КРАН-ДОЗАТОР

Полезная модель относится к области аналитического приборостроения, в частности к конструкциям устройств объемного дозирования газа в газовой хроматографии.
Известен поворотный дозатор (а.с. №712674, публ. 30.01.1980 г.), состоящий из двух распределительных элементов, между которыми расположен поворотный диск с калибровочными отверстиями, имеющими различные объемы. Распределительные элементы закреплены на неподвижной оси с возможностью осевого перемещения, а поворотный диск установлен на ней через подшипник. В одном из крайних положений поворотного диска одно из калиброванных отверстий совмещается с входным и выходным каналами анализируемой смеси, а другое с входным и выходным каналами газа носителя. При повороте поворотного диска в другое крайнее положение производится ввод отобранной пробы с помощью газа носителя в анализирующее устройство. Смена дозы производится сменой положения поворотного диска относительно зоны вращения, ограниченной штифтами. Недостатком данного поворотного дозатора является невысокая надежность, т.к. дозатор имеет четыре плоскости сопряжения, отвечающих за герметичность, и при вращении поворотного диска возможно смещение прокладок, которое приведет к перекрытию газовых каналов.
Указанные недостатки частично устранены в устройстве для подготовки и ввода пробы в газовый хроматограф (а.с. №735995, публ. 25.05.1980 г.), являющееся более близким по конструкции к заявляемой полезной модели и выбранное в качестве прототипа, состоящее из неподвижного основания с впускными и выпускными каналами для дозы
и газа носителя, и установленную на валу через прокладку к основанию поворотную головку с жестко закрепленными дозами и каналами, образующими с дозами единые калибровочные объемы. Рабочие поверхности основания и поворотной головки выполнены плоскопараллельными. На основании расположен канал сброса, сообщающийся с выпускным каналом анализируемого газа. К впускным каналам подводят анализируемый газ и газ носитель, регулируя давление газов относительно атмосферного. При повороте вала с поворотной головкой дозы последовательно заполняются анализируемым газом и вводятся в хроматограф. В момент переключения поворотной головки поток анализируемого газа прерывается, а канал сброса остается заполненным анализируемым газом при атмосферном давлении. При этом доза, заполненная анализируемым газом, совмещается с каналом сброса, давление в ней выравнивается до атмосферного и происходит сброс.
Недостатками данного устройства для ввода пробы в газовый хроматограф являются сложность обеспечения плоскопараллельности рабочих плоскостей, обеспечивающих герметичность, и невозможность применения данной конструкции для дозирования малых доз, применяемых при дозировании сжиженных газов. Данное устройство работает с дозами, основной частью которых является трубка, т.е. объемы доз составляют от 0,1 мл, что решает задачу дозирования газов в газовой фазе, доза же при дозировании сжиженных газов имеет объем 0,1-1,5 мкл.
Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в упрощении конструкции, повышении надежности и расширении функциональных возможностей крана-дозатора, в частности, дозирование малых объемов газа.
Для решения поставленной задачи предлагается полезная модель крана-дозатора для газовой хроматографии, содержащая корпус с
газовыми каналами, поворотную головку с прокладкой и прижимное устройство, установленные на валу, прокладка запрессована в поворотную головку и имеет по меньшей мере два канала, один из которых определяет объем дозы, входы и выходы каналов расположены по одной окружности, а угол между входами и выходами равен углу паза поворотной головки, на корпусе закреплен кожух со штифтом, входящим в паз поворотной головки. Кран-дозатор может иметь прокладку с 2n каналов, где n - количество различных доз, объединенных в n групп по два канала, в каждой из групп угол между входами и выходами каналов равен углу паза поворотной головки, а угол между группами определяется по формуле β=360°/n-α-γ, где α - угол паза поворотной головки, γ - угловой размер каналов. Каналы в прокладке могут иметь поперечное сечение в форме треугольника.
На фиг.1 изображен чертеж крана-дозатора, состоящего из корпуса с газовыми каналами 1, поворотной головки 2, прокладки 3, вала 4, пружины 5, подшипника 6, втулки 7, гайки 8, штифтов 9, 11 и кожуха 10.
На фиг.2 показан разрез крана дозатора по плоскости А-А (фиг.1), где α - угол паза поворотной головки 2.
На фиг.3 показан разрез крана-дозатора по плоскости Б-Б (фиг.1) для одной дозы.
На фиг.4 показан разрез крана-дозатора по плоскости Б-Б (фиг.1) для двух различных доз (n=2). На чертеже β - угол между группами каналов (каждая группа образована двумя каналами). Угол определяется по формуле
β=360°/n-α-γ,
где γ - угловой размер канала.
Работу крана-дозатора рассмотрим на примере дозатора, допускающего возможность дозирования двух различных объемов газа. В исходном положении поворотной головки 2 (фиг.2) анализируемый газ
через газовые каналы в корпусе 1 поступает в дозу 1 (фиг.4), а газ-носитель через второй канал, входящий в группу дозы 1, поступает в испаритель (колонку) хроматографа. Затем поворотная головка 2 поворачивается в направлении, указанном на фиг.4, до упора, при этом анализируемый газ из дозы 1 переносится газом-носителем в испаритель. В этом положении подача анализируемого газа прекращается, что обеспечивается, если для угла паза поворотной головки (фиг.2 и фиг.4) выполняется условие
mах
где S - максимальная ширина каналов в прокладке 3, R - радиус канала.
В корпусе выполнены отверстия для крепления кожуха 10, поворот которого на угол кратный величине 360°/n. обеспечивает положение поворотной головки для другого объема дозы. Для двух различных доз при повороте кожуха на угол 180°, доза 2 встает на место дозы 1.
Объем дозы определяется поперечным сечением канала и его длиной.
Сечение канала в форме треугольника позволяет уменьшить объем дозы, что существенно при дозировании сжиженных газов.
Представленный кран-дозатор имеет одну плоскость, по которой обеспечивается его герметичность, дозы расположены в одной детали устройства - прокладке, что упрощает конструкцию и повышает надежность крана. Без изменения конструкции крана-дозатора возможна установка доз разных объемов.