DE1284660B

DE1284660B - Probengeber fuer Gaschromatographen

Info

Publication number: DE1284660B
Application number: DE1966B0087705
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Dr Dietrich; Krueger Helmut; Jentzsch; Henker Kurt
Original assignee: Bodenseewerk Perkin Elmer and Co GmbH
Current assignee: PE Manufacturing GmbH
Priority date: 1966-06-24
Filing date: 1966-06-24
Publication date: 1968-12-05
Also published as: CH468639A; GB1179459A; NL6708405A; DE1297904B; NL154595B

Description

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Das Hauptpatent 1 208 523 betrifft einen Proben- Druckes am Säuleneingang wird Probensubstanz geber für Gaschromatographen, insbesondere zum durch die Kanäle angesaugt. Der Dosiervorgang wird periodischen Aufgeben von flüssigen Proben für unterbrochen, indem das Ventil in der Trägergaspräparative Zwecke, bei welchem ein abgeschlossenes leitung wieder geöffnet wird. Wenn dann das Proben-Vorratsgefäß über eine drosselnde Verbindungs- 5 gefäß von der kanülenartigen Verbindungsleitung ableitung mit einer zum Eingang der Trennsäule ge- gezogen wird, dann strömt das Trägergas auch in führten Trägergasleitung verbunden und während relativ starkem Strom durch die Verbindungsleitung einer vorgegebenen Zeit eine Druckdifferenz zwischen in die Atmosphäre aus. Hierdurch wird die Ver-Vorratsgefäß und Trägergasleitung erzeugbar ist. bindungsleitung von Rückständen der Probe geGegenüber vorbekannten Einrichtungen, bei denen io reinigt, so daß diese nicht stören, wenn anschließend auf das Vorratsgefäß ein Überdruck gegeben wird, eine andere Probe aufgegeben wird. Bei einem welcher die Probensubstanz durch die Verbindungs- Probengeber für präparative Zwecke, wie er im leitung in den Trägergasstrom drückt, sieht das Hauptpatent beschrieben ist, stören solche Rück-Hauptpatent 1 208 523 vor, daß in der Trägergas- stände nicht, da immer nur ein und dieselbe Probenleitung vor der Mündung der Verbindungsleitung 15 substanz aufgegeben wird.

eine Drossel eingebaut ist, die durch eine Umgehungs- Bei abgenommenem Probengefäß tritt ein relativ

leitung überbrückt wird, und daß die Umgehungs- starker Trägergasstrom durch die Verbindungsleitung zwecks Probenaufgabe absperrbar ist. Es leitung aus, was zu einem unerwünschten Trägergaswird dann die Atmosphäre über der Probe auf den verlust führt. Es ist wünschenswert, diesen Träger-Eingangsdruck des Trägergases vor der Drossel und 20 gasaustritt unter Beibehaltung der notwendigen Spül-Umgehungsleitung gebracht, solange die Umgehungs- funktion auf ein gewisses Maß zu begrenzen, leitung geöffnet ist. Wenn das Ventil in der unge- Das kann beispielsweise dadurch geschehen, daß

drosselten Umgehungsleitung abgesperrt wird, dann in der Verbindungsleitung ein Umschalthahn antritt an der Drossel ein dynamischer Druckabfall auf. geordnet ist, durch welchen in einer Schaltstellung Der Druck am Eingang der Trennsäule sinkt, und da 25 der Trägergaseingang über einen Teil der Verbinin dem Vorratsgefäß noch der bisherige, ungedrosselte dungsleitung und eine Drossel mit der Atmosphäre Trägergasdruck herrscht, wird die Probe durch die und der restliche Teil der Verbindungsleitung bis zu Verbindungsleitung in die Trennsäule gesaugt. Bei deren probenseitigem Ende mit einer Spülgasquelle der Anordnung nach dem Hauptpatent 1 208 523 verbindbar ist.

wird als Verbindungsleitung auch schon eine Kapillare 30 Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß nach verwendet, also ein enges Rohr mit einem Durch- Abnahme des Probengefäßes die Verbindungsleitung messer in der Größenordnung von 0,1 bis 1 mm. Die mit ihrem Ende durch eine selbstdichtende Membran »Drossel«, an welcher der Druckabfall auftritt, kann hindurch in ein mit einem drosselnden Auslaß verim Grenzfall natürlich auch den Strömungswider- sehenes Gefäß einführbar ist. stand »unendlich« besitzen, d.h. ganz entfallen. Es 35 Eine besonders vorteilhafte Konstruktion besteht ist dann vor dem Eingang der Trennsäule ein Ventil darin, daß die kapillare Verbindungsleitung einen angeordnet. Wenn dieses Ventil geöffnet ist, herrscht Kolben geradlinig zentral durchdringt, der in einem am Eingang der Trennsäule der Trägergas-Eingangs- mit einem drosselnden Auslaß versehenen Zylinder druck. Bei geschlossenem Ventil sinkt der Druck abdichtend beweglich ist, daß der Zylinder an seiner über die Trennsäule auf Atmosphärendruck ab. 40 Stirnfläche mit einer selbstdichtenden Membran ver-

Die im Hauptpatent 1 208 523 beschriebene Aus- sehen ist, und daß zwischen der Stirnfläche des Zyführungsform ist ein Probengeber für die wiederholte linders und der des Kolbens eine Druckfeder vorAufgabe ein und derselben flüssigen Probe, vor allem gesehen ist, welche den Kolben bzw. Zylinder in für präparative Zwecke. Der vorliegenden Zusatz- einer solchen Lage zu halten sucht, daß das Ende der erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Prinzip ge- 45 kapillaren Verbindungsleitung innerhalb des Zymäß dem vorerwähnten Hauptpatent für die Aufgabe linders liegt.

beliebig wechselnder unterschiedlicher Proben an- Wenn keine Probe aufgegeben wird, ist das Ende

wendbar zu machen. der als Kanüle ausgebildeten Verbindungsleitung

Die Zusatzerfindung geht aus von einem Proben- innerhalb des Zylinders angeordnet. Das Trägergas geber für Gaschromatographen, bei welchem ein ab- 50 strömt gedrosselt über den gedrosselten Auslaß desgeschlossenes Probengefäß über eine drosselnde Ver- selben in die Atmosphäre ab. Wenn eine Probe aufbindungsleitung in Gestalt einer Kapillare mit dem gegeben werden soll, dann wird das Probengefäß mit Eingang der Trennsäule verbunden und in einer zum seiner selbstabdichtenden Membran von unten gegen Eingang der Trennsäule geführten Trägergasleitung den Zylinder gedrückt und schiebt den Zylinder ein Ventil angeordnet ist, das zwecks Probenaufgabe 55 gegen die Wirkung der Feder nach oben. Hierbei absperrbar ist, und besteht darin, daß zwecks Ent- sticht die Kanüle erst durch die den Zylinder abnähme der Probe aus dem mit einer selbstdichtenden schließende Membran und durchsticht anschließend Membran abgeschlossenen Probengefäß die kapillare die Membran des Probengefäßes. Trägergas strömt Verbindungsleitung als Stechkanüle ausgebildet ist. in das Probengefäß. Wenn jetzt das Ventil im Träger-

Aus einem oder mehreren solcher Probengefäße 60 gasstrom geschlossen wird, dann wird Probe in die können nacheinander verschiedene Proben auf- Säule angesaugt. Nach dem erneuten Öffnen dieses gegeben werden, indem die als Kanüle ausgebildete Ventils wird das Probengefäß nach unten abgezogen, Verbindungsleitung durch die selbstdichtende Mem- worauf der Zylinder sich automatisch wieder über das bran hindurchgestochen wird, wobei das Ventil in der offene Ende der Kanüle schiebt und dessen Membran Trägergasleitung geöffnet ist und sich in dem Gefäß 65 sich selbst abdichtet. Es kann dann kein Trägergas der Trägergasdruck aufbaut. Nach Absperren des unkontrolliert ausströmen.

Ventils ist das Gefäß über die Trennsäule mit der Bei Probengebern zum Aufgeben flüssiger Proben

Atmosphäre verbunden, und durch das Absinken des ist vorteilhafterweise die Verbindungsleitung zwischen

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zwei Probenaufgaben zwecks Reinigung auf eine er- wird. Es tritt jetzt Trägergas über die Verbindungshöhte Temperatur aufheizbar. leitung 24,28 in das Probengefäß 20, so daß sich

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in dort ein dem Trägergasdruck entsprechender Druck den Zeichnungen dargestellt und im folgenden be- aufbaut,
schrieben: 5 Wenn das geschehen ist, schließt das Magnetventil

F i g. 1 zeigt als Schaltbild eine erste Ausführungs- 16, wodurch der Druck am Trennsäuleneingang 18, form; der ja über die Trennsäule mit der Atmosphäre ver-

F i g. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform bunden ist, absinkt und Probensubstanz aus dem bei der Probenaufgabe; Probengefäß 20 über die Verbindungsleitung 24, 28

F i g. 3 zeigt diese Anordnung in Ruhephase io angesaugt wird,
zwischen den Probenaufgaben; In der nächsten Phase wird das Magnetventil 16

F i g. 4 zeigt eine dritte Ausführungsform während wieder geöffnet. Am Trennsäuleneingang 18 tritt der der Probenaufgabe; volle Trägergasdruck auf, und die Probenaufgabe

F i g. 5 und 6 zeigen die gleiche Anordnung in wird unterbrochen. Daraufhin wird das Ventil 26 umRuhe- bzw. Spülstellung. 15 geschaltet. Es ist jetzt über Nut 40 eine Verbindung

Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 strömt das zwischen Leitung 24 und der gedrosselten Auslaß-Trägergas über einen Druckminderer 10, ein Filter leitung 36 hergestellt, über welche ein Trägergasstrom 12, einen Druckfeinregler 14 und ein Schnellschluß- in die Atmosphäre fließt. Von der Abzweigleitung 32 ventil in Gestalt eines Magnetventils 16 zum Eingang strömt Trägergas über die Nut 42 und Kanüle 28 zum 18 einer gaschromatographischen Trennsäule. Eine ao Probengefäß 20. Letzteres wird jetzt abgezogen, so aufzugebende Probe befindet sich in einem Proben- daß auch dieser Trägergasstrom in die Atmosphäre gefäß 20, das oben durch eine selbstdichtende Mem- tritt. Durch diese Trägergasströme erfolgt eine bran 22 abgeschlossen ist. Von dem Trennsäulen- Spülung der mit Probensubstanz in Berührung geeingang 18 geht eine kapillare Verbindungsleitung kommenen Leitungsteile 24 und 28 und der Nuten 40 aus, die hier aus zwei Teilen besteht: Der erste Teil 25 und 42 des Umschaltventils. Der Probengeber steht 24 geht bis zu einem Umschalthahn 26, und der jetzt für eine erneute Probenaufgabe mit einer zweite Teil geht von dem Umschalthahn 26 aus und anderen Probensubstanz zur Verfügung,
endet in einer Kanüle 28. Von einer Trägergasleitung F i g. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform

30 zweigt hinter dem Druckminderer eine Leitung 32 während der Probenaufgabe. Der Grundaufbau ist mit einer Drossel34 ab, die ebenfalls zu dem Um- 30 ähnlich wie in Fig. 1, jedoch kommt der Umschaltschalthahn 26 führt. Eine vierte Leitung 36 geht von hahn 26 in Fortfall. Ebenso entfallen die Leitungen dem Umschalthahn 26 ab und führt über eine Drossel 32 und 36 mit den Drosseln 34 und 38. Eine Kanüle 38 in die Atmosphäre. Der Hahn 26 weist zwei 41, welche hier den Verbindungskanal bildet, ist gegenüberliegende, etwa über 90° sich erstreckende unmittelbar zum Trennsäuleneingang 18 geführt und Nuten 40 und 42 auf. In der einen Schaltstellung ist 35 bei 43 gehaltert. Die Kanüle 41 wird durch die Memüber die Nut 40 die Leitung 24 mit der Leitung 36 bran 22 hindurchgestochen. Wenn das Magnetventil und über die Nut 42 die Leitung 32 mit der Kanüle 16 offen ist und am Trennsäuleneingang 18 der volle 28 verbunden. In der anderen Schaltstellung des Trägergasdruck herrscht, wird dieser Druck über die Umschalthahns verbindet die Nut 42 die Leitung 24 Kanüle 41 auf das Gefäß 20 übertragen. Nach Abmit der Kanüle 28 und die Nut 40 die Leitung 32 mit 40 sperren des Ventils 16 sinkt der Druck am Trennder Leitung 36. säuleneingang, und es wird Probensubstanz aus dem

Der beschriebene Probengeber funktioniert wie Gefäß 20 angesaugt. Dieser Dosiervorgang wird befolgt: endet, wenn das Ventil 16 wieder öffnet. Wenn dann

Zunächst ist das Magnetventil 16 geöffnet. Leitung das Probengefäß 20 von der Kanüle 41 abgezogen 24 ist über die Nut 40 des Umschaltventils 26 mit der 45 wird, dann tritt ein starker Trägergasstrom durch die gedrosselten Auslaßleitung 36 verbunden. Die ge- Kanüle aus, welcher eine Reinigung derselben von drosselte Leitung 32 ist über die Nut 42 mit der frei- Resten der Probensubstanz bewirkt,
liegenden Kanüle 28 verbunden. Auf beiden Wegen Im allgemeinen würde dieser starke Trägergas-

strömt (gedrosselt durch die Drosseln 34 und 38) strom auf die Dauer zu einem untragbaren Verlust Trägergas in die Atmosphäre und reinigt dabei die 50 an Trägergas führen. Aus diesem Grunde ist gemäß Verbindungsleitung 24, 28 und die Nuten 40, 42 des F i g. 3 ein Spülgefäß 44 mit einer selbstdichtenden Umschaltventils 26 von Resten der Probensubstanz Membran 46 und einer Auslaßdrossel 48 vorgesehen, von der vorhergehenden Probenaufgabe. Die Kanüle 41 wird durch die Membran 46 hin-

Es wird dann die Kanüle 28 durch die selbst- durchgestochen, so daß sie jetzt in dem Spülgefäß 44 dichtende Membran 22 des Probengefäßes 20 hin- 55 endet. Es kann dann nur noch ein durch die Drossel durchgestochen. Es kann dabei eine gas- oder dampf- 48 bestimmter Strom von Trägergas austreten,
förmige Probe aufgegeben werden. Die Kanüle 28 Auf einem ähnlichen Prinzip beruht die in den

kann auch in eine Flüssigkeit eintauchen. Schließlich F i g. 4, 5 und 6 dargestellte Ausführungsform. Auch kann man auch die Probe von der gesättigten dort ist der Grundaufbau ähnlich wie in F i g. 1 bzw. Atmosphäre oberhalb einer Probenflüssigkeit nehmen. 6₀ Fig. 2 und 3. Eine den Verbindungskanal bildende

Sobald die Kanüle 28 durch die Membran 22 hin- Kanüle 50 ist hier zentral durch einen Kolben 52 durchgestochen worden ist, wird der Hahn 26 um- hindurchgeführt. Auf dem Kolben 52 gleitet ein Zygeschaltet. Die Nut 42 verbindet jetzt die Probe über linder 54, welcher mittels eines O-Ringes 56 abdie Kanüle 28 und Leitung 24 mit dem Trennsäulen- gedichtet ist. Der Zylinder 54 weist in seiner unteren eingang 18. Die Kanüle 28 und Leitung 24 bilden 65 Stirnfläche einen zentralen Durchbruch 58 auf. Dieser zusammen die »Verbindungsleitung«. Das Magnet- Durchbruch 58 wird durch eine selbstdichtende SiIiventil 16 ist noch geöffnet, so daß am Trennsäulen- kongummimembran 60 abgeschlossen. Die Membran eingang 18 noch der volle Trägergasdruck wirksam 60 wird von einer Kappe 62 gehalten, welche auf das

Ende des Zylinders 54 aufgeschraubt ist und einen mit dem Durchbruch 58 fluchtenden Durchbruch 64 aufweist.

Am oberen Ende des Zylinders ist eine Überwurfmutter 66 aufgeschraubt, welche sich in Ruhestellung mit ihrem inneren Flansch an eine Schulter 68 des Kolbens 52 anlegt und die Bewegung des Zylinders 54 nach unten hin begrenzt. Eine Feder 70 sucht den Zylinder 54 nach unten zu drücken, wie in Fig. 5 dargestellt ist. Bei der Stellung von F i g. 5 befindet sich das Ende der Kanüle 50 fluchtend mit den Durchbrüchen 58 und 64 im Inneren des Zylinders 54. Der Innenraum des Zylinders 54 steht über eine drosselnde Kapillare 72, die wendelförmig um den Zylinder 54 herumgewickelt ist, mit der Atmosphäre in Verbindung.

Die beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt: Im Normalzustand befindet sich der Probengeber in der Stellung von F i g. 5. Durch die Kanüle 50 tritt ein Trägergasstrom in den Innenraum des Zylinders 54 ao und über die Kapillardrossel 72 gedrosselt ins Freie. Zur Probenaufgabe wird das Probengefäß 20 mit der selbstdichtenden Membran 22 von unten gegen den Zylinder 54 gedrückt und schiebt diesen gegen die Wirkung der Feder 70 nach oben. Dabei tritt die as Kanüle 50 durch die Öffnung 58, sticht durch die selbstdichtende Membran 60, tritt durch die öffnung 64 und sticht durch die Membran 22 hindurch, so daß sie mit ihrem Ende in das Probengefäß ragt. Wenn jetzt das Magnetventil 16 absperrt, wie in F i g. 4 gezeigt ist, dann wird in der beschriebenen Weise Probensubstanz angesaugt, bis das Ventil 16 wieder öffnet. Beim Abziehen des Probengefäßes 20 schiebt sich der Zylinder 54 automatisch wieder über das Ende der Kanüle 50, so daß dann das Trägergas nur noch in der beschriebenen Weise gedrosselt austreten kann. Wenn man zum kräftigen Durchspülen der Kanüle 50 kurzzeitig einen stärkeren Trägergasstrom wünscht, kann man den Zylinder 54 zurückdrücken, so daß das Ende der Kanüle 50, wie in F i g. 6 dargestellt, durch die Membran 60 hindurchstößt und in die Atmosphäre mündet.

Die beschriebene Anordnung ist bedienungsmäßig denkbar einfach. Sie gestattet ein schnelles und einfaches Auswechseln der Silikongummimembran 60.

Bei Probengebern für flüssige Proben ist eine Heizung vorgesehen, mittels welcher die Verbindungsleitung auf eine Temperatur oberhalb derjenigen Temperatur aufheizbar ist, bei welcher der schwerstflüchtige Probenbestandteil verdampft. Durch ein solches Aufheizen zwischen den einzelnen Probenaufgaben in Verbindung mit den Spülströmen werden die Probenreste aus dem System entfernt. Anschließend kann die Verbindungsleitung, gegebenenfalls mit Hilfe eines Gebläses, wieder auf ihre Betriebstemperatur abgekühlt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Probengeber für Gaschromatographen, bei welchem ein abgeschlossenes Probengefäß über eine drosselnde Verbindungsleitung in Gestalt einer Kapillare mit dem Eingang der Trennsäule verbunden und in einer zum Eingang der Trennsäule geführten Trägergasleitung ein Ventil angeordnet ist, das zwecks Probenaufgabe absperrbar ist, nach Anspruch 3 des Patentes 1208 523, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Entnahme der Probe aus dem mit einer selbstdichtenden Membran (22) abgeschlossenen Probengefäß (20) die kapillare Verbindungsleitung (28, 41, 50) als Stechkanüle ausgebildet ist.

2. Probengeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindungsleitung ein Umschalthahn (26) angeordnet ist, durch welchen in einer Schaltstellung der Trennsäuleneingang (18) über einen Teil (24) der Verbindungsleitung und eine Drossel (38) mit der Atmosphäre und der restliche Teil (28) der Verbindungsleitung bis zu deren probenseitigem Ende mit einer Spülgasquelle verbindbar ist, während in der anderen Schaltstellung des Umschalthahnes (26) der Trennsäuleneingang (18) mit der Probe (20) und die Abzweigleitung (32) über die Drossel (38) mit der Atmosphäre verbindbar ist.

3. Probengeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülgasquelle über eine gedrosselte Abzweigung (32) der Trägergasleitung (30) anschaltbar ist.

4. Probengeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Abnahme des Probengefäßes (20) die Verbindungsleitung (41) mit ihrem Ende durch eine selbstdichtende Membran hindurch in ein mit einem drosselnden Auslaß (48) versehenes Gefäß (44) einführbar ist.

5. Probengeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kapillare Verbindungsleitung (50) einen Kolben (52) geradlinig zentral durchdringt, der in einem mit einem drosselnden Auslaß (72) versehenen Zylinder (54) abdichtend beweglich ist, daß der Zylinder (54) an seiner Stirnfläche mit einer selbstdichtenden Membran (60) versehen ist und daß zwischen der Stirnfläche des Zylinders (54) und der des Kolbens eine Druckfeder (70) vorgesehen ist, welche den Kolben (52) bzw. Zylinder (54) in einer solchen Lage zu halten sucht, daß das Ende der kapillaren Verbindungsleitung (50) innerhalb des Zylinders liegt.

6. Probengeber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche des Zylinders (54) fluchtend mit der kapillaren Verbindungsleitung (50) einen Durchbruch (58) aufweist, welcher durch die Membran (60) abgedeckt ist, und daß die Membran (60) durch eine mit einem entsprechenden Durchbruch (64) versehene, auf das Ende des Zylinders (54) aufgeschraubte Kappe (62) gehalten wird.

7. Probengeber nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der drosselnde Auslaß (72) eine um den Zylinder wendelförmig herumgelegte Kapillare aufweist.

8. Probengeber nach einem der Ansprüche 1 bis 7, zum Aufgeben flüssiger Proben, dadurch gekennzeichnet, daß an der Verbindungsleitung (28,41,50) zwecks Reinigung zwischen zwei Probenaufgaben eine Heizvorrichtung vorgesehen ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen