Аналитический комплекс для пробоподготовки жидких сред

 

Изобретение относится к аналитической технике, в частности к устройствам для подготовки жидких проб, и может быть использовано в агрохимических, научно-исследовательских и производственных лабораториях. Изобретение позволяет повысить производительность, уменьшить металлоемкость и обеспечить достоверный контроль проб. Устройство содержит блок подачи кассет, декадные кассеты с емкостями , на боковых поверхностях которых нанесены пазы для стыковки с механизмом перемещения , установленным в блоке подачи кассет, пробоотборник, устройство переноса пробоотборного патрубка, дозатор, мешалку блок управления, устройство обмыва Две декадные кассеты с одинаковым шагом между емкостями выполнены с возможностью стыковаться, например с помощью пар пазов, выступов и магнитов в единый конструктив Расстояние от оси крайних отверстий до торцов кассеты равно половине шага между емкостями. В блоке подачи кассет установлены датчики, осуществляющие одновременное фиксирование положения движения кассет и выдачу команды на дозирование, перемешивание и обмыв. На рычаге устройства переноса пробоотборного патрубка установлены перемешивающие элементы, работающие от привода. Устройство для обмыва мешалок во время дозирования отобранной пробы выполнено в виде ванночки с проточной водой , перемещаемой в вертикальной плоскости 2 з.п. ф-лы, 7 ил. С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

coLlNAëèñòè÷ã.ñêèx

РЕСПУБЛИК sl)5 6 01 М 1/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

«»

«Ф.4 )

-."iÁË ",ã :,: @

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4747455/26 (22) 09.10,89 (46) 30,12,91. Бюл. N 48 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт аналитической техники г.Тбилиси (72) В,И,Бабков, Л.Г.Галустов, Ю.А.Иванов, Э. Г. М гебриш вили, Б. Б, Янковский, Ю.А.Грушко и А.Т.Мирзоев (53) 553.053 (088.8) (56) Устройство отбора и доэирования проб типа УОД, разработанное ТНПО "Аналитп, рибор". ТУ 25-0519.025-83. (54) АНАЛИТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ

ПРОБОПОДГОТОВКИ ЖИДКИХ СРЕД (57) Изобретение относится к аналитической технике, в частности к устройствам для подготовки жидких проб, и может быть ис-, пользовано в агрохимических, научно-исследовательских и производственных лабораториях. Изобретение позволяет повысить производительность, уменьшить металлоемкость и обеспечить достоверный. контроль проб. Устройство содержит блок подачи кассет, декадные кассеты с емкостяИзобретение относится к аналитической технике, в частности к устройствам для подготовки жидких проб, и может быть использовано в агрохимических, научно-исследовательских и производственных лабораториях при проведении массовых анализов почвенных и растительных образцов, в системах защиты окружающей среды при анализах поверхностных и сточных вод, а также в любых лабораториях других отраслей народного хозяйства при массовых анализах различных веществ.

„„. Ж„„1702225 А1 ми, на боковых поверхностях которых нанесены пазы для стыковки с механизмом перемещения, установленным в блоке подачи кассет, пробоотборник, устройство переноса пробоотборного патрубка, дозатор, мешалку, блок управления, устройство обмыва. Две декадные кассеты с одинаковым шагом между емкостями выполнены с возможностью стыковаться, например с помощью пар пазов, выступов и магнитов в единый конструктив, Расстояние от оси крайних отверстий до торцов кассеты равно половине шага между емкостями. В блоке подачи кассет установлены датчики, осуществляющие одновременное фиксирование положения движения кассет и выдачу команды на дозирование, перемешивание и обмыв. На рычаге устройства переноса пробоотборног0 патрубка установлены перемешивающие элементы, работающие от привода, Устройство для обмыва мешалок во время дозирования отобранной пробы выполнено в виде ванночки с проточной водой, перемещаемой в вертикальной плоскости. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство отбора и дозирования жидких проб типа УОД, содержащее блок подачи декадных кассет, включающий транспортер кассет с исходными растворами и транспортер кассет для приготовления проб, работающие от общего привода с датчиками для подачи команд на пробоотборник, устройство переноса пробоотборного патрубка и блок управления.

Однако для исходных растворов и приготовления проб используются разные кас1702225

55 сеты, перемещение которых осуществляется разными транспортерами, Транспортеры кассет вмещают всего по одной декадной кассете, т,е. всего десять проб, что отрицательно влияет на производительность анализа, Возможность увеличения емкости транспортеров отсутствует, поскольку приводит к значительному усложнению конструкции, к необходимости создания двух отдельных блоков подачи кассет, значительному повышению материалоемкости.

Отсутствует учет количества обработанных проб, отсутствует контроль достоверности приготовленных проб.

При перемещении пробоэаборного патрубка происходит срыв капель исходного раствора, что отрицательно сказывается на метрологических показателях измерений, в том числе на достоверности приготовленных проб, Целью изобретения является обеспечение достоверного контроля проб, повышение производительности, уменьшение металл оем кости, Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, включающем блок подачи декадных кассет с емкостями и датчиками, связанными с пробоотборником, устройство переноса пробоотборного патрубка с кронштейнами, дозаторами, блок управления приводами, один из блоков подачи кассет выполнен в виде двухрядных кассет, образованных иэ двух кассет с одинаковым шагом между емкостями, с помощью пазов-выступов, магнитов, причем расстояние от оси крайних емкостей до торцов кассеты равно половине шага между емкостями, а один из кронштейнов устройства переноса пробоотборного патрубка снабжен перемешивающими устройствами и пробоотборным патрубком на расстоянии, равном расстоянию между рядами емкостей кассет, причем перемешивающие устройства снабжены л ромы воч ными устройствами, выполненными в виде ванночки с проточной водой. присоединенной к приводу, При работе с агрессивными средами на декадную кассету устанавливается швеллерообраэный каркас с отверстиями на параллельных сторонах для дополнительных емкостей с прижимными фиксаторами для каждой емкости с возможностью их вертикального перемещения в пределах каркаса, Кроме того, в рабочей зоне блока подачи для обеспечения возможности транспортирования как однорядных. так и двухрядных кассет, напротив датчиков касательно к движущейся кассете установлен компенса5

TOP толЩины кассет, BbIflollHQHHblA, наприМ8р, в виде подпружиненной планки с роли" кеми, Двухрядная декадная кассета выполнена спаренной с возможностью состыковывзться и расстыковываться с помг щью двух пазов и выступов и постоянных магнитов с одинаковым шагом между емкостями, причем расстояние от оси край«их емкостей до торцов кассеты равно половине шага между емкостями, что обеспечивает сплошную цепь емкостей с одинаковым шагом при следовании кассет друг за другом, Это позволяет использова ь каждую половину для различных видов анализа и для сохранения исходной пробы, необходимой для повторного контроля достоверности пробы.

В одном блоке подачи кассет могут транспортироваться однорядные или двухрядные декадные кассеты, управляя работой датчиков соответствующих пробоподготовительных устройств; перемещаясь с помощью механизмов перемещения, кассета выполняет роль командозадающего элемента, включая через датчики соответствующие устройства. Это позволяет автоматизировать цикл пробаподготовки и проводить массозые анализы в автоматическом режиме.

На кронштейне устройства переноса пробоотборнога патрубка, имеющего два рабочих положения, установлены перемешивающие устройства (мешалки) относительно патрубка на расстоянии, равном расстоянию между рядами кассет (или между осями емкостей двух рядов), подсоединенные к приводу. Такой конструкцией достигается одчовременно отбор, доэирование, перемешивание пробы, что позволя8Т повысить производительность и достоверность анализа.

Предлагаемой конструкцией пробоотборного патрубка, имеющего два рабочих положения, достигается минимальное его перемещение от емкости с исходной пробой к емкости для приготовления пробы, что исключает возможность отрыва капли пробы с пробоотборного патрубка и искажение результатов анализа.

Устройство обмыва мешалок устанавливается под мешалками при их первом рабочем положении с пробоотборным патрубком во время дозирования отобранной пробы с воэможностью возвратно-поступательного движения в вертикальной плоскости. Предла;аемая конструкция устройства обмыва позволяет проводить мойку мешалок одновременно с доэированием пробы.

1702225

45

При работе с агрессивными средами на дека 1ную кассету устанавливается швеллероабразный каркас с отверстиями на параллельных сгоронах для дополнительных емкостей иэ агрессивностайкого материала, например стекла или фторопласта с прижимными фиксаторами для каждой емкости. Предлагаемая конструкция каркаса исключает необходимость наличия дополнительной кассеты, позволяет удобна работать с агрессивными средами, так как емкость в каркасе может фиксироваться оператором на любой высоте в пределах каркаса, Напротив датчиков в рабочей зоне блока подачи кассет устанавливается касатель»о к движущейся кассете компенсатар толщины кассет, выполненный в виде подпружиненной планки с вращающимися роликами. Он позволяет компенсировать разброс размеров как по толщине кассеты, связанный с технологией их изготовления, так и при сборке деталей блока подачи кассет, На фиг,1 представлен аналитический комплекс в первом рабочем положении (а— блок дозирования; б — блок подачи кассет), на фиг.2 — блок подачи кассет в плане; на фиг,3 — мешалки и пробоотборный патрубок; на фиг,4 — то же, в положении отбора; на фиг,5 — двухрядная разборная декадная кассета с емкостями из агрессивного материала; на фиг,6 — каркас с емкостями, разрез; нэ фиг,7 — то же, вид сбоку.

Устройство содержит блок 1 подачи кассет с зонами подачи кассет (питатель), сбора

KBc(;eT (HBKollMTBJlb) и рабочей, дозаторы 2 и

3, пробоотборник 4, устройство 5 переноса пробоотборного патрубка, пробоотборный патрубок 6, подвижный кронштейн пробоотборного патрубка 7, мешалки 8 с приводом, устройство 9 обмыва с приводом, ванночку 10, двухрядную спаренную ràññåту 11, пазы (ловители) 12, выступы 13, постоянные магниты 14, датчики 15 — 24, блок управления 25, толкатель кассет 26, компенсатор 27 толщины кассет с вращающимися роликами, съемный каркас 28, фиксаторы

29, дополнительные емкости 30, В одном блоке подачи кассет 1 транспортируются в зонах питателя, накопителя и рабочей двухрядные декадные кассеты 11 с одинаковым шагом между емкостями, спаренные с помощью двух пазов 12 и двух выступов 13 и двух постоянных магнитов 14 в единый конструктив, причем расстояние ат оси крайних емкостей до торцов кассеты равно половине шага между емкостями. Зто позволяет при перемещении кассет 11 друг

35 за другом образовать сплошную цепь емкостей с одинаковым шагом, Устройство переноса г1робоотбарного патрубка 5 содержит подвижный кронштейн 7 с закрепленными на нем двумя мешалками 8 и патрубком 6 на расстоянии между ними, равном расстоянию между рядами кассет.

Под мешалками 8, находящимися вместе с патрубком 6 в первом рабочем положении (при дозировании отобранной пробы), установлено устройства для их обмыва 9, имеющее ванночку 10 с проточной водой, перемещающуюся с помощью привода в вертикальной плоскости, совершая возвратно-поступательное движение, обеспечивая погружение и вывод из нее мешалок 8, В случае работы с агрессивными средами на декадную кассету 11 устанавливается швеллерообразный съемный каркас 28 с отверстиями на параллельных сторонах для дополнительных емкостей 30 с фиксаторами

29 для каждой емкости, перемещающейся оператором в пределах каркаса 28. В случае транспортирования в одном блоке подачи 1 однорядных и двухрядных кассет 11 в рабочей зоне блока подачи кассет 1 напротив датчиков 15 — 19 касательна к движущей кассете 11 установлен компенсатор толщины кассет 27; выполненный в виде подпружиненной планки с вращающимися роликами.

Кронштейн 7 имеет два рабочих положения: первое — когда пробоотборный патрубок 6 расположен над емкостью декадной спаренной кассеты 1 1 в ряду, где готовится проба, а мешалки 8 расположены над ванночкой 10, и второе — когда пробоотборный патрубок 6 погружен в емкость декадной кассеты 11 в ряду для отбора аликвот, а мешалки 8 погружены в емкости декадной кассеты 11 в ряду, где готовится проба для перемешивания смеси пробы и реагента.

Перемещение, опускание и подъем пробоотборного патрубка 6 и мешалок 8 осуществляются подвижным кронштейном 7.

В блоке подачи кассет 1 установлены датчики 15 — l9, управляющие работой пробоподготовительных устройств; в зоне накопителя установлены датчики 21 и 22, а в зоне питателя установлены датчики 23 и 24 механизма перемещения кассет, Датчики 15 — 19, 21-24, например, индуктивные датчики, датчик 20, например, геркон.

Устройство работает следующим образом.

Блок подачи кассет 1 загружается партией иэ десяти декадных спаренных кассет

1 и включением кнопки "ПУСК" блока управления 25 кассеты 11 из питателя перемещается в рабочую зону с помощью механизма перемещения, работающего по получении команды отдатчика 15 при касании с движущей кассетой 11. При касании с да1 чиком 16 от устройства переноса пробоотборного патрубка 5 кронштейн 7 перемещается и погружает пробоотборный патрубок 6 в первую емкость первого ряда кассеты 11, Пробоотборное устройство 4 отбирает заданную аликвоту раствора и с помощью кронштейна 7устройства 5 вновь переносит патрубок 6 и аликвота дозируется в первую емкость второго ряда кассеты 11. Далее кассета перемещается на один шаг в рабочей зоне блока подачи кассет 1, а кронштейн 7 устройства переноса 5 погружает пробоотборный патрубок 6 во вторую емкость первого ряда кассеты 11, где производится отбор аликвоты и с помощью устройства переноса 5 перемещает пробоотборный патрубок 6, устанавливая его нац второй емкостью второго ряда кассеты 11. 8 это время кассета 11 касается датчиков 17 и 18, которые дают команду о включении дозаторов реагентов 3 и 4, т,е. осуществляется дозирование аликвоты во вторую емкость второго ряда кассеты 11 и дозирование реагента в первую емкость второго ояда кассеты 11. Кассета 11 вновь перемещается в рабочей зоне на шаг с помощью механизма перемещения в блоке подачи 1, Пробоотборный патрубок 6 погружается в третью емкость первого ряда кассеты 11, а первая мешалка 8 — в первую емкость второго ряда кассеты 11, Одновременно производится отбор аликвоты из третьей емкастл первого ряда кассеты 11 и перемешивание смеси в первой емкости второго ряда кассеты 11, после чего кронштейном 7 пробоотборный патрубок 6 устанавливается над третьей емкостью второго ряда кассеты 11, а мешалки

8 над ванночкой 10 с проточной водой. Б это время срабатывает датчик 19 от устройства обмыва 10 и осуществляется одновременно дозирование аликвоты в третью емкость первого ряда кассеты 11, реагента — дозатором 3 во вторую емкость второго ряда кассеты 11, также подъем ванночки 10 с погружением в нее и обмыв мешалок 8 и возвращение ванночки 10 в исходное положение, Кассета 11 перемещается еще на один шаг в рабочей зоне. Патрубок 6 погружается в четвертую емкость первого ряда кассеты 11, а первая мешалка 8 — во вторую емкость второго ряда кассеты 11, Производится одновременно отбор аликвоты из четвертой емкости первого ряда кассеты 11 и перемешивание смеси во второй емкости второго ряда кассеты 11, после чего патрубок 6 устанавливается над четвертой емкостью второго ряда кассеты 11, а мешалки 8

3

40 — над ванночкой 10 с проточной водой, За" тем осуществляется одновременно доэироВание аликвоты в четвертую емкость, а реагснтов доэаторами 2 и 3 соответственно в третью и первую емкости второго ряда кассеты 11. а также подъем ванночки 10, погружение в нее и обмыв мешалок 8 и возвращение ванночки 10 в исходное положение и т.д. Далее цикл подготовки проб проиэводитс аналогично описанному, т.е, при нахождении кронштейна 7 устройства переноса 5 в одном из рабочих положений (фиг.3) производится отбор аликвоты из и-ой емкости первого ряда кассеты 11, а в двух других предшествующих емкостях (n — 2 и n—-4) второго ряда кассеты 11 — перемешивание проб. В другом рабочем положении производится дозирование аликвоты в и-ую емкость второго ряда кассеты 11 и дозирование реагентов дозаторами 2 и 3 соответственно в две другие предшествующие емкости (n — 1 и п-3) и обмыв мешалок. Далее при движении кассета 11 касается датчика

20 и срабатывает устройство счета кассет

1i С помощью датчиков 21 и 22 происходит срабатывание механизма перемещения кассет 11 B зону накопителя. При заполнении накопителя процесс автоматической обг>аботки партии проб (десять кассет — сто проб) заканчлвается, причем в емкостях второго ряда кассеты 11 находятся приготовленные пробы, а в емкостях первого ряда кассеты 11 — сстаток исход" ûõ проб для контроля или анализа, Продолжительность цикла подготовки одной IlpQ6bl длится до 12 с (в зависимости от объемов отбираемых аликвот проб, и дозируемых реагентов), Объемы отбираемых проб колеблются от 0,1 до 10 мл, а дозируемых реагентов от 0,1 до 20 мл, При необходимости контрольных проверок выборочных проб или их подготовки для повторных анализов кассета 11 разьединяется (фиг.3}, к ез половине с исходными пробами присоединяется другая половина с пустыми чистыми емкостями. Такие кассеты устанавливаются в блоке подачи 1 устройства, На блоке управления 25 набирается информация о номерах емко50 стей, подлежащих контролю, и выборочные пробы для контроля или все подряд для повторных анализов автоматически готовятся, как это было описано. Если необходимо произвести разбавление приготовленных проб, то к половине кассеты 11 с приготовленными пробами присоединяется другая половина с чистыми пустыми емкостями.

Двухрядные кассеты устанавливаются в блоке подачл 1 и производится их обработка по описанному алгоритму, Т.е. отбирается

1702225 аликвота пробы из емкости первой половины кассеты 11, переносится и доэируется в емкости второй половины кассеты 11 и туда же доэируется раэбавитель и т,д. Если пробоподготовка производится с высокоагрессивными средами, то для этого достаточно иметь швеллерообраэный съемный каркас

28 с дополнительными емкостями 30 с фиксаторами 29 для каждой емкости 30. Для удобства транспортирования в одном блоке 10 подачи 1 однорядных и двухрядных кассет

11 в рабочей зоне блока подачи " кассет, напротив датчиков 15-19 касательно к движущейся кассете установлен компенсатор

27 толщины кассет в виде подпружиненной планки с вращающимися роликами. Компенсатор 27 позволяет учитывать возможный разброс размеров по толщине кассеты

11, а также размеров деталей и погрешностей сборки элементов блока подачи 1. Таким образом, декадная спаренная кассета

11 выполняет роль командоэадающего элемента, который при контакте с датчиками

15-24 вкл ю чает соответствующие и робоподготовительные устройства. В результате поступления каждой последующей кассеты в рабочей зоне образуется сплошная цепь кассет, при которой все датчики 15 — 19 остаются замкнутыми, т.е, обеспечивается разрешение на работу всех пробоподготовительных устройств, а запуск механизма перемещения кассет осуществляется по сигналу от пробоотборника и только после выполнения каждым пробоподготовительным устройством заданной ему функции (дозирование, перемешивание и т.д,) по электрической цепи, коммутация которой обеспечивается от датчиков 15 — 19 к соответствующим им устройствам пробоподготовки. Последняя кассета 11 последовательно размыкает все датчики 15 — 24, Толкатель 26 механизма перемещения кассет 11 в питателе, соприкасаясь с датчиком 23, переключает его на реверс, при этом осуществляется возврат толкателя 26 в исходное положение, где механизм перемещения кассет 11 в питателе отключается при отсутствии контакта с датчиком 24.

Применение разделяющейся двухрядной кассеты 11 позволяет увеличить производительность анализов и создать удобство в эксплуатации. Так, например, после приготовления партии проб кассеты 11 могут быть разделены и каждая из половин может быть использована одновременно для различных видов анализа: с приготовленными пробами — на фотоколориметр, а с исходными раствооами — на пламенный фотометр или иономер, т.е. там, где не требуется подготовки пробы, и т.д, 15

Возможность наличия в однсм ряду двухрядной кассеты исходного раствора, а в другом ряду д я приготовления проб — свободных емкостей обеспечивает минимально возможное перемещение пробоотбсрного патрубка от емкости с исходной пробой к емкости для се приготовления (в предлагаемом устройстве оно составляет менее 20 мм), Исключается возможность отрыва капли пробы с пробаотборного патрубка, т,е. обеспечивается гарантировaííàÿ метрология результатов анализа, а также уменьшаются в два раза габариты устройства, Применение спаренных двухрядных декадных кассет позволяет при проведении массовых анализов за рабочую смену анали-ировать да 2000 образцов одновременно по 6-10 показателям. т.е. готовить.одновременно до 20,0 тыс. проб и вести их точный количественный учет.

Возможность сохранения каждого исходного раствора (пробы) до получения результатов измерений обеспечивает достоверность контроля проб, .Формула изобретения

1. Аналитический комплекс для пробоподготовки жидких сред, содержащий блок подачи кассет с емкостями и датчиками, связанными с пробоотборником, устройством переноса пробоотборного патрубка с кронштейнами, дозаторами, блоком управления и приводами, отличающийся тем,что, с целью обеспечения достоверного контроля проб, повышения производительности и уменьшения металлоемкости, один иэ блоков подачи кассет выполнен в виде двухрядных кассет, образованных иэ двух кассет с помощью пазов-выступов и магнитов, с одинаковым шагом между емкостями в каждом ряду, причем расстояние от оси крайних емкостей до торцов кассет равно половине шага между емкостями, а один кронштейн устройства переноса пробоотборного патрубка снабжен перемешивающими устройствами и пробоотборным патрубком, расстояние между которыми равно расстоянию между рядами емкостей кассет, причем перемешивающие устройства снабжены промь1 вочными устройствами, выполненными в виде ванночки с проточной водой, подсоединенной к приводу.

2, Комплекс по п.1, отлича ющийс я тем, что, с целью повышения удобства работы с агрессивными средами, кассета снабжена швеллерообразным каркасом с отверстиями на параллельных сторонах и дополнительными емкостями, размещенными в отверстиях и "íàáæåííûìè прижимными фикса орами для каждой емкости, 1702225 установленными с возможностью вертикального перемещения емкостей в пределах каркаса.

Э. Комплекс по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью удобства эксплуатации, повышения производительности, блок подачи кассет снабжен установленным напротив датчика касательно к движущей кассете компенсатором толщины кассет, выполнен5 ным, например, в виде подпружиненной планки с роликами, 1702225,Упю д Л gg Лиг нахапитепи щ g литаееля

1702225

Составитель Е.Гарбуз

Техред M.Moðãåíòàë

Корректор Т.Палий

Редактор Н.Горват

Заказ 4536 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