DE2141244A1 - Probeventil fur ein Gerat zum Nach weis eines Gasgemisches - Google Patents

Description

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Patentanwälte I ^ *+ *t

Dlpl.-lnt». R. ΒΪΕΤΖ sen.
Dipl-'.nn· ^κ· LAMP.IECHT

Dr.-I.ig. FJ. TJ C: E Y Ζ jr.
β München £2, Stainsdorfstr. 10

08-17.417P(17.418H) 17. 8. 1971

HYDRONAUTICS-ISRAEL Ltd., Rehovoth (Israel)

Probeventil für ein Gerät zum Nachweis eines

Gasgemisches

Die Erfindung betrifft ein Probeventil für ein chromatographisches oder ein anderes, zum Nachweis mindestens eines vorbestimmten Bestandteiles in einem umgebenden Medium - wie beispielsweise Luft - geeigneten Gerätes.

Der Nachweis von spezifischen, organischen oder anderen Bestandteilen in Luft ist für verschiedene wissenschaftliche Zwecke erforderlich. Mit dem ständig steigenden Interesse an den Problemen der Luftverschmutzung stieg das Bedürfnis nach einem zweckmäßigen Gasnachweisgerät außerordentlich. Der Bedarf an einem feinfühligen, kontinuierlich arbeitenden, transportablen, automatischen, gut trennenden und vielseitigen Gemischprüfgerät beschränkt sich nicht nur auf Verschmutzungsnachweise der Luft. Ein

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Bedarf besteht auch seit längerer Zeit auf anderen Gebieten, so z. B. dem der Grubensicherheit, wo der Nachweis von explosiven Gasen in den Vettern für die Sicherung des Lebens und der Sächgüter außerordentlich wichtig ist.

Verschiedene Versuche wurden zur Entwicklung eines für die Bestimmung eines spezifischen Bestandteiles in Luft geeigneten Gerätes durchgeführt. Plasma-chromatographische Detektoren, Massenspektrometer, UV- und IR-Spektro-Photometer, Kraftstoffzellen, GasChromatographen und verschiedene Ionisierungsdetektoren sind nur einige der Instrumente, welche zur Erzielung einer hohen Peinfühligkeit, eines kontinuierlichen, automatischen Betriebes, einer guten Tragbarkeit, einer hohen Selektivität und einer vielseitigen Verwendbarkeit entwickelt wurden.

Obgleich die meisten dieser Instrumente auf verschiedenen Gebieten erfolgreich eingesetzt werden konnten, konnte doch keines von ihnen die oben genannten Forderungen voll erfüllen und allen Ansprüchen genügen, die an ein derartiges Instrument zum Messen spezifischer Bestandteile in der Luft hinsichtlich der Genauigkeit sowie der Zweckmäßigkeit gestellt werden. Die Gaschromatographie scheint die Methode zu sein, die die Anforderungen am weitesten erfüllt. Zwei Hauptprobleme stehen jedoch der Verwendung eines Gaschromatographes zum Abscheiden und Messen organischer Luftbestandteile entgegen. Diese Probleme liegen einmal in der Probenahme und zum anderen in der Selektivität. Eine hohe Selektivität kann durch die Wahl einer geeigneten Kolonne sowie eines selektiven Detektors erreicht werden; das Problem der Probenahme bleibt jedoch bestehen.

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Das Einführen einer Luftprobe in eine gas-chromatische Kolonne oder in irgendein anderes zweckmäßiges Prüfgerät erfolgt in der Regel mit Hilfe einer Spritze oder durch Verwendung eines Gasprobenventils. Obgleich diese Verfahren sowie die einzelnen bisher verwendeten Ventile ihren Zweck weitgehend erfüllen, weisen sie doch verschiedene beträchtliche Nachteile auf.

Beispielsweise kann sich Luft beim Einsaugen mit den zu analysierenden organischen Brüden vermischen, wobei diese Vermischung auf der hohen Stickstoff- und Sauerstoffkonzentration in der Luft gegenüber den geringen Gehalten an organischen Brüden beruht, die in der Probe enthalten sein können.

Eine plötzliche Injektion von 5 oder 10 ecm Luft kann eine schwerwiegende Störung der Durchflußleistung des Trägergases durch die chromatographische Kolonne bewirken, deren Stabilität außerordentlich wichtig ist. Darüber hinaus reicht die maximale Menge von 10 ecm Luft, die in einen GasChromatographen eingeleitet werden kann, für eine feinfühlige Bestimmung von organischen Gemischen nicht aus. Luftproben in der Größenordnung von mehreren Litern müssen eingeleitet werden, um Mengen von einem ppb und darunter zu bestimmen.

Aufgabe der Erfindung ist es, zur Beseitigung der Nachteile bekannter Meßgeräte ein besonderes, einfach gebautes, stabiles und billiges Probenventil zu schaffen, welches zusammen mit chromatographischen Kolonnen oder anderen zweckmäßigen Meßgeräten zum Nachweis mindestens eines vorbestimmten Bestandteiles eines umgebenden Mediums, wie z. B,- Luft,

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verwendet werden kann, und durch das die Meßgenauigkeit, die Selektivität und die Vielseitigkeit eines Gerätes dieser Art verbessert wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Probeventil zur Verwendung in mit einem Trägergas arbeitenden Gasmeßgeräten zum Nachweis von mindestens einem vorbestimmten Gasbestandteil in einem umgebenden Medium gelöst durch ein über eine erste Bohrung mit dem umgebenden Medium und über eine zweite Bohrung mit dem Gasmeßgerät verbundenes Gehäuse, in welchem ein Ventilkörper mit einer Bohrung zum wahlweisen Verbinden mit den Gehäusebohrungen beweglich angeordnet ist, durch Adsorptionsmittel zur Adsorption des zu untersuchenden Gasbestandteiles im Ventilkörper, durch Einstellelemente zum nacheinanderfolgenden Verschieben des Ventilkörpers in eine erste Position, in welcher die Ventilkörperöffnung mit der ersten Gehäusebohrung verbunden ist und in der das Adsorptionsmittel vom umgebenden Gas umströmt wird und eine zweite Position, in welcher die Ventilkörperöffnung mit der zweiten Gehäusebohrung kommuniziert, durch einen wahlweise einschaltbaren Erhitzer für das Adsorptionsmittel zum desorbieren des zu untersuchenden Gasbestandteiles aus dem Adsorptionsmittel und durch Mittel zum Leiten des Trägergases über das erwärmte Adsorptionsmittel, sowie zum Aufnehmen und Einleiten des desorbierten Gasbestandteiles in das Nachweisgerät.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der verschiebbar im Gehäuse montierte Ventilkörper eine Anzahl von Öffnungen auf, welche wahlweise in Kommunikation mit einer vorbestimmten Öffnung des Gehäuses gebracht werden können. Durch das wahlweise Erhitzen des Ad-

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sorptionsmittels in einer bestimmten Betriebsstellung können verschiedene zuvor durch das beispielsweise aus Platingewebe bestehende Adsorptionsmittel aufgenommene Gaskomponenten wieder abgegeben (desorbiert) werden, wobei die Förderung in bzw. durch die chromatographische Kolonne mittels eines Trägerga-ses, wie z. B. Helium, erfolgt.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfaßt das Probeventil ein Gehäuse, welches eine Vielzahl von Öffnungen zur entsprechenden Leitungsverbindung mit mindestens einer Zuleitung des Trägergases, des zu untersuchenden Gases und des Meßgerätes, z. B. der chromatographischen Kolonne, besitzt. Ein Ventilkörper ist beweglich im Gehäuse montiert, welcher mehrere Öffnungen zur selektiven Verbindung mit einer vorbestimmten Öffnung im Gehäuse aufweist. Der Ventilkörper iimfaßt weiterhin erste und zweite Kanäle, welche zu den jeweiligen Enden einer Ventilkörperöffnung führen und mit dieser in Leitungsverbindung stehen, wobei diese Öffnungen wahlweise mit den Öffnungen im Gehäuse verbunden werden können. Der Ventilkörper besitzt ferner erste und zweite Kanäle, die mit den benachbarten Öffnungen einer anderen Ventilkörperbohrung kommunizieren.

Diese Ausführung des erfindungsgemäßen Ventiles zur Absorbierung mindestens eines Bestandteiles aus einem umgebenden Medium umfaßt weiterhin ein Adsorptionsmittel, vorzugsweise Platindraht, welches in der ersten Ventilkörperbohrung gehalten ist. In Betriebsstellung kann der Ventilkörper wahlweise verstellt und das Adsorptionsmittel zur Abgabe des aufgenommenen Gasbestandteiles erhitzt werden, wenn die erste Ventilkörperöffnung in Leitungsverbindung mit dem Meßgerät steht.

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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen;

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Probeventils in einer ersten Stellung, bezogen auf eine chromatographische Kolonne;

Fig. 2 einen Längsschnitt der Ausführung nach Fig. 1, in welcher die Bewegung eines Adsorptionsballes im Ventil gezeigt ist;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Anordnung nach Fig. 1, hei welcher sich das Ventil in einer zweiten Stellung befindet;

Fig. h einen weiteren Längsschnitt der Ausführung nach Fig. 1, in welcher der Adsorberball in eine nahe der chromatographischen Kolonne liegende Position zurückgekehrt ist;

Fig. 5 eine teilgeschnittene Darstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils in vergrößerter Darstellung;

Fig. 6 das Ventil nach Fig. 5 in einer zweiten Position;

Fig. 7 eine teilgeschnittene Ansicht des Ventils nach Fig. 5 in einer dritten Position;

Fig. 8 einen Schnitt durch das Probeventil längs der Linie 8-8 in Fig. 7;

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Fig. 9 die teilgeschnxttene Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung mit dem Ventxl in einer ersten Stellung;

Fig. 10 das Ventil nach Fig. 9 in einer zweiten Stellung; Fig. 11 das Ventil nach Fig. 9 in einer dritten Stellung;

Fig. 12 einen Ausschnitt aus dem Probeventil längs der Schnittlinie 12-12 in Fig. 9;

Fig. 13 das Schaltbild einer A\isführung des erfindungsgemäßen Detektorsystems;

Fig. 1^ das Schaltbild eines weiteren Detektorsystems gemäß der Erfindung;

Fig. 15 eine weitere Ausführung des erfindungsgemäßen Ventilkörpers sowie des Ventilgehäuses im Schnitt, wobei der Ventilkörper in einer ersten Position steht;

Fig. 16 einen Schnitt durch den Ventilkörper längs der Linie 16 — 16 in Fig. 15» wobei das Ventilgehäuse weggelassen wurde;

Fig. 17 ein Schnitt durch den Ventilkörper längs der Schnittlinie 17-17 in Fig. 15;

Fig. 18 den Ventilkörper gemäß Fig. 17 mit dem Ventilkörper in einer ersten Stellung in schematischer Darstellung;

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Flg. 19 eine schematisehe Darstellung des Ventilkörpers, bei welchem dieser jedoch um h5 gegenüber der in Fig. 18 gezeigten Position verdreht wurde;

Fig. 20 den um 90 aus der Stellung nach Fig. 18 verdrehten Ventilkörper in schematischer Darstellung;

Fig. 21 eine schematische Darstellung dieser Ausführung des Ventilkörpers und des Detektorsystems gemäß der Erfindung.

Beim Detektorsystem nach der Erfindung wird grundsätzlich ein Ventilkörper verwendet, welcher vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen besteht und welcher in einem Gehäuse aus korrosionsfestem Stahl frei drehbar gelagert ist. Es können jedoch auch andere zweckmäßige Materialien für den Ventilkörper und für das Gehäuse verwendet werden» Das Gehäuse ist mit einer gaschromatographisehen Kolonne verbunden und derart ausgebildet, daß in seiner einen Position die umgebende atmosphärische Luft durch das Ventil fließen kann, wohingegen in einer zweiten Position das Ventil gegen die chromatographische Kolonne geöffnet ist.

Ein Adsorptionsmittel, beispielsweise eine Spule oder eine'Kugel aus Platindraht oder -gewebe, welches mit einer geeigneten Flüssigkeit beschichtet sein kann, wird zur Adsorption des nachzuweisenden Gasbestandteiles verwendet. Sobald Luft durch das Ventil und über das Adsorptionsmittel strömt, werden beispielsweise organische Bestandteile adsorbiert, während andere Gase ohne Absetzen weiter strömen

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können. Eine selektive Adsorption wird durch die Verwendung geeigneter bekannter Phasen erreicht. Nach der Adsorption wird das gesamte Adsorptionsmittel erwärmt und alle vorher daran abgelagerten Bestandteile desorbiert und durch ein geeignetes Trägergas, wie Helium, in die chromatographische Kolonne zur Analyse und Anzeige der Gegenwart oder des Fehlens der Bestandteile eingeleitet.

In den Fig. 1-4 ist eine Ausführung des erfindungsgemäßen Probeventils in vier verschiedenen Betriebsstellungen dargestellt.

Ein mit einer Anzahl von Bohrungen 22, 24, 26 und 28 versehenes Gehäuse 20 ist so montiert, daß seine Öffnung Z6 über ein Rohr 32 in Leitungsverbindung mit einer chromatographischen Kolonne 30 steht. Die Bohrungen 22 und 24 führen zu einem umgebenden Medium, wie beispielsweise zur Atmosphäre, während die Bohrung 28 mit einem Trägergas-Speicher, beispielsweise Helium, kommuniziert.

Ein Ventilkörper 34 ist im Gehäuse 20 um eine zentrisch angeordnete Achse drehbar montiert. Auch der Ventilkörper weist mehrere Bohrungen 36 und 38 auf, welche im wesentlichen V-förmig ausgebildet sind und miteinander kommunizieren.

Gemäß der Erfindung sind Adsorptionsmittel für einen vorher bestimmten Gasbestandteil in der Betriebsstellung im Ventilkörper 34 vorgesehen. Sie befinden sich zumindest während der selektiven Öffnung zum umgebenden Medium oder zur Atmosphäre in einer vorbestimmten Ventilkörperbohrung. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht das Adsorptions-

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mittel aus einem Platingewebeball 40, der im Ruhezustand in einem magnetisierbarer! Eisenhalter 42 im Rohr 32 gehalten ist. Bei dieser Ausführung können entsprechend angeordnete Elektromagnete den Halter wahlweise im Rohr 32 bewegen, um dadurch die Adsorptionskugel in eine erste der Ventilkörperbohrangen zu treiben, Hierfür umschließt der Elektromagnet 44 das Rohr 32» Zur Erwärmung des Adsorptionsmittels 40 ist ein als Heizofen 46 ausgebildeter Erhitzer vorgesehen, von dem ein Teil in den Fig. 1-4 und der vollständig in den Fig. 13 und 14 dargestellt ist. Der Ofen umschließt den Elektromagneten 44 und mindestens einen Teil des Rohres 32.

Beim Betrieb des Probeventils nach den Fig. 1-4 befindet sich ein kleiner Platingewebeball 40 anfangs in dem magnetisxerbaren Gewebehalter 42, welcher beispielsweise aus Eisen bestehen kann. Der Halter ist am unteren Ende des Rohres 32 angeordnet und vom Elektromagnet 44 umschlossen. Wie oben ausgeführt, wird der Elektromagnet sowie das Rohr 32 vom Heizofen 46 umschlossen, so daß die Temperatur der chromatographischen Kolonne 30 und des Kolonneneinlasses gesteuert werden kann. Der Ventilkörper 34 wird in eine erste Stellung verdreht, wobei eine erste 36 der Ventilkörperöffnungen durch das Gehäuse 20 abgedichtet und eine zweite 38 der Ventilkörperöffnungen über das Rohr 32 mit der chromatographischen Kolonne 30 in Leitungsverbindung steht. Diese Stellung ist in Fig. 1 gezeigt. Über elektrische Leitungen 50 und 51 wird der Elektromagnet 44 erregt, so daß der eiserne Gewebehalter 42 zusammen mit der Platingewebekugel nach aufwärts bewegt wird. Dadurch wird die Kugel 4o in den Ventilkörper und in dessen Öffnung 36 gedrückt, in welcher sie verbleibt« Das Rohr 32 und die ge-

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samte in den Fig. 1-4 gezeigte Anordnung werden vorzugsweise unter einem relativ geringen Winkel gegenüber der Vertikalen gehalten, so daß die Platingewebekugel 40 auch sicher in der Öffnung 36 (Fig„ 2) liegen bleibt.

Der Ventilkörper wird danach im Uhrzeigersinn so weit gedreht, bis dxe Bohrungen 36 und 38 mit den Bohrungen 24, 22 in Leitungsverbindung stehen (Fig. 3)· Falls Luft durch diese Öffnung und die Platinkugel strömt, werden verschiedene, evtl. in der Atmosphäre enthaltene Bestandteile von der Kugel adsorbiert. Die Luft kann bekannterweise durch die Öffnungen 22, 38,.36 und 24 mittels einer Pumpe 124 (Fig. 13 und 14) gefördert werden, so daß die Platingewebekugel 40 den oder die Bestandteile, die in der Atmosphäre enthalten sein können, adsorbiert und der gewünschte Nachweis erfolgen kann.

Nachdem Luft die Platingewebekugel 40 im Ventilkörper 34 in dessen zweiter Stellung eine bestimmte Zeitspanne durchströmt hat, wird der Ventilkörper in seine erste Stellung (Fig. 4) zurückgedreht, in welcher die Öffnungen 36 und 38 ebenso wie die Kugel 40 gegen die Atmosphäre abgedichtet sind und in der die Kugel 40 in ihrer Ausgangslage im Gewebehalter 42 zurückfallen kann. Da sich die Kugel 40 nunmehr innerhalb des vom Ofen 46 erwärmten Bereiches befindet, werden die auf der Kugel abgeschlagenen Beatandteile sofort desorbiert und durch ein über die Öffnung 28 eintretendes Trägergas, ζ. B. Helium, in die chromatographische Kolonne 30 gefördert.

Bestimmte Bestandteile der Atmosphäre werden dann von der chromatographischen Kolonne 30 zusammen mit weiteren

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bei der Abhandlung der Fig. 13 und 14 beschriebenen Meß- und Anzeigeelementen ermittelt und angezeigt»

In den FIg₀ ^- 5 - 8 ist eine weitere Ausführung des erfindungsgemäßen Probeventils gezeigte Das Gehäuse 20' ist mit einer Anzahl von Bohrungen zur Herstellung einer entsprechenden Leitungsverbindung zu mindestens einem Trägermedium, einem zu untersuchenden Medium aus der Umgebung, wie beispielsweise Luft, und einer chromatographischen Kolonne versehen. Wie ausgeführt, enthält das Gehäuse 20' Öffnungen 52 und 54, die eine Leitungsverbindung zu einem Trägergas, z. B. Helium, herstellen.

Weitere Bohrungen 56 und 58 stellen die Verbindung zur umgebenden Atmosphäre, z. B. Luft, her. Eine weitere Verbindung zur Atmosphäre erfolgt über eine Entlüftungsbohrung 60 und zur chromatographischen Kolonne 30 durch eine Bohrung 62.

Der beweglich im Gehäuse 20' angeordnete Ventilkörper 34' besitzt eine Anzahl von Öffnungen zur wahlweisen Verbindung mit einer vorbestimmten Bohrung im Gehäuse. Die Bohrungen 64 und 66 im Ventilkörper 34' liegen in verschiedenen Ebenen gegeneinander versetzt, wobei sie auch senkrecht zueinander verlaufen können. Obgleich die Bohrungen 64 und 66 in der hier beschriebenen Ausführung senkrecht zueinander verlaufen, ist dies nicht unbedingt erforderlich. Sie können unter verschiedenen Winkeln gegeneinander angeordnet sein, solange nur die entsprechenden Bohrungen im Gehäuse 20 mit ihnen übereinstimmen.

Wie aus Fig. 8 hervorgeht, weist das Gehäuse 20' zwei

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mit den Bohrungen 5k und 62 in Verbindung stehende Nuten 70 und 72 auf, über die jede der Ventilgehäusebohrungen 6k und 66 wahlweise mit den Gehäusebohrungen 5k und 62 verbunden werden kann, wodurch eine im wesentlichen konstante Strömung des Trägermediums durch die chromatographische Kontrolle während des' Ventilbetriebes aufrechterhalten werden kann. Dieser Vorteil wird bei der weiter unten folgenden Beschreibung der Arbeitsweise des Ventils genauer erläutert.

Bei dieser Ausführung wird die Platingewebekugel 40' in der Ventilkörperöffnung 6k gehalten. Ein Speicherkondensator 7k oder irgendein anderer bekannter elektrischer Energiespeicher ist über die Leitungen 76 und 78 mit dem Platingewebe 40' verbunden. Im Kreis des Kondensators 7k befindet sich eine elektrische Energiequelle 82 und ein Schalter 80, durch dessen Schließen der Kondensator entweder entleert oder an die Energiequelle 82 angeschlossen werden kann. Mit Hilfe der Leitungen 76 und 78 wird der Kondensator 7^· zum Erwärmen des Gewebes verwendet, da das Gewebe nicht wie bei der Ausführung nach Fig. 1-4 in den Bereich eines Erhitzers fallen kann. Ferner braucht das Gewebe 40' keine schraubenförmige Gestalt zu haben, sondem es kann beispielsweise flach ausgebildet sein.

Im Betrieb der in den Fig. 5-8 gezeigten Probeventilausführung wird der Ventilkörper 3k' in eine erste Stellung (Fig. 5) bewegt, in welcher die Ventilkörperbohrung 6k mit den Gehäusebohrungen 56 und 58 und mit der Atmosphäre verbunden ist. Gleichzeitig ist die zweite Bohrung 66 des Ventilkörpers mit den Nuten 70 und 72 sowie mit den Gehäusebohrungen 5k und 62 verbunden. In dieser ersten Stellung

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strömt das Trägergas, z. B. Helium, durch das Rohr 90,'die Bohrungen 54, 66 und 62 in die chromatographische Kolonne. Gleichzeitig wird Luft aus der Umgebung durch die Bohrungen 56, 64 und 58 mittels einer Pumpe 124 (Fig. 13 und 14) gefördert und durchströmt das Platingewebe 40', von welchem die in der Atmosphäre evtl. vorhandenen Bestandteile adsorbiert werden.

Zum Erhalt genauer und reproduzierbarer Ergebnisse bei der Messung vorbestimmter Gasbestandteile ist eine genaue Temperatursteuerung sowie eine gleichbleibende Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases durch die chromatographische Kolonne 30 notwendig. Daher ist es ein wesentlicher Vorteil dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Probeventils, daß eine im wesentlichen kontinuierliche und stetige Trägergasströmung über die Bohrung 66 durch die chromatographische Kolonne aufrechterhalten werden kann, solange das Platingewebe 40' dem atmosphärischen Einfluß ausgesetzt ist.

Nachdem das Gewebe 40' eine bestimmte Zeitspanne der Luft ausgesetzt worden ist, wird der Ventilkörper 34' im Uhrzeigersinn bis in seine in Fig. 2 gezeigte Position verdreht. Vor Erreichen dieser Stellung durchläuft der Ventilkörper 34' jedoch eine zweite Stellung (Fig. 6), in welcher die das Gewebe 40" enthaltende erste Ventilkörperbohrung 64 über die Bohrungen 52 und 60 mit dem Trägermedium verbunden ist und in der Bohrung 64 noch befindliche Restluft durch das Trägergas ausgespült wird. In dieser Stellung ist die zweite Bohrung 66 durch das Gehäuse 20· abgeschlossen. Durch Spülen dieser Öffnungen wird die Genauigkeit der Ergebnisse erheblich verbesserrt, da die gesamte Luft vor

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der Desorption aus dem System entfernt wird. Auf diese Weise werden Störanzeigen vermieden und ausschließlich nur die vom Platingewebe kO adsorbierten Gasbestandteile während ihres Durchlaufes durch die chromatographische Kolonne 30 angezeigt. Damit das Trägergas keine der vom Platingewebe kO adsorbierten Gaskomponenten ausspült, ist das Platingewebe kO¹ bei diesem Vorgang nicht erwärmt.

Der Ventilkörper 3^' wird danach in seine dritte Position (Fig. 7) verdreht, in welcher die erste Bohrung 6k über die Bohrung 5k mit dem Trägermedium und über die. Bohrung 62 mit der chromatographischen Kolonne verbunden ist. Die zweite Ventilkörperbohrung 66 ist abgesperrt und die Verbindung zu den Gehäusebohrungen 56 und 58 unterbrochen. Somit wird diese Bohrung 66 durch das Gehäuse 20' abgedichtet, wenn der Ventilkörper in der dritten Stellung steht.

Die Strömung des Trägergases aus dem Rohr 90 in die Kolonne 30 wird nur für die sehr kurze Zeit unterbrochen, welche für die Verdrehung des Ventilkörpers 3^+' um 90 aus seiner ersten Stellung (Fig. 5) in seine dritte Stellung (Fig. 7) benötigt. Somit wird eine im wesentlichen konstante Gasströmung durch die chromatographische Kolonne 30 aufrechterhalten.

In dieser dritten Stellung (Fig. 7) fließt das Trägergas durch die Öffnungen 5k, 6k, das Platingewebe kO¹ und die Öffnung 62 in und durch die chromatographische Kolonne 30. Sobald der Ventilkörper 3k seine dritte Position erreicht hat, schaltet der Schalter 80 (Fig. 8), so daß der Kondensator 7^ entleert wird, der durch das Platingew,ebe kO¹

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fließende Strom dieses erwärmt und dadtirch eine Desorption der vorher adsorbierten Gasbestandteile einleitet. Das Trägergas durchströmt dann zusammen mit den desorbierten Bestandteilen die " chromatographischen Kolonnen 30» wobei die zu untersuchenden Bestandteile, falls vorhanden, durch im Zusammenhang mit den Fig_o 13 und 14 beschriebene Meß- und Anzeigeelemente bestimmt werden«

Bei einer dritten erfindungsgemäßen Ausführung nach Fig. 9 - 12 ist ein Gehäuse 20^s gleichfalls mit einer An- · zahl von Bohrungen versehen, über welche entsprechende Verbindungen mit mindestens einem Trägermedium, einem zu untersuchenden Medium₉ z, B₀ Luft, und einer chromatographischen Kolonne hergestellt werden können. Die Bohrungen 92 und 9h verbinden das Innere des Gehäuses 20" mit einem umgebenden Medium oder der Atmosphäre. Welter besitzt das Gehäiise 20" eine Aiislaßbohrung 9^₈ die auch zur Atmosphäre führt. Eine Bohrung 26^! stellt die Verbindung zu den chromatographischen Kolonnen 30 und eine Bohrung 28^! zum Trägermedium oder Gas 5 z. B₀ Helium, her«,

Der Ventilkörper 3kⁱ dieser Ausführung besitzt eine erste und zweite Bohrung 102 und 104, welche im wesentlichen V-förmig gegeneinander ausgerichtet sind. Die zweite Bohrung 1Ok ist an ihrem einen Ende 106 geschlossen. Eine Auslaßöffnung 108 ist mit den V-förmigen Bohrungen verbunden. Weiterhin ist ein Tragglied 110 quer zur Ausiaßbohrung 108 und die angrenzenden Bohrungen 102 und 1Ok angeordnet, welcher die Platingewebekugel festhält, wenn der Ventilkörper 3^' in einer dritten Position (Fig. 11) steht.

Wie in Fig„ 12 gezeigt, weist der Ventilkörper 3k" der

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Ausführung nach den Figo 9 ~ 12 zur Erreichung einer besseren Abdichtung im Gehäuse 20" einen stufenförmigen Querschnitt auf. Diese Ausbildung stellt ebenso eine bevorzvigte Ausführung des oben beschriebenen Beispiels dar. Der Ventilkörper 3h" ist mit einem Fortsatz 112 versehen, auf welchem ein Glied 114 und ein Stellknopf 116 befestigt ist, mit denen der Ventilkörper 34" um die Achse 118 verdreht werden kann.

Beim Betrieb dieser Ausführung gemäß der Fig» 9 - 12 befindet sich die kleine Kugel aus Platingewebe zuerst im zylindrischen Eisenhalter 42„ ¥ie auch bei der Ausführung nach den Fig„ 1-4 ist der Halter am unteren Ende eines , Rohres 32 gleitend angeordnet, welches von einem Elektromagneten 44 umschlossen wird. Der Elektromagnet ixnd das Rohr liegen beide in einem Heizofen 46, in welchem die Temperatur durch einen Thermostaten 121 (FIg₀ 13 und 14) eingestellt und gesteuert werdenkann. Die erste Ventilstellung zeigt Fig₀ 9= In dieser Stellung ist die erste der Bohrungen 102 mit dem Rohr 32 und über dieses mit der chromatographischen Kolonne 30 verbunden, während die Auslaßbohrung 108 an ihrem einen Ende durch das Gehäuse 20" abgeschlossen ist.

Über Leitungen 50 und 51 wird der Elektromagnet 44 mit einer Vielzahl von Spannungsimpulsen beaufschlagt, durch welche der eiserne Gewebehalter 42 nach aufwärts getrieben wird, so daß er die Platingewebekugel 40 in die geschlossene Bohrung 104 im Ventilkörper 34" befördert, in welcher er verbleibt,, Falls erforderlich₉ kann die gesamte, in den Fig. 9-12 dargestellte Anordnung unter einem geringen

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Winkel zur Vertikalen stehen. Dadurch ist sichergestellt, daß die Gewebekugel ständig in der geschlossenen Bohrung lOk liegt.

Der Ventilkörper 3k wird danach im Uhrzeigersinn in eine zweite Position (Fig₀ 10) verdreht, in welcher die Bohrung 108 mit dem Auslaß 96 verbunden ist, Gleichzeitig ist die erste Bohrung 102 der V-förmigen Ausnehmung noch teilverbunden mit dem Trägermedium und der Bohrung 28', so daß das Trägergas durch die Bohrungen 102 und 108 strömen und dabei jegliche aus früheren Probenahmen noch vorhandene Luft aus dem Ventilkörper ausspülen kann. Der Körper 34" wird dann in eine dritte Position (Fig. 11) gedreht, in welcher die erste Bohrung 102 mit der Atmosphäre und mit der Gehäusebohrung 92 und die Spülbohrung 108 mit der Atmosphäre und mit der Gehäusebohrung 9k verbunden ist₀ Die Platingewebekugel fällt und wird vom Tragglied 110 gehalten.

Steht der Ventilkörper 34" in seiner dritten Position (Fig. 11), dann wird das zu untersuchende Medium, z. B. Luft, mit Hilfe der Pumpe 124 (Fig. 13 und 14) durch die Kanäle 92, 102, 108 und 9k gefördert. Falls irgendwelche Bestandteile in dieser Luftmenge enthalten sind, werden sie sich an der Gewebekugel kO niederschlagen.

Der Ventilkörper 3^" wird danach im Gegenuhrzaigersinn aus der in Fig. 11 gezeigten Position zurückgedreht. Sobald der Körper 3k" die zweite Position (Fig. 10) passiert hat, dringt das Trägergas wieder in die Bohrungen 102, 1Ok iind 108 ein und verhindert dadurch eine Verunreinigung der

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chromatographischen Kolonne 30» Der Körper 3^" wird im Gegenuhrzeigersinn bis in seine erste Position (Fig. 9) weitergedreht. -Die Platingewebekugel fällt dann aus ihrer Lage auf dem Tragglied 110 durch das Rohr 32 bis in den Gewebehalter h2 nach unten» Die verschiedenen Bestandteiles die sich an der Platinkugel niedergeschlagen haben_s werden sofort in dem erwärmten Bereich des Heizofens k6 desorbiert und durch das über die Bohrung 28 in das Rohr 32 einströmende Trägergas in die chromatographische Kolonne gebracht»

In jeder der drei beschriebenen Ventilvorrichtungen werden die vom Platingewebe adsorbierten organischen Bestandteile sofort desorbiert, sobald sie einer bestimmten Erwärmung ausgesetzt werden» Darauf wird der Ventilkörper in seine Probenahmestellung zurückgedreht, in welcher zur Durchführung sexner weiteren Probenahme das Platingewebe wiederum von atmosphärischer lyuft durchströmt wird» In der Zeit, in welcher die Bestandteile den mit der chromatographischen Kolonne verbundenen Detektor 138 (Fig» Ik) erreichen, wird eine neue Probe zur Injektion fertiggestellt» Der gesamte Zykltis (Verweilzeit) wird daher nur ebenso lange dauern, wie zum Erreichen der Bestandteile des Detektors 138 vom Zeitpunkt der Injektion in die Kolonne benötigt wird. Das Probenahmegerät nach der Erfindung sowie das Probeventil kann mit Hilfe des in den Fig» 13 und lh gezeigten Systems vollautomatisch arbeiten»

Die Ausführung nach Fig» 13 enthält einen automatischen Steuerkreis 120, der ein bekanntes Zeitglied sein kann und als Hauptsteuerung für den Betrieb des gesamten Systems xtfirkt. Im Betrieb verdreht ein Motor 122 das erfindungsgemäße Probeventil in die Probenahmestellung» Je nach dem,

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um welche der in den Fig. 1 - k, 5-8 oder 9-12 dargestellten Ausführungen es sich handelt, befindet sich das Platingewebe bereits im Ventilkörper oder es wird durch den Elektromagneten kh, welcher mittels einer Serie von SpannungsStößen intervallartig erregt wird, aus dem nach_t aufwärts bewegten eisernen Gewebehalter in den Ventilkörper getrieben und von diesem gehalten, Der Motor 122 wird danach durch den automatischen Steuerkreis 120 wieder aktiviert und dreht so weit, bis er durch einen nicht gezeigten Mikroschalter gestoppt wird, so daß die Platinkugel der Atmosphäre ausgesetzt und mit Hilfe eines Gebläses oder einer Pumpe 124 geförderte Luft durch die Kugel strömt.

Nach erfolgter Adsorption verdreht sich das Ventil nach rückwärts, bis es durch einen weiteren, nicht gezeigten Mikroschalter in einer derartigen Winkellage gestoppt wird, in welcher die Kugel in ihre Ausgangsposition herabfallen kann oder im Fall der Ausführung der Fig. 5 - 8 in. Strömungsverbindung mit dem Trägergas und mit der chromatographischen Kolonne gelangt. Die Kugel wird danach erwärmt, so daß nun die verschiedenen Bestandteile, welche vom Platingewebe adsorbiert worden sind, sofort desorbiert und mittels des Trägergases, das von der Pumpe 124 über die Bohrung 28 eintritt, in die Chromatographieehe Kolonne gefördert werden. Gleichzeitig wird das Meßgerät 126 für eine bestimmte Zeit, beispielsweise 1 - 3 Minuten, vom automatischen Steuerkreis 120 aktiviert»

Die Bestandteile und das Trägergas durchlaufen die Abscheidekolonnen, wobei die Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases durch die Kolonne konstant gehalten wird. Dabei hängen die Temperaturen und Fließgeschwindigkeiten in

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jedem einzelnen Fall von den Eigenschaften der jeweils zu untersuchenden Bestandteile ab« Die verschiedenen Bestandteile werden das Ende der chromatographischen Kolonne in einer ganz bestimmten Zeit erreicht haben, welche von der Temperatur, der Fließgeschwindigkeit und der Kolonnenanzahl abhängt. Diese Zeitspanne ist spezifisch für jeden Bestandteil,

Stromabwärts der Kolonne erreicht jeder Bestandteil einen bekannten, nicht gezeigten lonisierungsdetektor» Dieser Detektor reagiert auf organische Bestandteile durch Erzeugen einer Spannung, welche nach ihrer Verstärkung in einem elektrischen Verstärker i40 vom Meßgerät 126 angezeigt wird.

Eine weitere Anordnung zur Feststellung von bestimmten Bestandteilen in der Luft ist in Fig, 14 gezeigt» Dieses Gerät ist in Kombination mit dem Probeventil der Figo 1 - h oder 9 - 12 dargestellt, obwohl auch das Probeventil der Ausführung nach FIg₀ 5-8 mit diesem System verwendet werden könnte.

Bei Betrieb dieses in Fig„ 14 gezeigten Systems wird die Kugel 40 aus Platingewebe nach oben in den Ventilkörper getrieben, in welchem sie wie oben beschrieben verbleibt. Die Kugelbexvegung wird von einer photoelektrischen Zelle 130 überitfachtj die unter dem Ventil angeordnet ist,, Das Rohr 32 dieser Ausführung besitzt zwei Fenster 132, durch welche ein Lichtstrahl von einer kleinen Birne 13^· auf die photoelektrische Zelle 130 fällto Jedesmal, wenn sich die Kugel nach aufwärts bewegt und dabei den Lichtstrahl unter-

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bricht, wird ein Signal erzeugt. Ein Differenzsignal entsteht, sobald die Kugel nach unten fällt.

Nachdem die Kugel den Ventilkörper erreicht hat, wird der Motor 122 aktiviert und dreht den Ventilkörper so weit, bis er von einem nicht gezeigten Mikroschalter gestoppt wird. Die Platinkugel ist dann der Atmosphäre ausgesetzt und von der Pumpe 124 geförderte, die Probe enthaltende Luft kann die Kugel durchströmen,, Während dieses Vorganges strömt das Trägergas (Helium) über die Bohrung 28 am unteren Ventilende so durch die Kolonne 30, daß die Trägergasströmung von dem Verdrehen des Ventils unbeeinflußt bleibt. Dies ist für die Ventilausführungen nach Fig. 1 - 4 und 9 - 12 erforderlich, wohingegen die Heliumströmung nur ganz kurzzeitig unterbrochen wird, wenn der Ventilkörper der Ausführung nach Fig. 5-8 um 90 verdreht wird.

Nachdem Luft die Kugel durchströmt hat und die Komponenten adsorbiert worden sind, verdreht der Motor das Ventil in rückwärtige Richtung, bis das System durch einen weiteren, nicht dargestellten Mikroschalter in einer Stellung angehal ten wird, in welcher die Kugel in ihre Ausgangsposition im Gewebehalter 42 zurückfallen kann. Diese Bewegung der Kugel wird wiederum von der photoelektrischen Zelle 130 beobachtet. Die verschiedenen an der Platinkugel adsorbierten Bestandteile werden sofort durch die von einem Ofen 46 erzeugte Wärme desorbiert und durch das von der Quelle 124 erzeugte Trägergas in die Kolonne 30 geleitet.

Die Gase aus dem Platin durchströmen die Kolonne, in welcher eine konstante Temperatur herrscht. Die Kolonne kann beispielsweise aus einem Polytetrafluoräthylenrohr von 30 cm

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Länge und 1 - i/2 mm Innendurchmesser bestehen und mit 15 % D.E.G.S, von όΟ - 80 Chromosorb W.A.W, gefüllt sein. Die Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases durch die Kolonne 30 ist konstant. Die Temperatur und Fließgeschwindigkeit werden für jeden Fall so gewählt, daß der spezifische, zu bestimmende Bestandteil identifiziert werden kann. Die jeweiligen Bestandteile werden das Ende der Kolonne 30 nach einer genau bestimmten Zeitspanne erreichen, welche von der Temperatur, der Fließgeschwindigkeit und in anderen Fällen von der Kolonnendichte abhängt» Diese Zeitspanne ist charakteristisch für jeden Bestandteil»

Am Ende der Kolonne erreicht der Bestandteil einen herkömmlichen lonisierungsdetektor 1380 Dieser Detektor spricht auf die organischen Bestandteile durch" Erzeugen einer Spannung an, welche nach Verstärken in einem Verstärker 14O vom Meßgerät 126 angezeigt wird« F_alls somit ein Bestandteil in der untersuchten Luft enthalten ist, wird dies der Bedie= nungsperson angezeigt«

Da die zum Erreichen des Kolonnenendes erforderliche Zeit spezifisch ils t und von der Temperatur und der Strö-= mungsgeschwindigkeit abhängt, kann auch diese Zeit zur Iden~ tifikation herangezogen i^erden» Ein Alarmsystem ist mit dem Meßgerät parallel geschaltet und spricht an, wenn ein Maxi= malsignal ankommt, um dadurch anzuzeigen, wenn ein spezifischer Bestandteil in der Atmosphäre enthalten ist ο

In den Fig. 15-20 ist eine weitere Ausführung des Ventils dargestellt, dessen Gehäuse 220 mit einer Anzahl von Bohrungen 222, 22^, 226 und 228 versehen ist„ Die erste Bohrung 222 ist mit einem umgebenden Medium, beispielsweise

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2 H 1.244

der Atmosphäre, verbunden. Die zweite Gehäusebohrung 226 führt zur chromatographischen Kolonne 230. Eine dritte Gehäusebohrung 224 steht in Leitungsverbindung mit der Quelle eines Trägergases, beispielsweise Helium, und eine vierte Bohrung 228 ist mit einer Pumpe 232 (Fig. 21) oder anderen Luftfördermitteln, durch welche die Luft über die Gehäusebohrung 222 durch das Probenahmeventil in beschriebener Weise strömt, verbunden. Ein Ventilkörper 234, welcher vorzugsweise zur Verbesserung der Abdichtung im Gehäuse 220 eine kegelstumpfförmige Gestalt hat, ist um eine Mittelachse 235 drehbar im Gehäuse 220 montiert. Der Ventilkörper besitzt mehrere Bohrungen 236 und 238, die wahlweise mit einer der Gehäusebohrungen verbunden werden können.

Weiterhin weist der Ventilkörper 234 einen ersten und einen zweiten Kanal 24O und 242 auf, welche miteinander in Verbindung stehen und unmittelbar neben den Enden der zweiten Ventilkörperöffnung 236 liegen. Mit Hilfe dieser Kanäle 24O und 242 kann der Ventilkörper 236 wahlweise entweder mit den Gehäusebohrungen 222 und 228 oder mit den Gehäusebohrungen 224 und 226 in Leitungsverbindung gebracht werden. Fernersind in den Ventilkörper 234 ein erster und zweiter Kanal 244 und 246 eingearbeitet, welche an den Enden der ersten Ventilkörperbohrung 238 liegen und mit dieser in Leitungsverbindung stehen.

Im folgenden wird die Funktion dieser Kanäle beschrieben. Gemäß der Erfindung sind Mittel zur Adsorption mindestens eines Bestandteiles aus dem umgebenden Medium vorgesehen und in der ersten Ventilkörperbohrung 238 gehalten. Wie ausgeführt, besteht das Adsorptionsmittel aus einem

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Platindraht 248, der in der Bohrung 238 befestigt ist. Gemäß der Erfindung sind weiterhin Mittel zum wahlweisen Erhitzen des Adsorbers oder des Platindrahtes 248 vorgesehen. Die Heizelemente enthalten in diesem Falle einen Speicherkondensator 252. Andere bekannte elektrische Speicherelemente können jedoch in gleicher Weise verwendet werden. Der Speicherkondensator 252 ist über die Leitungen 254 und 256 mit dem Platindraht 248 verbunden, ein Schalter 258 befindet sich im Kondensatorkreis 252 zusammen mit einer elektrischen Energiequelle 26O, wobei der Kondensator 252 wahlweise durch die Energiequelle 260 aufgeladen und durch Schließen des Schalters 258 entladen werden kann.

Im Betrieb des erfindungsgemäßen Probeventils befindet sich der Ventilkörper 234 zuerst in einer ersten Stellung (Fig. 15» 17 und 18), in welcher die Ventilkörperbohrung 238 mit den Gehäusebohrungen 222 und 228 und über diese mit der Atmosphäre oder dem umgebenden Medium verbunden ist. Gleichzeitig sind die Ventilkörperbohrung 236 und die Kanäle 240 und 242 mit den Gehäusebohrungen 224 und 226 verbunden. In dieser ersten Stellung strömt das Trägergas, z. B. Helium, durch die Gehäusebohrung 224, den Kanal 240, die Ventilkörperbohrung 236, den Kanal 242 sowie durch die Gehäusebohrung 226 in und durch die chromatographische Kolonne. Gleichzeitig wird aus der Umgebung angesaugte Luft durch die erste Gehäusebohrung 222, die Ventilkörperbohrung 238 und die Gehäusebohrung 228 mittels einer Pumpe 232 (Fig. 21) gefördert. Dabei durchströmt die Luft den Platindraht 248 in der Bohrung 238, welcherdie verschiedenen in der Atmosphäre enthaltenen Bestandteile adsorbiert.

Eine genaue Temperatursteuerung und eine stetige Strö-

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mungsgeschwindigkeit des Trägergases durch die chromatographische Kolonne 230 sind erforderlich, um genaue und reproduzierbare Ergebnisse bei der Messung vorbestimmter Bestandteile zu erhalten. Es ist daher ein außerordentlich wesentlicher Vorteil dieser Ventilausführung, daß eine annähernd kontinuierliche Strömung von gleichmäßiger Geschwindigkeit des Trägergases durch die chromatographische Kolonne über die Ventilbohrung 236 aufrechterhalten wird, wenn der Platindraht 248 der Atmosphäre ausgesetzt ist.

Nachdem der Draht 248 eine bestimmte Zeitspanne dem zu untersuchenden Medium ausgesetzt war, wird der Ventilkörper 234 im Gegenuhrzeigersinn in Richtung des Pfeiles 249 in Fig. 18 und 19 in die Stellung nach Fig. 20 gedreht. Bevor diese Position erreicht'ist, passiert er jedoch eine mittlere Stellung (Fig. 19)» in welcher die Ventilkörperöffnung 238 und der Platindraht 248- kurz mit den Gehäusebohrungen 222 und 224 verbunden ist, so daß Trägergas durch die Gehäusebohrungen 224, den Kanal 246, die Ventilkörperbohrung 238 und den Draht 248, den Kanal 244 und die Gehäusebohrung 222 strömen kann.

In dieser Zwischenposition wird die Ventilkörperbohrung 238 bei durch das Gehäuse 220 verschlossener Ventilkörperbohrung 236 durch das Trägergas von atmosphärischer Restluft gereinigt. Das Durchspülen der Bohrung 238 führt zu außerordentlich genauen Ergebnissen, da die gesamte Luft vor der Desorptionsstufe aus dem System entfernt worden ist. Auf diese ¥eise werden äußere Einflüsse ausgeschaltet und nur die bestimmten Komponenten vom Platindraht 248 desorbiert und gemessen, welche in einer späteren Verfahrens-

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2 UI 244

stufe durch, die chromatqgraphische Kolonne strömen. Der Draht 248 ist zu diesem Zeitpunkt nicht erwärmt, so daß das Trägergas nicht auch die zu bestimmenden, vom Draht adsorbierten Bestandteile desorbieren kann.

Der Ventilkörper 234 wird danach in die Position nach Fig. 20 gedreht, in welcher die Ventilkörperbohrung 238 über die Gehäusebohrung 224 sowie die chromatographische Kolonne 230 über die Gehäusebohrung 226 mit Trägergas beaufschlagt wird.

Die Strömung des Trägergases aus dem Tank 262 (Fig. 21) durch die Gehäusebohrung 224 in die Kolonne 230 wird nur für die sehr kurze Zeitspanne unterbrochen, in welcher der Ventilkörper 234 um 90° aus seiner ersten Position (Fig. 15, 1? und 18) in seine zweite Position (Fig. 20) verdreht wird. Es wird daher ein im wesentlichen konstanter Gasfluß durch die chromatographische Kolonne 230 aufrechterhalten.

In der zweiten Position (Fig, 20) fließt Trägergas ; .durch die Gehäusebohrung 224, die Ventilkörperbohrung 238, über den Platindraht 248 und die Gehäusebohrung 226 in und durch die chromatographische Kolonne 230. Sobald der Ventilkörper 234 seine zweite Position (Fig. 20) erreicht, wird der Schalter 258 (Fig. I5) geschlossen, so daß sich der Kondensator 252 entleert und der durch den Platindraht 248 fließende Strom diesen so weit erhitzt, daß die verschiedenen vorher adsorbierten Bestandteile abgegeben werden. Das Trägergas durchströmt dann zusammen mit den desorbierten Bestandteilen die chromatographische Kolonne 230, wobei evtl. vorhandene Bestandteile von dem bekannten Detektor 264 (Fig. 21) angezeigt werden.

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Ein bevorzugtes System zur Verwendung des Probeventils gemäß der Erfindung ist in Fig. 21 dargestellt. Beim Betrieb dieses Systems ist der Ventilkörper 234 vorerst durch einen bekannten Steuerkreis derart positioniert, daß seine Ventilkörperöffnung 238 durch einen Motor mit den Gehäusebohrungen 222 und 228 in Anlage stehen. Dadurch kann die von der Pumpe 232 in die Gehäusebohrung 222 angesaugte Luft durch die Ventilkörperbohrung 238, über den Platindraht 248 und die Gehäusebohrung 228 strömen. Die zu untersuchenden Bestandteile werden dabei vom Platindraht 248 adsorbiert. Gleichzeitig befindet sich die Ventilkörperbohrung 236 in Anlage mit den Gehäusebohrungen 224 und 226, so daß das Trägergas (Helium) in und durch die chromatographische Kolonne 23O strömen kann.

Nachdem Luft über den Platindraht geströmt ist und dabei die jeweiligen Bestandteile adsorbiert worden sind, verdreht der vom Steuerkreis 266 aktivierte Motor 268 den Ventilkörper 234 im. Gegenuhrzeigersinn (Fig. 18 und 19)· Wenn der Ventilkörper sich aus seiner Position nach den Fig. 15» 17 und 18 in seine Position nach Fig. 20 bewegt, durchläuft er ohne anzuhalten eine Zwischenstellung, die in Fig. 19 gezeigt ist« Dabei wird die Ventilkörperbohrung 238 von Luft gereinigt und das Trägergas strömt nun vom Tank 262 durch die Gehäusebohrung 224, deii Kanal 246, die Ventilkörperöffnung 238, den Kanal 244 und die Gehäusebohrung 222 in die umgebende Luft. Die Drehbewegung des Ventilkörpers wird fortgesetzt;, bis sie durch einen nicht gezeigten Mikroschalter oder ein anderes zweckdienliches Element in der in Fig. 20 gezeigten Stellung unterbrochen wird.

Der Schalter 258 ist dann von Hand oder - falls ge-

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2H12U

wünscht - vom Steuerkreis 266 geschlossen, und der Kondensator 252 wird über den Platindraht 248 entleert. Beim Stromfluß erhitzt sichder Draht, wobei die entsprechenden Gasbestandteile desorbiert werden« Diese Bestandteile werden durch das Trägergas über die Gehäusebohrung 226, durch die chromatographische Kolonne 23O zu einem bekannten lonisierungs- oder andersartigen Detektor 264 gefördert. Dieser Detektor spricht auf die organischen Bestandteile durch Erzeugen eines Stromes an, welchernach Verstärkung in einem elektrischen Verstärker 272 vom Meß- und Anzeigegerät 270 angezeigt wird. Falls sich daher ein bestimmter Bestandteil in der Atmosphäre befindet, wird dieser der Bedienungsperson vom Meß- und Anzeigegerät angezeigte

Da die Zeitspanne, in welcher jeder einzelne Bestandteil das Ende der Kolonne 230 erreicht, für diesen spezifisch ist und nur von der Temperatur und den Gasströmungsverhältnissen abhängt, kann diese Zeitspanne zur Identifikation verwendet xtferden,, Ein nicht gezeigtes Alarmsystem kann mit dem Meß- und Anzeigegerät (Rekorder) verbunden sein und durch ein Spitzensignal aktiviert werden, um die Gegenwart eines spezifischen Bestandteiles in der Atmosphäre anzuzeigen.

Das erfindungsgemäße Probeventil zur Anzeige von Bestandteilen in der Atmosphäre kann auch in anderen gasförmigen Medien als Luft betrieben werden. Die Vorrichtung besitzt eine hohe Meßgenauigkeit, eine kurze Ansprechzeit, eine hohe Selektivität und ist außerordentlieh stabil. Sie ist transportabel und kann automatisch betrieben werden.

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Ein Gaschromatograph oder andere gebräuchliche Anzeigegeräte können zusammen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung von extrem geringen Konzentrationen von organischen Verunreinigungen in der Atmosphäre verwendet werden.

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Claims (30)

1. Patentansprüche

   (' 1 .j Probeventil zur Verwendung in mit einem Trägergas

   V.—"

   arbeitenden Gasmeßgeräten zum Nachweis von mindestens einem vorbestimmten Bestandteil in einem umgebenden Medium, gekennzeichnet durch ein über eine erste Bohrung (22, 24) mit dem umgebenden Medium und über eine zweite Bohrung (26) mit dem Gasmeßgerät (30) verbundenes Gehäuse, in welchem ein Ventilkörper (34) mit einer Bohrung (36, 38) zum wahlweisen Verbinden mit den Gehäusebohrungen (22, 24; 36) beweglich angeordnet ist. Adsorptionsmittel (4θ) zur Anlagerung des zu untersuchenden Gasbestandteils im Ventilkörper (3*0, Mittel zum nacheinanderfolgenden Verstellen des Ventilkörpers (34) in eine erste Position, in welcher die Ventilkörperöffnung (36) mit der ersten Gehäusebohrung (22, 24) verbunden ist und in der das Adsorptionsmittel (4θ) von dem umgebenden Gas umströmt wird, und eine zweite Position, in welcher die Ventilkörperöffnung (36, 38) mit der zweiten Gehäusebohrung (2.6) verbunden ist, durch einen irahlweise einschaltbaren Erhitzer (46) für das Adsorptionsmittel (4θ) zum Desorbieren der zu untersuchenden Gasbestandteile und Mittel (28) zum Einleiten eines Trägergases über das erwärmte Adsorptionsmittel (40) zum Aufnehmen und Einleiten des desorbierten Gasbestandteiles in das Nachweisgerät (30)°
2. 2. Probeventil nach Anspruch T, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkörperöffnung (365 38) in der zweiten Position gegen das umgebende Medium abgedichtet ist.

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3. 3. Probeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Gehäusebohrung (22, 24) ein Einlaß- und ein Auslaßende aufweist, und daß beide Enden mit der Ventilkörperbohrung in der ersten Position in Leitungsverbindung stehen und zusammen mit dem Adsorptionsmittel (4o) vom umgebenden Medium durchströmt werden,
4. k. Probeventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkörperbohrung (36, 38) V-förmig ausgebildet ist.
5. 5· Probeventil nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet", daß sich das Adsorptionsmittel in der· ersten Stellung des Ventilkörpers in der V-förmigen Öffnung befindet, daß zwischen der zweiten Gehäusebohrung (26) rmd dem Gasmeßgerät (30) ein Rohrstück (32) vorgesehen ist, xn welchem sich das Adsorptionsmittel (ko) befindet, wenn der Ventilkörper (3^0 aus seiner ersten in seine zweite Position verstellt wird, wobei ein Halter (h2) zur Halterung des Adsorptionsmittels im Rohrstück (32) gleitend geführt und Mittel zur wahlweisen Bewegung dieses Halters (42) im Rohrstück (3²) zur Bewegung des Adsorptionsmittels (4o) in die Ventilkörperöffnung (38) vorgesehen sind.
6. 6. Probeventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (32) gegen die Vertikale geneigt ist.
7. 7. Probeventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorptionsmittel (4o) im wesentlichen aus einer schraubenförmigen Masse aus adsorbierendem Material besteht.

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8. 8. Probeventil nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Erhitzer (46) als Ofen ausgebildet ist, welcher das Rohrstiick (32) zur wahlweisen Erwärmung des Adsorptionsmittels (4o) in seinem Halter (42) umschließt»
9. 9. Probeventil nach Anspruch 5_s dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (42) aus magnetisierbarem Material besteht und als Antriebsmittel ein das Rohrstiick (32) umschließen= der Elektromagnet (44) vorgesehen ist.
10. . 10. Probeventil nach Anspruch 5_S dadurch gekennzeichnet, daß zum Einleiten des Trägergases in das Rohrstück eine zwischen dem Ventilkörper (36) und dem Halter (42) angeordnete Bohrung (28) vorgesehen ist.
11. 11, Probeventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Besprühen der Ventilkörperöffnung (38) mittels des Trägergases während der Bewegung der Ventilkörperöffnung (38) zwischen der ersten und zweiten Position vorgesehen sind»
12. 12. Probeventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (20^!) eine Spülöffnung (60) vorgesehen ist, welche mit der Ventilkörperbohrung (64) verbunden ist, so daß Trägergas durch diese Ventilkörperbohrung (64) strömen kann.
13. 13· Probeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (20^!) eine dritte Bohrung (60) vorge-

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    sehen ist, welche mit der Ventxlkörperbohrung (64) in seiner zweiten Stellung kommuniziert.
14. 14. Probeventil nach Anspruch 13_f dadurch gekennzeichnet, daß sich das Adsorptionsmittel (40^{) während des Durchströmens des zu untersuchenden Mediums und während des Erhitzens in der Ventilkörperöffnung (64) befindet.
15. 15· Probeventil nach Anspruch i4, gekennzeichnet durch einen Kanal im Ventilkörper-, welcher mit der zweiten und
    dritten Gehäusebohrung verbanden ist, wenn die Ventilkörperbohrung in ihrer ersten Position steht, so daß eine im wesentlichen konstante Trägergasströmung zum Meß- und Anzeigegerät erfolgt.
16. 16. Probeventil nach Ansprach 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Erhitzer einen Speicherkondensator (74), Leitungen (76 und 78) zum Verbinden des Adsorptionsmittels mit dem Kondensator und einen Schalter (80) im Kondensatorkreis (74, 76, 78) zum selektiven Entladen des Kondensators enthält.
17. 17· Probeventil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorptionsmittel aus einem Platingewebe (40') oder einem anderen adsorptiven metallischen oder chemischen Material besteht und in der Ventilkörperöffnung (64) befestigt ist.
18. 18. Anwendung eines Probeventils nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einer Vorrichtung zur Feststellung

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    - ViT-

    organischer Bestandteile in einem umgebenden Gas, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (20), in welchem mehrere Bohrungen (22, 2k, 26, 28) zum Anschluß an mindestens ein Trägergas und an das umgebende Gas vorgesehen sind, durch eine gaschromatographische Kolonne (30), welche mit einer der Gehaiisebohrungen (26) in Verbindung steht, durch einen im Gehäuse (20) beweglich angeordneten Ventilkörper (3k), welcher mehrere Bohrungen (36, 38) zur wahlweisen Verbindung mit einer der Gehäusebohrungen (26, 22, 2k) aufweist, durch ein Adsorptionsmittel (ko) zur Ablagerung mindestens einer der organischen Bestandteile des zu untersuchenden Gases, welches sich bei der Probenahme in einer der Bohrungen (36, 38) im Ventilkörper befindet, durch Heizelemente (k6) zum Erhitzen des Adsorptionsmittels (kO) und Desorbieren des von diesem gebundenen organischen Gasbestandteiles und durch mit der chromatographischen Kolonne (30) verbundene Gerät (126) zum Messen und Anzeigen des organischen Gasbestandteiles»
19. 19· Probeventil zur Konzentrierung mindestens eines bestimmten Bestandteiles aus einem umgebenden gasförmigen Medium und zum Einleiten dieses Bestandteiles in einer Nachweisvorrichtung, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (20^!) mit mehreren Bohrungen (52, 5k, 56, 58, 60, 62), von denen mindestens eine jeweils mit einem Trägergas, dem umgebenden Medium und dem Nachweisgerät (30) verbunden ist, durch einen im Gehäuse (20') beweglich angeordneten Ventilkörper (3^')» welcher mehrere Bohrungen (6k) zum wahlweisen Verbinden mit einer der Gehäusebohrungen aufweist, durch Adsorptionsmittel (kO), welche sich während der Probenahme in einer bestimmten Ventilkörperöff-

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    nung (64) befinden, durch Verstellglidder zum Bewegen des Ventilkörpers (34") und zum Verbinden der Ventilkörperbohrung (64) mit der umgebenden Gasatmosphäre und durch Mittel zum wahlweisen Erhitzen des Adsorptionsmittels (40^f) zwecks Desorption des Gasbestandteiles.
20. 20. Probenahmeventil nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß zwei Bohrungen (64 und 66) im Ventilkörper (3^-') angeordnet sind, welche in verschiedenen Ebenen liegen.
21. 21. Probeventil nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (20') zwei Nuten (70, 72) vorgesehen sind, welche mit zwei der Gehäusebohrungen (54, 62) zur wahlweisen Verbindung jeder der Ventilkörperbohrungen (64, 66) mit den zwei Gehäusebohrungen (5^> 62) vorgesehen sind, wobei während der Probenahmezeit mittels des Ventils eine im wesentlichen konstante Trägergasströmung durch das Nachweisgerät besteht.
22. 22« Probeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte, mit Trägergas beaufschlagte Gehäusebohrung während der Erhitzung des Adsorptionsmittels mit einer zweiten Bohrung im Ventilgehäuse verbunden ist.
23. 23« ProbeVentil nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper ferner einen ersten und zweiten Kanal (240 und 242) aufweist, welche mit den Enden der zweiten Ventilgehäusebohrung (236) verbunden sind und über die die zweite Gehäusebohrung (236) wahlweise mit den Gehäuse-

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    - vT-

    bohrungen (222 und 228 bzw. 224 und 226) verbunden sind, wobei eine erste und zweite Leitung (244 und 246) im Ventilkörper (234) vorgesehen ist, welche die Enden der ersten Ventilkörperöffnung (238) miteinander verbindet.
24. 24. Probeventil nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch ein Adsorptionsmittel (248) in der ersten Ventilkörperbohrung (238), eine Verstellvorrichtung für die wahlweise Bewegung des Ventilkörpers (234) und Heizelemente (252) zum wahlweisen Erhitzen des Adsorptionsmittels (248) und zur Desorption des Gasbestandteils, sobald die erste Ventilkörperöffnung (238) mit dem Nachweisgerät (230) in Leitungsverbindung steht.
25. 25· Probeventil nach Anspruch 23» dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel für den Ventilkörper (234) eine

    aufeinanderfolgende Bewegung des Ventilkörpers zwischen einer ersten Position, in welcher die erste Ventilkörperbohrung (238) mit der ersten Gehäusebohrung (222) in Leitungsverbindung steht und einer zweiten Position, in welcher die erste Ventilkörperbohrung (238) mit der zweiten und dritten Gehäusebohrung (224, 226) verbunden ist.
26. 26. Probenahmeventil nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch eine zweite Ventilkörperbohrung (236), welche mit der zweiten und dritten Gehäusebohrung (226 und 224) in der ersten Position des Ventilkörpers (234) verbunden ist, und daß dabei eine im wesentlichen konstante Trägergasströmung in das Nachweisgerät aufrechterhalten wird.
27. 27. Probeventil nach Anspruch 26, dadurch gekennzeich-

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    2U124A

    net, daß die Bohrungen (222 bis 228 und 236, 238) derart angeordnet sind, um eine kurzzeitige Spülungsverbindung zwischen der ersten und dritten Gehäusebohrung (222 und 224) über die erste Ventilkörperbohrung (238) und die Leitungen (244 und 246) zu bewerkstelligen, wenn der Ventilkörper (234) von seiner ersten in seine zweite Position bewegt wird.
28. 28. Probeventil nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse eine vierte Bohrung (228) vorgesehen ist, welche mit der ersten Gehäusebohrung (222) in der ersten Ventilkörperstellung über die erste Ventilkörperbohrung (238) verbunden ist.
29. 29. Probeventil nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (234) kegelstumpfförmig ausgebildet ist.
30. 30. Probenahmeventil nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung einen Speicherkondensator (252) aufweist, welchermit dem Adsorptionsmittel (248) elektrisch verbunden ist und der bei Betätigen eines Schalters (258) seine Speicherenergie an das Adsorptionsmittel (248) abgibt.

    31· Probeventil nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorptionsmittel (248) aus einer Spule aus Platindraht besteht.

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