Устройство для контроля жидкости в потоке на наличие механических частиц — SU 1157419 (original) (raw)

(19) ( 3) 4-2 СУДАРСТОЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР 1 О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Ленинградское научно-производственное объединение технологического оборудования по производству готовых лекарственных средств "Прогресс (53) 551.508(088.8)(56) 1, Патент Франции В 2175395, кл. 6 О М 15/00, 1973.2. Авторское свидетельство СССР У 486251, кл. С О 1 М 15/00, 1975 (прототип).(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЖИДКОСТИ В ПОТОКЕ НА НАЛИЧИЕ ИЕХАНИ. ЧЕСКИХ ЧАСТИЦ, содержащее контрольную камеру с отражающей внутренней поверхностью, средство для создания капиллярного потока исследуемой жидкости с прозрачной емкостью в зоне . контроля, расположенной в одном иэ 11 6 01 В 21/85, 15/00 фокусов отражающей поверхностиконтрольной камеры, регистрирующуюсистему с фотоприемником, установленным в другом ее фокусе, и осветительную систему, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышенияточности контроля и .упрощения устройства, контрольная камера выполнена в виде эллиптического цилиндрас основаниями, при этом прозрачнаяемкость выполнена в виде капиллярнойтрубки, расположенной параллельнообразующей этого цилиндра, а осветительная система размещена вдоль оситрубки,2. Устройство о й, 1, с т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона исследуемых жидкостей, контрольная камера - по крайней мере одно из ее оснований выполнено с возможностью воэвратнопоступательного перемещения и фикса-. ции вдоль оси цилиндра.Изобретение относится к контролючастоты лекарственных средств, например инъекционных растворов, и можетнайти применение в производстве жидких продуктов, к чистоте которых 5предъявляются повышенные требования,например, для инъекционных растворовв фармацевтической, витаминной и других отраслях промышленности,Известен спектрометрдля измерений Оразмеров частиц, содержащий контрольную камеру с внутренней поверхностью,выполненной в форме шара Ульбрихтаи имеющую отверстия для входа и выхода исследуемойжидкости исветовогопотока, а также каналы для подводаотфильтрованного воздуха для сохранения капиллярности жидкости в зонеконтроля, экран, .задерживающий прохождение прямого светового потока,осветительную систему, установленнуюперед камерой перпендикулярно потокужидкости, регистрирующую системус фотоэлектронным умножителем прозрачный капиллярный туб , диаметркоторого уменьшается в районе зоныконтроля, служащий для ввода исследуемой жидкости и отфильтрованной(эталонной), и второй прозрачныйкапиллярный туб, с воронкой длявывода исследуемой жидкости Ц,Однако при использовании устройства оценка величины инородных тел,содержащихся в контролируемой жидкости, достаточно сложна и ненадежнав связи с необходимостью наполнения З 5контрольной камеры той же жидкостью,что и контролируемая, но предварительно тщательно отфильтрованной.Чувствительность и надежность обнаружения инородных тел недостаточно высока, так как наличие экрана препятствует прохождению к свето- приемнику прямого светового потока, рассеянного инородными частицами, а также вводит дополнительные погрею. ности иэ-за отражений световых потоков от самого экрана и деталей его крепления. Кроме того, имеются потери лучистой энергии вследствие экранирования световоспринимающей поверхности фотоприемника, которая не вписывается во внутреннюю поверх" ность сферы.Возможно появление ошибок из-за образования брызг на участке зоны контроля при входе раствора в воронку, которые фиксируются как инородные тела. Невозможна длительная эксплуата-ция спектрометра в производствнныхусловиях, так как сфера контрольнойкамеры изнутри покрывается .толстым(2,5-3,0 мм) слоем накопленной окисимагния, обладающим наилучшими фотометрическими свойствами, но механически очень непрочным.Наиболее близким к предложенному техническому решению является устройство для контроля жидкости в потокена наличие механических частиц,содержащее контрольную камеру сотражающей внутренней поверхностью,средство для создания капиллярного потока исследуемой жипкости с прозрачной емкостью в зоне контроля, расположенной в одном иэ фокусовотражающей поверхности контрольнойкамеры, регистрирующую систему сфотоприемником, установленным вдругом ее фокусе, и осветительнуюсистему.При этом осветительная системаи рабочая поверхность фотоприемника размещены соосно большой осисимметрии контрольной камеры, а дляэкранирования прямого воздействияизлучения на рабочую поверхностьфотоприемника устройство снабженогасителем излучения коническойформы 2.В известном устройстве, такимобразом, несколько снижены потерилучистой энергии вследствие экранирования рабочей поверхности фотоприемника, которая не вписывается вовнутреннюю поверхность сферы. Однакоустановка гасителя вводит дополнительные погрешности из-за отраженныхсветовых потоков от самого гасителяи элементов его крепления, Крометого, создание в устройстве вокругконтролируемого потока воздушнойрубашки сопровождается возникновени-,ем завихрений, что способствуетпопаданию, вместе с воздухом дополнительных частиц, а это также снижаетточность измерений,Целью изобретения является повышение точности контроля и упрощение устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для контроля жидкости в потоке на наличие механических частиц, содержащем контрольную камеру с отражающей внутренней поверхностью, средство для создания капиллярного потока исследуемой жидкости с прозрачной емкостью в зонеконтроля, расположенной в одномиэ фокусов отражающей поверхностиконтрольной камеры, регистрирующуюсистему с фотоприемником, установленным в другом ее фоку е, и осветительную систему, контрольная камера выполнена в виде эллиптическогоцилиндра с основаниями, прн этомпрозрачная емкость выпоЛнена в виде 30капиллярной трубки, расположеннойпараллельно образующей этого цилиндра, а осветительная система размещена вдоль оси трубки,Кроме того, для расширения диапазона исследуемых жидкостей контрольная камера - по крайней иереодно из ее основания выполнено свозможностью возвратно-поступательного перемещения и фиксации вдольоси цилиндра.Контроль жидкости, например инъекционных растворов, указанным способом можно осуществлять в процессефильтрации и/или для установлениянеисправности фильтрующих элементов.Изобретение позволяет уменьшитьпогрешность измерений и упроститьустройство за счет исключения гасителя, а также необходимости созданиявоздушной рубашки вокруг контроли 1руемого потока,Процесс контроля предусматривает обнаружение частиц размером порядка 5 мкм и выше (с учетом величинымаксимально допустимых для инъекционных растворов размеров частиц).На практике установлено, что величиназагрязненности растворов (количествочастиц в единице объема) колеблетсяв широких пределах (в одном литрераствора в пределах 1 О -10 частиц),а ьНижний предел диапазона указывает напригодность раствора к использованиюв .медицинских целях. Применение впредлагаемом устройстве фотоприемни- фка, например фотоэлектронного умножителя, обладающего интегральнымсвойством преобразования лучистойэнергии, требует наличия в зонеконтроля одной частицы(для превильной регистрации величины и количества посторонних механических частицв потоке жидкости),для чего зонаконтроля должна быть ограничена приконтроле не только в поперечном Исечении (что достигается капнллярностью потока), но и по высоте.Минимальная высота контрольной 19 фкамеры Н должна соответствоватьмриверхнему пределу количества частицв одном литре раствора и можетбыть рассчитана по известной формулеНЧМлн,. л 2 1И (угде / - объем, приходящийся на однучастицу и равный10У=- - 1 мл/ч10 фг 1 - диаметр капиллярв (внутренний диаметр прозрачнойтрубки).Скорость прохождения контролируемой жидкости в соответствии с установленной высотоФ определяется по известной формуле)где 1 - минимальное время контроля.Если количество частиц в контролируемой жидкости не велико (т,е. загрязненность незначительна), то контрольная камера должна быть высокой, так как увеличение зоны контроля приводит к повышению световой энергии, попадающей на фотоэлектрический умножитель, вследствие увеличения косинуса угла падения (,телесного угла) светового потока на отражающую поверхность эллиптического отра" жвтеля, т.е. к повьппению чувствительности и надежности обнаружения. Однако при значительной высоте контрольной камеры увеличивается вероятность попадания в зону контроля одновременно нескольких частиц и ,получения от них суммарного сигнала (интегральный эффект). Таким образом, для обеспечения контроля жидкостей в значительном диапазоне загрязненности требуется изменять высоту камеры (в обратно пропорциональной зависимости от загрязненности) до установления оптимальной высотыНа фиг. 1 показан пример конструк. тивного выполнения устройства для обнаружения частиц (без регистрирующей системы), вертикальный разрез, иа фиг, 2 - структурная схема устройства на фиг. 3 - схема прохождения световых лучей, рассеянных частицаииоУстройство содержит (фиг.и 2) осветительную систему 1, установлен 1157419.ную вдоль оси прозрачной капиллярнойтрубки 2, (средство для созданиякапиллярного потока с прозрачнойемкостью), н содержащую источник 3света, в качестве которого может 5быть использована обычная лампа накаливания, и линзу 4, служащую дляформирования освещенной эоны 5 конт.роля, контрольную камеру 6, крышку7 и корпус 8. Капиллярная трубка 2 10пересекает контрольную камеру 6с отражающей внутренней поверхностью9, выполненную в виде эллиптическогоцилиндра с основаниями 10 и 11,причем по крайней мере одно из оснований (на фиг. 1 основание 10),установлено с возможностью возвратно-поступательного перемещения иФиксации вдоль оси цилиндра с помощью регулировочного винта 12 и упор Оной шайбы 13. В одном из Фокусовф 1отражающей поверхности цилиндраустановлен фотоприемник 14, а в другом Фокуде(1) размещена прозрачнаятрубка 2. Устройство также содержит. 25волоконный световод 15 с модулятором16, осветитель 17, служащий длякалибровки устройства, и фиг.2)регистрирующую систему, содержащуюусилитель 18, ширине полосы пропускания которогЬ согласована с длительностью импульсов, возникающихпри прохождении инородными теламиконтрольной камеры 6, анализатор 19импульсов для распределения импульсов, поступающих последовательново времени, по величинам амплитуд,Функционально связанных с размерами.инородных частиц, и для суммирования импульсов, имеющих одинаковыеамплитудные значения, цифропечатаю- ффщее устройство 20 для фиксациина бумажной ленте информации околичестве и величине амплитудимпульсов, соответствующих количеству и геометрнческим.размерам 1 вели- "5чинам инородных частиц, насос 21для прокачивання контролируемойжидкости непрерывно или отдельнымидозами. Отражающая поверхность 9покрыта зеркальным покрытием, имею Фщим максимальный коэффициент отражения. Зона 5 контроля расположена вфокальной плоскости отражающейповерхности цилиндра, ограничена его,высотой инаходнтся на уровне чувствятельности элементафотоприемника 14.Устройство работает следующимобразом,До начала контроля включают осве"титель 17, модулируют световой потокмодулятором 16 и передают его черезсветовод 15 на фотоприемник 14,обеспечивая получение на выходе анализатора 19 импульсов сигнала, соответствующего частице с минимальнодопустимым размером. Перемещениемоснования 10 с помощью регулировочного винта 2 и упорной шайбы 13устанавливают минимальную высотуконтрольной камеры 6, определеннуюпо указанной формуле,Контролируемый поток жидкости спостоянной скоростью, соответствующей минимальной высоте контрольнойкамеры, непрерывно или отдельнымидозами пропускают через прозрачнуюкапиллярную трубку 2 снизу вверх.Одновременно световой поток отисточника 3 света через линзу 4 проходит по капиллярной трубке 2, освещая поток исследуемой жидкости иобразуя зону 5 контроля. Увлекаемыепотоком жидкости инородные частицыв зоне контроля рассеивают световыепотоки, Рассеянный световой поток1 1 фиг, 3) суммируется со световымипотоками Е,Г, Г, Г и другимиотраженными от поверхности 9 потокамии концентрируется на чувствительномэлементе фотоприемника 14. Последовательность импульсов с выхода фотоприемника подается на усилитель 18и анализатор 19 импульсов, С последнего информация поступает на цифропечатающее устройство 20, показаниекоторого соответствует количествучастиц, находящихся в контролируемомобъеме жидкости. Если показание цифропечатающего устройства 20 соответствует высшему пределу максимальнойграницы диапазона, то контроль осуществляют на минимальной высоте,Если показания цифропечатающегоустройства ниже высшего предела максимальной границы диапазона, то спомощью винта 12 и упорной шайбы 13осуществляют перемещение основания10 (меняют высоту контрольной камеры)до тех пор, пока показания цифропечатающего устройства не начнут уменьшаться. Достигнутая высота камерыявляется оптимальной для надежногоконтроля жидкости, и при этой высотеосуществляют определение размеров исчет частиц описанным способом.Таким образом, ограничение высотыконтрольной камеры осуществляют вобратно пропорциональной эависимостиот эагряэненности контролируемойжидкости. С выхода аналиэатора 19сигнал может поступать на устройство управления или ЭВМ для определения пригодности раствора и воэможности испольэования его в проиэводстве.5749 г.Г Непомнящаяай Корректор И. По оставитель ехред М.Па рковепк едакт илиал ППП "Патент", г. Увгород, ул. Проектная,аказ 3359/41 ТиражВНИИПИ Государствен по делам изобретен 3035, Москва, Ж97 Подписноего комитета СССРи открытийРаушская наб., д. 4/5

Смотреть

Устройство для контроля жидкости в потоке на наличие механических частиц