Устройство для генерации последовательно движущихся капель жидкости

Авторы патента:

G01F11/00 - Дозаторы с внешним управлением для повторяющегося отмеривания и выдачи заданных объемов жидких, газообразных или сыпучих тел из источника или резервуара независимо от веса тел и способа их подачи

Владельцы патента RU 2602996:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)

Изобретение относится к области исследования свойств жидкостей, а именно к дозаторам с внешним управлением для повторяющегося отмеривания и выдачи заданных объемов жидкостей и может быть использовано при проведении научных исследований в области гидродинамики, химии, биологии, медицины и др. Устройство для генерации последовательно движущихся капель жидкости содержит остов в виде прямоугольного параллелепипеда, ребра которого выполнены из соединенных между собой уголков. Внутри остова размещен каркас в виде прямоугольного параллелепипеда, ребра которого выполнены из соединенных между собой реек с установленными на них направляющими роликами. Внутри каркаса вертикально закреплен прямоугольный короб с открытыми верхним и нижним торцами. На противоположных сторонах короба вдоль оси перемещения каркаса идентично выполнены n сквозных отверстий, расположенных вертикально в ряд, для размещения в них полых игл, концы которых прижаты держателем, закрепленным внутри каркаса на соответствующей стороне короба. Напротив острий игл на каркасе закреплена первая пластина. Внутри остова, с внешней стороны каркаса, напротив первой пластины расположена вторая пластина с установленными на ней направляющими роликами. Одна сторона второй пластины снабжена ручкой. На другой стороне второй пластины закреплен стержень с возможностью возвратно-поступательного движения в отверстии третьей пластины, вертикально закрепленной внутри остова. Утолщение на конце стержня направлено в сторону первой пластины. Между второй и третьей пластинами закреплены пружины. Техническим результатом является генерация идентичных по размерам последовательно движущихся на фиксированном расстоянии друг от друга капель жидкости. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области исследования свойств жидкостей, а именно к дозаторам с внешним управлением для повторяющегося отмеривания и испускания заданных объемов жидкостей и может быть использовано при проведении научных исследований в области гидродинамики, химии, биологии, медицины, теплофизики и др.

Известно устройство для формирования одноразмерных капель жидкости или пузырьков газа [RU 123516 U1, МПК G01F 11/00 (2006.01), опубл. 27.12.2012], содержащее резервуар с жидкостью или газом и присоединенный к нему недеформируемый капилляр, внутри которого размещен жесткий, не касающийся стенок капилляра, заостренный сердечник, конец которого смещен относительно торца капилляра. Конец жесткого сердечника может быть смещен наружу на расстояние, превышающее внутренний диаметр капилляра или внутрь капилляра на расстояние, не превышающее внутренний диаметр капилляра.

Известно устройство для образования капель однообразных размеров [SU 1682 А1, МПК6 B01J 2/02, опубл. 30.09.1926], в котором через каждую пару соседних выпускных отверстий в дне сосуда пропущены концы согнутой дугой проволоки меньшего диаметра, чем диаметр отверстий, служащей для удерживания капельной жидкости и образования на концах проволоки капель заданной (контролируемой) величины.

Указанные устройства не позволяют сгенерировать одинаковые по размерам последовательные капли жидкости с контролируемым расстоянием между ними, так как расстояние между каплями в них зависит только от частоты генерации капель. С увеличением частоты генерации расстояние между движущимися каплями уменьшается. При этом существенно меняется их размер.

Известен прибор для получения одиночных капель жидкости [SU 84581 А1, МПК6 G01N 11/04, опубл. 01.01.1950], выбранный в качестве прототипа, выполненный в виде горизонтально расположенной трубки с непрерывно поступающей в нее жидкостью и возвратно-поступательного перемещающегося вдоль этой оси трубки стержня, при своем движении периодически приходящего в соприкосновение с мениском жидкости в трубке и при отрыве от мениска выбрасывающего наружу одиночную каплю.

Траектория полета одиночной капли, сгенерированной этим устройством, имеет вид параболы, так как капля отрывается от мениска стержнем в горизонтальном направлении, что впоследствии под действием силы тяжести приводит к ее перемещению по дуге параболы. Таким образом, даже установка друг над другом на фиксированном расстоянии нескольких таких устройств делает неосуществимой задачу генерации последовательно движущихся капель из-за сложностей прогнозирования траектории их перемещения, которая зависит от диаметров стержня и трубки, а также свойств жидкости и ее количества в трубке. Для варьирования размеров капель необходимо менять диаметры трубки и стержня.

Задачей изобретения является генерация последовательно движущихся капель жидкости с фиксированным расстоянием между ними и с известной траекторией их перемещения.

Устройство для генерации последовательно движущихся капель жидкости, также как в прототипе, содержит возвратно-поступательно перемещающийся стержень.

Согласно изобретению устройство содержит остов в виде прямоугольного параллелепипеда, ребра которого выполнены из соединенных между собой уголков. Внутри остова размещен каркас в виде прямоугольного параллелепипеда, ребра которого выполнены из соединенных между собой реек, с установленными на них направляющими роликами. Внутри каркаса вертикально закреплен прямоугольный короб с открытыми верхним и нижним торцами. На противоположных сторонах короба вдоль оси перемещения каркаса идентично выполнены n сквозных отверстий, расположенных вертикально в ряд, для размещения в них полых игл, концы которых прижаты держателем, закрепленным внутри каркаса на соответствующей стороне короба. Напротив наконечников игл на каркасе закреплена первая пластина. Внутри остова, с внешней стороны каркаса, напротив первой пластины расположена вторая пластина с установленными на ней направляющими роликами. Одна сторона второй пластины снабжена ручкой. На другой стороне второй пластины закреплен стержень с возможность возвратно-поступательного движения в отверстии третьей пластины, вертикально закрепленной внутри остова, причем утолщение на конце стержня направлено в сторону первой пластины. Между второй и третьей пластинами закреплены пружины.

Остов, каркас, короб, первая, вторая и третья пластины, стержень выполнены из металла.

Выполнение противоположных сторон короба с n сквозными отверстиями, расположенными вертикально в ряд, позволяет разместить в этих отверстиях необходимое количество полых игл на фиксированном расстоянии друг от друга.

Предложенное устройство позволяет резко переместить в горизонтальном направлении короб с иглами, на остриях которых размещены капли жидкости требуемого размера. Капли жидкости, оторвавшись от игл, остаются на месте, после чего продолжают свое движение под действием гравитационных сил в строго вертикальном направлении сверху вниз, на фиксированном расстоянии друг от друга.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства для генерации одиночных последовательно движущихся капель жидкости с фиксированным расстоянием между ними.

Устройство для генерации последовательно движущихся капель жидкости содержит металлический остов 1 в виде прямоугольного параллелепипеда, ребра которого выполнены из соединенных между собой уголков. Внутри остова размещен каркас 2 в виде прямоугольного параллелепипеда, ребра которого выполнены из соединенных между собой металлических реек с установленными на них направляющими роликами. Внутри каркаса 2 вертикально закреплен прямоугольный металлический короб 3 с открытыми верхним и нижним торцами. На противоположных сторонах короба 3 вдоль оси перемещения каркаса 2 идентично выполнены n сквозных отверстий, расположенных вертикально в ряд, для размещения в них полых игл 4. Концы игл 4 прижаты держателем 5, закрепленным внутри каркаса 2 на соответствующей стороне короба 3. Напротив острий игл 4 на каркасе 2 закреплена первая металлическая пластина 6. Внутри остова 1, с внешней стороны каркаса 2, напротив пластины 6 расположена вторая металлическая пластина 7 с установленными на ней направляющими роликами. В центре второй пластины 7 закреплен металлический стержень 8 с возможностью возвратно-поступательного движения в отверстии третьей металлической пластины 9, вертикально закрепленной внутри остова 1. Утолщение на конце металлического стержня 8 направлено в сторону первой пластины 6. Диаметр утолщения в два раза большее диаметра металлического стержня 8. Между второй 7 и третьей 9 пластинами закреплены четыре пружины. С внешней стороны вторая пластина 7 снабжена ручкой 11.

Генерацию последовательно движущихся капель жидкости (фиг. 1) производят следующим образом.

В сквозных отверстиях металлического короба 3 размещают необходимое количество игл на нужном расстоянии. Капли воды подвешивают на полые иглы 4 (фиг. 2), например, с помощью электронного одноканального дозатора «Finnpipette Novus». Каркас 2 с установленными на нем направляющими роликами отводят в сторону стержня 8 до совмещения первой пластины 6 с утолщением стержня 8. Вторую пластину 7 с установленными на ней направляющими роликами за ручку 11 вместе с закрепленным на ней стержнем 8 механически отдаляют от каркаса 2 так, что расстояние между пластиной 6 и ближним к ней концом стержня 8 становится равным 15-20 мм (расстояние обусловлено свойствами пружин 10). При резком отпускании ручки 11 происходит сжатие пружин 10 и последующее столкновение утолщения стержня 8 с первой пластиной 6 и, как следствие, горизонтальное смещение каркаса 2 с закрепленным на нем коробом 3 с иглами 4. В результате капли воды отрываются от игл 4 и продолжают свое движение строго сверху вниз под действием гравитационных сил на фиксированном расстоянии в соответствии с их размещением на остриях игл 4 (фиг. 2).

Для оценки точности в соблюдении расстояний между сгенерированными последовательно движущимися каплями была проведена серия пробных экспериментов. Для подвешивания капель воды использовали электронный одноканальный дозатор «Finnpipette Novus» (минимальный и максимальный забираемые объемы - 5 мкл и 50 мкл, шаг варьирования - 0,1 мкл) с использованием наконечника. Непосредственно перед размещением каждой капли на иглах 4 проводили замер массы генерируемых капель воды M_d микровесами «ViBRA НТ 84RCE» (дискретность - 10^-5 г). Проводили контрольный расчет объема капли V_d по формуле

V_d=ρ_w/M_d,

где ρ_w - плотность жидкости.

Испытания устройства показали, что при погрешности объемов генерируемых капель в 0,02 мкл отклонение по горизонтали и вертикали между центрами масс перемещающихся последовательно в вертикальном направлении капель не превышает 0,1 мм.

1. Устройство для генерации последовательно движущихся капель жидкости, содержащее возвратно-поступательно перемещающийся стержень, отличающееся тем, что внутри остова в виде прямоугольного параллелепипеда, ребра которого выполнены из соединенных между собой уголков, размещен каркас в виде прямоугольного параллелепипеда, ребра которого выполнены из соединенных между собой реек с установленными на них направляющими роликами, причем внутри каркаса вертикально закреплен прямоугольный короб с открытыми верхним и нижним торцами, а на противоположных сторонах короба вдоль оси перемещения каркаса идентично выполнены n сквозных отверстий, расположенных вертикально в ряд, для размещения в них полых игл, концы которых прижаты держателем, закрепленным внутри каркаса на соответствующей стороне короба, при этом напротив острий игл на каркасе закреплена первая пластина, а внутри остова с внешней стороны каркаса напротив первой пластины расположена вторая пластина с установленными на ней направляющими роликами, одна сторона второй пластины снабжена ручкой, на другой стороне второй пластины закреплен стержень с возможностью возвратно-поступательного движения в отверстии третьей пластины, вертикально закрепленной внутри остова, причем утолщение на конце стержня направлено в сторону первой пластины, а между второй и третьей пластинами закреплены пружины.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что остов, каркас, короб, первая, вторая и третья пластины, стержень выполнены металлическими.

Предложенная группа изобретений относится к средствам для соединения дозатора текучей среды с системой дозирования текучей среды. Заявленная система для разъемного соединения дозатора текучей среды с дозирующей системой содержит соединяемую нажатием - разъединяемую вытягиванием соединительную систему, которая содержит первый и второй соединительные разъемы, при этом первый разъем выполнен с возможностью установки на дозаторе текучей среды, и второй разъем выполнен с возможностью установки на устройстве.

Дозатор пиротехнических составов // 2586085

Изобретение относится к устройствам циклического измерения объемов сыпучего материала дозами, а более конкретно к автоматическим дозаторам с внешним управлением для повторяющегося отмеривания и выдачи заданных объемов сыпучего материала, независимо от способа его подачи из накопителя, и предназначен для автоматического объемного отмеривания доз пиротехнических составов для формирования пироэлементов.

Устройство автоматического дозирования флотореагентов // 2583130

Изобретение относится к устройствам автоматического дозирования флотореагентов и других жидких компонентов в технологический процесс и может быть использовано в области обогащения руд полезных ископаемых, а также в горнометаллургической, строительной и других отраслях промышленности.

Устройство для дозирования сыпучих материалов // 2582891

Загрузочно-дозировочное устройство карусельного типа для вакуумных установок // 2555513

Изобретение относится к дозированию сыпучих материалов и может быть использовано в вакуумных сушильных установках на пищевых предприятиях и других отраслях перерабатывающей промышленности.

Нососные дозаторы // 2549563

Изобретение относится к насосным дозаторам, особенно безвоздушного типа, в которых внутренняя часть контейнера уменьшает свой объем постепенно, по мере распределения продукта для того, чтобы избегать контакта воздуха с продуктом, например медикаментом для орального дозирования.

Система дозирования и смешивания проппанта // 2535857

Группа изобретений относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использована при смешении и дозировании проппанта в жидкости гидроразрыва пласта. Резервуар для материала, применяемого на нефтяном месторождении, состоит из корпуса с верхним днищем, нижним днищем, боковой стенкой между верхним и нижним днищем, которая определяет углубление в корпусе, верхнее днище определяет отверстие, нижнее днище определяет первое сопло.

Устройство дозирования сыпучих материалов // 2533366

Изобретение относится к области общего машиностроения, в частности, к устройствам для дозирования и распределения сыпучих материалов, например для дозирования и распределения и дозирования компонентов поступающих в смеситель или измельчитель кормов.

Лотковый вибрационный дозатор сыпучих кормов // 2532694

Лотковый вибрационный дозатор сыпучих кормов содержит раму, разгрузочный лоток, который снабжен регулировочной заслонкой, установленный над ним накопительный бункер, закрепленный на неподвижной опоре.

Устройство для дозирования рабочей жидкости // 2529637

Устройство для дозирования рабочей жидкости, содержащее корпус и втулку с магистралями подвода и отвода рабочей жидкости, разделенными уплотнительным кольцом, расположенным в канавке, выполненной во втулке, в которой с возможностью осевого перемещения установлен золотник с подпружиненным ползуном, контактирующим с дозирующим пазом втулки, отличается тем, что магистрали подвода и отвода рабочей жидкости выполнены соосно в одной плоскости, а канавка под уплотнительное кольцо выполнена наклонно к продольной оси втулки.

Устройство для генерации последовательно движущихся капель жидкости // 2606090

Изобретение относится к области исследования свойств жидкостей, а именно к дозаторам с внешним управлением для повторяющегося отмеривания и выдачи заданных объемов жидкостей, и может быть использовано при проведении научных исследований в области гидродинамики, химии, биологии, медицины и др. Устройство для генерации последовательно движущихся капель жидкости содержит остов в виде прямоугольного параллелепипеда, ребра которого выполнены из соединенных между собой уголков. Внутри остова размещен каркас в виде прямоугольного параллелепипеда, ребра которого выполнены из соединенных между собой реек с установленными на них направляющими роликами. Внутри каркаса вертикально закреплен прямоугольный короб с открытыми верхним и нижним торцами. На противоположных сторонах короба вдоль оси перемещения каркаса идентично выполнены n сквозных отверстий, расположенных вертикально в ряд, для размещения в них полых игл, концы которых через соединительные трубки соединены с компрессором. Напротив острий игл на каркасе закреплена первая металлическая пластина. Внутри остова с внешней стороны каркаса напротив первой пластины расположена вторая металлическая пластина с установленными на ней направляющими роликами. В центре второй пластины закреплен стержень с возможностью возвратно-поступательного движения в отверстии третьей пластины и первого электромагнита, вертикально закрепленных внутри остова, причем первый электромагнит расположен между первой и третьей пластинами. Утолщение на конце стержня направлено в сторону первой пластины. С внешней стороны второй пластины на внутренней стороне остова закреплен второй электромагнит. Вторая и третья пластины соединены пружинами. Один контакт каждого электромагнита подключен к источнику питания, который соединен с первым и вторым ключами. Первый ключ подключен к другому контакту первого электромагнита. Второй ключ соединен с вторым контактом второго электромагнита. Техническим результатом является генерация идентичных по размерам последовательно движущихся на фиксированном расстоянии друг от друга капель жидкости. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство дозирования антискаланта // 2614705

Изобретение относится к вспомогательным устройствам для систем очистки и/или обессоливания жидкости, преимущественно воды для бытового и/или питьевого водоснабжения, предназначенным для использования в бытовых и/или промышленных условиях, на дачных и садовых участках. Устройство дозирования антискаланта включает резервуар для антискаланта, средство дозирования, содержащее две дозирующие камеры, снабженные по меньшей мере одним механизмом подачи антискаланта, два узла подключения, входные и выходные клапаны и средство передачи движения. Средство дозирования соединено с резервуаром для антискаланта через входные клапана узлов подключения и при работе устройства с линией подачи жидкости системы очистки жидкости через выходные клапана узла подключения. Устройство выполнено с возможностью преобразования вращательного движения средства передачи движения в возвратно-поступательное движение механизма подачи антискаланта, при этом каждая дозирующая камера снабжена отдельным механизмом подачи антискаланта, которые синхронизированы в противофазе через средство передачи движения. Техническим результатом изобретения является обеспечение улучшения возможности регулирования количества единовременного дозирования антискаланта при одновременном повышении энергетической эффективности и надежности устройства дозирования антискаланта. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ двухстадийного дозирования и смешивания компонентов смеси // 2621176

Изобретение относится к технологии производства многокомпонентных смесей и может быть использовано в химической, фармацевтической, лакокрасочной и других отраслях промышленности при получении и анализе степени однородности, как готовой многокомпонентной композиции, так и ее полуфабрикатов. Технический результат заключается в возможности получения качественных смесей заданного состава за счет ее корректировки и высокоточного дозирования компонентов. При осуществлении способа двухстадийного дозирования и смешивания компонентов смеси, включающего последовательное дозирование и смешивание компонентов исходной смеси, на первой стадии осуществляют предварительное дозирование компонентов смеси. После смешивания проводят анализ гомогенности и состава полученной смеси, а затем осуществляют расчет количества добавок компонентов для получения смеси заданного состава. На второй стадии осуществляют прецизионное дозирование расчетного количества добавок для коррекции состава исходной смеси, при этом расчет ведут согласно функциональной зависимости. 7 табл., 1 ил.

Шнековый дозатор-смеситель кормов // 2631008

Изобретение относится к устройствам для смешивания и дозированной выдачи кормов и может быть использовано для подачи кормов на ленточные, скребковые и винтовые кормораздатчики. Сущность: устройство состоит из закрепленного шарнирно с возможностью регулирования угла наклона загрузочного бункера (1) с секциями (2-4) для компонентов кормовой смеси. В загрузочном бункере (1) размещен смесительный шнек (6), на полом валу (7) которого закреплены витки (8) и лопатки (9). Внутри полого вала (7) установлен неподвижный шнек (10). Витки (8) выполнены ленточными и состоят из наложенных друг на друга неподвижной и подвижной лент. Подвижная лента закреплена на неподвижной ленте с возможностью смещения по ней. При этом неподвижная лента жестко связана с полым валом (7) с возможностью изменения зазора между внутренней кромкой витка (8) и наружной поверхностью полого вала (7). Лопатки (9) смесительного шнека (6) выполнены составными из двух частей, одна из которых закреплена на другой. Причем неподвижная часть жестко соединена с полым валом (7) с возможностью смещения по ней подвижной части и регулировки площади лопатки (9). Технический результат: повышение равномерности смешивания кормовой смеси. 3 ил.

Устройство для дозированного вскрытия микрокапсул // 2633655

Использование: для хранения микрокапсул с ЛВ и их дозированного вскрытия. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для дозированного вскрытия микрокапсул содержит подложку и, по крайней мере, одну лунку для микрокапсулы, по крайней мере, один первый электропроводный слой, расположенный на подложке, по крайней мере, один диэлектрический слой, расположенный на первом электропроводном слое, по крайней мере, один второй электропроводный слой, расположенный на диэлектрическом слое, при этом лунка выполнена в диэлектрическом слое между электропроводными слоями, а второй электропроводный слой снабжен по крайней одним отверстием, расположенным над лункой и имеющим диаметр, соответствующий диаметру лунки. Технический результат - обеспечение возможности повышения точности дозировки необходимого вещества. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Бункер-дозатор для порошкообразного или пастообразного вещества // 2634073

Изобретение относится к дозирующим устройствам и может быть использовано для подачи и/или дозирования порошкообразных или пастообразных веществ. Сущность: устройство содержит выпускную трубу, накопительную емкость с кольцевым углублением по окружности днища. В накопительной емкости размещено дозирующее средство, а также барабан для перемешивания вещества и кулачок, установленный на одной оси (9) с барабаном. Дозирующее средство снабжено поршнем (10), установленным с возможностью возвратно-поступательного движения под действием кулачка (8), и камерой (12) выдавливания, расположенной в зоне под поршнем (10) и соединенной с выпускной трубой. Причем стенка камеры (12) выдавливания, перпендикулярная направлению движения поршня (10), образована упругой пластиной (11), установленной с возможностью контакта с поршнем (10). При этом объем камеры (12) выдавливания ограничен стенками самой камеры (12) выдавливания, упругой пластиной (11) и нижней плоскостью барабана. Технический результат: возможность большой подачи дозируемого вещества, исключение заклинивания поршня. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство микродозирования опасных биологических жидкостей, исключающее контаминацию опасных инфекций // 2640120

Устройство относится к дозаторам с внешним управлением для повторяющегося автоматического отмеривания и сброса заданного объема жидкостей, в т.ч. опасных биологических жидкостей, и может найти применение при проведении различных научных исследований в области биологии и медицины, а также для проведения лабораторной диагностики в лечебно-профилактических учреждениях. Предложен дозатор с внешним управлением для микродозирования опасных биологических жидкостей, состоящий из резервуара для растворов, электромагнитного клапана, микронасоса и одноразового стерильного гибкого шланга-капилляра. Свободный конец одноразового стерильного гибкого шланга-капилляра зажимается и циклично перемещается головкой автоматического манипулятора, при этом в зависимости от стадии цикла внутрь одноразового стерильного гибкого шланга-капилляра посредством микронасоса, соединенного с резервуаром для растворов через электромагнитный клапан, подается раствор или исследуемая жидкость в прямом или обратном направлении. На стадии отбора формируется последовательность микродозы исследуемой жидкости и пузырька воздуха. На стадии дозирования исследуемая жидкость путем изменения направления потока раствора, подаваемого из резервуара, сбрасывается в аналитическое устройство или на его функциональный элемент. В завершенном цикле отбора/дозирования отработанный участок гибкого шланга-капилляра перемещается к контейнеру для сбора опасных отходов, отрезается и сбрасывается в него. Далее дозатор готов для осуществления следующего цикла отбора/дозирования до тех пор, пока весь гибкий шланг-капилляр не будет израсходован и заменен на новый. Технический результат - предотвращение взаимной контаминации проб исследуемых жидкостей, снижение риска возможного инфицирования персонала во время лабораторной диагностики и вероятности распространения опасных инфекций. 2 ил.