УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЗИРОВАНИЯ ЖИДКОСТЕЙ

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам для мерного розлива жидкостей и может быть использована для стерильного розлива вакцин, сывороток, питательных сред, лекарственных веществ и т.п. в ампулы или флаконы.
Дозирование является массовой операцией, а при современных темпах роста лабораторных исследований объем этих операций все увеличивается. В связи с этим применяемые устройства для дозирования влияют как на трудоемкость процесса, так и на его качество: точность и воспроизводимость. Поэтому вопросу механизации и автоматизации процесса дозирования необходимо уделять особое внимание.
Весьма распространенные традиционные дозирующие устройства - пипетки, бюретки и другие стеклянные изделия - не позволяют в необходимой степени повысить производительность дозирования, а также не позволяют производить точное дозирование больших объемов жидкостей. Как правило, эти изделия предназначены для ручной работы, а измерение дозы связано с тщательной подгонкой жидкости по делениям шкалы и медленным выливанием, что весьма трудоемко. В связи с этим весьма велико значение субъективной ошибки.
Резкое увеличение производительности дозирования достигается применением механизированных и автоматизированных средств: механических пипеток, дозаторов, дилюторов.
Жидкости, подлежащие дозированию, обладают различными свойствами. Это биологические жидкости, растворы реактивов, кислоты, щелочи и другие агрессивные жидкости. Кроме того, для ряда исследований требуется выполнение специфических условий, например стерильности при работе. Поэтому применяемые для дозирования устройства должны обладать такими свойствами, как устойчивостью к воздействию химических реагентов и агрессивных сред, легкостью промывки и очистки, устойчивостью к стерилизации и дезинфекции.
Известно устройство для дозирования жидкостей, состоящего из корпуса, дозирующего механизма, блока управления и гибкого шланга. При этом дозирующий механизм состоит из прижимной планки и опорной планки, которые закреплены с возможностью перемещения в направлении друг друга. Перемещение опорной планки осуществляется с помощью регулировочного устройства. Гибкий шланг закреплен на лицевой панели корпуса между прижимной и опорной планками с помощью держателя. При включении электромагнита прижимная планка освобождает шланг. (Дозатор жидкостей электронный ЭД-2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 468323ТО. Научно-производственное объединение «ФОРВАК»).
Однако данный дозатор имеет следующие недостатки: величина дозы зависит от давления жидкости, подающейся в дозатор, а в процессе розлива уровень жидкости и, следовательно, давление в емкости понижается, что отрицательно сказывается на точности дозирования. Кроме того, на наконечнике образуется капля жидкости, что также уменьшает точность дозирования. Во время розлива капля загрязняет стебель ампулы, что приводит к образованию пригара на стекле во время запайки ампул и дальнейшему их выбраковыванию.
В качестве прототипа взято устройство для дозирования жидкостей, состоящее из корпуса, дозирующего механизма и гибкого шланга. При этом дозирующий механизм состоит из прижимной планки и опорной планки, которые закреплены с возможностью перемещения в направлении друг друга. Перемещение опорной планки осуществляется с помощью регулировочного устройства. На валу привода дозатора установлен эксцентрик, перемещающий прижимную планку и кулачки, поворачивающие рычаги, на которых установлены нагнетательный и всасывающий зажимы. Величина дозы определяется минимальным расстоянием между прижимной и опорной планками. (Патент РФ №2258911, опубл. 20.08.2005, Бюл. №23).
Однако данное устройство имеет следующие недостатки:
1. Изменение скорости дозирования приводит к изменению скорости струи жидкости на выходе ее из дозатора, что приводит к образованию капли разного размера на конце иглы и, как следствие, понижению точности дозирования.
2. Затруднено встраивание устройства в машины для наполнения из-за сложности синхронизации машины и устройства.
3. Так как удаление капли осуществляется длинной прижимной планкой, реализованный в устройстве-прототипе механизм удаления капли понижает точность дозирования.
4. Низкая скорость работы устройства.
5. При длительной работе шланг перемещается в направлении движения жидкости, что также снижает точность дозирования.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение точности дозирования, расширение области применения дозатора.
Поставленная техническая задача решается следующим образом: предлагаемое устройство для дозирования жидкостей состоит из корпуса, гибкого шланга, дозирующего механизма и устройства каплеудаления, состоящего из зажима каплеудаления, упора каплеудаления и винта регулировки каплеудаления. При этом дозирующий механизм включает прижимную планку, опорную планку, регулировочное устройство, состоящее из клина и винта регулировки дозы, с помощью которых опорная планка перемещается в направлении прижимной планки, пневмоцилиндра прижимной планки, установленного под углом 60-80 градусов навстречу движению жидкости, соединенному с прижимной планкой, пневмоцилиндра рычагов, соединенного толкателем с рычагом всасывающего зажима, на котором установлен всасывающий зажим и рычагом нагнетательного зажима, на котором установлены нагнетательный зажим и зажим каплеудаления. Причем диаметр зажима каплеудаления больше диаметра всасывающего и нагнетательного зажимов. Также на корпусе установлены два неподвижных упора, которые расположены напротив всасывающего и нагнетательного зажимов. Напротив зажима каплеудаления с противоположной стороны от неподвижного упора расположен упор каплеудаления. На толкателе, который проходит через отверстия в рычагах, располагаются регулировочные гайки, позволяющие устанавливать положение зажимов относительно неподвижных упоров для надежного сдавливания шлангов. На концах рычагов закреплены пружины, которые поворачивают рычаги с зажимами. Опорная планка располагается между неподвижными упорами, прижимная планка установлена напротив опорной планки, шланг расположен между всасывающим зажимом и неподвижным упором, опорной и прижимной планками, нагнетательным зажимом и неподвижным упором, зажимом каплеудаления и упором каплеудаления, упор каплеудаления перемещается относительно зажима каплеудаления винтом регулировки каплеудаления.
Сопоставительный анализ с прототипом показал, что предлагаемое устройство отличается от известного тем, что оно дополнительно содержит устройство каплеудаления, которое включает зажим каплеудаления, упор каплеудаления и винт регулировки каплеудаления, а дозирующий механизм дополнительно включает пневмоцилиндр рычагов, пневмоцилиндр прижимной планки, толкатель с регулировочными гайками, который закреплен на штоке пневмоцилиндра рычагов и управляет всасывающим и нагнетательным зажимами, при этом шток пневмоцилиндра прижимной планки соединен с прижимной планкой, шланг дополнительно размещен между упором каплеудаления и зажимом каплеудаления, а регулировочное устройство, состоит из клина и винта регулировки дозы.
Предлагаемое устройство может применяться для мерного розлива жидкостей, например лекарственных и диагностических препаратов в ампулы или флаконы и эксплуатироваться в лабораторных и производственных условиях. Возможно применение в медицинской, фармацевтической, парфюмерной и других отраслях промышленности. Предлагаемый дозатор можно использовать при ручном розливе жидкостей и можно встраивать его в машины для наполнения ампул и флаконов без снижения точности дозирования.
На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства, где:
1 - корпус, 2 - шланг, 3 - прижимная планка, 4 - опорная планка, 5 - клин, 6 - винт регулировки дозы, 7 - пневмоцилиндр рычагов, 8 - пневмоцилиндр прижимной планки, 9 - шток пневмоцилиндра прижимной планки, 10 - шток пневмоцилиндра рычагов, 11 - толкатель, 12, 13 - неподвижные упоры, 14 - рычаг всасывающего зажима, 15 - рычаг нагнетательного зажима, 16 - ось рычагов, 17 - нагнетательный зажим, 18 - всасывающий зажим, 19, 20 - регулировочные гайки, 21 - зажим каплеудаления, 22 - упор каплеудаления, 23 - винт регулировки каплеудаления, 24, 25 - пружины.
Устройство состоит (см. приложение к описанию заявки, фиг. 1) из корпуса 1, шланга 2, прижимной планки 3, опорной планки 4, клина 5, винта регулировки дозы 6, пневмоцилиндра рычагов 7, пневмоцилиндра прижимной планки 8, штока пневмоцилиндра прижимной планки 9, штока пневмоцилиндра рычагов 10, толкателя 11, неподвижных упоров 12, 13, рычага всасывающего зажима 14, рычага нагнетательного зажима 15, оси рычагов 16, нагнетательного зажима 17, всасывающего зажима 18, регулировочных гаек 19, 20, зажима каплеудаления 21, упора каплеудаления 22, винта регулировки каплеудаления 23, пружин 24, 25. При этом пневмоцилиндр прижимной планки 8 установлен под углом 60-80 градусов навстречу движению жидкости и соединен с прижимной планкой 3, пневмоцилиндр рычагов 7 соединен с помощью толкателя 11 с рычагом всасывающего зажима 14, на конце которого установлен всасывающий зажим 18 и рычагом нагнетательного зажима 15, на котором установлены нагнетательный зажим 17 и зажим каплеудаления 21. Причем диаметр зажима каплеудаления 21 больше диаметра всасывающего 18 и диаметра нагнетательного 17 зажимов. Кроме того, на концах рычагов закреплены пружины 24, 25. Также на корпусе 1 установлены два неподвижных упора 12, 13, которые расположены напротив всасывающего 18 и нагнетательного 17 зажимов соответственно. Напротив зажима каплеудаления 21 с противоположной стороны от неподвижного упора 13 расположен упор каплеудаления 22. На толкателе 11, который проходит через отверстия в рычагах 14, 15, располагаются регулировочные гайки 19, 20 позволяющие устанавливать положение зажимов относительно неподвижных упоров. На концах рычагов 14, 15 закреплены пружины 24, 25, которые поворачивают рычаги с зажимами. Опорная планка 4 располагается между неподвижными упорами 12, 13, прижимная планка 3 установлена напротив опорной планки 4, шланг 2 расположен между всасывающим зажимом 18 и неподвижным упором 12, опорной 4 и прижимной 3 планками, нагнетательным зажимом 17 и неподвижным упором 13, зажимом каплеудаления 21 и упором каплеудаления 22, при этом упор каплеудаления 22 перемещается относительно зажима каплеудаления 21 винтом регулировки каплеудаления 23.
Предлагаемое устройство работает следующим образом: Величина дозы изменяется положением опорной планки 4 относительно прижимной планки 3 с помощью регулировочного устройства, включающего винт регулировки дозы 6 и клина 5, а также зависит от диаметра шланга. Перед началом работы устанавливается величина дозы розлива с помощью винта регулировки дозы 6, который двигает клин 5. Во время работы прижимная планка давит на шланг, шланг прижимает опорную планку к клину. В неработающим состоянии (в режиме ожидания команды «пуск») штоки 9, 10 пневмоцилиндров 7, 8 втянуты. При этом нагнетательный зажим 17 закрыт, всасывающий зажим 18 открыт, прижимная планка 3 находится на расстоянии от опорной планки 4, шланг 2 не сдавлен и за счет упругости стенок распрямлен и заполнен жидкостью. При включении дозатора шток 10 пневмоцилиндра рычагов 7 двигается в сторону рычагов всасывающего и нагнетательного зажимов 14, 15, при этом регулировочная гайка 19 освобождает рычаг всасывающего зажима 14 и под действием пружины 24 рычаг 14 поворачивается на оси рычагов 16, а размещенный на нем всасывающий зажим 18 пережимает шланг 2. Далее регулировочная гайка 20 рычага нагнетательного зажима 15 нажимает на рычаг нагнетательного зажима 15, и он поворачивается вокруг оси 16, а размещенный на нем нагнетательный зажим 17 перестает сдавливать шланг 2, при этом расположенный на рычаге нагнетательного зажима 15 зажим каплеудаления 21 нажимает на шланг 2, расположенный между ним и упором каплеудаления 22, при этом, не перекрывая шланг 2 полностью. После переключения зажимов шток пневмоцилиндра прижимной планки 8 перемещает прижимную планку 3 в сторону опорной планки 4. Прижимная планка 3 сдавливает шланг 2, что приводит к вытеснению жидкости из шланга 2. Далее шток пневмоцилиндра рычагов 10 возвращается в исходное положение, при этом сначала закрывается нагнетательный зажим 17 и освобождается от сдавливания шланг 2 в зазоре между упором каплеудаления 22 и зажимом каплеудаления 21, что приводит к отсосу капли из выходного отверстия шланга 2, а затем открывается всасывающий зажим 18. Пневмоцилиндр прижимной планки 8 отводит прижимную планку 3 от опорной планки 4 и освобожденный от сдавливания шланг 2 заполняется жидкостью. Дозатор готов к следующему циклу.
Испытания данного устройства, проведенные в лаборатории Иркутского противочумного института, показали высокую точность дозирования, стерильность разливаемых питательных сред диагностических сывороток, отсутствие загрязнения стебля ампул при изменении скорости розлива. Работа устройства в составе машины Тип 101 наполнения и запайки ампул подтвердила параметры точности дозирования и отсутствие капли на конце иглы при изменении скорости работы и пропуске ампул на конвейере машины. При длительной работе дозатора перемещения шланга не наблюдается. Диапазон регулирования дозы составил 0,2-1,5 мл.
Пример 1.
С помощью предлагаемого устройства (в составе машины Тип 101) была разлита питательная среда (мясопептонный бульон) в ампулы по 1 мл в количестве 1000 штук. В ампулах с разлитой питательной средой не было обнаружено роста посторонней микрофлоры. Коэффициент вариации составил 1,1%.
Пример 2.
С помощью предлагаемого устройства (в составе машины Тип 101) была разлита тиогликолевая среда в ампулы по 1,0 мл в количестве 1000 штук. В ампулах с разлитой питательной средой не было обнаружено роста посторонней микрофлоры. Коэффициент вариации составил 0,544059%.
Пример 3.
С помощью предлагаемого устройства (ручной розлив) была разлита нормальная лошадиная сыворотка в ампулы по 1,0 мл, в количестве 100 штук. В ампулах с разлитой сывороткой не было обнаружено роста посторонней микрофлоры. Коэффициент вариации составил 1,1%.
Таким образом, из приведенных примеров видно, что предлагаемое устройство позволяет дозировать жидкость с высокой точностью, с соблюдением стерильности и не загрязнять стебли ампул вне зависимости от скорости работы, как при ручном розливе, так и при дозировании жидкости в ампулы на конвейере машины для наполнения ампул. Устройство удобно в эксплуатации, обладает простой конструкцией и несложно в изготовлении.