Пипетка

 

Использование: для ручного отбора и дозирования микроколичеств жидкости при проведении аналитических и исследовательских работ в научно-исследовательских, производственных лабораториях. Сущность изобретения: в пипетке, содержащей полый корпус с крышкой, установленный в нем подпружиненный плунжер, снабженный штоками отбора и слива с нажимными кнопками , средства ограничения хода плунжера при отборе и сливе дозы, включающие пары упоров и обеспечивающие больший,ход штока слива дозы, чем штока отбора, штоки расположены параллельно друг другу, на концах штоков выполнены выступы, сопряженные с плунжерами, в корпусе над выступами штоков установлена втулка, ограничивающая верхнее положение штоков , на выступе и штоке слива дозы выполнен по крайней мере один открытый вниз продольный паз со стороны штока отбора дозы, на котором выполнен входящий в этот паз выступ, а пары упоров образованы выступами на штоках или плунжере и выступами крышки или корпуса и расположены вне или внутри корпуса, при этом над выступом штока слива установлена с зазором втулка, на каждом штоке выполнены выступающие продольные направляющие в соответствующих пазах, выполненных в крышке. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОК)З СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я>5 В 01 1 3/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 4 Ъ. V (21) 4450487/26. (22) 29.06.88 (46) 07.11.92, Бюл. Кг 41 (71) Ленинградское научно-производственное объединение "Буревестник" (72) В.П.Кузьмичев (56) Патент СССР

N. 1151195, кл. В 01 1 3/02, 1979, (54) ПИПЕТКА (57) Использование: для ручного отбора и дозирования микроколичеств жидкости при проведении аналитических и исследовательских работ в научно-исследовательских, производственных лабораториях. Сущность .изобретения: в пипетке, содержащей полый корпус с крышкой, установленный в нем подпружиненный плунжер. снабженный штоками отбора и слива с нажимными кнопками, средства ограничения хода плунжера при отборе и сливе дозы, включающие пары

Изобретение относится к ручным пипеткам. предназначенным для ручного отбора и дозирования микроколичеств жидкостей при проведении аналитических и исследовательских работ в научно-исследовательских, производственных лабораториях, работающих в области физико-химического анализа, биотехнологии, биохимии, цитологии, медицины, сельского хозяйства и других обЛастях науки и техники.

Известна пипетка, принятая за прототип, содержащая полый корпус, установленный в нем подпружиненный плунжер, снабженный двумя штоками отбора и слива дозы с нажимными кнопками. причем шток слива дозы имеет больший ход. чем шток Ы 1773477 А1 упоров и обеспечивающие больший ход штока слива дозы, чем штока отбора, штоки расположены параллельно друг другу, на концах штоков выполнены выступы, сопряженные с плунжерами, в корпусе над выступами штоков установлена втулка, ограничивающая верхнее положение штоков, на выступе и штоке слива дозы выполнен по крайней мере один открытый вниз продольный паз со стороны штока отбора дозы, на котором выполнен входящий в этот паз выступ, а пары упоров образованы выступами на штоках или плунжере и выступами крышки или корпуса и расположены вне или внутри корпуса, при этом над выступом штока слива установлена с зазором втулка, на каждом штоке выполнены выступающие продольные направляющие в соответствующих пазах, выполненных в крышке. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. отбора дозы, а также средства для ограничения перемещения плунжера, которыми служат упор нэ штоке отбора дозы и кольцевой.буртик на крышке корпуса (одна пара упоров) и внешняя поверхность кнопки штока слива дозы и дно углубления в кнопке штока отбора дозы (вторая пара упоров), Недостатком устройства является снижение точности дозирования в связи с тем, что шток отбора дозы, предназначенный для формирования дозы, непосредственно не взаимодействует с плунжером. Между штоками отбора дозы и плунжером расположен фланец штока слива дозы.

Наличие в кинематической цепи, к которой предъявляются высокие требования ми1773477 нимальных осевых люфтов, подвижного звена-фланца штока слива дозы создает дополнительную погрешность перемещения плунжера, а следовательно, дополнительную погрешность дозирования устройства. 5

Осевой люфт кинематической цепи в

1 мкм создает погрешность доэирования пипеток различных типов, лежащих в пределах 0,005 — 0,05%.

Если учесть, что каждое подвижное зве- 10 но в кинематической цепочке пипетки вносит осевой люфт в десятки, сотни микрон, принимая во внимание существование переменной осевой силы, действующей в кинематической цепи, то погрешность 15 дозирования в известном устройстве за счет промежуточного звена между штоком отбора дозы и плунжером будет соизмерима с полной погрешностью дозирования пипетки, соответствующей современным 20 эксплуатационным гребованиям.

Целью изобретения является повышение точности доэирования.

Поставленная цель достигается тем, что в пипетке, содержащей полый корпус с 25 крышкой, установленный в нем подпру>киненный плунжер, снабженный штоками отбора и слива дозы с нажимными кнопками, средства ограничения хода плунжера при отборе и сливе дозы, включающие пары упо- 30 ров и обеспечивающие больший ход штока слива дозы, чем шток отбора, штоки расположены параллельно друг другу, на концах штоков выполнены выступы, сопряженные с плунжером, в корпусе над выступами што- 35 ков установлена втулка, ограничивающая поло>кение штока на выступе и штоке слива дозы, выполнен, по крайней мере, один открьпый вниз. продольный паз, со стороны штока отбора дозы, на котором выполнен 40 входящий в этот паз выступ, а пары упоров образованы выступами на штоках или плунжере и выступами крышки или корпуса и расположены вне или внутри корпуса."

Кроме того. для повышения технологич- 45 ности над выступом штока слива дозы установлена с зазором втулка.

Кроме того, на каждом штоке выполнены выступающие продольные направляющие, расположенные в соответствующих пазах, выполненных s крышке. 50

Отличительные признаки формулы изобретения ведут к проявлению объектом но.вых свойств, а именно к достижению непосредственного взаимодействия штока отбора (формирования) дозы с плунжером, 55 без промежуточных подви>кных элементов.

Причем штоки отбора и слива дозы в кинематической цепи передают движение плунжеру независимо друг от друга при выполнении своего функционального назначения в алгоритме работы пипетки, Исключение подвижного промежуточного элемента в кинематической цепи привело к ликвидации осевой погрешности перемещения плунжера, обусловленной этим люфтирующим промежуточным элементом, что позволило повысить точность доэирования пипетки.

Предусмотренный в пипетке зазор над выступом штока слива дозы обеспечивает гарантированное непосредственное замыкание кинематической цепи,плунжер-шток отбора дозы, а также создает технологические преимущества, так как не требуется выполнение с большой точностью внутренних и внешних размерных величин деталей в осевом направлении, выступов, пазов штоков.

Кроме того, выполнение на штоках направляющих и пазов в крышке корпуса спо-. собствует уменьшению осевой флюктуации штоков, позволяя тем самым повысить точность дозирования.

На фиг,1 изображен продольный разрез пипетки.

На фиг.2 — разрез по А — А.

На фиг.3 — разрез по Б — Б.

Пипетка содержит полый корпус 1 с крышкой 2 с плунжерной камерой 3, расположенной в штуцере 4, на который надет наконечник 5. Внутри корпуса 1 и плунжерной камеры 3 установлен плунжер 6, подпружиненный пружиной 7, Плун>кер 6 пропущен через уплотнение 3, поджатое пружиной 9 посредством втулки 10, а на . другом его конце имеется втулка 11. Плун>кер 6 сопряжен с двумя параллельно расположенными штоками: штоком отбора дозы

12 и штоком слива дозы 13, каждый из котоpb1x имеет нажимную кнопку, соответственно 14, 15, На концах штоков 12, 13 выполнены выступы 16, 17. В корпусе 1 над выступами 16, 17 штоков 12, 13 установлена втулка 18, ограничивающая верхнее положение штоков, Втулка 18 может быть установлена в крышке 2 как жестко, так и с возможностью регулировки, например, на резьбе. На штоке 13 выполнен, по крайней мере, один открытый вниз продольный паз

19, обращенный к штоку 13, на конце которого имеется выступ 20, входящий в паз 19 штока 13. Над выступом 17 штока 13 слива дозы имеется зазор 21, Средства ограничения хода плунжера представляют пару упоров, образованную выступами 22, 23 соответственно на штоке отбора дозы 12 и крышке 2 корпуса и пару упоров 24, 25 соответственно на плунжере

6 и втулке 26, укрепленной в корпусе 1, 1773477

Расстояние между выступами 24, 25 больше, чем между выступами 22 и 23 на величину дополнительного хода плунжера, необходимого для слива остатков дозы из наконечника.

Возможны и другие варианты размещения упоров. например: выступы на штоке слива дозы 13 и на крышке корпуса (аналогично упорам

22 и 23); пазы на внутренней стенке корпуса, в которые входят выступы штоков (на фиг, не показаны).

На штоке 12 выполнены продольные направляющие 27, 28, а на штоке 13 — направляющие 29 и 30, входящие в пазы 31 — 34 на крышке 2 корпуса, При работе с пипеткой осуществляются следующие операции; вытесняют воздух из плунжерной камеры 3 через наконечник 5 (прямой ход плунжера); отбирают в наконечник 5 дозу жидкости, пропорциональную объему вытесненного воздуха из плунжерной камеры (обратный ход плунжера); сливают отобранную дозу в емкость (прямой ход плунжера); возвращают плунжер в исходное положение (обратный ход).

Отбор дозы осуществляют штоком 12, Слив отобранной дозы осуществляют штоком 13.

Прямой ход плунжера создается давлением на нажимные кнопки 14 или 15 до упора;

Обратный ход осуществляется пружиной 7 при снятии нагрузки с кнопок 14. 15.

Вывод о достижении цели изобретения сделан на основании расчета составляющей погрешности прототипа, полностью исключенной в заявляемой конструкции.

В прототипе формирование дозы,осуществляется штоком отбора дозы, Этот шток непосредственно не взаимодействует с плунжером, так как между ним и плунжером находится фланец штока слива дозы, коаксиально расположенного внутри внешнего штока.

Расположение подвижного элементафланца штока слива дозы между штоком отбора дозы и плунжером вызывает погрешность осевого перемещения плунжера, а следовательно, и погрешности дозирования из-за флюктуации наклона плоскости торцов фланца относительно плоскостей торцов плунжера и штока отбора дозы, связанных осевым наклоном штока сливадозы относительно оси штока отбора дозы, определяемого зазором между штоками и

35 М=Ь1+ Й2, где Л И = Ь 12, так как А В = В С = гф, Тогда:

40 b l = 2 h 11. (2) где 611 — расстояние между уровнями центра В фланца и наиболее удаленной от центра точки А фланца.

45 Найдем Л1 :

Ж = гф sin а. (3) Подставим (3) в (2), получим

Ь1=2гф з1п а или (4) 61=уф sln а, 55 где бф — диаметр фланца.

Определим угол а

KL

tg Q = (6) неперпендикулярности оси штока слива дозы поверхностям торцов фланца, В заявляемой конструкции шток отбора дозы непосредственно взаимодействует с

5 плунжером, а следовательно, в этой конструкции вышеуказанные погрешности отсутствуют.

На фиг.4 показана схема образования кинематической осевой погрешности при

10 наклоне штока слива дозы в штоке отбора дозы. Исходные данные для учета получены прямым измерением на модели пипетки фирмы Коне(Финляндия), в которой использовано решение по прототипу.

15 Обозначения на фиг,4:

1 — ось штока слива дозы, совпадающая с осью штока отбора дозы;

2 - ось штока слива дозы, отклоненного в зазоре со штоком отбора дозы;

20 3, 4 — поверхность фланца штока слива дозы при двух его положениях;

АВ = А В = гф -радиус фланца;

АС = А С = бф — диаметр фланца;

5, 6 — вертикали крайних точек оси на25 клонного штока слива дозы в плоскостях оснований штока отбора дозы;

КŠ— 1Π— длина штока отбора дозы; а- угол наклона оси штока слива дозы в положении 2, 30 Абсолютная кинематическая погрешность hl, образующаяся при наклоне, фланца штока слива дозы, определяется выражением

1773477 где КЕ = 1 — длина штока отбора дозы, а

К L = Д d — зазор между штоками, т.е. (7) d2 о! где бг — внутренний диаметр штока отбора дозы, d> — диаметр штока слива дозы, Таким образом: юг — d t

tg Q=

1о а

Отсюда определим угол а (8) (9) а= arctg а.

В пипетках фирмы Коне:

d> = 6,0 мм, юг = 6,3 мм, 1о = 57,5 мм уф= 8мм, Рассчитаем угол а по выражениям (8), (9). получим

Q =0.299О, Вычислим Д I по формуле 5, подставляя приведенное измеренное значение бф и рассчитанный угол а, получим:

Д! = 0,04 мм.

Величина относительной погрешности определяется по формуле

Д I ° 100 О/

Р (10) где 1, — величина хода штока отбора дозы.

Величина хода штока отбора дозы для различных значений доз лежит в пределах

5-20 мм. Учитывая, что Д1для всех значений доз имеет одно и то we значение в связи с применением одного и того же привода для пипеток на различные дозы, определим относительную погрешность для предельных значений хода штока отбора дозы l> = 5 мм и

1п = 20 мм по формуле (10), получим: (р5=0,83 i, pro =021 /î

Для всех других значений хода штока отбора доэ, лежащих между предельными значениями 5,20 мм, относительная norpeUjность р ллеежжиит т в в ппррееддееллаах х 00,2-0,827ь, что составляет приблизительно 400, полной относительной погрешности пипетки, до5 стигнутой в настоящее время в мировой практике выпуска пипеток и равной 0,52 о

Таким образом, расчетным путем показано, что эа счет совершенствования в пред10 лагаемом решении узла привода плунжера, выразившегося в исключении по сравнению с прототипом промежуточного звена между штоком отбора дозы и плунже ром, получено уменьшение погрешности дозирования.

15 . Формула изобретения

1. Пипетка, содержащая полый корпус с крышкой, установленный в нем подпружиненный плунжер, снабженный штоками отбора и слива с нажимными кнопками, 20 средства ограничения хода плунжера при отборе и сливе дозы, включающие пары упоров и обеспечивающие больший ход штока слива дозы, чем штока отбора, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения точ25 ности дозирования, штоки расположены параллельно друг другу, на концах штоков выполнены выступы, сопряженные. с плунжером, в корпусе над выступами штоков установлена втулка, ограничивающая верхнее

30 положение штоков, на выступе и штоке слива дозы выполнен по крайней мере. один открытый вниз продольный паз со стороны штока отбора дозы, на котором выполнен входящий в этот паз выступ, а пары упоров

35 образованы выступами на штоках или плунжере и выступами крышки или корпуса и расположены вне или внутри корпуса.

2. Пипетка поп l, отл и ча ющаяся тем, что, с целью повышения технологично40 сти, над выступом штока слива установлена с зазором втулка.

3. Пипетка по п.1, отличающаяся тем, что на каждом штоке выполнены выступающие продольные направляющие, распо45 ложенные в соответствующих пазах, выполненных в крышке.

1773477

>с .

1773477

Фиг.4

Составитель О,Чернуха

Редактор Т.Никольская Техред М.Моргентал Корректор И,Шмакова

Заказ 3885 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101