DE3238714C2 - - Google Patents
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Description
Die Er
findung betrifft ein Flüssigkeits-Dosier- und Transferventil für
ein Verdünnungssystem zur Bildung von mindestens zwei genau ab
getrennten Probenteilen von einer einzigen Quelle einer flüssi
gen Probe mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspru
ches 1.
Ein derartiges Ventil ist aus der US-PS 41 52 391 (= DE-OS 28 54
303) bekannt. Hierbei ist eine innere Ventilscheibe gegenüber
beidseitig angeordneten äußeren, stationären Ventilscheiben
drehbar. Mit der mittleren Ventilscheibe sind seitliche Ringlei
tungen verbunden, die eine der äußeren Ringscheiben über
Schlitzlöcher durchqueren. Die innere Ringscheibe weist einen
inneren, abteilenden Durchgang und mindestens eine äußere
Ringleitung mit genauen Probenvoluminia auf. Hierdurch sind un
terschiedliche Volumina einer einzigen Probe zur Verdünnung vor
gegeben. Jede Probenmenge wird mit einem herkömmlichen Verdün
nungsmittelvolumen gleichzeitig zu unterschiedlichen, vorbe
stimmten Stellen geführt. Zur Zuführung des Verdünnungsmittels
und für den Anschluß an die äußeren Ventilscheiben sind äußere
Verbindungsteile vorgesehen. Bei dieser vorbekannten Ventilaus
bildung sind relativ große Probenvolumina erforderlich, insbe
sondere für die äußere Ringleitung, da sie sich durch eine äu
ßere Ringscheibe erstrecken mußte. Dadurch waren unnötig große
Teilvolumina der Probe erforderlich. Zusätzlich waren die Her
stellungskosten dieses bekannten Ventils unnötig hoch. Es waren
viele Anschlußverbindungen erforderlich, was zu Störungen und
Abnutzungen sowie Auslaufverlusten führen konnte.
Die zweite äußere Ringleitung erfüllte die Funktion einer Meß
kammer, sofern eine vorverdünnte Probe verwendet wird. Es sind
somit mehr als eine äußere Ringleitung notwendig, um vorver
dünnte Proben anwenden zu können. Wurde eine vorverdünnte Probe
verwendet, mußte ein Teil des Ventils abgesperrt werden. Die
Verdünnungsmengen waren unnötig groß.
Die Ventilausbildungen nach der US-PS 39 91 055 und 35 83 232
gehen in eine andere Richtung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschrie
bene Ventil so zu verbessern, daß der Aufbau vereinfacht und nur
eine geringstmögliche Probenmenge erforderlich ist. Auch sollte
eine Änderung der abgeteilten Teilprobenmengen auf einfache Weise
möglich sein.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Kennzeichenmerkmalen
des Patentanspruches 1.
Das erfindungsgemäße Ventil erlaubt das Abteilen von mindestens
zwei genau bemessenen Probenteilen von einer einzigen Quelle für
flüssige Proben. Die notwendige jeweilige Probenmenge ist so ge
ring wie möglich. Durch Ersetzen der äußeren Ringleitung kann
auf einfache Weise eine Änderung der Probenteilmenge erreicht
werden. Da die Ringleitung mit einem äußeren Ventilelement ver
bunden ist, entfallen bisher notwendige, schlitzförmige Durch
brechungen, die die Herstellung des Ventils verteuerten.
Schließlich werden auch die äußeren Anschlußleitungen reduziert.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus Unteran
sprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger in den Zeich
nungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigt
Fig. 1 eine Sprengansicht der erfindungsgemäßen Ven
tilanordnung für den Transport von Flüssigkeiten;
Fig. 2 einen Aufriß der verbesserten Ventilanordnung,
der die Zufuhr- oder Ansaugstellung darstellt;
Fig. 3 einen Aufriß der verbesserten Ventilanordnung,
der die Durchlaßstellung darstellt;
Fig. 4 einen Aufriß der verbesserten Ventilanordnung, der
das Auswaschen nach erfolgtem Durchlaß darstellt;
Fig. 5, 5A und 5B jeweils eine Außenansicht, einen Schnitt nach der
Linie 5A-5A in Fig. 5 und eine Innenansicht eines
der stationären Teile der Ventilanordnung;
Fig. 6, 6A und 6B jeweils eine Außenansicht, einen Schnitt nach der
Linie 6A-6A in Fig. 6 und eine Innenansicht eines
anderen stationären Teils der Ventilanordnung; und
Fig. 7, 7A und 7B jeweils eine Ansicht der einen Fläche, einen
Schnitt nach der Linie 7A-7A in Fig. 7 und
der gegenüberliegenden Fläche des inneren,
bewegbaren Teils der erfindungsgemäßen Ven
tilanordnung.
Die Ventilanordnung zum Transport von Flüssigkeiten überführt
von einem einzigen Probenmaterial vorzugsweise gleichzeitig
mindestens zwei unterschiedliche Mikroliterteile zur Verdün
nung mit dem gleichen, vorbestimmten Verdünnungsvolumen. Zur
Schaffung von zwei Paaren von Flüssigkeitsdurchlässen sind
Durchgänge vorgesehen worden, wobei das eine Durchlaßpaar für
den Durchfluß einer vorbestimmten Verdünnungsmittelmenge und
das andere Durchlaßpaar für zwei in Reihe angeordnete Meß
kammern zur genauen Messung unterschiedlicher Volumen vorge
sehen ist, von denen eine mit einem abteilenden Durchgang
im inneren, bewegbaren Ventilelement und die andere in einer
äußeren, fest an einem der stationären Teile gesicherten
Ringleitung ausgebildet ist. Äußere Ringleitung und Zuführ
durchgänge weisen genaue innere Abmessungen auf, vorzugsweise
für die Aufnahme eines Volumens im Mikroliterbereich.
Kurz gesagt, besteht die verbesserte Ventilanordnung aus zwei
in abgedichtetem Eingriff stehenden Teilen, welche zwischen
sich ein inneres, bewegbares Teil aufweisen. Die Ventilanord
nung ist in eine erste Stellung überführbar, während das Pro
benmaterial von einer Quelle mittels einer durch eine Ansaug
pumpe angetriebenen Ansaugsonde zugeführt wird. Die Ansaug
sonde kann direkt oder über ein Leitungssystem mit einem
stationären Teil des Ventils verbunden sein. In Ansaugstellung
des Ventils wird zwischen der Ansaugsonde mittels eines abtei
lenden Durchganges (einer ersten Meßkammer) und einer äußeren
Ringleitung (einer zweiten Meßkammer) durch einen Verbindungs
kanal ein kontinuierlicher Durchlaß gebildet, welcher zur An
saugpumpe führt.
Wird die Ventilanordnung in die Transportstellung überführt,
gelangt das von dem kontinuierlichen Durchlaß durch den Durch
gang abgeteilte Volumen in eine Bahn, die ihm Verdünnungsmittel
für die Abfuhr vom Ventil zu einer ausgewählten Stelle zuführt.
Gleichzeitig wird das Volumen der in der zweiten Meßkammer be
findlichen Probe (d. h. das innere Volumen der äußeren Ring
leitung) an eine Verdünnungsmittel einführende Bahn ange
schlossen, so daß das Probenvolumen aus der zweiten Meß
kammer zu einer zweiten vorbestimmten Stelle abgeführt
werden kann.
Die Ventilanordnung umfaßt eine Anordnung 10, bestehend aus
zwei koaxial angeordneten äußeren stationären Scheiben 12 und
16 mit einer dazwischenliegenden, drehbaren mittleren Scheibe
14. Die stationären Scheiben 12 und 16 sind soweit voneinander
angeordnet, daß die dünnere Scheibe 14 dazwischenpaßt.
Die äußeren Scheiben 12 und 16 weisen Innenflächen 12′ und
16′ auf, welche gegenüber den Flächen 14′ und 14′′ der inneren
Scheibe 14 abgedichtet sind. Ferner weist die Scheibe 12 eben
falls eine Fläche 12′′ und die Scheibe 16 eine Außenfläche 16′′
auf. Die Flächen 12′, 14′, 14′′ und 16′ sind sorgfältig bear
beitet, durch Wärmebehandlung gehärtet und mit einem säurebe
ständigen Chromoxid-Aluminiumüberzug versehen, wodurch die Ge
fahr von Abnutzung, Reibung und Festfressen vermindert worden
ist.
Jede der Ventilscheiben 12, 14 und 16 weist zentrale Durch
gänge 18 gleichen Durchmessers auf und ist koaxial zu einer
Spindel 20 mit Tragteilen 22 und 24 und einer Welle 26 ange
ordnet. Diese Anordnung ist in der US-PS 41 52 391 beschrieben.
Nach Fig. 1 trägt die linke Scheibe 12 eine äußere Ringleitung,
während die rechte Scheibe 16 entweder die direkt damit ver
bundene Ansaugsonde trägt oder mit dieser Sonde über eine
Leitung verbunden ist.
Zwei parallele axiale Durchgänge 30 und 32 sind in der statio
nären Scheibe 12 ausgebildet. Ein weiterer axialer Durchgang
34 ist zu den Durchgängen 30, 32 parallel, jedoch mit Abstand
versetzt dazu angeordnet, so daß die radiale Linie durch den
axialen Mittelpunkt des Durchganges 34 einen Winkel R
mit der radialen Linie durch den axialen Mittelpunkt des Durch
ganges 30 einschließt. Der Durchgang 34 weist einen kurzen
Abschnitt 34′′ mit geringem Durchmesser auf, welcher sich zur
Innenfläche 12′ hin öffnet, während der Abschnitt 34′ mit
größerem Durchmesser sich zur Außenfläche 12′′ zur Aufnahme
eines Ansatzstückes 36 für den Anschluß an eine Quelle für
Verdünnungsmittel öffnet.
Die axialen Mittelpunkte der Durchgänge 30, 32, 34 besitzen
den gleichen radialen Abstand "a" von der Mittelachse der
Scheibe 12. Die Durchgänge 30 und 32 weisen jeweils, ver
glichen mit den kurzen Abschnitten 30′′ und 32′′, einen
Hauptabschnitt 30′ und 32′ mit größerem Durchmesser auf
und öffnen sich jeweils zur Innenfläche 12′. Die Abschnitte
30′ und 32′ mit größerem Durchmesser öffnen sich zur Außen
fläche 12′′ der Scheibe 12. Die Durchgangsbereiche 34′′,
30′′ und 32′′ haben den gleichen Innendurchmesser.
Eine äußere, U-förmige Ringleitung 38 ist an der Scheibe 12
mit ihren sich gegenüberliegenden Enden 38′ befestigt, welche
dichtend fest in die Durchgangsteile 30′ und 32′ mit größerem
Durchmesser passen. Die äußere Ringleitung 38 hat ein genaues
Innenvolumen. Ihr Innendurchmesser ist vorzugsweise gleich
dem der sich gegenüberliegenden Enden 38′, welcher dem Durch
messer der Durchgangsteile 30′′ und 32′′ mit kleinerem Durch
messer der Durchgänge 30 und 32 gleich ist.
Die Enden 38′ sind vollständig in die Durchgangsteile 30′ und
32′ eingepaßt und stoßen an die inneren Enden der Durchgangs
teile 30′ und 32′ an. Somit kann ein genaues Flüssigkeits
volumen in der Meßkammer 40 innerhalb der äußeren Ringleitung
erzielt werden.
Die stationären Ventilscheiben 12 und 16 weisen am Umfang
Ausnehmungen 42 und 44 auf, während die mittlere Ventilscheibe
14 eine Ausnehmung 46 gleicher Tiefe, jedoch über einen größe
ren Bogen als die Ausnehmungen 42 und 44 aufweist. Die Aus
nehmungen 42 und 44 sind mit ihren gegenüberliegenden Seiten
der Ausnehmungen ausgerichtet, welche die relative winkel
förmige Drehbewegung der mittleren Ventilscheibe 14 auf ein
Winkelmaß begrenzen, das dem Unterschied zwischen der Länge
der Ausnehmungen 42 und 44 und der Länge der Ausnehmung 46
gleich ist. Die winkelförmige Drehbewegung der mittleren
Ventilscheibe 14, welche für die Stellungsänderung der Ventil
anordnung 10 notwendig ist, wird durch den Winkel R dargestellt.
Wenn die Ventilscheiben 12, 14 und 16 zusammengesetzt sind
und die Ventilanordnung 10 bilden, sind alle axial ausgerich
teten Durchgänge und deren Teile, welche mit anderen von den
Ventilscheiben getragenen Durchgängen in Verbindung sind, ko
axial und parallel zur gemeinsamen Mittelachse der Scheiben
12, 14 und 16. Diese Ventilscheiben 12, 14 und 16 sind koaxial
zur Achse 100 angeordnet.
Zwei gleiche parallele, axiale Durchgänge 48 und 50 sind in
der anderen stationären Ventilscheibe 16 ausgebildet, wobei
jeder der Durchgänge 48, 50 einen langen Abschnitt 48′ und
50′ mit größerem Durchmesser aufweist, der sich zur Außen
fläche 16′′ der Scheibe 16 hin öffnet und dessen kurze Ab
schnitte 48′′ und 50′′ mit geringem Durchmesser sich zur
Innenfläche 16′ der Scheibe 16 hin öffnen.
Ein zylindrisches Ansatzstück 52 bzw. 52′ ist fest in jeden der länge
ren Abschnitte 48′ und 50′ eingepaßt und ragt über die Schei
be 16 nach außen zum Anschluß der Ansaugpumpe P sowie geeigne
ter Leitungen, welche zu einer der vorbestimmten Abgabestellen
führen. In diesem Fall ist das die Stelle, welche das kleinere,
abgeteilte Probenvolumen aufnehmen soll, was nachstehend noch
genauer beschrieben wird.
Die stationäre Ventilscheibe 16 ist ferner mit einer radialen
Bohrung 54 versehen, welche sich zur äußeren Umfangsfläche
der Scheibe 16 hin öffnet. Das innere Ende 54′ der Bohrung
54 steht mit einer kurzen axialen Bohrung 55 in Verbindung,
welche parallel zur Achse der Ventilscheibe 16 ausgebildet
ist und an deren Innenfläche 16′ austritt. Somit bilden die
Bohrungen 54 und 55 zusammen einen winkelförmigen Durchgang
58. Die Ansaugsonde 60 wird direkt mit der Bohrung 54 über
eine Leitung verbunden bzw. wird direkt von der Bohrung 54
aufgenommen, die den gleichen Innendurchmesser aufweist wie
die Durchgangsbereiche 30′ und 32′ sowie die Durchgangsbe
reiche 48′ und 50′, welche entweder ein Ansatzstück 62 oder
die Ansaugsonde 60 selbst aufnehmen.
Die drehbare mittlere Ventilscheibe 14 weist zwei Durchgangs
paare 64, 66 und 68, 70 auf. Die Durchgänge 66 und 70 be
sitzen genau den gleichen Innendurchmesser, während die
Durchgänge 64 und 68 sich in axialer Richtung nur teilweise
durch den Ventilscheibe 14 von der Fläche 14′ aus erstrecken.
Zwei radiale Bohrungen 72 und 74 befinden sich in der Scheibe
14. Sie beginnen an der äußeren Umfangsfläche 76 und sind mit
dem inneren Ende 64′ und 66′ mit den Teildurchgängen 64 und 66
verbunden. Die Innendurchmesser der Bohrungen 72 und 74 er
lauben z. B. wie die Innendurchmesser der größeren Bereiche der
Bohrungen 54 und 56 die Einpassung von Ansatzstücken 78 und
80, wobei eines dieser Stücke an eine Leitung 82 angeschlossen
werden kann, die zu einer vorbestimmten Aufnahmestelle für das
größere Probenvolumen führt, welches das innere Volumen der
Ringleitung 38 umfaßt. Das andere Ansatzstück 80 kann an eine
Leitung 84 angeschlossen werden, die von einer Quelle S2 für
Verdünnungsmittel zur Weiterleitung des vorbestimmten Volumens
an Verdünnungsmittel zur Ringleitung 38 führt, wenn die Ventil
scheibe 14 aus ihrer Zuführstellung in die Abführstellung ge
dreht wird.
Wenn die Ventilscheibe 14 von ihrer Zuführstellung in die Ab
führstellung gedreht worden ist, wird der die kleinere Meß
kammer definierende Durchgang mit den Durchgängen für ein vor
bestimmtes Verdünnungsmittelvolumen verbunden, d. h. mit einem
Volumen, das gleich dem Volumen ist, welches durch die Ring
leitung 38 in den Durchgang 34 eingeführt wird, so daß der
Inhalt des abteilenden Durchganges zu einer vorbestimmten
Stelle über den Durchgang der Ventilscheibe 16 gelenkt werden
kann.
Wie ersichtlich, ist der tote Raum innerhalb der Ventilanord
nung 10 auf ein Minimum reduziert. Der verbleibende tote Raum
betrifft nur das Volumen innerhalb des Durchganges der mittle
ren Ventilscheibe 14 sowie die Volumenmenge von Probenmaterial,
welche in dem winkelförmigen Durchgang 58 der Ventilscheibe
16 und im Ansatzstück 52′ und der von diesem Ansatzstück 52′
zur Ansaugpumpe P führenden Leitung verbleibt. Im Vergleich
zu herkömmlichen Konstruktionen ist diese Menge minimal. Wenn
die Abfuhr gleichzeitig zu den unterschiedlichen ausgewählten
Abfuhrstellen durchgeführt worden ist, bei denen die Unter
suchung der entsprechenden verdünnten Proben stattfindet,
wird die Ventilscheibe 14 erneut gedreht, jedoch in umge
kehrter Richtung, so daß die Ventilanordnung 10 in ihren
Ansaugzustand zurückkehrt, wie in Fig. 4 gezeigt.
Nun wird entweder die Ansaugpumpe P umgekehrt betrieben, so
daß Verdünnungsmittel zum Ventil 10 geführt werden kann, oder
es wird eine Alternativ-Verbindung zwischen einer Quelle für
Verdünnungsmittel und dem Durchgang 48 des Ventilelements 16
hergestellt. Wie von einer Quelle wird Verdünnungsmittel durch
den gleichen Weg, den vorher das Probenmaterial geflossen ist,
d. h. durch das Ansatzstück 52, den Durchgang 48, den abgeteil
ten Durchgang 70, das Innere
der Ringleitung 38, den abgeteilten Durchgang 66, den abge
winkelten Durchgang 58 und durch das Innere der Ansaugsonde
60 zu einer Abfuhrstelle geführt.
Das Innenvolumen der äußeren Ringleitung 38 ist so aufgeteilt,
daß es sich im Vergleich zum Milliliterbereich innerhalb des
Mikroliterbereiches befindet. Dies führt zu einer beträchtli
chen Konservierung des zu erzielenden Probenvolumens.
Claims (2)
1. Flüssigkeits-Dosier- und Transferventil für ein Verdünnungs
system zur Bildung von mindestens zwei genau abgeteilten Pro
benteilen von einer einzigen Quelle einer flüssigen Probe,
wobei das Volumen einer der abgeteilten Proben sich von einem Volumen der anderen unterscheidet,
jede Probe einem Verdünnungsmittelfluß zugeführt wird und so Verdünnungen von unterschiedlicher Konzentration bildet zum Transport zu einer jeweils vorbestimmten ausgewählten äußeren Stelle, wobei das Ventil aus zwei im Abstand angeordneten äu ßeren, ortsfesten Ventilelementen und einem dazwischen ange ordneten drehbaren Ventilelement besteht,
wobei die drei Ventilelemente auf einer gemeinsamen axialen Achse angeordnet sind und Flächen aufweisen, die dicht an den gegenüberliegenden Flächen anliegen,
wobei das innere Ventilelement parallele Durchgänge (66, 70) und die äußeren Ventilelemente jeweils entsprechende Durchgänge (30, 32) und (48, 58) aufweisen,
wobei einer der Durchgänge (66) einen ersten abteilenden Be reich bildet und eine äußere Ringleitung (38) einen zweiten abteilenden Bereich bildet, dadurch gekennzeichnet, daß
wobei das Volumen einer der abgeteilten Proben sich von einem Volumen der anderen unterscheidet,
jede Probe einem Verdünnungsmittelfluß zugeführt wird und so Verdünnungen von unterschiedlicher Konzentration bildet zum Transport zu einer jeweils vorbestimmten ausgewählten äußeren Stelle, wobei das Ventil aus zwei im Abstand angeordneten äu ßeren, ortsfesten Ventilelementen und einem dazwischen ange ordneten drehbaren Ventilelement besteht,
wobei die drei Ventilelemente auf einer gemeinsamen axialen Achse angeordnet sind und Flächen aufweisen, die dicht an den gegenüberliegenden Flächen anliegen,
wobei das innere Ventilelement parallele Durchgänge (66, 70) und die äußeren Ventilelemente jeweils entsprechende Durchgänge (30, 32) und (48, 58) aufweisen,
wobei einer der Durchgänge (66) einen ersten abteilenden Be reich bildet und eine äußere Ringleitung (38) einen zweiten abteilenden Bereich bildet, dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Ringleitung (38) an einem der äußeren Ventilelemente (12, 16) befestigt ist und in Verbindung steht mit zwei Durchgängen (30, 32) in diesem Ventilelement,
- - daß in einer ersten Stellung des inneren Ventilelementes (14) zum Zuführen der Probe der erste, abteilende Bereich (66), die Ringleitung (38), der Durchlaß (70) im inneren Ven tilelement und die Durchlässe (48, 58) im anderen äußeren Ventilelement seriell in Verbindung stehen und einen kon tinuierlichen Flüssigkeitsprobenkörper bestimmen,
- - daß durch Drehen des inneren Ventilelementes in eine zweite Stellung der erste und der zweite abteilende Probenbereich (66, 38) vom kontinuierlichen Flüssigkeitsprobenkörper ab trennbar sind und die im ersten bzw. zweiten Probenbereich beinhalteten vorbestimmten Probenvolumina über Durchgänge im zweiten äußeren bzw. inneren Ventilelement mittels zugeführ ter Verdünnungsmittel vorbestimmter Volumina zu den äußeren Stellen abführbar sind.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in
nere Ventilelement (14) zwei winkelförmige Durchgänge (68,
72) aufweist, deren eine Öffnung an seiner äußeren Umfangs
fläche (76) ausmünden und daß ihre anderen Öffnungen an der
einen Innenfläche (14) des inneren Ventilelementes liegen,
mit denen die Enden der Ringleitung (38) im einen äußeren
Ventilelement (12) während der Abführstellung des inneren
Ventilelementes fluchten.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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