Способ механической чистки прозрачной поверхности оптического прибора и соответствующее устройство
Изобретение относится к устройству и способу, предназначенным для механической чистки активной поверхности (4, 17-20) прибора (5), соприкасающегося с жидкостью. Активная поверхность прибора подвергается воздействию чистящей среды (11), содержащей отдельные частицы, которая находится в приборном контейнере. Движение чистящей среды является вращательным. Оно обеспечивается и поддерживается действием притока (9), параллельного направлению движения (8) чистящей среды. Возможен приток газа, жидкости или смеси газа и жидкости. Чистящая среда протирает начисто по меньшей мере одну активную поверхность прибора. 2 н и 4 з.п. ф-лы, 12 ил.
Предлагаемое изобретение относится к устройству и способу, предназначенным для механической чистки по меньшей мере одной прозрачной поверхности оптического прибора внутри приборного контейнера, содержащего жидкость, которая является обрабатываемой и/или анализируемой или представляет собой неотъемлемый компонент технологического процесса, причем приборный контейнер имеет круглое или эллиптическое сечение, обеспечивающее жидкости возможность совершать вращательное движение вокруг оси вращения, при этом указанный оптический прибор размещен в отверстии, выполненном в стенке приборного контейнера.
При обработке различных жидкостей или использовании их в качестве неотъемлемого компонента технологического процесса часто возникает необходимость измерения определенных параметров жидкости, например, ее плотности, мутности, электрической проводимости, величины pH и т.д. Кроме того, зачастую возникает необходимость в фильтрации или процеживании жидкости. Выполнять эти действия можно с помощью различных приборов, например, оптически (прозрачное окно), механически (просеивающая сетка/фильтр), электрохимически (электроды электролизного процесса) или электрически (датчики проводимости) активных измерительных приборов или ионных селективных мембран.
Обрабатываемая или используемая и/или анализируемая жидкость часто содержит частицы или загрязнения, которые могут выпадать осадком на активную поверхность прибора, контактирующую с жидкостью. Такое осаждение может нарушить нормальную работу прибора и/или привести к получению ошибочных результатов измерений, особенно при использовании оптического прибора, требующего абсолютной прозрачности окна.
Соответственно, задача настоящего изобретения заключается в разработке технического решения, обеспечивающего возможность эффективной чистки прозрачной поверхности оптического прибора внутри приборного контейнера. С этой целью создано устройство, характеризующееся тем, что приборный контейнер по меньшей мере частично заполнен чистящей средой, содержащей отдельные движущиеся объекты, материал, форма и/или размеры которых выбраны в соответствии со свойствами сохраняемой в чистоте поверхности, причем текучую среду подают в приборный контейнер с вовлечением жидкости и чистящей среды во вращательное движение внутри приборного контейнера, при этом чистящая среда во время вращения образует по существу однородный слой, посредством которого чистящая среда протирает начисто указанную по меньшей мере одну прозрачную поверхность, открытую для воздействия чистящей среды через приборное отверстие. Предлагаемый в изобретении способ характеризуется тем, что приборный контейнер по меньшей мере частично заполнен чистящей средой, содержащей отдельные движущиеся объекты, материал, форма и/или размеры которых выбраны в соответствии со свойствами сохраняемой в чистоте поверхности, причем текучую среду подают в приборный контейнер с вовлечением жидкости и чистящей среды во вращательное движение внутри приборного контейнера, при этом чистящая среда во время вращения образует по существу однородный слой, посредством которого чистящая среда протирает начисто указанную по меньшей мере одну прозрачную поверхность, открытую для воздействия чистящей среды через приборное отверстие.
Благодаря такой подаче текучей среды в приборный контейнер, вследствие которой жидкость с чистящей средой вовлекаются во вращательное движение, удается постоянно сохранять поверхность или поверхности в чистом состоянии, если это необходимо, с помощью очень небольшого притока. Средство подачи текучей среды в предпочтительном случае снабжено средством управления, выполненным с возможностью включения или выключения указанного средства подачи в надлежащие моменты времени.
Приборный контейнер может быть размещен как внутри, так и снаружи бака или другого резервуара, содержащего жидкость, которая является обрабатываемой и/или анализируемой или представляет собой неотъемлемый компонент технологического процесса. В предпочтительном случае приборный контейнер сообщается с баком или резервуаром с возможностью передачи текучей среды таким образом, что обеспечивается возможность периодического или непрерывного протекания или закачивания жидкости из бака или резервуара в контейнер.
В том же приборном контейнере может быть размещен источник ультрафиолетового излучения и датчик мутности, позволяющие использовать этот контейнер в других целях, например, для уничтожения микробов и измерения мутности, что можно осуществлять как циклически, так и одновременно. Ультрафиолетовое излучение можно использовать, например, для выращивания водорослей на носителе.
Далее изобретение описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Фиг.1 схематически изображает приборный контейнер с торца.
Фиг.2 сбоку схематически изображает приборный контейнер, показанный на фиг.1.
Фиг.3-4 схематически иллюстрируют принцип двух альтернативных этапов осаждения чистящей среды.
Фиг.5-8 изображают четыре различные типовые поверхности (заштрихованные области), на которых можно размещать приборные поверхности.
Фиг.9 изображает три различных типовых приборных контейнера, помещенных внутри и снаружи бака для обрабатываемой и/или анализируемой жидкости.
Фиг.10 схематически в аксонометрии изображает приборный контейнер.
Фиг.11 иллюстрирует процесс чистки, соответствующий известному уровню техники.
Фиг.12 иллюстрирует процесс чистки, соответствующий предлагаемому изобретению.
На фиг.1-2 показан примерный вариант приборного контейнера 1. Контейнер имеет круглое поперечное сечение и снабжен средством 6 всасывания для анализируемой и/или обрабатываемой жидкости и средством 7 для избыточного потока, возможно включающего также частицы, удаленные с активной поверхности прибора. Показанный на фиг.1 и 2 прибор 5 размещен в отверстии 3, выполненном в торцевой поверхности приборного контейнера, так что активная поверхность 4 этого прибора обращена к находящейся в контейнере жидкости. Приборный контейнер оснащен средством 2 подачи для текучей среды, обеспечивающим вращательное движение жидкости в приборном контейнере. Стрелки 9 показывают направление притока текучей среды, а стрелки 8 обозначают вращательное движение жидкости и чистящей среды. В качестве текучей среды можно использовать газ, жидкость или их смесь. Чистящая среда состоит из отдельных движущихся частиц, введенных в приборный контейнер. Круглая форма приборного контейнера позволяет чистящей среде совершать вращательное движение и минимизирует относительное перемещение находящихся в ней частиц, все же допуская его. Чистящая среда образует при вращении по существу однородный слой и, таким образом, протирает очищаемую прозрачную поверхность практически так же, как скребок стеклоочистителя, т.е. чистка основана на протирающем действии частиц среды, совместно покрывающих всю очищаемую поверхность. На фиг.12 схематически показана чистящая среда 32, движущаяся по очищаемой поверхности 30. Грязь 31, оседающую на поверхности, эффективно счищают следующие друг за другом частицы 32, находящиеся во вращающемся слое чистящей среды. Номерами 34 (в верхней части фиг.12, изображающей поверхность сверху) обозначены следы протирающего действия, охватывающего по существу всю очищаемую поверхность. Фиг.11 схематически иллюстрирует процесс, известный из уровня техники, в соответствии с которым чистящая среда состоит из отдельных частиц 32, соударяющихся с очищаемой поверхностью 30 случайным образом. Этот способ чистки малоэффективен, поскольку он удаляет грязь поточечно. Номерами 33 (в верхней части фиг.11, изображающей поверхность 30 сверху) обозначены следы соударений. Этот процесс требует много времени для очистки всей поверхности, поэтому в среде с большим содержанием бактерий может случиться так, что очищаемая поверхность будет загрязняться повторно еще до завершения чистки всей ее площади.
Фиг.10 схематически в аксонометрии изображает приборный контейнер, показанный на фиг.1 и 2. На активную поверхность 4 прибора 5 через приборное отверстие 3 воздействует чистящая среда, которая при вовлечении во вращательное движение протирает поверхность 4 дочиста. Также чистящая среда протирает дочиста внутреннюю поверхность приборного контейнера. Активная поверхность 4 прибора 5 может подвергаться воздействию чистящей среды через любую стеновую поверхность контейнера 1 или через стенки отдельной трубки, расположенной по центральной оси контейнера, если прибор помещен внутрь этой трубки. Четыре типовых места показаны на фиг.5-8.
Приборное отверстие 3 для поверхности 4 прибора 5 можно предусмотреть в любой поверхности приборного контейнера. Указанная поверхность, в которой предусматривают отверстие 3, может быть ровной 17, 19 (как показано на фиг.5 и 7), искривленной 20 вдоль стенки приборного контейнера (как показано на фиг.8) или выполненной в виде трубки 18, проходящей через контейнер (как показано на фиг.6). В одном приборном контейнере может присутствовать одна или более активных поверхностей, поддерживаемых в чистом состоянии (как показано на фиг.7).
В предпочтительном случае используют такую чистящую среду 11, которая осаждается на нижнюю или верхнюю часть приборного контейнера в течение ограниченного промежутка времени. Различие между плотностями заполняющей жидкости и чистящей среды 11 определяет, будет ли среда осаждаться в верхней части (на фиг.3 показана чистящая среда с более низкой плотностью, чем жидкость) или в нижней части приборного контейнера (на фиг.4 показана чистящая среда с более высокой плотностью, чем жидкость). При прекращении принудительного притока чистящая среда 11 сбавляет скорость и в конечном счете прекращает движение.
Отверстие 3 для прибора 5 должно быть размещено так, чтобы его не покрывала осевшая чистящая среда в стадии ее осаждения. Согласно фиг.3 и 4, количество чистящей среды и положение отверстия 3 выбраны таким образом, что между осевшей чистящей средой и отверстием 3 имеется предохранительная зона, предусматривающая гарантированный зазор для чистящей среды, благодаря которому она не будет покрывать отверстие 3 на стадии измерений.
Все открытые отверстия в стенках приборного контейнера должны быть меньше одной частицы чистящей среды или же должен быть предусмотрен другой способ предотвращения утечки чистящей среды из приборного контейнера.
На фиг.9 показаны два различных типовых приборных контейнера: один размещен в баке 13 для жидкости, подлежащей обработке и/или анализу или использованию в качестве неотъемлемого компонента технологического процесса, а другой - снаружи бака. Прибор 3a представляет собой оптический датчик для измерения, например, мутности жидкости, а прибор 3b - сетчатый фильтр частиц. Отфильтрованная жидкость выходит через выпуск 15. Поверхность жидкости обозначена номером 14. Внутри бака 13 установлен насос 16, предназначенный для откачки жидкости во внешний приборный контейнер 1, оснащенный прибором 3c, например, оптическим датчиком.
Настоящее изобретение описано на примере предпочтительных вариантов его выполнения, не ограничивающих объем его правовой охраны, определенный приложенной формулой. Например, приборный контейнер может иметь поперечное сечение, отличающееся от круглого, при по существу гладкой внутренней поверхности, допускающей беспрепятственное вращение чистящей среды вокруг оси вращения. Возможно также сочетать несколько приборных контейнеров в одном блоке с обеспечением проточного сообщения между этими контейнерами.
Чистящая среда, помимо чистки активных поверхностей прибора, может выполнять и другие функции, в частности, она может содержать цветоизменяющий агент, указывающий, например, на изменение температуры контролируемой жидкости или на присутствие в ней некоторых растворенных веществ.
1. Устройство для механической чистки по меньшей мере одной прозрачной поверхности (4, 19) оптического прибора (5) внутри приборного контейнера (1), содержащего жидкость, которая является анализируемой, причем приборный контейнер (1) имеет поперечное сечение, обеспечивающее жидкости возможность совершать вращательное движение вокруг оси вращения, при этом оптический прибор (5) размещен в отверстии (3), выполненном в стенке приборного контейнера (1), причем приборный контейнер (1) по меньшей мере частично заполнен чистящей средой (11), содержащей отдельные движущиеся объекты, материал, форма и/или размеры которых выбраны в соответствии со свойствами сохраняемой в чистоте поверхности, при этом приборный контейнер (1) снабжен средством (2) подачи текучей среды, обеспечивающим подачу текучей среды с вовлечением жидкости и чистящей среды во вращательное движение внутри приборного контейнера (1), при этом чистящая среда во время вращения образует по существу однородный слой, посредством которого чистящая среда (11) протирает начисто указанную по меньшей мере одну прозрачную поверхность (4, 19, 17-20), открытую для воздействия чистящей среды через приборное отверстие (3), отличающееся тем, что чистящая среда (11) имеет плотность, отличающуюся от плотности залитой среды, вследствие чего она может осаждаться в нижней или верхней части приборного контейнера в течение ограниченного промежутка времени при прекращении принудительного притока, и количество чистящей среды (11) и положение отверстия (3) выбраны таким образом, что между осевшей чистящей средой и отверстием (3) имеется предохранительная зона, предусматривающая гарантированный зазор для чистящей среды, благодаря которому она не будет покрывать отверстие (3) на стадии измерений.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанная текучая среда представляет собой газ, жидкость или их смесь.
3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что приборный контейнер (1) выполнен в виде удлиненной трубки или дисковидной структуры, размещенных по существу в горизонтальном положении.
4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что приборный контейнер имеет конструкцию, являющуюся по существу сферической или в виде эллипсоида вращения.
5. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что чистящая среда (11) включает в себя цветоизменяющий агент.
6. Способ механической чистки по меньшей мере одной прозрачной поверхности (4, 19, 17-20) оптического прибора (5) внутри приборного контейнера (1), содержащего жидкость, которая является анализируемой, причем приборный контейнер (1) имеет поперечное сечение, обеспечивающее жидкости возможность совершать вращательное движение вокруг оси вращения, при этом оптический прибор (5) размещен в отверстии (3), выполненном в стенке приборного контейнера (1), причем приборный контейнер (1) по меньшей мере частично заполнен чистящей средой (11), содержащей отдельные движущиеся объекты, материал, форма и/или размеры которых выбраны в соответствии со свойствами сохраняемой в чистоте поверхности, причем в указанном методе текучую среду подают (9) в приборный контейнер с вовлечением жидкости и чистящей среды (11) во вращательное движение внутри приборного контейнера (1), при этом чистящая среда во время вращения образует по существу однородный слой, посредством которого чистящая среда (11) протирает начисто указанную по меньшей мере одну прозрачную поверхность (4, 19), открытую для воздействия чистящей среды через приборное отверстие (3), отличающийся тем, что используют такую чистящую среду (11), которая осаждается в нижней или верхней части приборного контейнера в течение ограниченного промежутка времени при прекращении принудительного притока, и количество чистящей среды (11) и положение отверстия (3) выбраны таким образом, что между осевшей чистящей средой и отверстием (3) имеется предохранительная зона, предусматривающая гарантированный зазор для чистящей среды, благодаря которому она не покрывает прозрачную поверхность (4) оптического прибора (5) на стадии оптических измерений.
