Gerät zur Steuerung von Flüssigkeitsströmungen
Gegenstand der Erfindung ist ein Gerät zur Steuerung von Flüssigkeitsströmungen mit zwei Ventilen zur Beeinflussung zweier Flüssigkeitsströme, wobei eine Kupplung die Ventile derart miteinander verbindet, dass eine Bewegung des einen Ventils in der einen Richtung eine entsprechende Bewegung des anderen bewirkt, um beide Ventile gleichzeitig so einzustellen, dass die eine Flüssigkeit hindurchgehen kann und die Strömung der anderen Flüssigkeit unterbrochen wird, und dass eine Bewegung des zweiten Ventiles in der anderen Richtung eine entsprechende Bewegung des ersten Ventiles bewirkt, um beide Ventile gleichzeitig so einzustellen, dass die Strömung der einen Flüssigkeit unterbrochen wird, und die andere Flüssigkeit hindurchgehen kann, wobei beiden Ventilen zu ihrer Betätigung Vorrichtungen zugeordnet sind.
Bei einer Verwendung des Gerätes der Erfindung in einer Vorrichtung zur automatischen Analyse von Stoffen, die eine chromatische Säule, ein Kolonmeter und eine Registriereinrichtung zur Analyse der aus der Säule eluierten Flüssigkeiten enthält, wird erfindungsgemäss in der einen Ventilstellung eine eluierende Flüssigkeit als Strömung in die Säule und die aus der Säule eluierte Flüssigkeit zum Kolorimeter und in der anderen Ventilstellung anstelle der eluierten Flüssigkeit eine Bezugsflüssigkeit mit einer bekannten Menge eines bekannten Bestandteils zum Kolorimeter geleitet.
Zum besseren Verständnis des Erfindungsgegenstan- des werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Fig. 1 ist eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht eines Gerätes zur Steuerung von Flüssigkeitsströmungen,
Fig. 2 bis 7 zeigen je einen Vertikalschnitt längs der Linie 2-2,3-3 7-7 der Fig. 1,
Fig. 8 ist ein Horizontalschnitt längs der Linie 8-8 der Fig. 1,
Fig. 9 zeigt die Stellung der Ventile während eines Vergleichs bzw. einer Eichung des Gerätes,
Fig. 10 zeigt die'Stellung der Ventile während einer Analyse,
Fig. 11 zeigt eine Schaltung, die in Verbindung mit dem Gerät zur Steuerung von Flüssigkeitsströmungen verwendet wird.
Gemäss den Fig. 1 bis 10 enthält ein IGerät 10 zur Steuerung von Flüssigkeitsströmungen ein Zweiwegventil 12 zur'Steuerung einer Flüssigkeitsströmung, z. B. der eluierenden Flüssigkeit in einer Chromatographiesäule und ein Dreiwegventil 14 zur Steuerung der Strömung zweier anderer Flüssigkeiten, z.'B. der von der Säule eluierten Flüssigkeit und einer Bezugsflüssigkeit bekannter Konzentration eines bekannten Bestandteils anstelle der Untersuchungsflüssigkeit. Küken 15, 15' der Ventile sind miteinander über ein bekanntes Kupplungsstück 16 (nach Oldham) verbunden. Bei einer Drehung des Hahns des einen Ventils wird über das Kupplungsstück der andere Hahn entsprechend gedreht. Die Ventile werden von einer Magnetspule ohne Feder mit einem Getriebe zur Ausführung einer Drehbewegung, z. B. mittels einer Magnetspule (Ledex-Models 7S von der Fa.
Ledex, Dayton, Ohio, USA) angetrieben. Die Drehbewegung einer aus der Magnetspule in Achsrichtung herausragenden Welle erfolgt, sobald diese erregt wird. Wird die Erregung der Magnetspule anschliessend aufgehoben, so hört die Drehbewegung der Welle auf. Weil keine rücktreibende Feder vorgesehen ist, verbleibt diese in der beim Abschalten eingenommenen Stellung. Die Magnetspule ist mit einer Mittelachse versehen, die bei elektromagnetischer Betätigung eine geradlinige Bewegung längs der Spulenachse ausführt. Diese Mittelachse ist über ein Getriebe mit einer Welle verbunden, um die geradlinige Bewegung der Mittelachse in eine Drehbewegung der Welle umwandeln zu können.
Solche Magnetspulen sind unter der'Bezeichnung (Rotary Solenoids) zu aus den US-Patentschriften 2430940 und 2496 880 bekannt.
Eine Magnetspule 18 ist dem Ventil 12 und eine Magnetspule 20 dem Ventil 14 zugeordnet. Für die Erregung der Magnetspulen 18 bzw. 20 ist ein normalerweise geschlossener Mikroschalter 22 bzw. 24 vorgesehen. Die Magnetspulen werden von L-förmigen Armen 26 gehaltert, die auch die Mikro schalter tragen und auf einer Platte 28 als Unterlage angebracht sind, welche ausserdem die Ventile 12 und 14 festhält. Ein Bedienungsgriff 30 an jedem Ventil, das jeweils mit deren Küken verbunden ist, steht über ein Verbindungsteil 34 mit einem Ende 32 der Welle der entsprechenden Magnetspule in Verbindung, während das gegenüberliegende Ende 36 der Welle der Magnetspule mit der Kupplung 16 verbunden ist.
Die Magnetspulen stehen einander gegenüber, so dass sie sich bei ihrer Erregung entgegengesetzt drehen.
Insbesondere in der dargestellten Lage, die der für die Eichung des Chromatographie-Gerätes entspricht, dreht die Magnetspule 20 ihre Welle gegen den Uhrzeigersinn (in Richtung des Pfeiles A in Fig. 1), um die Ventile 12 und 14 aus der Eichstellung gleichzeitig in die Analysenstellung des Gerätes zu drehen. Wenn die Magnetspule 18 erregt ist, dreht sie ihre Welle in entgegengesetzter Richtung, also im Uhrzeigersinn und damit die Ventile 12 und 14 aus ihrer Analysenstellung in ihre Eichlage zurück.
Diese entgegengesetzte Bewegung der Ventile wird von den Mikroschaltern 22 und 24 gesteuert, die abhängig von der Lage ihre betreffenden Ventile zu bedienen sind.
Insbesondere ist das Verbindungsteil 34 des Ventils 12 mit einem Schaltknopf 38 versehen, der auf einen Knopf 40 des Mikroschalters 22 einwirkt und diesen öffnet, wenn sich das Gerät in Eichstellung befindet Das Verbindungsteil 34 für das Ventil 14 ist mit einem Schaltknopf 42 (Fig. 6) versehen, der um 950 von dem Knopf 38 aus im Uhrzeigersinn versetzt ist (in Richtung des Pfeiles A in Fig. 1), damit der Mikroschalter 24 in Eichstellung des Gerätes geschlossen ist, weil der'Knopf 42 nicht mit dem Knopf 44 des Schalters in Kontakt steht.
Während der Eichung ist also der Schalter 22 offen und der Schalter 24 geschlossen. Während der Analyse befinden sich die Schalter dagegen in entgegengesetzter Stellung. \Der Schalter 2 ; 2 ist also geschlossen und der Schalter 24 offen.
Die Erregung für die Magnetspulen wird von einem Steuerkreis (Fig. 1'1), der Zeitgeber enthält, bewirkt. Am Ende der Eichung wird der Magnetspule 20 Strom über ihren geschlossenen Schalter 24 zugeführt, wodurch sich eine gleichzeitige Drehung der Ventile 12 und 14 gegen den Uhrzeigersinn (Fig. 9 und 10) aus der Stellung der Ventile die der Eichstellung entspricht, in die Lage nach Fig. 10, welche der Analysenstellung entspricht, ergibt.
In dieser Analysenstellung wirkt der Knopf 42 auf den Knopf 44 des Mikroschalters 24 ein, öffnet den Schalter und dadurch den Erregerkreis der Magnetspule 20, so dass die Drehung der Ventile 12 und 14 aufhört. Bei der anfänglichen Drehung des Getriebes der Magnetspule 20 gibt der Knopf 38 den Knopf 40 frei und schliesst den Mikroschalter 22. Aber ein Stromkreis wird für die Magnetspule 18 nicht geschlossen, weil ein dem Mikroschalter 22 zugeordneter Steuerkreis offen bleibt.
Bei Abschaltung der Magnetspule 20, wenn also Kontakt zwischen den Knöpfen 42 und 44 besteht, hört die Drehung der Ventile auf, und das Gerät befindet sich in dem Zustand, in dem eine Aanlyse ausgeführt werden kann.
Am Ende der Zeit für eine Analyse, die von der vorerwähnten Steuerschaltung (Fig 11) festgelegt wird, gibt diese eine Erregung für die Magnetspule 18 über den geschlossenen Mikro schalter 22, der die Drehung der Welle der Magnetspule im Uhrzeigersinn einleitet (Fig 9 und 10), wodurch die Ventile 12 und 14 aus ihrer Analysenstellung in ihre Eichstellung zurückgedreht werden, wo die'Knöpfe 38 und 40 miteinander in Kontakt gebracht werden, so dass sich der'Schalter 22 öffnet, wodurch die Erregung der Magnetspule 18 unterbrochen und die Drehung der Ventile beendet wird. Bei Beginn der Drehung der Welle der Magnetspule 18 werden die Knöpfe 42 und 44 voneinander getrennt und der Mikroschalter 24 geschlossen. Es wird aber kein Strom zur Magnetspule 20 geleitet, weil der Steuerkreis für diese Spule offen bleibt, bis das tEnde der Eichung erreicht ist.
In diesem Augenblick wird die Magnetspule erregt, um die Ventile wieder in nalysenstellung zu bringen.
Wie in Fig. 4 zu sehen ist, enthält das Zweiwegventil 12 einen Ventilkörper 46, der eine ortsfeste Hülse 47 trägt. Beide sind mit einem Einlasskanal 48 und mit einem Auslasskanal 50 versehen. Das Küken 15 ist in der hülse 47 des Ventilkörpers drehbar und weist einen T-förmigen Durchgang 54 auf. Wie man aus den Fig. 4 und 9 erkennt, ist in der Eichstellung des Ventiles der Auslasskanal 50 versperrt, so dass keine Flüssigkeit durch das Ventil fliesst. Das Ventil 12 steuert dabei die zur Chromatographiesäule strömende eluierende Flüssigkeit und verhindert in der Eichstellung, dass die eluierende Flüssigkeit in die Säule fliesst. Ein Ende einer Leitung 58 ist mit einer die eluierende Flüssigkeit liefernden Quelle verbunden, während das andere Ende mit einem Nippel 60 verbunden ist, der vom Einlasskanal 48 des Ventils ausgeht.
Der Auslasskanal 50 des Ventils ist mit einem ähnlichen Nippel versehen, mit dem das eine Ende einer Leitung 62 in Verbindung steht, während das andere Ende dieser Leitung mit der Einlassöffnung an der Oberseite der Chromatographiesäule (Fig. 11) verbunden ist. Wenn das Küken 15 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, (Fig. 4 und 9), verbindet der Kanal 54 den Einlasskanal 48 mit dem Auslasskanal 50, so das die eluierende Flüssigkeit für die Analyse durch das Ventil zur Einlassöffnung der Säule strömt.
Das Ventil 14 (Fig. 5) ähnelt dem Ventil 12, ist aber mit einem zusätzlichen Einlasskanal 66 versehen, der an eine Leitung 68 angeschlossen ist, über die zur Eichung eine Bezugsflüssigkeit bekannter Zusammensetzung dem Analysengerät zugeführt wird. Ein Einlasskanal 70 des Ventils ist mit der Auslassöffnung der Chromatographiesäule über eine Leitung 72 verbunden, von der die in der Säule eluierte Flüssigkeit zum Ventil übergeleitet wird l (Fig. 11). Ein Auslasskanal 74 des Ventils steht mit dem Analysengerät über eine Leitung 76 in Verbindung, über die die Bezugs- oder eluierte Flüssigkeit zum Gerät übergeleitet wird.
Wie man aus den Fig. 4 und 9 erkennt, verbindet in der Eichstellung des Ventils 14 ein Durchgang 54' des Kükens 15' den Einlaskanal 66 mit dem Auslasskanal 74, so dass die Bezugsflüssigkeit durch das Ventil hindurchgelassen wird. In der Analysenstellung des Ventils nach Fig. 10 verbindet der Kanal 54' einen Einlasskanal 70 mit einem Auslasskanal 74, über den die untersuchte Flüssigkeit aus der Säule durch das Ventil zum Analysiergerät strömen kann.
Die Konstruktion beider Verbindungsteile 34 ist gleich. Jedes Teil enthält einen Schlitz 76a (Fig. 7), in dem der Bedienungsgriff 30 des Ventils angeordnet ist.
Die Seiten des Schlitzes sind etwas weiter als die Breite des entsprechenden Teiles des griffes 30. Wie aus Fig. 7 hervorgeht, liegt an jedem entsprechenden Teil des Griffes eine Seite 78 des Schlitzes an, während eine entgegengesetzte Seite 80 des Schlitzes von der anderen Seite des Griffes Abstand hat. Der Abstand entspricht einer Drehbewegung des Teiles 34 um 5 . Wenn die Magnetspule 20 erregt ist, dreht sie die Teile 34 entgegen dem Uhrzeigersinn gemäss Fig. 7. Während ihrer Drehung um anfänglich 50 erfassen die Teile 34 den Griff nicht, so dass das Küken nicht mitgedreht wird. Da das Drehmoment derxMagnetspule zu Anfang ziemlich schwach ist, kann sie das Küken nicht in Drehung versetzen.
Nachdem sich das Drehmoment der Magnetspule nach der Drehung um 50 vergrössert, berühren die Seiten 80 des Schlitzes 76a den Griff des Ventils und drehen das Küken um 900. Am Ende der Drehung wird der entsprechende rMikroschalter der erregten Magnetspule betätigt, der den Strom zur'Magnetspule unterbricht und die Drehung beendet. Zu diesem Zeitpunkte sind die Seiten 78 des Schlitzes 76a von den Seiten des Griffes um einen Drehwinkel von 50 getrennt. Bei nachfolgender Erregung der Magnetspule 18 drehen sich die Teile 34 in entgegengesetzter Richtung, also im Uhrzeigersinn gemäss Fig. 7. Es findet aber keine Drehung des Ventils statt, bis sich die'Seiten 78 um 5 gedreht haben. Zu diesem Zeitpunkt berühren die ; Seiten die entsprechenden Seiten des Griffes.
Die Kupplung 16 enthält zwei sich gegenüberstehende Platten 82 und 84. Jede Platte ist mit einem Ende 36 der Welle der benachbarten Magnetspule verbunden.
Über eine dazwischenliegende Platte 86 sind die Platten durch eine Reihe Stifte miteinander verbunden. Ein Paar ausgerichtete Stifte 88 sind mit der Platte 82 in Verbindung und erstrecken sich von dieser in zwei entsprechende ausgerichtete Schlitze 90, die in der Mittelplatte 86 vorgesehen sind. Ein anderes Paar ausgerichteter Stifte 92, die rechtwinklig zu den Stiften 88 angeordnet sind, erstreckt sich von der Platte 84 in entsprechende ausgerichtete Schlitze 94, die ebenfalls in der Platte 86 vorgesehen sind. Die Schlitze 94 stehen rechtwinklig zu den Schlitzen 90 an. Diese Anordnung der Platten, Stifte und Schlitze kompensiert jede mangelhafte Ausrichtung zwischen den Wellen der Magnetspulen.
Die Steuerung der Eichung im chromatographischen Analysengerät wird in Verbindung mit Fig. 11 ausführlich beschrieben. Sie zeigt eine elektrische Schaltung 96 von der zwecks Eichung die Analyse der eluierten Flüssigkeit periodisch unterbrochen und die Bezugsflüssigkeit bekannter Zusammensetzung und Konzentration in das Gerät eingeführt wird, um festzustellen, ob das Gerät richtig arbeitet und eine Störung der Registrierung der Ergebnisse bei der Prüfung der eluierten Flüssigkeit zu vermeiden.
In Fig. 11 befindet sich die Schaltung 96 in der Analysenstellung, bei der die Ventile 12 und 14 die in Fig. 10 gezeigte Lage einnehmen, so das die eluierende Flüssigkeit durch das Ventil 12 in eine Einlass öffnung 98 einer Chromatographiesäule 100 strömt, während die eluierte Flüssigkeit durch einen Auslass 102 der Säule und das Ventil 14 zum Analysierteil des Apparates strömt. Wie angegeben, ist bei der Analyse der eluierten Flüssigkeiten der IMikroschalter 22 geschlossen und der Mikro schalter 24 geöffnet.
Das Gerät enthält eine Dosierpumpe 104, ein Kolo- rimeter 106 mit Durchflussküvette und einen Mehrfachpunktschreiber 108, der unter der Steuerung des Kolorimeters zur Registrierung der'Ergebnisse der kolorimetrischen Analyse der Flüssigkeit arbeitet. Das Gerät entspricht dem Typ kontinuierlicher Strömung, in dem eine Pumpe 110 eluierende Flüssigkeit ständig zur Einlassöffnung 98 an der Oberseite der Säule 100 fördert.
Die eluierende Flüssigkeit fliesst durch die Säule nach unten und eluiert die verschiedenen Zonen des Chroma- togrammes. Die eluierte Flüssigkeit wird gleichzeitig vom Auslass 102 am Boden der Säule durch Ansaugen mit der Pumpe 104 weiterbefördert und zur kolorimetrischen Analyse behandelt. Die eluierende Flüssigkeit kann der Pumpe 1'10 von einer geeigneten Quelle aus zugeführt werden. Vorzugsweise wird diese Flüssigkeit von einem Gerät 112 aus zugeführt, durch das die Konzentration derselben stetig verändert wird, um das Auflösungsvermögen der verschiedenen Zonen des Chromatogrammes zu verbessern.
Von dem Gerät, das den veränderlichen Konzentrationsgradienten herstellt, wird die eluierende Flüssigkeit mit stetig sich ändernder Konzentration über eine Leitung 1'14 zur Pumpe 110 befördert.
Der Prüfvorgang der eluierten Flüssigkeit im Gerät wird periodisch unterbrochen. Dabei wird die Strömung der eluierenden Flüssigkeit in die Säule und die Strömung der eluierten Flüssigkeit aus der Säule dadurch unterbrochen, dass die Hähne 12 und 14 aus der Stellung, in der die eluierte IFlüssigkeit geprüft wird (Fig. 10), in ihre Eichstellung (Fig. 9) gedreht werden. Gleichzeitig kann zur Eichung die Bezugsflüssigkeit anstelle der eluierenden Flüssigkeit durch den Hahn 14 zum Gerät strömen, um eine Reihe von Lichtdurchlässigkeitskurven zu liefern, die die 1Konzentration des bekannten Bestandteiles der Bezugsflüssigkeit anzeigen. Wenn der Apparat richtig arbeitet, sollen die sich vom Eichen ergebenden Kurven dieselbe Lichtdurchlässigkeit gegenüber den Konzentrationen anzeigen, die für das Gerät mit der Bezugsflüssigkeit zuvor aufgestellt sind.
Wenn sich die ergebenden I Kurven von den zuvor aufgestellten unter- scheiden, bedeutet dies, dass das Gerät erneut geeicht oder eingestellt werden soll. Wenn die Ergebnisse der Eichung ilichtdurchlässigkeitskurven erbringen, die sich von den bei einer früheren Eichung erhaltenen unterscheiden, zeigt sich dem Personal, dass das Gerät nicht richtig arbeitet, und es kann prüfen, ob das Gerät erneut geeicht oder eingestellt werden soll. Die Prüfung der eluierten 3 : Flüssigkeit wird nicht unterbrochen, falls sich die Nadel des Registriergerätes auf oder nahe an der Grundlinie befindet, die auf dem Registrierstreifen angegeben ist.
Hierdurch wird verhindert, dass die Prüfung der eluierten Flüssigkeit abgebrochen wird, wenn die Prüfung der aus einer Zone des Chromatogramms eluierten Flüssigkeit begonnen hat und noch nicht beendet ist.
Auf dem Registrierstreifen des Registriergerätes 108 sind kurven a, b und c bzw. a', b' und c' für die eluierte Flüssigkeit und Vergleichskurven d - f angegeben, die sich aus der kolorimetrischen Prüfung der Bezugsflüssigkeit ergeben. Die Kurven für die eluierte Flüssigkeit sind voneinander durch die Vergleichskurven getrennt.
Die Kurven a, b und c stellen Bestandteile oder Merkmale der eluierten Flüssigkeit aus einer Zone des Chro- matogramms und die'Kurven a', b' und c' Merkmale oder Bestandteile der eluierten Flüssigkeit aus einer nachfolgenden Zone dar, die in der Chromatographiesäule abgeschieden ist. Für jede eluierte Probe sind drei IKurven zu sehen, da die eluierte Probe im Kolorimeter vorzugsweise mit zwei unterschiedlichen Wellenlängen, die beide einen fLichtweg von derselben Länge in der Flüssigkeit durchlaufen, und mit Licht nur von der einen Wellenlänge geprüft wird, das jedoch einen längeren Lichtweg als die anderen Lichtwege durchläuft.
Die unterschiedlichen Eigenschaften der eluierten Flüssigkeiten werden auf dem Registriergerät während ihrer Strömung durch das Kolorimeter 106 in an sich bekannter Weise aufgezeichnet. Falls die Bezugsflüssigkeit nur einen Bestandteil aufweist, ergeben sich aus der kolorimetrischen Prüfung des einen Bestandteils die drei Kurven d - f in derselben Weise wie aus der kolorimetrischen Prüfung der eluierten Flüssigkeit.
Das an sich bekannte Kolorimeter enthält photoelektrische Geräte, die auf die Lichtabsorption der zu prüfenden Flüssigkeit ansprechen und Spannungen liefern, deren Differenz die Arbeitsweise eines abgleichenden elektrischen Stromkreises (nicht gezeigt) des Regi striergerätes 108 und somit den IAntrieb eines Motors 116 des Registriergerätes steuert. Die Verbindung zwischen dem Kolorimeter und dem Motor des Registriergerätes ist durch unterbrochene Linien 1'1'8 angegeben. Der Motor treibt eine mit'Gewinde versehene Welle 120 an, die eine Nadel 122 des Registriergerätes betätigt.
Diese ist an einer Mutter 124 befestigt, die an einer Drehung gehindert ist, so dass die Drehung der Welle 120 eine Längsbewegung der Mutter 124 über die Welle bewirkt, um die Nadel 122 quer über den Registrierstreifen des Registriergeräts zu bewegen, der sich in Richtung eines Pfeiles 126 bewegt. Da das Registriergerät ein Mehrfachpunktschreiber ist, drückt die Nadel nicht auf den Registrierstreifen, wenn sich dieser quer zu ihrer Druckstellung bewegt. In der Druckstellung wird die Nadel von einem Mechanismus betätigt und bedruckt den Registrierstreifen. Auf diese Weise werden mehrere Kurven, die unterschiedliche Eigenschaften der Flüssigkeit angeben, gleichzeitig auf dem Registrierstreifen aufgezeichnet.
Die Welle 120 ist antriebsmässig über Zahnräder 128 und Kegelräder 130 mit einer Führungsscheibe 132 verbunden, die in Abhängigkeit von der Bewegung der Nadel 122 des Registriergerätes bewegbar ist und den Regelkreis 96 derart beeinflusst, dass eine Unterbrechung der Prüfung der eluierten Flüssigkeit beim Vergleichsvorgang verhindert wird, wenn die Prüfung der eluierten Flüssigkeit begonnen und noch nicht beendet ist.
Die Regelschaltung 96 des Gerätes ist in ihrer normalen Prüfstellung gezeigt, wo die Ventile 12 und 14 sich in der ! Stellung nach Fig. 10 befinden. Die eluie- rende Flüssigkeit wird dabei in die Chromatographiesäule 100 befördert, während die eluierte Flüssigkeit von der Pumpe 104 zu ihrer Prüfung aus der Säule gesaugt wird. Die Regelschaltung enthält einen Zeitgeber 134, der die Zeitspanne für die Prüfung der eluierten Flüssigkeit einstellt, und einen Zeitgeber 136, der die Zeitspanne für den Vergleich festsetzt.
(Für den Zeitgeber 134 wird vorzugsweise das Modell IfP-5 der Eagle Signal Company und als Zeitgeber 136 vorzugsweise ein RC Reihenzeitgeber der Industrial Timer Corporation mit einem einzigen Zyklus und mehreren Führungen verwendet, von denen nur einzelne Bestandteile dargestellt sind.) Die Zeitgeber 134 und 136 geben in bestimmten Abständen die Zeiten zur Prüfung der eluierten Flüssigkeiten und die Zeiten zum Vergleich oder zur Eichung.
Die Schaltung 96 ist oder enthält eine Zeitgebersteuerschaltung 138 mit einem Relais 140, das einen Steuer schalter 142 des Zeitgebers 134 betätigt. Wider er Schalter 142 ist normalerweise während des Arbeitsvorgangs des Zeitgebers 134 geschlossen. Wenn er sich öffnet, wird der Zeitgeber selbsttätig zurückgestellt. Dann berührt ein beweglicher Kontakt g einen Kontakt h und ein beweglicher Kontakt i einen Kontakt j. Dieselbe Lage nehmen diese Kontakte während der Zeitgabe des Zeitgebers ein.
In der anderen TLage des Zeitgebers 134 berührt der bewegliche Kontakt g einen Kontakt k und unterbricht die Verbindung zum Kontakt h. Der bewegliche Kontakt i berührt einen iKontakt 1 und steht nicht mit dem Kontakt j in Berührung. Durch das Schliessen des Schalters 142 wird die Zeitgabe mit dem Zeitgeber eingeleitet, nachdem dieser zum Zurückstellen des Zeitgebers ge öffnet ist.
Um den Zeitgeber zurückzustellen, wird durch Öffnung des Schalters 142 der einer Kupplungsspule 144 des Zeitgebers 134 zugeführte Strom unterbrochen.
Durch eine Unterbrechung der Stromzufuhr zur Kupplungsspule wird daher stets der Zeitgeber zurückgestellt.
Eine Abschaltung der Kupplungsspule kann auch durch den Zeitgeber 136 bewirkt werden, da dieser einen beweglichen Kontakt n eines Mikroschalters 146 enthält.
Dieser Schalter ist in dem Stromkreis enthalten, der den Schalter 142 und folgende Bestandteile aufweist: einen Anschluss L1 an das Netz, einen Leiter 148, einen Leiter 150, den Schalter 146, einen Leiter 152, einen Leiter 154, einen Leiter 156, einen Leiter 158, die Kupplungsspule
144, einen Leiter 160 und 162 und einen Anschluss L2 an das Netz.
Nunmehr wird die Arbeitsweise der Steuerschaltung 96 und einiger anderer Bestandteile erläutert. Wie angegeben, befindet sich die Schaltung in dem Zustand, in dem die ausgewaschene Flüssigkeit geprüft wird, in dem also beide Magnetspulen 18 und 20 abgeschaltet sind und der Schalter 22 geschlossen ist, während der Schalter 24 offen ist. Der Stromkreis des Schalters 24 und seiner entsprechenden, drehbaren Magnetspule 20 können im Schaltbild verfolgt werden: Netzanschluss L1, Leitung 148, Leitung 150, Schalter 146 des Zeitgebers 136, Leitung 152, Leitung 164, Leitung 166, Magnetspule 20, offener Schalter 24, Leitung 168, Leitung 170 und Netzanschluss L2.
Obwohl der Zeitgeberkreis über die geschlossenen Kontakte m und n des Schalters 146 zur Magnetspule vollständig ist, bleibt die Magnetspule 20 dennoch abgeschaltet, da ihr betätigender Mikroschalter 24 offen ist. XDer Stromkreis für die Magnetspule 18 und ihren Steuerschalter 22 verläuft nach der Schaltung: Netzanschluss Ll, Leitung 148, Leitung 150 über offene Kontakte m und o des Schalters 146, Leitung 172, Magnetspule 18 und geschlossener Mikroschalter 22, Leitung 168, Leitung 170 und Netzanschluss L2. Obgleich der Schalter 22 geschlossen ist, damit der Strom zur zugehörigen Magnetspule 18 fliessen kann, bleibt die Magnetspule 18 abgeschaltet, da die Zeitgeberschaltung zur Magnetspule an den Kontakten m und o des Schalters 146 geöffnet ist.
Bei der Stellung des Gerätes, in welcher die eluierte Flüssigkeit geprüft werden soll, wird die Pumpe 110 : für die Elutionsflüssigkeit in Gang gesetzt, die über die Leitungen 174 bzw. 176 an den Leitungen 164 und 170 angeschlossen ist.
In Abhängigkeit von der Stellung des beweglichen Kontaktes m des Schalters 146 werden Magnetspulen erregt bzw. nicht erregt. Von einer Führung 178 des Zeitgebers 136 ist der Kontakt bewegbar. In der angegebenen Stellung berührt ein Kontaktstück 180 eines Betätigungsarms 182 des Schalters den äusseren Rand der Führungsscheibe.
Wenn dieses Kontaktstück in einen Ausschnitt 184 der Führungsscheibe fällt, wird der Kontakt m bewegt und berührt den Kontakt o, so dass der Erregerkreis für die Magnetspule 18 hergestellt wird, die die Ventile in die Lage (Fig. 9) dreht, in der der Vergleich bzw. die Eichung des Gerätes beginnt, und gleichzeitig den Stromkreis zur Magnetspule 20 unterbricht, so dass bei einer anfänglichen Bewegung der Magnetspule 20 infolge der Bewegung der Magnetspule 18 wegen der offenen Kontakte m und n die Magnetspule 20 nicht erregt wird, selbst wenn bei einer Anfangsbewegung der Schalter 24 geschlossen wird. Die Führungsscheibe 178 ist mit der Welle eines Motors 186 des Zeitgebers 136 verbunden. Während der Prüfung der eluierten Flüssigkeit ist der Motor ausgeschaltet, was von einem Mikroschalter 188 des Zeitgebers 136 erfolgt.
Im abgeschalteten Zustand des Zeitgebers 136 ist ein Kontakt p des Schalters 188 mit dem Kontakt 2 verbunden und ein Kontakt r des Schalters geöffnet, so dass der Erregerkreis für den Motor über den Netzanschluss L2, dietLeitung 170, eine Leitung 190, den Motor 186, eine Leitung 192, den offenen Kontakt r des Schalters 188, die Leitung 192, die Leitung 148 und den Netzanschluss L1 unterbrochen ist.
In der dargestellten Lage ist ein Motor 194 des Zeitgebers 134 eingeschaltet, der den Zeitgeber über einen Erregerkreis antreibt, der den Netzanschluss L2, die Leitung 196, den Motor 194, eine Leitung 198, die geschlossenen Kontakte i und j, die Leitung 156, den geschlossenen Schalter 142, die Leitungen 154 und 152, die geschlossenen Kontakte m und n des Schalters 146, die Leitungen 150 und 148 und den Netzanschluss L1 enthält. Wenn sich der Schalter 142 öffnet, oder wenn die Kontakte m und n des Schalters 146 des Zeitgebers 136 offen sind, ist die Erregerschaltung für den Zeitgebermotor 194 unterbrochen, so das der Zeitgeber 134 abgeschaltet und selbsttätig zurückgestellt wird.
Ein Relais 200 des Zeitgebers 136, das einen Betätigungsarm 202 des Schalters 188 steuert, ist während der Zeitgabe durch den Zeitgeber 134 wegen des offenen Kontaktes k abgestellt, so dass die Kontakte p und des Schalters 188 geschlossen sind. Der Erregerkreis für das Relais 200 enthält den Netzanschluss L1, die Kontakte g und k des Zeitgebers 134, eine Leitung 204, das Relais 200, eine Leitung 206, die Leitung 190, die Leitung 170 und den Netzanschluss L2. Bei Erregung des Relais 200 beginnt der Zeitgeber 136 zu arbeiten, weil das Relais den Arm 202 betätigt, der die Kontakte p und r des Schalters 188 schliesst und einen Erregerkreis für den Zeitgebermotor 186 vervollständigt, wie bereits erwähnt ist.
Wenn der Strom zum Relais 200 nach der Anschaltung des Motors 186 unterbrochen wird, wird der Motor infolge der Einwirkung einer Führungsscheibe 208, die mit der Welle des Motors verbunden ist, nicht abgeschaltet. Die Führung 208 enthält einen Ausschnitt 210, der von einem Kontaktteil 212 des Arms 202 berührt wird, wenn das Relais 200 abgeschaltet ist, und sich die Führung in der angegebenen Stellung befindet. Bei Erregung des Relais wird der Teil 2'12 aus dem Ausschnitt herausgedrückt, da bei einer Drehung der Führungsscheibe 208 durch den Motor 186 der Ausschnitt vom Teil 212 weggeführt wird. Bei Abschaltung des Relais 200 greift dieser Teil in den Rand der Führung ein, wodurch eine öffnung des Kontaktes r des Schalters 188 verhindert wird, bis die Führung 208 eine vollständige Umdrehung gemacht hat und der Ausschnitt 210 in die angegebene Lage zurückgekehrt ist.
In dieser Lage schnappt der Teil 212 in den Aus
Bei der Öffnung der Kontakte i und j wird die Erregung für den Motor 194 des Zeitgebers unterbrochen, so dass die Zeitgabe durch den Motor beendet wird. Durch die gleichzeitige Schliessung der Kontakte g und k wird der Erregerkreis für das Relais 200 geschlossen, das die Kontakte p und r des Schalters 88 im Zeitgeber 136 schliesst Hierdurch wird der Motor 186 erregt, der den Zeitgeber 136 zur Zeitfestsetzung beim Eichvorgang des Gerätes in Gang setzt. Bei einer Drehung des Motors 186 dreht sich der Ausschnitt 184 der Führung 178 in die Lage hinein, in der er den Teil 180 des Arms 182 des Schalters 146 aufnehmen kann.
Hierdurch werden die Kontakte m und o geschlossen und die Kontakte m und n geöffnet, was zur Abschaltung des Pumpenmotors 110 und Beendigung des Pumpvorgangs der eluierenden Flüssigkeit und zur Erregung der Magnetspule 18 führt, so dass die Ventile 12 und 14 gleichzeitig in die Lage für den Eichvorgang nach Figur 9 gedreht werden. In dieser Lage der Ventile 12 und 14 wird die Strömung der eluierenden Flüssigkeit und der eluierten Flüssigkeit unterbrochen und gleichzeitig die Strömung der Bezugsflüssigkeit durch das Kolorimeter zum Eichvorgang in Gang gebracht In dieser Ventilstellung ist der Schalter 22 offen und der Schalter 24 geschlossen, wie bereits erwähnt wurde.
Sobald sich der Ausschnitt 184 der Führung 178 vom Teil 180 entfernt, öffnen sich die Kontakte m und o und die Kontakte m und n schliessen über den geschlossenen Mikroschalter 24 den Erregerkreis für die Magnetspule 20, so dass die Ventile die Strömung der Bezugsflüssigkeit zum Kolorimeter unterbrechen und gleichzeitig die Strömung der eluierenden Flüssigkeit in die Säule und die Strömung der eluierten Flüssigkeiten anstelle der Bezugsflüssigkeiten zum Analysenteil des Gerätes in Gang kommen lassen. Der Motor 186 des Zeitgebers 136 läuft jedoch weiter, weil er, sobald er erregt, ist, nicht anhält, bevor eine Umdrehung der Führungsscheibe 208 vollendet ist. Verschiedene Führungen 178 können vorgesehen werden, damit die Zeitspanne des Eichvorgangs verändert werden kann.
Die Dauer des Eichvorgangs ist dabei durch den Auschnitt 184 der Führung 178 festgelegt.
Wie zuvor angegeben, führt eine Öffnung der Kontakte m und n des Schalters 146 zu einer Abschaltung der Kupplungsspule 144 des Zeitgebers 134. Gleichzeitig mit der Schliessung der Kontakte m und o wird, um die Strömung der Bezugsflüssigkeit zum Gerät in Gang zu bringen, der Zeitgeber 134 zurückgestellt. Wenn der Zeitgeber zurückgestellt wird, werden die Kontakte g und h und i und j geschlossen, so dass das Relais 200 wegen der geöffneten Kontakte g und k abgeschaltet wird. In dieser Zeit hat sich jedoch der Ausschnitt 210 der Führung 208 aus der dargestellten Lage entfernt. Der Teil 212 am Arm 202 des Schalters 188 berührt dann den Rand der Führung, so das eine Öffnung der Kontakte p und r verhindert wird, selbst wenn das Relais 200 abgeschaltet ist.
Der Motor 194 des Zeitgebers 134 wird nicht eingeschaltet, da sein Erregerkreis wegen der offenen Kontakte m und n des Zeitgebers 136 unterbrochen ist. Wenn diese Kontakte wieder von der Führung 178 geschlossen werden, beginnt der Zeitgeber 134 mit seinem Arbeitszyklus bei der Prüfung der aus dem Gerät eluierten Flüssigkeiten.
Falls am Ende einer solchen Prüfung, während der der Zeitgeber 134 abgeschaltet ist, die Nadel 122 eine geringere Lichtdurchlässigkeit als 85 e5O anzeigt, ist der Schalter 142 wegen der Erregung des Relais 140 offen, was durch die Stellung der Führung 132 bewirkt ist.
Bei offenem Schalter 142 wird der Zeitgeber zurückgestellt, damit die Kontakte g und k im zurückgestellten Zustand des Zeitgebers offen sind. Da dies auch die zurückgestellte ! Lage der Kontakte ist, bewirkt, wie be- reits erwähnt, eine Unterbrechung der Stromzufuhr zur Kupplungsspule 144 des Zeitgebers infolge einer Öffnung des Schalters 142, dass sich der Zeitgeber 134 selbsttätig zurückstellt. Daher wird das Relais 200 des Zeitgebers 136 nicht abgeschaltet, so dass der Eichvorgang nicht beginnt. Die Magnetspule 18 wird auch nicht erregt, um die Ventile aus der Stellung, in der die eluierte Flüssigkeit geprüft wird, in die Eichstellung zu bringen.
Die Prüfung der eluierten Flüssigkeit dauert also ohne Unterbrechung weiter an. Wenn die Nadel des Regi striergerätes sich zur Lichtdurchlässigkeit von 85% bewegt, schliesst sich der Schalter 142, so dass eine weitere Prüfungsperiode der eluierten Flüssigkeit beginnt. Es ist zu beachten, dass am Ende einer Prüfungsperiode bei offenem Schalter 142 der Zeitgeber 136 nicht betätigt wird, damit die Eichperiode einsetzt. Beim Schliessen des Schalters 142 infolge Abschaltung des Relais 140 beginnt eine weitere Prüfungsperiode für die eluierte Flüssigkeit.
Sobald die Prüfung der eluierten Flüssigkeiten beginnt, befindet sich die Nadel des Registriergerätes an der Grundlinie, die eine 100 obige Lichtdurchlässigkeit anzeigt. Wenn die eluierte Flüssigkeit weiter durch das Kolorimeter hindurchläuft, bewegt sich die Nadel in Richtung geringerer Lichtdurchlässigkeltswerte, so dass ansteigende Abschnitte der Lichtdurchlässigkeitskurve aufgezeichnet werden. Wenn die Nadel des Registriergerätes den'Wert einer Lichtdurchlässigkeit von 85 % durchläuft, öffnet sich der Schalter 142 des Zeitgebers 134, so dass die Zeitfestsetzung durch den Zeitgeber unterbrochen und der Zeitgeber zurückgestellt wird.
Die eluierten Flüssigkeiten fliessen dann weiter durch das Kolorimeter i, die Nadel des Registriergerätes steigt dabei weiter bis zu einem Spitzenwert an und fällt dann ab, so dass abfallende Kurvenabschnitte aufgezeichnet werden. Wenn die Nadel an dem Wert der Lichtdurchlässigkeit von 85 % vorbeigeht, wird der Schalter 142 geschlossen, um den Zeitgeber 134 in Gang zu setzen.
Die grösseren Abschnitte der Kurven, die eine Lichtdurchlässigkeit von 85 % und weniger anzeigen, werden also aufgezeichnet, während der Zeitgeber 134 ausser Betrieb ist. Da a der Zeitgeber 134 während des grössten Teils der Prüfungszeiten für die eluierten Flüssigkeiten untätig ist, brauchen die Zeitgaben des Zeitgebers nicht genau festgelegt zu sein. Dies ist besonders bemerkenswert, da die zum Eluieren einer Zone des Chromatogramms erforderliche Zeit im allgemeinen nicht im voraus bekannt ist.
Der Zeitgeber 134 arbeitet bis zum Ende seines Zyklus weiter. Währenddessen laufen die übrigen Anteile der eluierten Flüssigkeit durch das Kolorimeter hindurch, so dass die Nadel des Registriergerätes zum Wert der 100 zeigen Lichtdurchlässigkeit oder der Grundlinie des Registriergerätes zurückkehrt. In diesem Zeitpunkt ist die Prüfung der eluierten Flüssigkeiten beendet, worauf die Eichflüssigkeit in das Gerät eingeführt wird, während sich die Nadel auf der Grundlinie oder nicht neben der Grundlinie befindet. Hierdurch wird eine mögliche Störung der Eichkurven durch die Kurven vermieden, die sich aus der Prüfung der eluierten Flüssigkeiten ergeben, so dass keine Überlappung dieser beiden Kurvenarten stattfindet.
Wie erwähnt, ist das Registriergerät 108 ein Mehrfachpunktschreiber, bei dem sich die Nadel 122 quer zum Registrierstreifen hin- und herbewegt, so dass sich die Nadel in der Nähe der 100 %eigen Lichtdurchlässigkeit für eine kurze Zeitspanne oberhalb oder unterhalb des Wertes bewegt, wenn sie verschiedene Abschnitte der unterschiedlichen Kurven druckt. Um das Flattern des Schalters 142 infolge abwechselnden An- und Abschaltens des Relais 140 zu vermeiden, ist in dem Relaisstromkreis eine Verzögerugsschaltung 233 vorgesehen.
Die Bestandteile der Verzögerungsschaltung sind so gewählt, dass eine An- oder Abschaltung des Relais während eines vorgegebenen Zeitintervalls verhindert wird, selbst wenn der Stromkreis für das Relais infolge der Hin- und Herbewegung der Nadel in der Nachbarschaft des Lichtdurchlässigkeitswertes von 85 % hergestellt ist.
Falls die Prüfung der eluierten Flüssigkeiten unterbrochen werden und der Vergleich beginnen muss oder soll, kann ein Schalter 234 vorübergehend geschlossen werden, um den Erregerkreis für das Relais 200 über die Leiter 236 und 238 herzustellen.
Das Gerät ist nicht nur für eine chromatographische Analyse zahlreicher Substanzen und insbesondere für eine Analyse von Aminosäuren geeignet. Bei einer Analyse von Aminosäuren wird die Chromatographiesäule 100 in an sich bekannter Weise vorbereitet und dann zum Abfüllen in Betrieb genommen. Für diesen Zweck wird die Pumpe 110 in Gang gesetzt, um die Waschflüssigkeit dem Einlass'98 der Säule zuzuführen. Bei Aminosäuren ist die eluierende Flüssigkeit eine an sich bekannte Pufferlösung mit einem passenden pH-Wert.
Die eluierten Flüssigkeiten strömen durch den Auslass 102 der Säule heraus und werden von der Dosierpumpe 104 über die Leitung 76 und eine Pumpenröhre 240 zu einem Verteilstück 242 angesogen, an dem die eluierten Flüssigkeiten mit Luft oder einem anderen reaktionsunfähigen Gas vermischt werden, das über eine Pumpenröhre 244 zugeführt wird. Ein Verdünnungsmittel wird gleichzeitig über eine Pumpenröhre 246 zugeführt, so dass eine unterteilte Strömung aus Schüben der verdünnten, eluierten Flüssigkeiten entsteht, die durch Lufteinschlüsse voneinander getrennt sind. Falls Aminosäuren analysiert werden sollen, ist Äthylenglykolomonomethyläther ein passendes Verdünnungsmittel. Die Lufteinschlüsse dienen zur Reinigung der röhrenförmigen Kanäle des Gerätes.
Vom Verteilerstück 242 aus läuft die durch Lufteinschlüsse getrennte Strömung der eluierten Flüssigkeiten durch eine horizontale, schraubenförmige Rohrschlange 248 hindurch, in der die Bestandteile der Flüssigkeitsschübe miteinander vermischt werden. Gleichzeitig mit dem Durchgang der eluierten Flüssigkeiten durch die Pumpenröhre 240 wird ein Farbreagenzmittel durch Pumpenröhren 250 und 252 zur kolorimetrischen Prüfung der ausgewaschenen Flüssigkeiten hindurchgeleitet. Wenn eine Aminosäure analysiert wird, wird das Farbreagenzmittel Ninhydrin über die Pumpenröhre 250 zugeführt, während Hydrindantin, eine reduzierte Form des Ninhydrin, die in Gegenwart von Sauerstoff instabil ist, als Reduktionsmittel über die Pumpenröhre 252 zugeführt wird.
Das Ninhydrin und Hydrindantin vereinigen sich in einem Verteilerstück 254 und werden in einer schraubenförmigen Rohrschlange 256 miteinander vermischt, hinter dieser Rohrschlange vereinigt sich das Farbreagenunittel mit der Strömung der eluierten Flüssigkeiten, die durch Lufteinschlüsse unterbrochen ist; das flüssige Farbreagenzmittel wird mit der Strömung der verdünnten, eluierten Flüssigkeiten in einer horizontalen schraubenförmigen Rohrschlange 258 vermischt.
Von der Rohrschlange 258 aus läuft die Strömung durch eine Rohrschlange 260, die in der Flüssigkeit eines Heizbades 262 zur Entwicklung der Farbe eingetaucht ist, Die Stärke der entstehenden Farbe ist ein Mass für die Menge des in der ausgewaschenen Flüssigkeit enthaltenen Bestand teils. In einer luftgekühlten Rohrschlange 264 wird die Strömung gekühlt und zur Durchflussküvette des Kolorimeters 106 zur kolorimetrischen Analyse weiter befördert. Die geprüfte Flüssigkeit wird über einen Auslauf 266 aus dem Kolorimeter abgegeben. Die Ergebnisse der kolorimetrischen Prüfung werden dabei auf dem Streifen des Registriergerätes 108 aufgezeichnet.
Die Dosierpumpe 104 ist an sich bekannt und z. B. in der US-Patentschrift 2935028 beschrieben. Sie enthält die zuvor erwähnten Pumpenröhren, die nachgiebig und biegsam sind und beim Pumpen fortschreitend in ihrer Längsrichtung durch Eingriff von mehreren Druckrollen 268 unter Druck gegen eine Platte 270 zusammengepresst werden. Die Druckrollen werden von Kettenrädern 272 mit einer endlosen Kette angetrieben und bewegen sich in Längsrichtung der Pumpenröhren, um diese fortschreitend in Richtung eines Pfeiles 274 zu verschliessen und die Flüssigkeit und andere Medien zu' ihrer Beförderung von einer Vorratsquelle zu Abgabestellen vorwärtszutreiben. Durch die Bewegung .der Druckrollen auf der Pumpenröhre 240 werden die eluierten Flüssigkeiten durch den Auslauf 102 der Säule angesaugt.
Das Kolonmeter 106 ist in an sich bekannter Weise aufgebaut.
Das einen veränderlichen Konzentrationsgradienten liefernde Gerät 1112 ist bereits vom Anmelder vorgeschlagen worden. Das Gerät enthält eine kreisrunde Reihe Kammern 276, die an ihrem unteren Ende über ein Verbindungsrohr 278 miteinander in Verbindung stehen. Die Kammern sind einander gleich und enthalten eine eluierende Flüssigkeit mit sich ändernder Zusammensetzung in hydrostatischem Gleichgewicht.
Aus einer Kammer am einen Ende der Kammerreihe wird eluierende Flüssigkeit entfernt, wodurch die Flüssigkeiten der anderen Kammern ununterbrochen in die darauffolgende Kammer hineinfliessen, so dass sich die Konzentration der Flüssigkeiten in den Kammern fortlaufend ändert, und die Konzentration der ausströmenden eluierenden Flüssigkeit, die aus der letzten Kammer entfernt und der Chromatographiesäule über die Leitung 114 zugeführt wird, sich ebenfalls ununterbrochen ändert.