DE2229723C2

DE2229723C2 - Durchfluß-Küvette für optische Messungen

Info

Publication number: DE2229723C2
Application number: DE2229723A
Authority: DE
Inventors: Peter 7840 Müllheim Mayer; Anton Heinz Dr. 7800 Freiburg Sutor
Original assignee: Hellma GmbH and Co KG
Current assignee: Hellma GmbH and Co KG
Priority date: 1972-06-19
Filing date: 1972-06-19
Publication date: 1982-05-27
Also published as: GB1435380A; US3867042A; DE2229723A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Durchfluß-Küvette für optische Messungen an vor der Küvette durch Gasblasen getrennten Flüssigkeitsportionen mit einem Blasenabscheider.

Eine derartige Durchfluß-Küvette ist aus der DE-OS 16 73 143 bereits bekannt. Dabei besteht jedoch aufgrund der Ausbildung und der Zuordnung des Meßkanales und des Abscheidekanales die Gefahr, daß von einer Luftblase jeweils wenigstens ein Teil in den Meßkanal gesaugt wird. Dies könnte nur durch sehr geringe Durchflußraten im Meßkanal vermieden werden, was jedoch eine laufende kalorimetrische Messung des Flüssigkeitsstromes nicht mehr gewährleisten würde. Die vorher durch Gasblasen getrennten Flüssigkeitsportionen könnten sich nämlich dann im Meßkanal infolge der sehr geringen Strömungsgeschwindigkeit stark vermischen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Durchfluß-Küvette der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der die Blasenabscheidung innerhalb der Küvette auch bei höheren Durchflußraten sicher durchgeführt werden kann, ohne daß eine nennenswerte Vermischung der zunächst durch die Luftblasen getrennten Flüssigkeitsportionen auf dem Weg zum Meßkanal erfolgt.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht im wesentlichen darin, daß der Blasenabscheider durch eine im Wege der mit Gasblasen versetzten Flüssigkeit liegende Kammer mit an deren Oberseite sich von dem Eintritt her erweiternder Wandung gebildet ist, welche Kammer einen eigenen Ablaufkanal hat, und daß im Bereich unterhalb der Erweiterung der Kammer ein Durchlaß zu dem unterhalb des Blasenabscheiders verlaufenden Meßkanal vorgesehen ist.

Durch die Erweiterung der Kammer in dem Bereich der Abzweigung zum Meßkanal wird ein Aufsteigen der Luftblasen gegenüber der Flüssigkeit schon in dieser ersten Kammer begünstigt, so daß durch den unterhalb dieser Erweiterung befindlichen Durchlaß keine Luft, sondern nur die Flüssigkeit abgesaugt werden kann. Die Blasen haben dabei aufgrund der Erweiterung vom Eintritt dieses Durchlasses schon eine gewisse Entfernung und außerdem sorgt diese Erweiterung auch für eine lokale Strömungsverlangsamung, die das Abscheiden der Blasen begünstigt. Der Blasenabscheider kann

auf diese Weise also platzsparend innerhalb der Küvette untergebracht sein. Darüber hinaus kann durch diese Anordnung der Weg zwischen Blasenabscheider und Meßkanal praktisch beliebig kurz gewählt werden. Dennoch können hohe Durchfiußraten erzielt werden.

Die Kombinationen der in der Küvette untergebrachten Blasenabscheidekammer mit dem verhältnismäßig engen Durchlaß zu dem Meßkanal nahe bei dieser Kammer ergibt die Möglichkeit, Konzentrationsänderungen einer gemessenen Flüssigkeit, welche zunächst durch Gasblasen in einzelne Portionen unterteilt ist, genau nachzuweisen. Dies kann z. B. bei Blutuntersuchungen oder sonstigen Messungen von erheblicher Wichtigkeit sein. Häufig kommt es nämlich bei solchen Messungen verhältnismäßig genau auf den exakten '5 Beginn und das exakte Ende einer Konzentrationsänderung an, was bei bisherigen Meßmethoden häufig nur ungenau festzustellen war.

Nachstehend ist ein Ausführungsber.piel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Küvette gemäß der Linie I-I in Fig. 2,

Fig. 2 einen weiteren Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Küvette gemäß der Linie 11-11 in Fig. 1,

Fig.3 eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Küvette,

Fig.4 einen schrägen Längsschnitt durch eine Küvette gemäß der Linie IV-IV in F i g. 3,

F i g. 5 einen Querschnitt durch eine Küvette im Bereich der Blasenabscheidekammer gemäß der Linie V-V in F i g. 2,

F i g. 6 in schematischer Darstellung den Verlauf einer Meßkurve bei der Messung einer Flüssigkeit, welcher nach einer bestimmten Zeit und für eine gewisse Zeit ein Farbstoff zugesetzt wird, wobei die Messung mit einer erfindungsgemäßen Küvette durchgeführt wurde, und

F i g. 7 eine Vergleichskurve gemäß F i g. 6, wobei die Messung mit einer Küvette durchgeführt wurde, bei welcher der Blasenabscheider nicht innerhalb der Küvette angeordnet ist.

Die im ganzen mit 1 bezeichnete Durchfluß-Küvette gemäß den Fig. 1—5 dient zu photometrischen und/oder spektralphotometrischen Messungen an zunächst durch Gasblasen getrennten Flüssigkeitsteilen, welche Gasblasen vor einem Meßkanal 2 abgeschieden werden. Der Blasenabscheider 3 ist innerhalb der Küvette 1 selbst angeordnet.

Man erkennt vor allem in Fig. 4, daß der Blasenabscheider 3 durch eine im Wege der mit Gasblasen so versetzten Flüssigkeit liegende Kammer 4 mit an deren Oberseite sich von dem Eintritt 5 her erweiternder Wandung 6 gebildet ist, welche Kammer 4 einen eigenen Ablaufkanal 7 besitzt. In F i g. 5 kann man die Lage der Kammer 4 relativ zum Küvettenquerschnitt gut erkennen.

Die mit Blasen versetzte Flüssigkeit kommt durch einen Kanal 8 zu dem Eintritt 5 und der Kammer 4 hin, welcher Kanal auch in den übrigen Figuren angedeutet ist. Auch die Mündung bzw. der Eintritt in die einzelnen Kanäle ist in Fig.3 mit dem Bezugszeichen dieser Kanäle versehen.

Im Bereich unterhalb der Erweiterung der als Blasenabscheider ausgebildeten Kammer 4 ist gemäß den F i g. 1, 2 und 5 ein Durchlaß in Form einer Bohrung 9 zu dem unterhalb des Blasenabscheiders 3 verlaufenden Meßkanal 2 vorgesehen. Diese Bohrung 9 hat gemäß Fig. 2 einen etwas schrägen Verlauf und ist deshalb in dem Schnitt gemäß der F i g. 4 nur noch zu einem Teil zu erkennen.

Die Bohrung 9 zwischen eisenabscheider 3 und Meßkanal 2 hat einen geringeren Querschnitt als dieser Blasenabscheider an seiner engsten Stelle und/oder die Zuführleitung 8 zu dem Blasenabscheider. Dadurch wird erreicht, daß keine Gasblasenanteile durch diese Bohrung od. dgl. Durchlaß in den Meßkanal 2 gelangt. Vielmehr werden die Gasblasen und auch noch ein Teil der Flüssigkeit nicht durch diese Bohrung 9 in den Meßkanal sondern durch den Ablaufkanal 7 abfließen.

Die Bohrung 9 zwischen Blasenabscheider und Meßkanal kann z. B. einen Durchmesser von etwa 1 mm aufweisen. Die Bohrung 9 mündet am Anfang des Meßkanales 2 in diesen hinein. Der Meßkanal 2 weist an seinem dem Eintritt der Bohrung 9 vom Blasenabscheider 3 her entgegengesetzten Ende 2a einen eigenen Ablauf 10 mit vorzugsweise geringerem Querschnitt als der des Zulaufes 8 der Küvette selbst auf. Gegebenenfalls kann auch der Meßkanal einen geringeren Querschnitt a!s der Zulauf 8 der Küvette 1 besitzen.

Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß der Weg vom Blasenabscheider zu dem Meßkanal und auch die Strömungsgeschwindigkeit im Bereich des Durchtrittes und des Meßkanales so bemessen sind, daß eine Vermischung der einzelnen, vor dem Blasenabscheider durch Gasblasen getrennten Flüssigkeitsportionen praktisch ausgeschlossen wird.

Ließe man eine gewisse Vermischung benachbarter Flüssigkeitsportionen zu, ergäbe sich ein Meßergebnis gemäß Fig. 7. Man erkennt darin, daß bei einer verhältnismäßig plötzlichen Konzeptrationsänderung einer zu messenden Flüssigkeit oder bei einem plötzlichen Zusatz eines Farbstoffes der volle Wert dieser geänderten Konzentration bzw. des Farbstoffes erst nach verhältnismäßig langer Zeit erreicht wird und bei Beendigung des Zusatzes eines Farbstoffes oder eines die Konzentration ändernden Mittels eine sehr lange Zeit benötigt, um zu zeigen, daß diese Konzentration nun wieder auf den Ausgangswert zurückgegangen ist. Dies ist in Fig. 7 durch den Maßpfeil Pf1 angedeutet.

In Fig.6 ist dagegen ein wesentlich kürzerer Maßpfeil Pf 2 zu erkennen, wonach durch Vermeidung oder weitgehende Vermeidung von Vermischungen benachbarter Flüssigkeitsportionen eine gegenseitige Beeinflussung der Konzentrationen in diesen Flüssigkeitsportionen weitgehend ausgeschaltet ist, so daß bei Beendigung eines Farbstoffzusatzes od. dgl. auch sehr schnell wieder ein Ausgangswert ohne diesen Farbstoffzusatz gemessen werden kann. Auch der Anstieg zu Beginn der Kurve K ist steil und erreicht sehr schnell den Maximalwert, ohne dabei noch einen flachen Anstieg zur Höchstkonzentration aufzuweisen, wie dies im Bereich A gemäß F i g. 7 der Fall ist. Die Messungen werden also mit der erfindungsgemäßen Küvette wesentlich genauer, was sich am deutlichsten durch den Längenunterschied der beiden Maßpfeile PfX und Pf 2 zeigt.

Die im Ausführungsbeispiel dargestellte Küvette 1 ist aus vier übereinander angeordneten Teilen 11, 12, 13 und 14 zusammengesetzt, auf die ein Zulauf- sowie zwei Ablaufstutzen angeordnet bzw. angeschmolzen sind. Der Zulaufstutzen für den Kanal 8 ist dabei mit 16 bezeichnet. Der Ablaufkanal 7 des Blasenabscheiders 3 mündet in einen Ablaufstutzen 15, während der Ablaufkanal 10 des Meßkanals 2 in einen Stutzen 17 übergeht.

Es sei noch erwähnt, daß sich der Meßkanal 2 zu seinem Auflaufkanal 10 hin konisch erweitern kann, wobei die Unterkante der Bohrung nach wie vor parallel zur Unterkante der Küvette verläuft, so daß am Beginn des Meßkanals ein etwas engerer Querschnitt vorgese- ί hen ist und dadurch in diesem Bereich die Gefahr von Vermischungen benachbarter Flüssigkeitsportionen weiter vermindert wird.

Vor allem in F i g. 4 erkennt man, daß die Kammer 4 für das Abscheiden der Blasen abgerundete Wandübergänge besitzt. Dabei sind die abgerundeten Übergänge !8 zwischen dem Boden 19 der Blasenabscheidekammer und deren Stirnwände zusammen mit dem Boden 19 der Kammer in einem Teil 13 der Küvette 1 eingearbeitet, auf welchen der Teil 12 der Küvette mit dem oberen i^ri Bereich der Biasenabscheidekammer aufsetzbar ist.

In dem Teil 13 der Küvette 1 mit dem Bodenbereich der Biasenabscheidekammer sind auch der Meßkanal 2 und die Bohrung 9 von der Biasenabscheidekammer zu dem Meßkanal angeordnet. Darüber hinaus besitzt dieser Teil 13 der Küvette die den Meßkanal 2 verschließenden optischen Fenster 20.

Unter diesem den Meßkanal enthaltenden Teil 13 der Küvette ist eine den einzelnen Photometern od. dgl. Instrumenten in deren Höhe anpaßbare Bodenplatte als vierter Teil 14 der Küvette 1 angeordnet. Die Zulauf- und Ablaufkanäle befinden sich in dem oberen Teil 11 der Küvette, welcher auf dem Teil 12 aufsitzt. Auf diesem obersten Teil 11 sind die Zulauf- und Ablaufstutzen 15 bis 17 aufgeschmolzen.

Vor allem in Fig. 3 erkennt man, daß die Küvette 1 einen etwa quadratischen Querschnitt besitzt. Zur Anpassung an übliche Photometer und/oder Spektral-Photometer kann sie Außenmaße von etwa 12,5 χ 12,5 χ 45 mm haben. Es sei noch erwähnt, daß zumindest die die Biasenabscheidekammer 4 und den Meßkanal 2 enthaltenden Teile 12 und 13 der Küvette abgesehen von den optischen Fenstern 20 aus schwarzem Werkstoff bestehen können, um möglichst genaue Messungen zu ergeben.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Durchflußküvette für optische Messungen an vor der Küvette durch Gasblasen getrennten Flüssigkeitsportionen mit einem Blasenabscheider, dadurch gekennzeichnet, daß der Blasenabscheider (3) durch eine im Wege der mit Gasblasen versetzten Flüssigkeiten liegende Kammer (4) mit an deren Oberseite sich von dem Eintritt (5) her erweiternder Wandung (6) gebildet ist, welche Kammer (4) einen eigenen Ablaufkanal (7) hat, und daß im Bereich unterhalb der Erweiterung der Kammer (4) ein Durchlaß (9) zu dem unterhalb des Blasenabscheiders (3) verlaufenden Meßkanal

(2) vorgesehen ist.

2. Küvette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß (9) als Bohrung zwischen Blasenabscheider (3) und Meßkanal (2) einen geringeren Querschnitt als dieser Blasenabscheider

(3) an seiner engsten Stelle und/oder die Zuführungsleitung (8) zu dem Blasenabscheider hat.

3. Küvette nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß (9) zwischen Blasenabscheider (3) und Meßkanal (2) einen Durchmesser von etwa 1 mm aufweist.

4. Küvette nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß (9) zwischen Blasenabscheider (3) und Meßkanal (2) am Anfang des Meßkanales (2) in diesen mündet.

5. Küvette nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkanal (2) an seinem dem Eintritt des Durchtrittes vom Blasenabscheider her entgegengesetzten Ende (2a) einen eigenen Ablauf (10) mit vorzugsweise geringerem Querschnitt als der des Zulaufs (8) der Küvette (1) selbst aufweist.

6. Küvette nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Küvette (1) aus vier übereinander angeordneten Teilen (11, 12, 14, 13) zusammengesetzt ist, auf denen ein Zulauf- (15) sowie zwei Ablaufstutzen (16,17) angeordnet sind.

7. Küvette nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkanal (2) sich zu seinem Ablaufkanal hin konisch erweitert.

8. Küvette nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (4) für das Abscheiden der Blasen abgerundete Wandübergänge (18) besitzt.

9. Küvette nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die abgerundeten Übergänge (18) zwischen dem Boden (19) der Blasenabscheiderkammer (4) und deren Stirnwänden zusammen mit dem Boden (19) der Kammer (4) in einem Teil (18) der Küvette (1) eingearbeitet sind, auf welchen ein weiterer Teil (12) der Küvette mit dem oberen Bereich der Blasenabscheiderkammer (4) aufsetzbar ist.

10. Küvette nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dati in dem Teil (13) der Küvette (1) mit dem Bodenbereich der Blasenabscheiderkammer (4) der Meßkanal (2) und der Durchtritt (9) von der Blasenabscheiderkammer zu dem Meßkanal angeordnet sind und daß dieser Teil (13) der Küvette die den Meßkanal verschließenden optischen Fenster (20) aufweist.

11. Küvette nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem den Meßkanal (2) enthaltenden Teil (13) der Küvette

eine den einzelnen Photometern od. dgl. Instrumenten in deren Höhe anpaßbare Bodenplatte als vierter Teil (14) der Küvette angeordnet ist.

12. Küvette nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zulauf- und Ablaufstutzen auf den oberen Teil (11) der Küvette aufgeschmolzen sind.

13. Küvette nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die die Blasenabscheiderkammer und den Meßkanal enthaltenden Teile (12, 13) der Küvette abgesehen von den optischen Fenstern aus schwarzem Werkstoffbestehen.

14. Küvette nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie (1) einen etwa quadratischen Querschnitt besitzt und zur Anpassung an übliche Photometer und/oder Spektral-Photometer Außenmaße von etwa 12,5 χ 12,5 κ 45 mm besitzt.