DE2543012C3 - - Google Patents
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- G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
- G01N35/08—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a stream of discrete samples flowing along a tube system, e.g. flow injection analysis
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Analyse einer flüssigen Probe nach dem
Oberbegriff von Anspruch 1.
Diskontinuierliche Anailysevorrichtungen sind bekannt.
Sie haben den Nachteil, daß nach jeder Analyse Spuren der analysierten Probe aus der Vorrichtung
entfernt werden müssen, bevor die darauffolgende Probe analysiert wird. Dies erfordert sehr viel Zeit, und
die Reinigung läßt sich nicht immer zufriedenstellend durchführen, worunter die Genauigkeit der Analyse
leidet.
Es ist auch eine kontinuierlich arbeitende Analysevorrichtung bekannt (US-PS 28 99 280), bei welcher mittels
einer Schlauchpumpe ein kontinuierlicher Strom von Flüssigkeitsprobenschüben und Gasschüben erzeugt
wird. Durch die Reinigungswirkung der Gasschübe kann selbst bei wiederholtem Betreiben der Vorrichtung die
Analyse mit geringen Fehlern ausgeführt werden, auch bei Wechsel der Art der zu analysierenden Proben in
kurzen Zeitabständen. Die bekannte Vorrichtung hat jedoch den Nachteil, daß die durch die Schlauchpumpe
zusammengedrückten Schläuche mit der Zeit ermüden, insbesondere wenn sie aggressiven Medien ausgesetzt
ίο werden. Dann ist eine genaue Steuerung der Mengen der Flüssigkeitsprobenschübe bzw. Gasschübe nicht
mehr möglich. Eine Steuerung dieser Menge sind im übrigen Grenzen gesetzt durch den von der Pumpe
aufgebrachten Druck und den Innendurchmesser der ι s elastischen Schläuche.
Es ist auch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Bestimmung der Härte von Wasser bekannt
(US-PS 21 02 282), bei welcher ein Siphon verwendet wird, um Flüssigkeitsschargen aus einem Behälter zu
entleeren. Eine Erzeugung von Flüssigkeitsprobenschüben abwechselnd mit Gasschüben in einem Rohr erfolgt
bei der bekannten Vorrichtung nicht, sondern mit der aus dem Siphon bei einem bestimmten Flüssigkeitsstand
in dem Behälter abfließenden Flüssigkeitsmenge wird Luft in einem Injektor vermischt. Diese innige
Vermischung von Gas und Flüssigkeit ist für die erfindungsgemäß angestrebten Ziele nicht brauchbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur automatischen Analyse einer Flüssigkeitsprobe
mit einem Probenschub-Erzeugungsteil zu schaffen, welche ohne Notwendigkeit der Einwirkung
äußerer Kräfte, beispielsweise von Quetschkräften einer Schlauchpumpe oder von Druckkräften einer
Kolbenpumpe, und ohne die Notwendigkeit der Verwendung von elastischem Material, beispielsweise
einem Kunststoffschlauch, im kontinuierlichen Betrieb die Erzeugung von Flüssigkeitsprobenschüben gestattet.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1.
Es ergibt sich eine einfach konstruierte Vorrichtung, welche aus beliebigem starren Werkstoff, beispielsweise
Glas, hergestellt sein kann. Die Vorrichtung bzv/. deren Leitungen sind keinerleit äußeren Kräften ausgesetzt,
und die Probenschübe und Gasschübe können leicht und schnell in genau vorgeschriebenen Mengen erzeugt
werden, unabhängig davon, wie lange die Vorrichtung ununterbrochen in Betrieb ist. Die Vorrichtung arbeitet
kontinuierlich und ist genau steuerbar.
Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 4.
Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 4.
Die Analysevorrichtung kann ,breite Anwendung finden, beispielsweise für die verschiedensten chemischen
Analysen, medizinischklinische Untersuchungen und Analysen der Wirkungen von umweltverschmutzenden
Einflüssen.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in
F i g. 1 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur automatischen Analyse,
Fig.2 eine vergrößerte schematische Seitenansicht
eines Probenschub-Erzeugungsteils in der Analysevorrichtung und
F i g. 3 eine schematische Seitenansicht einer abgeänf>5
denen Ausführungsform eines Probenschub-Erzeugungsteils.
Wie F i g. 1 zeigt, ist die Analysevorrichtung 1 mit einer Einrichtung A ausgestattet, welche der Erzeugung
alternierender Folgen von Flüssigkeitsprobenschüben und Gasschüben dient und welche eine Liefereinrichtung
2 enthält, die von einem verschlossenen Flüssigkeitsprobenbehälter
3, der mit einem Rohr 4 für Luft oder irgendein anderes Inertgas versehen ist, und einem
Anschlußrohr 5, sowie dem später beschriebenen Probenschub-Erzeugungsteil 6 gebildet wird. Bei der
Liefereinrichtung 2 ist eines der inneren Enden des Rohres 4 in den freien Raum des Flüssigkeitsprobenbshälters
3 gesteckt und oberhalb der Oberfläche der to Flüssigkeitsprobe 5 angeordnet Ein Gas, welches in den
Flüssigkeitsprobenbehälter 3 durch das andere, äußere Ende des Rohres 4 mittels einer Pumpe oder einer
beliebigen anderen Einrichtung gefördert wird, drückt auf die Oberfläche der Flüssigkeitsprobe S. Der
Gasdruck bewirkt, daß die Flüssigkeitsprobe 5 durch das Anschlußrohr 5 in das Probenschub-Erzeugungsteil
6 gefördert wird. Ein Ende des Anschlußrohres 5 erstreckt sich weit unter das Niveau der Oberfläche der
Flüssigkeitsprobe Sbis zu einem Punkt nahe dem Boden des Flüssigkeitsprobenbehälters 3, und das andere Ende
des Anschlußrohres 5 öffnet sich in die S\t gesamte
Analysevorrichtung umgebende Atmosphä e. Die Flüssigkeitsprobe 5'wird mit einer vorgeschriebenen Menge
pro Zeileinheil: in das Probenschub-Erzeugungsteil 6 eingebracht Das andere Ende des Anschlußrohres 5
weist vorzugsweise einen Durchmesser auf, der l· leiner ist als der Innendurchmesser des Hauptrohres der
Analysevorrichtung 1.
Die durch das Anschlußrohr 5 eingebrachte Probenflüssigkeit S strömt durch das Probenschub-Erzeugungsteil
6, welches mit einem trichterförmigen Einlaß 7 und einer Abzweigung 8 zur Entfernung von überschüssigem
Gas versehen ist. Während des erwähnten Durchströmens bildet die Flüssigkeitsprobe eine Folge
von Schüben, die durch eine vorgeschriebene Menge an zwischengelagertem Gas voneinander getrennt sind.
Auf diese Weise gebildete alternierende Folgen von Probenschüben und Gasschüben fließen durch ein
horizontales Rohr 9, welches an den Auslaß des Probenschub-Erzeugungsteils 6 angeschlossen ist. Zum
Beispiel werden Reagentien R\ und Ä2 jedem der
Probenschübe durch ein vertikales Rohr 26 zugeführt, welches an den Auslaß des horizontalen Rohres 9
angeschlossen ist. Ein Probenschub, der aus der Charge der Flüssigkeitsprobe 5 und den Reagentien R\ und R2
besteht, bewegt sich zusammen mit einem Gasschub durch ein horizontales Rohr 10, welches an das
vorerwähnte horizontale Rohr 9 angeschlossen ist, und sodann zu einem Mischrohr 11. Dieses Mischrohr 11
wird von einem sich in einer Ebene erstreckenden Zickzack-Rohr gebildet, und hierdurch wird bewirkt,
daß sich die Flüssigkeitsprobe Sund die Reagei.tien R\
und Ri während des Durchganges durch dieses Mischrohr vollständig mischen, weil der obere Endabschnitt
und der untere Endabschnitt des Probenschubes nacheinander umgedreht werden. Der durchmischte
Probenschub gelangt durch ein horizontales Rohr 12, welches an das Mischrohr 11 angeschlossen ist, zu einer
Heizvorrichtung 13, in welcher er für eine vollständige Reaktion zwischen der Flüssigkeitsprobe S und den
Reagentien R1 und R2 erhitzt wird. Der vermischte
Probenschub, welcher die Heizvorrichtung 13 nach Vervollständigung der genannten Reaktion verlassen
hat, wird durch ein horizontales Rohr 14, welches an die (>.·ί
Heizvorrichtung 13 angeschlossen ist, zu einer Kühlvorrichtung 15 gefördert und dort gekühlt.
Der gemischte Probenschub, der aus der Kühlvorrichtung
15 abgezogen wird, nachdem er vollständig gekühlt wurde, wird einem horizontalen Rohr 16 zugeleitet,
welches an die Kühlvorrichtung 15 angeschlossen ist In diesem horizontalen Rohr 16 wird beispielsweise dem
gemischten Probenschub durch ein vertikales Rohr 39 gleicher Art wie das vorstehend erwähnte vertikale
Rohr 26 ein Verdünnungsmittel D zugegeben. Der Probenschub, welcher nun das Verdünnungsmittel D
enthält, wird zu einem horizontalen Rohr 17 geleitet, welches an das vorhergehende horizontale Rohr *6
angeschlossen ist, und dann zu einem Mischrohr 18 gleicher Art wie das Mischrohr 11, wo die Komponenten
des gemischten Probenschubes noch vollständiger vermischt werden. Nach Beendigung des Mischvorganges
wird der gemischte Probenschub in ein horizontales Rohr 19 geleitet, welches an den Auslaß des
Mischrohres 18 angeschlossen ist An dieser Stelle wird dem gemischten Probenschub durch ein vertikales Rohr
44 gleichen Typs wie das zuerst erwähnte vertikale Rohr 26 ein Farbreagens C zugegeben. Der gemischte
Probenschub, welcher nun das Farbreagens C enthält, fließt durch ein horizontales Rohr 20 und dann durch ein
Mischrohr 21 gleicher Art, wie das vorerwähnte Mischrohr 11.
Das Farbreagens C wird vollständig mit dem Probenschub 5 in dem Mischrohr 21 gemischt. Der
gemischte Probenschub aus dem Mischrohr 21 wird in ein horizontales Rohr 22, welches an das Mischrohr 21
angeschlossen ist, geleitet. Ein zwischen den jeweils benachbarten Probenschüben befindlicher Gasschub
wird durch ein Entlüftungsrohr 49 entfernt, welches von dem Auslaß des horizontalen Rohres 22 aufsteigt. Der
von dem Gasschub getrennte Probenschub strömt durch ein horizontales Rohr 23, welches an das
vorausgehende horizontale Rohr 22 angeschlossen ist, in ein qualitatives oder quantitatives Analysiergerät,
beispielsweise ein Colorimeter 24, um der erforderlichen Analyse unterworfen zu werden. Der Probenschub,
dessen Analyse beendet worden ist, tritt durch ein horizontales Rohr 50, welches an den Auslaß des
Colorimeters 24 angeschlossen ist, aus.
Die Analysenergebnisse des Colorimeters 24 werden von einem Schreiber 25 aufgeschrieben, der in
Abhängigkeit von dem Colorimeter 24 betrieben wird. Die in der Analysevorrichtung benutzten Colorimeter
und Schreiber können von jedem bekannten Typ sein, ihre Beschreibung erübrigt sich.
Wie am besten aus F i g. 2 zu ersehen ist, ist das Probenschub-Erzeugungsteil 6 mit einem vertikalen
Rohr 100 ausgestattet, dessen Einlaß 7 trichterförmig ist Das untere Ende des vertikalen Rohres 100 ist an ein
U-förmiges Rohr 101 angeschlossen, welches eine Vorgeschriebene Menge der Flüssigkeitsprobe erhält
und eine Siphonwirkung hat. Ein vertikales Rohr 102 ist an den Auslaß des Siphons 101 angeschlossen, wobei der
Übergang des vertikalen Rohres 102 in den Siphon 101 glatt ist, um die Siphonwirkung zu erleichtern. Ein
U-förmiges Rohr 103 ist als Probenschub-Aufnahmegefäß an das untere Ende des vertikalen Rohres 102
angeschlossen. Das U-förmige Probenschub-Aufnahmegefäß 103 hat vorzugsweise die gleiche Kapazität wie
der U-förmige Siphon 101. Eine Abzweigung fl ist kommunizierend an der Seitenwand des vertikalen
Rohres 102 befestigt und öffnet sich zu der die Einrichtung A umgebenden Atmosphäre. Eine Gasmenge,
die in dem Abschnitt 102a des vertikalen Rohres 1OZ welcher zwischen der Anschlußstelle der Abzweigung 8
an dem vertikalen Rohr 102 und der Ansrhlnßstelli» rip«
vertikalen Rohres 102 zu dem Probenschub-Aufnahmegefäß 103 definiert wird, gehalten wird, wird sukzessive
in das horizontale Rohr 9 in Form von Gasschüben G gebracht, welche die jeweils benachbarten Probenschübe
Sa trennen.
Eine Flüssigkeitsprobe S, welche durch das Anschlußrohr
5 derart geführt wird, daß das vertikale Rohr 100 nicht vollständig verschlossen wird, wird in dem Siphon
101 angesammelt. Diese Zufuhr der Flüssigkeitsprobe kann durch Abtropfen der Flüssigkeitsprobe von dem
spitzen Ende des Anschlußrohres 5 oder durch Zufließenlassen der Flüssigkeitsprobe längs der Innenwand
des vertikalen Rohres 100 in den Siphon 101 erfolgen. Wenn irgendeine geringfügige zusätzliche
Menge der Flüssigkeitsprobe 5 in den Probenschub Sa, welcher den Siphon 101 bereits im Gleichgewichtszustand
gefüllt hat, wie in F i g. 2 dargestellt, eingebracht wird, dann wird dieses Gleichgewicht gestört, wodurch
der vorher in den Siphon 101 gefüllte Probenschub Sa durch das vertikale Rohr 102 nach unten sinkt. Die in
dem vertikalen Rohr 102 nach unten sinkende Flüssigkeitsprobe S erzeugt einen Druck auf das in dem
vertikalen Rohr 102 befindliche Gas und drückt dieses durch die Abzweigung 8 in die Atmosphäre. Das in dem
Rohrabschnitt 102a befindliche Gas, d. h. das Gas, welches sich befindet zwischen dem unteren Ende 8a
der Abzweigung 8 und demjenigen Niveau des in dem Probenschub-Aufnahmegefäß 103 durch den vorhergehenden
Arbeitsvorgang der Einrichtung A angesammelten Probenschubes Sa, welches vor der Einlaßseite des
Aufnahmegefäßes 103 liegt, kann nicht entweichen und arbeitet mit der absinkenden Flüssigkeitsprobe S derart
zusammen, daß der Probenschub Sa, der bereits in dem Aufnahmegefäß 103 angesammelt ist, in das horizontale
Rohr 9 gedrückt wird. Jetzt wird die absinkende Flüssigkeitsprobe 5 in dem Aufnahmegefäß 103 anstelle
des vorhergehenden Probenschubes 5a gesammelt. Auf diese Weise werden Flüssigkeitsprob-nschübe Sa mit
jeweils vorgeschriebener Menge, die vt neinander durch die zwischengelagerten Gasschübe G mit einer
vorgeschriebenen Menge getrennt sind, aufeinanderfolgend erzeugt, um ihrerseits in die nachfolgenden
Abschnitte der vorliegenden Analysevorrichtung gefördert zu werden.
Es kommt jedoch manchmal vor, daß ein Teil des nachfolgenden Probenschubes Sa zur unrechten Zeit in
den Siphon 101 eingebracht wird; dies ist dann der Fall, wenn der vorhergehende Probenschub Sa, der bereits in
dem Siphon 101 angesammelt ist, gerade durch das vertikale Rohr 102 herabzufallen begonnen hat und der
rückwärtige Endabschnitt des Probenschubes Sa sich immer noch in der Nähe des Auslasses des Siphons 101
befindet, nämlich bevor der angesammelte Probenschub Sa die Abzweigung 8 passiert In diesem Fall wird auch
der hinzukommende Anteil des nachfolgenden Probenschubes Sa in das vertikale Rohr 102 hineingezogen
zusammen mit dem vorhergehenden Probenschub Sa, der eben in dem Rohr 102 nach unten zu sinken
begonnen hat, was zur Folge hat, daß mit dem
vorhergehenden Probenschub eine größere Menge als vorgeschrieben in das horizontale Rohr 9 gefördert
wird Um diese unerwünschte Erscheinung zu vermeiden, ist das Zwischenstück 101a im Auslaßabschnitt des Siphons 101 mit einem innendurchmesser
ausgestattet, der größer ist als der Innendurchmesser
des Hauptrohres. Diese hat zur Folge, daß der Teil des
nachfolgenden Probenschubes Sa, welcher zur unrechten Zeit in den Siphon 101 eingetreten ist, bevor
der vorhergehende Probenschub 5a den Siphon 101 völlig verlassen hat, in dem verdickten oder ausgebuchteten
Zwischenstück 101a zurückgehalten wird und nicht darüber hinausgeht, wodurch verhindert wird, daß
s er zusammen mit dem vorhergehenden Probenschub Sa weitergefördert wird. Der verbleibende Teil des
nachfolgenden Probenschubes Sa, der durch das Anschlußrohr 5 und das vertikale Rohr 100 in den
Siphon 101 gefördert wird, trifft daher unmittelbar mit
ίο dem obenerwähnten einen Anteil, der bereits in dem
ausgebuchteten Zwischenstück 101a des Siphons 101 zurückgehalten wurde, zusammen, wodurch verhindert
wird, daß dieser eine Teil des nachfolgenden Probenschubes Sa durch das vertikale Rohr 102 in einem
ι.s Stadium nach unten sinkt, in welchem sich kein Gas
zwischen diesem Anteil des nachfolgenden Probenschu-' bes und dem vorhergehenden Probenschub Sa befindet.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht,
wird die Strömungsgeschwindigkeit des Probenschubes Sa bestimmt von der Zeit, welche erforderlich ist, damit
der Siphon 101 völlig gefüllt wird mit der durch das Anschlußrohr 5 und das vertikale Rohr 100 eingebrachten
Flüssigkeitsprobe. Diese Zeit kann eingestellt werden durch den Innendurchmesser des Anschlußroh-
•25 res 5 und den Druck eines komprimierten Gases,
welches durch das Rohr 4 zuströmt. Wenn diese Zeit kurz ist, d. h., wenn Probenschübe nacheinander in
schneller Folge zu der Einrichtung A gefördert werden, dann besteht eine Tendenz, daß die öffnung der
belüftenden Abzweigung 8, welche dem vertikalen Rohr 102 zugekehrt ist, durch irgendeinen der schnell
zugeführten Probenschübe verschlossen wird. Ist dies der Fall, dann kann ein vorgegebener Probenschub Sa,
welcher vollständig in den Siphon 101 gefüllt ist, nicht durch das vertikale Rohr 102 nach unten sinken, selbst
wenn der normale Gleichgewichtszustand dieses Probenschubes Sa gestört wird. Dies hat zur Folge, daß die
Menge in dem Probenschub 5a, welche in dem Siphon 101 angesammelt ist, den vorgeschriebenen Wert
übersteigt, bis die obenerwähnte Öffnung der Abzweigung 8 durch einen anderen sinkenden Probenschub frei
gemacht wird und mit der Umgebungsluft in Verbindung tritt; hierdurch wird es praktisch unmöglich,
Probenschübe vorgeschriebener Menge aufeinanderfolgend durch das Hauptrohr zu fördern. Um solche
Schwierigkeiten zu vermeiden, ist es ratsam, eine weitere Abzweigung 8' oberhalb der ersten Abzweigung
8 getrennt von dieser oder mit dieser verbunden, wie in F i g. 3 dargestellt, vorzusehen. Diese Anordnung
bewirkt, daß das vertikale Rohr 102 mit der Umgebungsatmosphäre durch die obere Abzweigung 8' in
Verbindung tritt, selbst dann, wenn die Öffnung der unteren Abzweigung 8 durch irgendeinen der herabsin
kenden Probenschübe Sa verschlossen ist, wie in F i g. 3
dargestellt wodurch eine Folge von Probenschüben, die jede eine vorgeschriebene Menge aufweisen, ohne
irgendeine Verstopfung erzeugt werden kann.
Nun zurück zu Fi g. 1. Reagentien, Verdünnungsmittel und Farbreagentien werden den durch die verschie- denen Abschnitte des horizontalen Hauptrohres strömenden Probenschüben über die vertikalen Rohre 26,
39, 44 an den jeweiligen Abschnitten zugeführt U-förmige Rohre 26a, 39a, 44a sind mit den unteren
Enden der vertikalen Rohre 26 bzw. 39 bzw. 44 verbunden. Die vorerwähnten Additive steigen durch
die U-förmigen Rohre 26a, 39a, 44a von unterhalb der
entsprechenden Abschnitte des horizontalen Hauptrohres nach oben und werden den Probenschüben
zugeführt. Die Mengen der den Probenschüben zugeführten Additive werden bestimmt durch den von
den Additiven erzeugten Druck und den Innendurchmesser der vertikalen Rohre 26,29,30,39,44. Die durc'n
die Additive erzeugten Drücke werden durch die Höhe eingestellt, welche zwischen dem Spiegel der in den
Vorratsbehältern 31,32, 40,45 gespeicherten Additiven
und der allgemeinen Höhe des Hauptrohres liegt, sowie durch den äußeren Druck, der auf den Spiegel der
Additive in den Additivbehältern 37,38,43,48 wirkt. Die
Spiegel der Additive in den Vorratsbehältern 31, 32, 40, 45, welche durch Ausfließen der vorgeschriebenen
Menge an Additiven abgesenkt werden, werden durch frische Additivmengen, welche aus den Additivbehältern
37,38,43,48 durch die entsprechenden Zuflußrohre
33, 34, 41, 46 durch Betätigung der entsprechenden Ventile 35,36,42,47 in die Vorratsbehälter 31,32,40,45
fließen, wieder hergestellt. F i g. 1 stellt die Ausführungsform dar, bei welcher zwei Reagentien Zf1 und /?2
gleichzeitig zu den Probenschüben hinzugegeben werden. Ein vertikales Rohr 30, welches an den Boden
des Vorratsbehälters 32 angeschlossen ist, kommuniziert mit einem vertikalen Rohr 29, welches an den
Boden des Speicherbehälters 31 angeschlossen ist, über ein horizontales Verbindungsrohr 28. Die beiden
Reagentien Ri und R2, welche an der Verbindungstelle
des vertikalen Rohres 29 mit dem horizontalen Verbindungsrohr 28 zusammenfließen, werden durch
ein horizontales Rohr 27 zu dem vertikalen Rohr 26 geleitet.
Der Endauslaß der Analysevorrichtung kann offenbleiben. Es ist auch möglich, wie in F i g. 1 dargestellt, ein
Rohr 50 so in ein Gefäß 51 einzuführen, daß die Mündung des Rohres 50 oberhalb des Spiegels der in
dem Gefäß 51 befindlichen Flüssigkeit angeordnet ist, die Flüssigkeit durch ein Abflußrohr 52 durch gesteuerte
Betätigung eines Hahnes 53 in einer größeren Menge abfließen zu lassen als die zeitliche Durchflußmenge der
aufeinanderfolgenden, nun von dem Gas getrennten Probenschüben beträgt, und die Probenschübe durch
das Rohr 50 mit Hilfe der hierdurch erzeugten Saugkraft (des Unterdruckes) abzuziehen, wodurch bewirkt wird,
daß die Flüssigkeitsprobenschübe mit einer festgesetzten Geschwindigkeit durch das horizontale Hauptrohr
wandern.
Der Innendurchmesser des horizontalen Hauptrohres, durch welches die Probenschübe in einem
voneinander durch dazwischenliegende Gasschübe getrennten Zustand gefördert werden, wird natürlich so
ausgewählt, daß er genügend klein ist, um zu verhindern, daß die Grenzfläche zwischen der Flüssigkeit und dem
Gas zerstört werden. Das heißt, der Innendurchmesser sollte klein genug sein, daß die Grenzflächen zwischen
jeweils aufeinanderfolgenden Schüben von Flüssigkeit und Gas erhalten bleiben. Der Innendurchmesser
variiert mit der Grenzflächenspannung zwischen dem verwendeten Gas und der verwendeten Flüssigkeit.
Es wird nun der Fall beschrieben, bei welchem die in Fi g. 1 dargestellte Analysevorrichtung bei der quantitativen Analyse einer wasserlöslichen Phosphorverbindung, beispielsweise in einem Düngemittel, verwendet
wird. Eine flüssige Probe des Düngemittels wird in den Behälter 3 gegeben. Luft wird unter Druck durch das
Rohr 4 mittels einer (nicht dargestellten) Pumpe eingeleitet wodurch die flüssige Probe S durch das
Anschlußrohr 5 hinunterfällt Die flüssige Probe läuft durch das Probenschub-Erzeugungsteil 6 und wird in
Probenschübe aufgeteilt welche durch dazwischenliegende Gasschübe voneinander getrennt sind. Bei dem
Beispiel wird der Probenschub so gewählt, daß er mit einer Durchflußrate von beispielsweise 0,16 ml/min
durch das horizontale Hauptrohr fließt. Das Proben-■>
schub-Aufnahmegefäß 103 wird demzufolge so gewählt, daß es eine Kapazität von beispielsweise 3,9 ml/min hat.
Die Probenschübe 5a laufen durch das horizontale Rohr 9 in voneinander durch dazwischenliegende Luftschübe
C getrenntem Zustand. Eine(l : 1) wäßrige Lösung von
ίο Salpetersäure (R\) und ein Mittel zum Einstellen der
Farbe (Rj) bestehend aus einer 2%igen wäßrigen
Lösung von Zitronensäure werden dem Probenschub 5a durch das U-förmige Rohr 26a zugegeben. Die
Durchflußraten der wäßrigen Lösungen der Salpetersäure und Zitronensäure werden auf 0,32 ml/min bzw.
0,80 ml/min eingestellt. Bei dem gewählten Beispiel ist der Luftschub C frei von jedweden Additiven, da sein
Luftdruck die Additive daran hindert, in ihn einzutreten. Der Probenschub wird in dem zickzackförmigen
ze Mischrohr 11 vollständig gemischt, während er durch
diesen Abschnitt des horizontalen Hauptrohres strömt, der in eine Heizvorrichtung 13 eingesetzt ist, beispielsweise
ein ölbad, das auf einer Temperatur von beispielsweise 95°C gehalten wird; dabei findet eine
2fi Reaktion zwischen dem Phosphor und der Salpetersäure
in dem gemischten Probenschub statt, was zur Folge hat, daß der gesamte darin enthaltene Phosphor in die
Orthoform umgewandelt wird. Der gemischte Probenschub wird in der Kühlvorrichtung 15 gekühlt. Wasser
wird als Verdünnungsmittel zu dem gemischten Probenschub durch das U-förmige Rohr 39a zugegeben.
Die Durchflußrate des Wassers wird auf beispielsweise 3,9 ml/min eingestellt. Der nunmehr Wasser enthaltende
Probenschub wird sorgfältig in dem zickzackförmigen
is Mischrohr 18 gemischt. Danach wird eine Farbreagenslösung
[NH4VO3 (NH4JbMo7O27 · HNO3] des nun
Wasser enthaltenden Probenschubes mit einer Rate von beispielsweise 1,2 ml/min durch das U-förmige Rohr 44a
zugeführt.
Nachdem der das Farbreagens enthallende Probenschub einer vollständigen Mischung in dem zickzackförmigen
Mischrohr 21 unterworfen wurde, werden die zwischen den benachbarten Probenschüben befindlichen
Luftschübe C durch den Abzweigrohrstutzen 49 entlassen. Die nun von Luft befreiten Probenschübe
nehmen gemeinsam eine zusammenhängende Form an und sind bereit für die Analyse. Die zusammenhängende
Masse der Flüssigkeitsprobe fließt durch ein horizontales Rohr 23 zu einem Colorimeter 24, um von diesem
Sf analysiert zu werden. Die Ergebnisse der Analyse
werden in einem an das Colorimeter 24 angeschlossenen Schreiber aufgezeichnet. Die Flüssigkeitsprobe,
deren Analyse beendet worden ist, wird durch das am Ende befindliche Rohr 50 entlassen.
Es kann, je nach der Art der analysierten Flüssigkeitsprobe, nicht erforderlich sein, die vorgeschalteten
Abschnitte der Anaiysevorrichtung vorzusehen, welche
der Zufuhr von Reagentien R\, 7?2und des Verdünnungsmittels D dienen, sondern es kann nur der Abschnitt
erforderlich sein, der der Zufuhr des Farbreagens C
dient In diesem Fall können die Anordnungen für Ri, R2
und D, die Heizvorrichtung 13 und die Kühlvorrichtung 15 weggelassen werden. Ferner kann das Analysiergerät
neben dem schon genannten Colorimeter noch aus
' -■ einem speziellen Ionendetektor, Atomabsorptionsspektralphotometer, photoelektrischen Flammenpholometer oder photoelektrischen Fluoreszenzphotometer
bestehen. Wenn eine der erwähnten weiteren Analyse-
vorrichtungstypen verwendet wird, dann muß das der Flüssigkeitsprobe zuzuführende Reagens und die
Einrichtung zur Durchführung der Zugabe entsprechend ausgewählt werden; der Fachmann auf diesem
Gebiet kennt die zutreffende Auswahl.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Vorrichtung zur automatischen Analyse einer flüssigen Probe mit einem Analysierteil, einem
Rohrleitungssystem für die Zuführung der zu analysierenden Probe zu dem Analysierteil, und
einem rohrförmigen Probenschub-Erzeugungsteil für eine Folge von Probenschüben, welches ein an
das Rohrleitungssystem angeschlossenes Probenschub-Aufnahmegefäß, eine Einrichtung zur Bildung
und Förderung eines Probenschubes bestimmter Menge mittels Schwerkraft und Siphon, eine
Liefereinrichtung zur Iropfenweisen oder in dünnem Strahl erfolgenden Zuführung der Flüssigkeitsprobe
zu dem Probenschub-Erzeugungsteil, sowie eine in das Probenschub-Erzeugungsteil mündende Abzweigung
für die Zufuhr einer weiteren Komponente zu der flüssigen Probe aufweist, dadurch
gekennzeichnet, daß das Probenschub-Erzeugungsteil (6) zur Erzeugung alternierender Folgen
von Flüssigkeitsproben- und Gasschüben und das stromabwärts liegende Rohrleitungssystem einen so
kleinen Innendurchmesser aufweisen, daß die Grenzflächen zwischen den jeweiligen Probenschüben
und Gasschüben aufrechterhalten werden, daß die Einrichtung zur Förderung einer flüssigen Probe
bestimmter Menge ein als U-förmig gebogener Rohrabschnitt ausgebildeter, auf das rohrförmige
Probenschub-Erzeugungsteil aufgesetzter, zur Atmosphäre oben offener Siphon (101) ist, daß das
Probenschub-Aufnahmegefäß (103) ein U-förmig gebogener Rohrabschnitt ist, der an das Probenschub-Erzeugungsteil
stromabwärts angeschlossen ist, und daß durch die zwischen Siphon (101) und Aufnahmegefäß (103) angeordnete Abzweigung (8;
8') eine gasförmige Komponente zuführbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzweigung (8) in die Gasatmosphäre
mündet und von dem Probenschub-Aufnahmegefäß einen die Menge des Gasschubes bestimmenden
Abstand hat.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine weitere in die Gasatmosphäre mündende
Abzweigung (8') zwischen der ersten Abzweigung (8) und dem Siphon (101).
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Siphon (101) und
das Probenschub-Aufnahmegefäß (103) gleiche Kapazität haben.
Applications Claiming Priority (3)
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---|---|---|---|
JP11105574A JPS5137685A (en) | 1974-09-27 | 1974-09-27 | Ekitaishiryo no jidokagakubunsekisochi |
JP14837374A JPS5175591A (ja) | 1974-12-26 | 1974-12-26 | Kiekikubunkeiseisochi |
JP53275A JPS5177387A (en) | 1974-12-27 | 1974-12-27 | Ki ekikubunkeiseisochi |
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ID=27274500
Family Applications (1)
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