РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ ПОТОКОВ ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к автоматическим плоскоповоротным распределителям потоков жидкости и может быть использовано в области синтеза биополимеров на полимерных носителях, в процессе хроматографической очистки биополимеров, в химических, биологических, медицинских исследованиях, в производстве биологически активных веществ и других областях науки и техники.
В настоящее время при проведении физико-химических процессов с использованием полимерных носителей в основном применяются два типа плоскоповоротных распределителей потоков жидкости: коллекторного и инжекторного типов.
Распределители коллекторного типа переключают (фиг.2а) вход на один из выбранных выходов или наоборот. Такие распределители используются для разветвления потоков, сбора фракций, автоматической подачи различных реагентов в процессе синтеза и т.д.
В распределителях инжекторного типа периферические отверстия соединены попарно (фиг.2б). Такие распределители используются, в основном, для введения образцов на хроматографические колонки. Оба типа этих распределителей в настоящее время выпускаются отдельно. Если возникает в процессе выполнения работы необходимость использовать свойства и того и другого распределителя, то в распределителях, выпускаемых одной и той же фирмой, возможна замена вкладыша, обеспечивающего порядок соединения, и перенастройка управления. Это довольно сложная процедура, требующая определенных навыков и дополнительных затрат времени и средств.
Известен плоскоповоротный распределитель (кран) (Smartline Valve Drives S-6, фирмы Knauer, публ. 09.2007), выбранный за прототип, содержащий корпус, распределительную головку, неподвижно закрепленную на нем, и снабженную центральным и периферийными отверстиями с установленными в них штуцерами, прижатый к головке подвижный вкладыш с центральной канавкой, обеспечивающей соединение отверстия центрального штуцера с отверстием одного из периферийных штуцеров, двигатель, установленный на корпусе, соединенный с вкладышем посредством валика и обеспечивающий вращение вкладыша.
В указанном кране вкладыш вращается вокруг своей оси при помощи двигателя постоянного тока, а момент когда необходимо остановить вращение, определяется с
помощью специального блока оптоэлектронных датчиков, в соответствии с модификацией крана (кран на 6, 12 или 16 каналов).
К недостаткам указанного крана следует отнести невозможность его использования для соединения двух любых соседних каналов (инжекторный режим работы).
Система позиционирования, с использованием блока оптоэлектронных датчиков для своевременной остановки двигателя, вращающего вкладыш, требует высокой точности изготовления деталей системы позиционирования для обеспечения полного совмещения отверстий в распределительной головке с канавкой вкладыша. Отсутствие полного совмещения может привести к повышению давления в гидравлической системе, в которой используется кран, к выходу ее из строя и остановке эксперимента.
Изготовление крана на различное число каналов требует смены не только распределительной головки, в которой установлены штуцеры, но и системы позиционирования.
Технический результат изобретения заключается в расширении функциональных возможностей распределителя потоков жидкости.
Технический результат достигается тем, что распределитель потоков жидкости содержит корпус, распределительную головку, неподвижно закрепленную на нем, и снабженную центральным и периферийными отверстиями с установленными в них штуцерами, прижатый к головке подвижный вкладыш с центральной канавкой, обеспечивающей соединение отверстия центрального штуцера с отверстием одного из периферийных штуцеров, двигатель, установленный на корпусе, соединенный с вкладышем посредством валика и обеспечивающий вращение вкладыша, и снабжен устройством управления, обеспечивающим порядок соединения штуцеров, а вкладыш содержит параболические канавки, соединяющие отверстия соседних периферийных штуцеров, при этом центральная канавка расположена на оси симметрии двух рядом расположенных параболических канавок, а двигатель снабжен редуктором и обеспечивает пошаговое угловое перемещение вкладыша в соответствии с условиями позиционирования.
Канавки вкладыша, соединяющие два соседних отверстия в распределительной головке, выполнены параболическими для исключения контакта с отверстиями в головке распределителя в режиме, когда центральный штуцер соединяется с выбранным периферийным штуцером (коллекторный режим). Таким образом, исключается попадание жидкости, оставшейся в параболических канавках в отверстия головки распределителя.
Применение шагового привода с редуктором и устройством управления обеспечивает в зависимости от режима использования распределителя необходимое начальное положение вкладыша и точное позиционирование канавок вкладыша относительно отверстий в распределительной головке.
Использование редуктора также позволяет усилить крутящий момент на валу, что обеспечивает отсутствие протечек при более высоком давлении в гидросистеме и создает возможность применения распределителя в высокоэффективной жидкостной хроматографии.
Приведенный пример поясняет, но не ограничивает реализацию изобретения.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен распределитель потоков жидкости (в разрезе).
На фиг.2 схематично изображен вкладыш на 6 положений с канавками:
а) распределителя коллекторного типа;
б) распределителя инжекторного типа;
в) распределителя потоков жидкости (в соответствии с предложенным изобретением)
Распределитель потоков жидкости содержит корпус 1 в виде стакана с центральным отверстием в дне стакана, распределительную головку 2, неподвижно закрепленную на корпусе посредством крепежных элементов и снабженную центральным и периферийными отверстиями, в которых подвижно, например, посредством резьбового соединения, установлены центральный 3 и периферийные штуцеры 4. Внутри корпуса 1 расположен вкладыш 5 (см. фиг.2В) с центральной канавкой 6, обеспечивающей соединение отверстия центрального штуцера 3 с отверстием одного из периферийных штуцеров 4, и параболическими канавками 7, обеспечивающими соединение двух соседних периферийных штуцеров 4, причем центральная канавка 6 расположена на оси симметрии двух рядом расположенных параболических канавок 7. Вкладыш 5 посредством валик 8 соединен с выходным валом редуктора шагового двигателя 9. Валик 8 центрируется подшипниками 10, один из которых упирается в цилиндрический выступ валика 8, а другой в дно стакана. Между подшипниками размещены тарельчатые пружины 11 обеспечивающие надежный прижим поверхности с канавками вкладыша 5 к внутренней поверхности распределительной головки 2. Шаговый двигатель 9 с редуктором и устройство управления 12 неподвижно закреплены на пластине 13, которая на втулках 14 установлена на фланце, закрепленном на корпусе 1. Распределитель закрыт кожухом 15.
Устройство управления представляет собой, например, стандартный контроллер для управления модификацией шагового двигателя, использованного в распределителе потоков жидкости.
Устройство работает следующим образом.
К центральному штуцеру 3 и периферийным штуцерам 4 подключают капилляры в соответствии с гидравлической схемой установки, в которой используется распределитель.
Далее распределитель подключают к управляющему его работой персональному компьютеру через стандартный интерфейс, например RS-232. В соответствии с необходимым режимом работы «коллекторного типа» или «инжекторного типа» вкладыш распределителя устанавливается в нужное положение, на устройство управления 12 подается команда поворота вала двигателя на определенное число шагов, которое суммарно соответствует заданному углу в градусах (для модификации с распределителем на 6 периферийных каналов угол равен 60 градусам). Для выбора второго канала вкладыш повернется на 60 градусов, для выбора 3 канала на 120 градусов и.т.д., при этом центральная канавка вкладыша соединяет отверстие центрального штуцера 3 с отверстием соответствующего периферийного штуцера 4.
При работе распределителя в режиме «инжекторного типа» в центральный штуцер устанавливается заглушка и по команде компьютера и управляющим командам с устройства управления 12 вкладыш поворачивается в начальное положение (параболические канавки соединяют штуцеры 1-2; 3-4; 5-6), затем для выбора нужной пары вкладыш поворачивается шаговым двигателем на нужный угол, кратный 60 градусам.
Для распределителей потоков жидкости на другое количество каналов принцип работы остается прежним, изменится только угол поворота вкладыша.