DE10210048C1 - Vorrichtung zur Probenvorbereitung und/oder Probenaufgabe für ein Injektionssystem eines Chromatographen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Probenvorbereitung und/oder Probenaufgabe für ein Injektionssystem eines Chromatographen, mit einem schrittweise verfahrbaren Magazin (1) für nebeneinander angeordnete Probenrohre (2) und einer zwischen zwei Endstellungen senkrecht zur Transportrichtung des Magazins (1) über einen Motor (11) bewegliche Hubeinrichtung (6), die einen Greifer (7) für ein Probenrohr (2) trägt, sowie mit einer Übergabeeinrichtung für ein Probenrohr (2), wobei die Hubeinrichtung wenigstens einen den Greifer (7) tragenden Teleskopgewindezylinder (8) umfaßt, der mehrere ineinander angeordnete Gewindezylinder aufweist, von denen der innere oder äußere Gewindezylinder (8a, 8d) drehfest zum Transportschlitten (1) angeordnet ist, während der jeweils andere durch den Motor (11) verdrehbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Probenvorbereitung und/oder Probenaufgabe für ein Injektionssystem eines Chromatographen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Probenaufgabevorrichtung dient dazu, aus einem Magazin Probenrohre zu entnehmen und in ein Injektionssystem eines Chromatographen, etwa eines Gaschromatographen, zu überführen. Dort können die in den Probenrohren enthaltenen Proben beispielsweise einer Thermodesorption unterzogen werden, wie beispielsweise in DE 44 19 596 C1 beschrieben ist. Nach der Entnahme der Probenrohre aus dem Magazin ist es notwendig, diese aus der Magazinebene anzuheben. Hierzu ist es bekannt, eine zwischen zwei Endstellungen verstellbare Hubeinrichtung vorzusehen, die eine Aufnahmeeinrichtung für ein Probenrohr aufweist. Die Hubeinrichtung wird hierbei durch einen motorisch betriebenen Scherenmechanismus gebildet. Dieser ist jedoch wenig stabil und empfindlich und damit störungsanfällig.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Probenvorbereitung und/oder Probenaufgabe für ein Injektionssystem eines Chromatographen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die robust und stabil ist.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Dadurch, daß eine Hubeinrichtung verwendet wird, die wenigstens einen Teleskopgewindezylinder umfaßt, der jeweils mehrere ineinander angeordnete Gewindezylinder aufweist, von denen der innere Gewindezylinder drehfest angeordnet ist, während der äußere Gewindezylinder motorisch verdrehbar ist, ergibt sich eine stabile und robuste Konstruktion, die entsprechend wenig störanfällig ist.

Wenn zwei zueinander beabstandete Teleskopgewindezylinder verwendet werden, können deren äußere Gewindezylinder für eine parallele Bewegung synchron oder für eine winkelverschobene Bewegung asynchron angetrieben werden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch in Frontansicht eine Vorrichtung zur Probenvorbereitung und/oder Probenaufgabe für ein Injektionssystem eines Gaschromatographen.

Fig. 2 zeigt in Seitenansicht eine Hubeinrichtung in ausgefahrener Stellung für eine Vorrichtung zur Probenvorbereitung und/oder Probenaufgabe für ein Injektionssystem eines Gaschromatographen.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf die Hubeinrichtung von Fig. 2.

Fig. 4 zeigt vergrößert einen Schnitt längs der Linie A-A von Fig. 2.

Fig. 5a und 5b zeigen schematisch eine Übergabe eines Probenrohrs.

Fig. 6a bis 6g zeigen schematisch einen Arbeitszyklus eines Greifers der Hubeinrichtung.

Fig. 7 zeigt im Schnitt ein Probenrohr mit Adapter.

Fig. 8 zeigt das Probenrohr mit Adapter von Fig. 7 in eine nur ausschnittweise gezeigte Thermodesorptionseinrichtung eingesetzt.

Fig. 9 zeigt im Schnitt eine weitere Ausführungsform eines Probenrohrs mit Adapter.

Fig. 10 zeigt vergrößert einen Ausschnitt aus Fig. 9.

Fig. 11 zeigt eine zusätzliche Ausführungsform eines Probenrohrs mit Adapter.

Fig. 12 zeigt vergrößert einen Ausschnitt aus Fig. 11.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung umfaßt ein horizontal (in Fig. 1 senkrecht zur Papierebene) sowie schrittweise verfahrbares Magazin 1, das Probenrohre 2 mittels Klammern 3 parallel zueinander quer zur Richtung, in der das Magazin 1 verfahrbar ist, und horizontal angeordnet aufnimmt. Neben der Vorrichtung ist eine Thermodesorptionseinrichtung 4 eines Gaschromatographen angeordnet, in die aufeinanderfolgend Probenrohre 2 aus dem Magazin 1 eingesetzt und deren Proben einer Thermodesorption unterworfen werden, wonach anschließend die Probenrohre 2 zurück in das Magazin 1 transportiert werden.

Die Vorrichtung umfaßt auf einer Platte 5 angeordnet eine Hubeinrichtung 6 mit einem Greifer 7 für ein Probenrohr 2.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt die Hubeinrichtung 6 zwei mit Abstand zueinander angeordnete Teleskopgewindezylinder 8, die jeweils mehrere, im dargestellten Fall vier ineinander angeordnete Gewindezylinder 8a, 8b, 8c, 8d aufweist, die über Kugeln miteinander in Eingriff stehen, um möglichst leichtgängig zu sein. Die jeweils inneren Gewindezylinder 8a sind infolgedessen, daß an ihnen der Greifer 7 befestigt ist, gegenüber der Platte 5 drehfest angeordnet. Die jeweils äußeren Gewindezylinder 8d sind außenumfänglich mit einem Zahnkranz 9 versehen, so daß sie gemeinsam und damit synchron über einen Zahnriemen 10 durch einen Elektromotor 11 mit nachgeschaltetem Getriebe antreibbar sind.

Statt des äußeren Gewindezylinders 8d kann auch der innere Gewindezylinder 8a angetrieben sein, während der äußere Gewindezylinder 8d feststeht.

Wenn nur ein Teleskopgewindezylinder 8 verwendet wird, ist der innere Gewindezylinder 8a beispielsweise über eine in der Platte drehfest geführte Führungstange drehfest zur Platte 5 zu halten.

Auf der Platte 5 ist ferner zweckmäßigerweise und insbesondere für den Fall, daß nicht nur die beiden Endpositionen des Greifers 7, sondern auch wenigstens eine dazwischen liegende Position ansteuerbar sein soll, ein Drehwinkelgeber 12 zur Überwachung der Ausfahrhöhe der Teleskopgewindezylinder 8 vorgesehen. Am Greifer 7 ist ein ausziehbares Übertragungsband 13 des Drehwinkelgebers 12 durch Einhängen befestigt, dessen Auszuglänge ein Maß für die Ausfahrhöhe der Teleskopgewindezylinder 8 darstellt.

Auf der Platte 5 befindet sich eine Platine 14 mit elektrischen Bauteilen zum Steuern der Bewegung der Hubeinrichtung 6 und des Greifers 7. Hierzu gehören auch Trimmer 15 in einer Anzahl entsprechend der Anzahl der von der Hubeinrichtung 6 anzufahrenden Positionen, die über die Trimmer 15 einstellbar sind.

Der Greifer 7 umfaßt eine langgestreckte Schiene 16, die auf den inneren Gewindezylindern 8a befestigt ist und unterseitig einen Elektromotor 17 über eine Halterung 17a trägt. In die Schiene 16 sind gegenüberliegend zwei die Schiene 16 überragende Greiferklammern 18 eingehängt, die über mehrere U-förmige Federbleche 19 in Öffnungsrichtung vorgespannt sind, d. h. die Federwirkung der Schenkel der Federbleche 19 ist nach außen gerichtet. Auf der Schiene 16 ist ein Mikroschalter 20 angeordnet, der von einem vom Greifer 7 aufgenommenen Probenrohr 2 betätigt wird. Der Mikroschalter 20 triggert in einem solchen Fall den Elektromotor 17, dessen Welle 21 eine Schließeinrichtung in Form einer Platte 22 mit Stiften 23 trägt. Die Stifte 23 greifen an mit den Greiferklammern 18 verbundenen, in den Bereich der Stifte 23 ragenden Schenkeln 24 an, wobei ein Schenkel 24 kürzer als der andere ist, so daß die Schenkel in Öffnungsstellung der Greiferklammern 18 aneinanderstoßen, jedoch die Stifte 23 getrennt an den beiden Schenkeln 24 angreifen können, vgl. z. B. Fig. 6a. Durch Drehung um 90° werden die Greiferklammern 18 in Eingriff mit einem darin befindlichen Probenrohr 2 gebracht und gehalten, vgl. z. B. Fig. 4 oder 6d.

Die Spreizeinrichtung kann auch aus einer Kurvenscheibe bestehen.

Eine Übergabeeinrichtung zum Übergeben eines von dem Greifer 7 erfaßten Probenrohrs 2 umfaßt einen in Längsrichtung etwa mittels eines geführten Schlittens, einer Spindel od. dgl. verfahrbaren gestuften und Dichtungen aufweisenden Verschlußkegel 25, vgl. Fig. 5a, 5b. Der Verschlußkegel 25 nimmt ein Ende des vom Greifer 7 gehaltenen Probenrohrs 2 auf, woraufhin sich der Greifer 7 öffnet und das Probenrohr 2 zum Weitertransport in die Thermodesorptionseinrichtung 4, deren Ventilkopfaufnahme 26 in Fig. 5a, 5b gezeigt ist, frei gibt. Die Hubeinrichtung 6 fährt dabei in die Ausgangsstellung zurück, damit der Verschlußkegel 25 passieren kann.

Der Bewegungszyklus der Hubeinrichtung 6 und des Greifers 7 ist in den Fig. 6a bis 6g schrittweise dargestellt. Gemäß Fig. 6a befindet sich die Hubeinrichtung 5 in ihrer unteren eingefahrenen Stellung. Der Greifer 7 ist geöffnet. Das Magazin 1 wird um einen Schritt weiter und damit so über den Greifer 7 gefahren, daß sich ein Probenrohr 2 über diesem befindet, Fig. 6b. Die Hubeinrichtung 6 wird in eine Zwischenstellung angehoben, in der das Probenrohr 2 vom Greifer 7 aufgenommen wird und den Mikroschalter 20 betätigt, Fig. 6c. Dies löst eine 90°-Drehung des Elektromotors 17 und damit ein Schließen des Greifers 7 aus, der in dieser Stellung gehalten wird, Fig. 6d. Danach wird die Hubeinrichtung 6 in ihre obere Endstellung angehoben, Fig. 6e. Das Probenrohr 2 wird vom Verschlußkegel 25 an einem Ende ergriffen und der Greifer 7 wird durch den Elektromotor 17 geöffnet, Fig. 6f. Die Hubeinrichtung 6 fährt in ihre untere Endstellung, damit der Verschlußkegel 25 passieren kann.

Nach Vornahme der Thermodesorption wird das Probenrohr 2 in umgekehrter Richtung wieder abgeholt und im Magazin 1 abgelegt, wonach der gesamte Vorgang wiederholt wird.

Anstelle einer Thermodesorptionseinrichtung 4 kann auch eine beliebige andere Injektionseinrichtung für einen Chromatographen oder eine Probenvorbereitungsvorrichtung verwendet werden, in die und aus der Probenrohre 2 eingesetzt bzw. entnommen werden.

Gemäß Fig. 7, 8 ist das Probenrohr 2 in einem metallischen Positionierrohr 27 eingeklebt, das zugleich ein hierzu koaxiales Trägergasrohr 28 über einen Dichtkonus 29 und eine Distanzhülse 29a an einem Ende und eine etwa durch Kleben mit dem Trägergasrohr 28 verbundene Aufnahme 30 für den Verschlußkegel 25 am andere Ende aufnimmt. Die Aufnahme 30 ragt aus dem Positionierrohr 27 hervor, um mit dem Verschlußkegel 25 abgedichtet in Eingriff gebracht werden zu können. Der Dichtkonus 29 sitzt im Probenrohr 2. Außerdem besitzt das Probenrohr 2 an der dem Verschlußkegel 25 abgewandten Seite eine mit einer kleinen Durchtrittsöffnung versehene Andruckplatte 31. Letztere drückt beim Einsetzen etwa in ein beheizbares Rohr 32 der Thermodesorptionseinrichtung 4 gegen eine von einem Anschlußstück 33 aufgenommene Feder 34, wodurch die Abdichtung zwischen Probenrohr 2 und Trägergasrohr 28 bei der Thermodesorption sichergestellt wird. Eine Aufnahme 26 der Thermodesorptionseinrichtung 4 ist mit einer Bohrung 35 zur Trägergaszufuhr versehen, die mit einer Bohrung 36 im Verschlußkegel 25 kommuniziert, von welcher zugeführtes Trägergas in das Trägergasrohr 28 gelangt, um desorbierte Substanzen durch das Anschlußstück 33 hindurch abzuführen.

Gemäß Fig. 9, 10 füllt das Trägergasrohr 28 das Positionierrohr 27 aus und ist mit einer umlaufenden Nut 37 versehen, wo das Positionierrohr 27 eingebördelt ist. Hierbei nimmt der Verschlußkegel 25 das Trägergasrohr 28 direkt auf.

Bei der in den Fig. 11, 12 dargestellten Ausführungsform umfaßt die Dichtung 29 das Probenrohr 2 außenkonisch. Hierzu besitzt das Trägergasrohr 28 einen Fortsatz 28a, auf den die Dichtung 29 aufgeschoben ist, die mit ihrem Dichtungskegel das Ende des Probenrohrs 2 umfaßt.

Die Dichtung 29 bewirkt eine gasdichte Verbindung zwischen Probenrohr 2 und Trägergasrohr 28, so daß keine außenumfängliche Umströmung stattfindet, wodurch an der Außenfläche befindliche Verschmutzungen wie Fingerabdrücke die Probenanalyse nicht beeinträchtigen können.

Dementsprechend lassen sich durch die Verwendung eines Positionierrohrs 27 unterschiedliche Probenrohre 2 mit der gleichen Vorrichtung handhaben.

Claims (15)

1. Vorrichtung zur Probenvorbereitung und/oder Probenaufgabe für ein Injektionssystem eines Chromatographen, mit einem schrittweise verfahrbaren Magazin (1) für nebeneinander angeordnete Probenrohre (2) und einer zwischen zwei Endstellungen senkrecht zur Transportrichtung des Magazins (1) über einen Motor (11) bewegliche Hubeinrichtung (6), die einen Greifer (7) für ein Probenrohr (2) trägt, sowie mit einer Übergabeeinrichtung für ein Probenrohr (2), dadurch gekennzeichnet, daß die Hubeinrichtung wenigstens einen den Greifer (7) tragenden Teleskopgewindezylinder (8) umfaßt, der mehrere ineinander angeordnete Gewindezylinder mit einem inneren Gewindezylinder (8a) und einem äußeren Gewindezylinder (8d) aufweist, von denen der eine drehfest zum Magazin (1) angeordnet ist, während der andere durch den Motor (11) verdrehbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Teleskopgewindezylinder (8) den Greifer (7) tragen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teleskopgewindezylinder (8) synchron durch den Motor (11) antreibbar sind.

4. Vorrichtung nach Ansprach 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Gewindezylinder (8a) gemeinsam über einen Zahnriemen (10) antreibbar sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindezylinder über Kugeln miteinander in Eingriff stehen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehwinkelgeber (12) zur Überwachung der Ausfahrhöhe des wenigstens einen Teleskopgewindezylinders (8) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Greifer (7) ein ausziehbares Übertragungsband (13) des auf dem Magazin (1) angeordneten Drehwinkelgebers (12) befestigt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifer (7) zwei federnd vorgespannte Greiferklammern (18) sowie einen gegen die Federvorspannung an den Greiferklammern (18) angreifenden Elektromotor (17) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (17) über eine Schließeinrichtung an Schenkeln (24) der Greiferklammern (18) angreift.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifer (7) einen Mikroschalter (20) aufweist, durch den bei Aufnahme eines Probenrohrs (2) der Elektromotor (17) in Gang setzbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Greiferklammern (18) mit Schenkeln (24) in einer Schiene (16) eingehängt sind, wobei wenigstens eine im wesentlichen U-förmige Blattfeder (19) quer zur Längsrichtung der Greiferklammern (18) angeordnet mit ihren freien Schenkeln an den Schenkeln (24) angreift.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Probenrohr (2) mit einem Adapter in Form eines Positionierrohrs (27) mit darin abgedichtet eingesetztem Trägergasrohr (28) versehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Probenrohr (2) in das Positionierrohr (27) eingeklebt ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägergasrohr (28) im Positionierrohr (27) eingebördelt ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Probenrohr (2) über eine Dichtung (29) mit Innen- oder Außenkonus mit der Trägergasrohr (28) gasdicht in Verbindung steht.