом обороте диска 4 на несколько зубцов поворачивает храпо­вое колесо 8, насаженное на ходовой винт.

Число зубцов, захватываемых за один ход собачки, можно менять вращением установочного винта 9.

При наборе жидкости в шприц кран 13 должен быть закрыт,

а кран 12 открыт. При откинутой собачке ходовой винт 3 с по­мощью рукоятки 10 вращают по часовой стрелке и засасывают в шприц жидкость из воронки 11. Для подачи жидкости в установку

кран 12 закрывают, а кран 13 открывают, собачку ставят в рабочее положение и включают электродвигатель. При больших расходах вре­менно прекращают подачу для набора очередной порции жидкости или устанавливают два дозатора, работающих поочередно.

На рис. 7 показана схема устройства для дозирования неболь­ших количеств жидкости с постоянной скоростью в реактор lt внутри которого поддерживается повышенное давление [Л. 9]. Микродозирующее устройство 2, производительность которого может точно регулироваться при расходах 30—50 мл/ч, перекачивает масло?*з буферного сосуда 3 в одно из смежных отделений гидравлическо­го цилиндра 4, разделенного поршнем, в результате чего поршень

передвигается вдоль цилиндра. Шток 5 передает движение поршня в гидравлический цилиндр 6, поперечное сечение которого в 10 раз меньше, чем у сосуда 4. Находящийся в сосуде 6 поршень, укреплен­ный на валу 5, выдавливает жидкость из сосуда 6 в реактор 1. После того как поршни в сосудах 4 и 6 достигают крайних положе­ний, осуществляется переключение четырехходовых кранов 7, 8, поршни начинают движение в обратном на­правлении — процесс подачи жидкости в ре­актор 1 продолжается. Жидкость в ци­линдр 6 поступает по трубопроводу 9 и вы­текает по трубопроводу 10. Погрешность устройства составляет 1,5—2%.

На рис. в показан дозирующий шприц. В толстостенный капилляр 1 с внутренним диаметром 2 мм подогнан поршень 2 из фторопласта![Л. 10]. Поршень при .помощи стержня 3 соединяется с несущим штоком 4, имеющим фиксирующий выступ 5 для предотвращения изменения расстояния от поршня до упора несущего штока. Перед­няя часть стеклянного капилляра через втулку 6, выполненную из ковара, соеди­няется с обыкновенной медицинской иглой. Стеклянный капилляр удерживается в кор­пусе гайкой 7. Гайка-упор 8 имеет лимб на 50 делений и микрометрическую резьбу. Корпус шприца гакже имеет микрометриче­скую резьбу и шкалу 0—15 мм.

Втулка 9 запрессована в корпусе шпри­ца. Пружина 10 служит для устранения возможного люфта и создания легкого тре­ния в микрометрической резьбе между гай- кой-упорсм и корпусом шприца, обеспечи­вающего фиксирование гайки-упора в вы­бранном положении. Микрометрическая гай - ка-упор устанавливается на деление, соответствующее выбранному объему. іПри полном ходе поршня 16 мм и диаметре капилляра 12 мм максимальный объем пробы составляет 0,05 мл.