DE2808059C2

DE2808059C2 - Vorrichtung zum Überführen einer Flüssigkeitsprobe aus einem Probegefäss in ein Reaktionsgefäss

Info

Publication number: DE2808059C2
Application number: DE2808059A
Authority: DE
Inventors: Nobuyoshi Hachioji Tokyo Suzuki
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1977-02-25
Filing date: 1978-02-24
Publication date: 1982-04-22
Also published as: JPS5722112Y2; DE2808059A1; JPS53118591U; US4207074A

Description

Die Erfindung betriUt eint Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Hauptanspmches.

Eine Vorrichtung dieser Art jt bekannt (DE-OS 19 34 668). Das Ansaugen und Abgeben der Prcbenmenge erfolgt bei der bekannten Vorrichtung durci ein und dieselbe Dosierpumpe, die Zufuhr von Spülf üssigkeit erfolgt über eine gesonderte Spülpumpe. Über die Dosierpumpe wird mehr Probenflüssigkeit angesaugt als anschließend schrittweise auf die einzelnen Reaktionsgefäße abgegeben wird. Bei der bekannten Vorrichtung wird /war vermieden, daß Spülflüssigkeit mit Probenflüssigkeit in Verbindung kommt, und keine Spülflüssigkeit in die Reaktionsgefäße gelangt; mit der bekannten Vorrichtung ist jedoch keine sehr genaue und exakt bleibende Probenmengenabgabe in die Reaktionsgefäße gewährleistet, da die Dosisrpumpe nicht so exakt gesteuert werden kann. Mit einer Vorrichtung, bei der sowohl das Ansaugen als auch das Abgeben der Probenmenge mit ein und cerselben Pumpe erfolgt, ist in der Praxis nie eine genaue Dosierung der abgegebenen Probenmenge mc" glich, da beim Abgeben in der Pumpe immer noch etwas Restflussigkeit übrig bleibt, die abgegebene Menge also immer etwas geringer ist als die angesaugte Menge.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die eine genaue und stets gleichbleibende Probenmengeabgabe an die Reaktionsgefäße ermöglicht.

Diese Aufgabe wird ausgehend Von einer Vorrichtung gemäß Oberbegriff des HauptanspriJches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unlefänsprücheri.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt die Abgabe der Probenmenge in die Reaktionsgeliäße mit einer gesonderten Pumpe, die immer den gleichen Hub ausführt und daher immer die gleiche Probenmenge abgibt Durch Einstellung der Hubvolumina der beiden Pumpen kann außerdem die Menge der anzusaugenden Probenflüssigkeit und die Menge der Spülflüssigkeit unabhängig von der Menge der abzugebenden Probenflüssigkeit gewählt werden. Außerdem wird siehergestellt, daß die Spülflüssigkeit niemals zu den Reaktionsgefäßen gelangen kann, da das Volumen der Pumpe zum Ansaugen größer gewählt ist als das Volumen der Pumpe zum Abgeben der Probenmenge. Auch die Probenflüssigkeitsverluste werden auf ein Minimum begrenzt, denn der Oberschuß an Probenflüssigkeit, die in der Leitung verbleibt, kann durch die Einstellbarkek des Hubvolumens der beiden Pumpen auf ein Minimum begrenzt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 einen senkrechten Axialschnitt einer Vorrich-

tung zum Oberführen einer Flüssigkeitsprobe;

Fig. 2 den Aufbau einer Steuerschaltung für einen Pumpenantriebsmotor; und

F i g. 3 bis 10 jeweils einen der Arbeitsschritte, welche von der Vorrichtung zum überführen einer Flüssigkeitsprobe im Rahmen eines vollständigen Arbeitsspiels durchlaufen werden.

Gemäß F i g. 1 gehört zu der Vorrichtung eine Probenübertrömle-.oing 2, die an einem Ende mit einer Düse 1 versehen ist, über welche eine flüssige Probe

JO angesaugt oder abgegeben werden kann; das andere Ende der Probenüberströmleitung 2 ist an einen Spülwasserbehälter 3 angeschlossen. In die Probenüberströmleitung 2 sind ein erstes schaltbares Ventil 4 und ein zweites schaltbares Ventil 5 eingeschaltet. Eine erste Pumpe 6 zum Ansaugen von flüssigem Probenmaterial ist zwischen der Düse 1 und dem Ventil 4 über eine Zweigleitung 2a mit der Probenüberströmleitung 2 verbunden und kann mit Hilfe einer noch zu beschreibenden ersten Betätigungseinrichtung betätigt werden. Auf ähnliche Weise ist c'ne /weite Pumpe 7 zum Abgeben von flüssigem Probenmaterial zwischen den Ventilen 4 und 5 durch eine weitere Zweigleitung 2b an die Probenüberströmleitung 2 angeschlossen; diese Pumpe kann durch eine ebenfalls noch zu beschreibende Betätigungseinrichtung betätigt werden.

Gemäß Fig. 1 gehört zu der Einrichtung 10 zum Betätigen der ersten Pumpe 6 eine Grundplatte 11. mit der eine stehend angeordnete Tragplatte 12 für die erste Pumpe verbunden ist. Die erste Pumpe 6 ist ortsfest zwischen zwei oberen und unteren Tragarmen 13 und 14 angeordnet, die beide an der Außenfläche der Tragplatte 12 befestigt sind. An der Innenfläche der Tragplatte 12 sind zwei durch einen senkrechten Abstand getrennte Führungszapfen 15 und 16 befestigt, die mit zwei durch einen senkrechten Abstand getrennten Führungsschlitzen 17a und 170 zusammenarbeiten, mit denen eine bewegbare Platte 17 versehen ist. so daß diese Platte senkrecht bewegbar geführt wird. Eine Kolbenverbindungsplatie 18 ragt durch einen Führungsschiit?: 12a der Tragplatte 12 und ist an ihrem inneren Ende mit der beweglichen Platte 17 verbunden. Das freie Ende der Kolberiverbindüngsplatte 18 steht in Eingriff mit dem äußeren Ende der Kolbenstange 8 der ersten Pumpe 6, Wird die Platte 17 in senkrechter Richtung bewegt, führt somit die Kolbenstange 8 eine entsprechende senkrechte Bewegung aus. Auf einer Plattform 20, die an der Außenfläche der Tragplatte 12 unterhalb des unteren Endes der Kolbenstange 8

befestigt ist, ist ein Anschlag 19 angebracht, der dazu dient, die Abwärtsbewegung der Kolbenstange 8 zu begrenzen. Bei dem dargestellten Ausluhrungsbeispiel kann sich die Kolbenstange 8 der ersten Pumpe 6 längs einer senkrechten Strecke Ii bewegen. An der Grundplatte 11 ist eine weitere Tragplatte 21 befestigt, die sich parallel zu der Tragplatte 12 erstreckt und mit ihr durch mindestens vier Abstandhalter 22 verbunden ist. An der Innenfläche der Tragplatte 21 sind zwei durch einen senkrechten Abstand getrennte Führungszapfen 23 und 24 befestigt, die mit zwei durch einen senkrechten Abstand getrennten Führungsschlitzen 25a und 256 zusammenarbeiten, mit denen ein Schieber 25 versehen ist, welcher auf diese Weise senkrecht bewegbar geführt wird. Ferner ist eine Feder 26 vorhanden, deren eines Ende mit einem Zapfen 27 verbunden ist, welcher in das obere Ende des Schiebers 25 eingebaut ist; das andere Ende der Feder 26 ist an einem Zapfen 28 befestigt, der nahe dem oberen Ende der Tragplatte 21 gegenüber deren Innenfläche vorspringt; somit spannt die Feder 26 den Schieber 25 senkrecht nach oben vor. Weiterhin ist ein Exzenter 29 vorhanden, der sich normalerweise an einerr Zapfen 30 von oben her abstützt; der Zapfen 30 ist in den mutieren Teil des Schiebers 25 eingebaut. Zum Antreiben des Exzenters 29 dient ein Motor 31, der an der Außenfläche der Tragplatte 21 befestigt ist, und dessen Welle 32 den Exzenter 29 trägt, mittels dessen der Schieber 25 nach unten bewegt werden kann. Somit ist es mit Hilfe des Motors 31 und der Feder 26 möglich, den Schieber 25 in senkrecht zu bewegen. An dem Exzenter 29 ist ein Schalterbetätigungsstift 33 befestigt, welcher der Welle 32 diametral gegenüberliegt und dazu dient, zwei Pausenschalter 34 und 35 für den Motor 31 zu betätigen, wenn der Exzenter 29 seine obere bzw. seine untere s-> Totpunktlage einnimmt, so daß der Motor 31 jeweils kurzzeitig stillgesetzt werden kann. In das untere Ende des Schiebers 25 ist ein Stift 36 eingebaut, dessen freies Ende am unteren Ende der beweglichen Platte 17 anliegt, da eine Feder 38 vorhanden ist, die sich zwischen d ?m Stift 36 und einem zweiten Stift 37 erstreckt, welch letzterer in den mittleren Teil der bewegbaren Platte 17 eingebaut ist. Somit wird die bewegliche Platte 17 nach oben bewegt, sobald der Schieber 25 betätigt wird, und danach wird sie nach unten bewegt, bis ihre Bewegung durch den Anschlag 19 beendet wird.

Gemäß Fig. 1 ist eine zweite Betätigungseinrichtung 40 für die zweite Pumpe 7 vorhanden; da die Betätigungseinrichtung 40 im wesentlichen ebenso ausgebildet ist wie die t"ste Betätigungseinrichtung 10, dürfte sich eine erneute Beschreibung erübrigen; zu der zweiten Betätigungseinrichtung 40 gehören eine Grundplatte 41, eine Tragplatte 42 mit einem senkrechten Führungsschlitz 42a, obere und untere Tragarme 43,44, Führungszapfen 45, 46, eine bewegbare Platte 47 mit senkrechten Führungsschlitzen 47a und 47b. eine Kolbenverbindungsplatte 48, ein Kolbenstangenanschlag 49, eine Plattform 50, eine Tragplatte 51, Abstandhalter 52, Führungszapfen 53, i>4, ein Schieber 55 mit senkrechten Führungsschlitzen 55a und 556. eine Feder 56, Stifte 57, 58, ein runder Exzenter 59, ein Stift

60, ein Motor 61 mit einer Welle 62, ein Schalterbetätigungsstift 63, Pausenschalter 64 und 65 für den Motor

61, Stifte 66 und 67 sowie eine Feder 68. Es sei jedoch bemerkt, daß die Länge des Anschlags 49 größer ist als die Länge des Anschlags 19, der zu der Einrichtung 10 zum Betätigen der erst ta Pumpe 6 gehört, so daß sich die Kolbenstange 9 der /weiten Pumpe 7 gemäß F i g. 1 nur längs einer Strecke I₁ bewegen kann, die kürzer ist als die Hubstrecke Ii der Kolbenstange 8 der ers'en Pumpe 6. Nimmt man an, daß der Hubraum der zweiten Pumpe 7 so gewählt ist, daß er einer vorbestimmten abzugebenden flüssigen Probenmenge entspricht, ist der Hubraum der ersten Pumpe 6 größer als dieses vorbestimmte Hubvolumen.

Die Motorpausenschalter 34, 35 bzw. 64, 65 sind dem Motor 31 bzw. dem Motor 61 und einem Startschalter SW in der aus F i g. 2 ersichtlichen Weise zugeordnet. F i g. 2 zeigt eine typische Steuerschaltung für den Motor 31, der mit einer Stromquelle und einer Anordnung in Reihe geschaltet ist, bei welcher ein normalerweise offener Startschalier SW mit einer Reihenschaltung parallelgeschaltet ist, zu welch letzterer die beiden normalerweise geschlossenen Pausenschalter 34 und 35 gehören. Wird der Schalterbetätigungsstift 33 in seine obere Totpunktsteliung gebracht, wird der Pausenschalter 34 geöffnet, um den Motor 31 stillzusetzen. Wi>-d jetzt der StartscMter SWgeschlossen, kann der Motor 31 eingeschaltet werden. Danach bewirkt der Motor 31, daß der Exzenter 29 gedreht wird. wobei der Stift 33 einen Bereich durchläuft, innerhalb dessen keiner der Pausenschalter 34 und 35 betätigt wird, so daß der Motor 31 auch dann in Betrieb bleibt, wenn uer Startschalter SW geöffnet wird. Sobald der Stift 33 durch den Motor 31 in seine untere Totpunktstellung gebracht wird, wird der Pausenschalter 35 geöffnet, um den Motor 31 snllzusetzen. Wird danach der Startschalter SVV erneut geschlossen, wird der Motor 31 wieder eingeschaltet, um den Stift 33 zu veranlassen, den Pausenschalter 34 zu öffnen. Hierdurch wird es der Pumpe 6 ermöglicht, eine Flüssigkeitsprobe anzusaugen und abzugeben. Die Pumpe 7 wird auf ähnliche Weise betätigt.

Im folgender wird die Wirkungsweise der Vorrichtung zum Überführen einer Flüssigkeitsprobe anhand von Fig. 3 bis 11 erläutert. Hierzu sei bemerkt, daß kräftig ausgezogene Linien die Überführung von Spülwasser bezeichnen, während gestrichelte Linien ardeuten. daß eine flüssige Probe durch die Überströmleitung 2 gefördert wird.

Fig. 3 zeigt den Ausgangszustand der Vorrichtung, bei dem die Überströmleitung 2 leer ist. wobei die Ventile 4 und 5 geschlossen sind jnd wobei die Kolbenstangen 8 und 9 der Pumpen 6 und 7 ihre obere Totpunktlage nach Fig. 1 einnehmen. Hierbei wird ein Auffangbehälter 72 unter der Düse 1 angeordnet Das Ventil 5 kann jetzt geöffnet werden, während das Ventil 4 geschlossen bleibt, und der Startschalter SW für den Motor 61 kann geschlossen werden, damit die Einrichtung 40 betätigt wird, wobei sich die Kolbenstange 9 der zweiten Pumpe 7 in ihrer oberen Totpunktstellung befindet. Hierdurch wird der Motor 61 eingeschaltet, und er bleibt in Betrieb, bis der Stift 63 gemäß Γ i g. I die untere Stellung 63' bzw. die untere Totpunktsteilung erreicht, um den Pausenschalter 65 zu betätigen. Wird der Motor 61 kurzzeitig stillgesetzt, bewegt sich die Kolbenstange 9 !"ngs der Strecke I₂ nach unten, bis sie zur Anlage an dem Anschlag 49 kommt, woraufhin sie zunächst eine Ruhestellung beibehält In der Zwischenzeit wird gemäß F i g. 4 Spülwasser aus dem Behälter 3 in die Überströmleitung 2 überführt.

Ist der Zustand nach F i g. 4 erreicht, wird das Ventil 4 geöffnet, während das Ventil 5 geschlossen wird, und der Startschalter SVV für den Motor 61 wird erneut geschlossen, um die Einrichtung 40 zum Betätigen der

zweiten Pumpe 7 zu betätigen. Der Motor 61 läuft jetzt an. und er bleibt in Betrieb, bis der Stift 63 seine obere Tolpunktslellung erreichl, um den Pausenschaller 64 zu betätigen, worauhin die Kolbenstange 9 zeitweilig in ihrer oberen Totpunktslellung zum Stillstand kommt. In Ί der Zwischenzeit wird die in der Überströmleitung 2 vorhandene Luft in einem Ausmaß beseitigt, das dem Hubraum der zweiten Pumpe 7 entspricht; dieser Zustand ist in F i g. 5 dargestellt.

Durch wiederholtes öffnen und Schließen der Ventile 4 und 5 sowie wiederholtes Betätigen der zweiten Pumpe 7 ist es möglich, die gesamte Überströmleitung 2 einschließlich der Düse 1 mil Spülwasser aus dem Behälter 3 zu füllen. Um die Überströmleitung 2 mit Spülwasser zu füllen, kann man gleichzeitig die erste Pumpe 6 zusammen mit der zweiten Pumpe 7 betätigen, wobei die Ventile 4 und 5 auf entsprechende Weise geöffnet und geschlossen werden.

Erreicht die Vorrichtung den Zustand nach Fig.6.

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Düse 1 wird ein Becher 70 zum Aufnehmen einer Probe angeordnet. Dann wird der Startschaller 5VV für den Motor 31 geschlossen, damit die Einrichtung 10 zum Betätigen der ersten Pumpe 6 betätigt wird. Hierdurch wird der Motor 31 in Betrieb gesetzt, und er bleibt in Betrieb, bis der Stift 33 gemäß Fig. 1 die Stellung 33' bzw. die untere Totpunktstellung erreicht, um den Pausenschalter 35 zu betätigen, wodurch der Motor 31 stillgesetzt wird. Nunmehr hat sich die Kolbenstange 8 längs der Strecke Ii nach unten bewegt, so daß sie an dem Anschlag 19 anliegt, woraufhin sie ihre Stellung beibehält. In der Zwischenzeit wird eine Flüssigkeitsmenge, die größer ist als die vorbestimmte abzugebende Menge, gemäß F i g. 7 über die Düse 1 aus dem Becher 70 angesaugt.

Das Ventil 4 bleibt geschlossen, während das Ventil 5 geöffnet wird, und die Düse 1 wird gemäß Fig. 8 über einer Reaktionszelle 71 angeordnet. Durch Schließen des Startschalters SW für den Motor 61 wird die Einrichtung 40 zum Betätigen der zweiten Pumpe 7 betätigt. Der Motor 61 bleibt in Betrieb, bis der Stift 63 seine untere Totpunktstellung 63' erreicht, um den Pausenschalter 65 zu betätigen, woraufhin der Motor 61 stillgesetzt wird. Inzwischen hat sich die Kolbenstange 9 längs der Strecke I2 nach unten bewegt, und sie ist zur Anlage an dem Anschlag 49 gekommen, woraufhin sie ihre Stellung beibehält. In der Zwischenzeit ist eine zusätzliche Spülwassermenge, die gleich der vorbestimmten abzugebenden Menge flüssigen Probenmaterials ist, gemäß F i g. 8 aus dem Behälter 3 angesaugt und in die Überströmleitung 2 überführt worden.

Jetzt wird das Ventil 4 geöffnet, während das Ventil 5 geschlossen wird, und der Starischalter SW für den Motor 61 wird erneut geschlossen, um die Einrichtung 40 zum Betätigen der zweiten Pumpe 7 zu betätigen. Der Motor 61 bleibt in Betrieb, bis der Stift 63 seine obere Totpunktslellung erreicht, um den Pausenschalter 64 zu betätigen, woraufhin der Motor 61 stiligeselzl wird. Die Kolbenstange 9 hat sich jetzt nach oben bewegt und ihre obere Totpunktstellung erreicht, in der sie verbleibt. In der Zwischenzeit ist gemäß Fig.9 eine vorbestimmte Menge flüssigen Probenmaterials über die Düse 1 an die Reaktionszelle 71 abgegeben worden.

Hierauf werden die Ventile 4 und 5 geschlossen, und die Düse 1 wird gemäß Fig. 10 über einem Entleerungsbehälter 72 angeordnet, woraufhin der Startschalter SW für den Motor 31 geschlossen wird, um die Einrichtung 10 zum Betätigen der ersten Pumpe 6 zu betätigen, so daß der Motor 3! in Betrieb bleib'., bis der S'.if! 33 sein? obere Totpunktstellung erreicht, um den Pausenschaller 34 zu betätigen, wodurch der Motor 31 stillgesetzt wird. Hierbei ist die Kolbenstange 8 nach oben bewegt worden, bis sie ihre obere Totpunktstellung erreicht hat. in der sie verbleibt. In der Zwischenzeit wird die überschüssige Flüssigkeitsmenge, die sich noch in der Düse 1 befindet, ebenso wie die vorbestimmte Spülwassermenge, die in der Überströmleitung 2 enthal! in ist, über die Düse 1 an den Entleerungsbehälter 72 abgegeben, wobei die Düse 1 gleichzeitig ausgewaschen wird. Hiermit ist ein Arbeitsspiel zum Abgeben einer vorbestimmten Probenftüssigkeitsmenge abgeschlossen. Wenn weitere Arbeitsspiele durchlaufen werden sollen, um Flüssigkeitsproben an weitere Reaktionszellen abzugeben, geht man von dem Arbeitsschritt nach Fig. 10 wieder auf den Arbeitsschritt nach Fig. 7 über, woraufhin die Arbeitsschritte nach F i g. 7 bis 10 wiederholt werden.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung nimmt die Vorrichtung zunächst eine Flüssigkeitsmenge auf, die größer ist als die abzugebende Flüssigkeitsmenge. Hierdurch wird vermieden, daß die abgegebene Flüssigkeitsmenge durch das Spülwasser oder eine Verdünnungsflüssigkeit verdünnt wird, und es besteht Gewähr dafür, daß die Proben nicht verloren gehen. Die abzugebende Probenflüssigkeitsmenge läßt sich durch entsprechende Wahl der Länge des Anschlags 19 einstellen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I.Vorrichtung zum Oberführen einer Flüssigkeitsprobe aus einem Probegefäß in ein Reaktionsgefäß mit einem in das Probegefäß eintauchbaren Ende einer zu einem Spülwasserbehälter führenden Leitung, die mit zwei Pumpen verbunden ist und zwischen der ersten und zweiten Pumpe Mn erstes Ventil und zwischen der zweiten Pumpe und dem Spülwasserbehälter ein zweites Ventil aufweist, bei der die Steuerung dieser Ventile und Pumpen so erfolgt, daß aus dem Probegefäß über dm Leitung eine Flüssigkeitsprobe ansaugbar, anschließend eine vorbestimmte Probenmengen in das Reaktonsgefäß abgebbar und die Leitung mit Spülwasser reinigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubvolumen der ersten, nur zum Ansaugen und Spülen dienenden Pumpe (6) größer als das Hubvolumen der zweiten, nur zum Abgeben der vorbestimmten Probenmenge dienenden F'umpe (7) gewählt is;
2. Vorncfimng nach Ansprach !, dadurch! gekennzeichnet, daß das Hubvolumen der ersten F'umpe (6) etwa dem Volumen der Leitung (2) von eirem Ende zum Spülwasserbehälter (3) entspricht
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubvolumina der beiden Pumpen (6, 7) unabhängig voreinander einstellbar sind.