Anordnung mit mindestens einer chromatographischen Röhre
F r gewöhnliche chromatographische Zwecke, bei denen keine gesteigerten Forderungen, z. B. an eine minimale Grosse der schädlichen Räume und eine günstige Ausbildung der Deformation der Konzentrationswelle gestellt sind, werden verschieden ausgeführte Kolonnen verwendet, wie sie im allgemeinen bekannt und in der Literatur. beschrieben sind.
Erhöhte'Forderungen'im angeführten Sinn werden bei sogenannten iautomatisch. en Analysatoren für Aminosäuren nach Spackman-Stein-Moore geltend gemacht, sowohl bei der ursprünglichen Ausführungsform wie auch bei den Ausf hrungsformen mit höherer Analysiergeschwindigkeit. Gleiche Kolonnen werden heute häufig verwendet.
Sie bestehen im wesentlichen aus der eigentlichen chromatographischen Glasröhre, die von aussen mit einem ebenfalls gläsernen Tem periermanbel versehen ist (der entweder an die eigentliche chromatographische Röhre angeschinolzen ist oder an ihr. mit Hilfe von Gummistopfen und ähnlichem dicht befestigt ist), wobei die Röhre am oberen Ende in einen konkaven Kugelschliff übergeht, während sie am unteren Ende durch eine flache gebohrte Fritte labgeschlossen ist, unter der die Röhre sich zur Kapillare verengt, die mit einem konvexen Kugelschliff lendigt. Der in die Kapillare unter der Fritte mündende Übergang soll so dicht sein und einen. so kleinen restlichen schädlichen Raum haben, soweit es die angewandte Glastechnologie gestattet.
Bei Kolonnen dieser und anderer gewöhnlich verwendeter Typen, bei denen das Einsetzen der Proben, das Offnen und Schliessen der Kolonnen mit gewöhn- lichen Schliffen von Hand vorausgesetzt wird, ist die Durchführung der entsprechenden Massnahmen ziem lich schwierig, welche eine genaue und einfache einstell- bare Lage des. Expansionsverschlusses der Kolonnen gewährleisten, welche einen freien mit Flüssigkeit ausgefüllten Raum über die Füllung der Kolonnen zulässt, wie, dies bei den neuen Prozessen notwendig ist.
Hamilton entwickelte und beschrieb Kolonnen spezieller Formen f r die Arbeit unter sehr erh¯hten Drucken bei verhältnismässig kleinem innerem Durchmesser (zwischen zwei und sieben Millimeter). Bei diesen Kolonnen werden gläserne starkwandige chromatographische Röhren verwendet, die an beiden Enden spoziell so geformt sind, dass die äussere zylindrische Wand der Röhre in eine sich er. weiternde kegelformige Fläche übergeht, auf der eine auseinandernehmbare Metallverschraubumg aufgesetzt ist, auf der sich der eigentliche Verschluss, der in das Innere der beiden Enden eingesetzt ist, abstützt.
Bei einem Funktionsdurchmesser der Röhre von 6 mm ist idie Röhre innen so, geformt, dass sie in einen inneren Durchmesser von 6, 3 mm bei einer Länge von 17 mm übergeht, was einen Raum von einheitlicher Grösse vorstellt, in welchen die eigentliche Abdichtung der angeschlossenen Teflonkapil- la, eingelegt ist und die das Herausstossen durch starke Dr cke durch die erwÏhnte Verschraubung sichert. Das Abdichten allein wird durch einen Gummistopfen be werkstelligt, durch dessen zentrale Offnung'di'e Teflonkapillare hindurchgeht, welche an ihrem Ende kragenartig erweibert ist.
Geht man von dieser Enderweiterung weiter, so sind. an der Kapillare dicht hintereinander folgende Teile des Verschlusses vorhanden : ein Neo prenring, ein Teflonring, der eigentliche dichtende Gummistopfen, weiter ein Teflonring und eine Scheibe aus Plexiglas, welche. in der Richtung. der Achsie ; auf das flache Ende der kegelf¯rmigen Erweiterung durch den Druck der angef hrten Verschraubung angedr ckt sind, welche gemeinsam mit der ¯berwurfmutter die kegelförmige Erweiterung der Röhre über die durchschnittene kegelf¯rmige Einlage aus einer Neoprenasbestmischung einschlie¯t.
Der obere Eintritts. verschluss unterscheidet sich von dem unteren in nichts, lediglich dass er nicht mit einer Fritte ergÏnzt ist. Der Strom der Fl ssigkeit aus der Kapillare str¯mt also sicherlich direkt in den Funktionsraum der Kolonne. Es ist nicht angegeben, ob ein freier, mit Flüssigkeit ausgefüllter Raum über der eigentlichen Füllung gelassen ist, oder ob die Füllung bis dicht zum oberen Verschluss reicht. Dies würde bei der bekannten Elastizität Sder Ionenausbauschersäule. und bei ihrer Ten denz, sich abzusetzen, wahrscheinlich dadurch erreicht werden, dass die Kolonne vorher bis zu einer grösseren H¯he, als dem Raum entspricht, angefüllt wird, in welchen die Füllung durch Einschieben des Verschlusses eingedrückt wird.
Es ist sehr wahrscheinlich, dass auch in diesem Falle die Flüssigkeit, welche in die Kapillare eintritt, in der Ionenaustauscherfiijlung einen Krater bil det der lediglich von Flüssigkeit gefüllt ist. Dies kann natürlich in bedeutendem Masse die Trennfähigkeit der Kolonne verschlechtern, ist jedoch betriebsmässig vorteilhafter als der Fall, wo bei einer Volumenvorspannung der Füllung dicht vor der Miindung der Kapillare die Körner in diese gelangen können und eventuell ihre Verstopfung bewirken können.
Bei Kolonnen bzw. chromatographischen R¯hren, die f r sehr leistungsfähige Gesamttrennvorrichtunigen verwendet werden, bei denen die verschiedenen anderen Quellen der Herabsetzung jener TrennfÏhigkeit auf ein Minimum verringert sind, der die chromatographische Trennsäule selbst fähig ist, muss darauf geachtet werden, dass auch bei der Kolonne selbst alle Quellen der angeführten Verschlechterung ausgeschaltet werden. Dies gilt sowohl f r automatisierte und extrem rasch arbeitende oder extrem leistungsfähige Einrichtungen wie auch f r solche mit Handbedienung der einzelnen Organe. Hierbei können die angeführten Forderungen gleichzeitig mit der Konstruktion und betriebsmässigen Auswertung der Kolonnen neuer Typen erf. üllt werden.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass an einem Ende der chromatographischen Röhre ein paröser K¯rper und eine Scheibe vorgesehen sind, welche Scheibe eine zentrale kapillare Durchbohrung und Einschnitte auf ihrer dem porösen Körper zugewandten Fläche aufweist ; und eine diese beiden Teile an ihrem Umfang umfassende gummielastische Manschette in einer Fassung unter Druckwirkung der Röhre einigelegt ist, wobei die R¯hre durch auf einer Fiihrungsstange angebrachte Bügel in ihrer räumlichen Lage einstell- bar ist.
Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in den angefiigten Zeichnungen in den Fig. 1 bis 6 dargestellt.
Die chromatogr. aphische Röhre 1 ist hier eine völlig glatte, z. B. glÏserne Röhre, die von geraden Stirnflächen begrenzt ist, deren Wandstärke dem verwendeten Druck entspricht. Der innere Raum der R¯hre, der f r ihre chromatographische Füllung bestimmt ist, ist unten durch die Scheibe 2 aus poröser Masse, z. B. aus Sinterglas, porösem Teflonp und anderen, abgeschlossen.
Diese Fritte 2 ist in die Manschette. 3 aus poröser Masse eingesetzt, z. B. aus Silikonkautschuk. In die Manschette 3 unter der Fritte 2 ist eventuell noch die Scheibe 4 eingelegt, welche in der Mitte eine kleine Offnung und an ihrer oberen Seite Einschnitte, z. B.
Rillen,'aufweist.
Die Manschette 3 mit den eingesetzten Teilen 2 und 4, die in ihr dicht eingesetzt sein können, ist in die Höhlung des Futters 5 lose eingesetzt.
Die chromatogpaphische Röhre 1 drückt die Man schette 3 in der Richtung nach unten in das Futter 5, wodurch eine genügend vollkommene Abdichtung sowohl der Röhre 1 wie auch der in die Manschette 3 eingelet, ten Körper gogen das Futter 5 erreicht wird, wobei dieses zentrisch durch einen kapillaren Kanal durchbohrt ist, in welchen ohne irgendwelche Toträume die biegsame Ausflusskapillare 6, z. B. aus Teflonp oder Teflexp, miindet.
Die Kapillare ist durch den Dichtungsring 7 z. B. aus Silikonkautschuk abgedichtet, der ber den Ring 8, z. B. aus nichtrostendem Stahl oder Teflons, durch die hohle. Schraube 9, die mit sinem gerändelten Rand. für ein empfindlichles Anziehen der Dichtung 7 mit. der Hand versehen ist, um einerseits das notwendige Abdichten der Kapillare und anderseits einen. angemessenen Widerstand gegen ein allfälliges Herausziehen aus der Stopfbüchse zu erreichen, wenn nicht andere Vorkehrungen gegen ein unerw nschtes Herausziehen vorgesehen sind.
Damait das Futter 5 beim Anziehen der Schraube 9 sich nicht dreht, kann es bei dieser Manipulation'durch den Querstift 10 oder durch die gestrichelt dargestellbe Scheibe 11 gehalten werden.
Die chromatographische Röhre 1 ist von aussen mit einem gewöhnlichen Temperiermantel 13 umgeben, der in gewohnter Weise durch die Gummistopfen 14 und 15 abgedichtet ist, welche in vorteilhafter Weise an ihrem Umfang eine oder mehrere Rillen haben können, um ein gutes Abdichten ohne zu grossen seitlichen Druck auf den Mantel 13 zu erzielen. Die Zuleitung und Ableitung f r die Temperierflüssigkeit kann mittels Glas röhrenerfolgen.Diesesindentweder seitlich in dem Mantel 13 eingeschmolzen oder münden, wie durch die Röhren 16 angezeigt, schief in den Raum des Mantes.
Hierdurch wird einerseits an Platz gespart und ander seits ist die Zirkulation im Mantel der Kolonne gesichert.
Die chromatographische Röhre 1 kann im Mantel exzentrisch. angeordnet sein. Der untere Stopfen 15 kann direkt auf der R¯hre aufliegen, wie auf der linken HÏlfte der Fig. 1 dargestellt ist, oder am Futter 5 gemϯ der rechten HÏlfte der Fig. 1. Im ersten Fall ergibt sich der Vorteil, dal3 das Futter 5 aus, der Kolonne ohne Demontage des Mantels genommen werden kann, im zweiten Fall, dass die Kolonne bis zu ihrem Ende temperiert ist und dass eventuell die chromatographische Röhre durch eine mit kleinerem Durchmesser ausgetauscht werden kann, wie im weiteren angeführt wird, ohne Austausch des unteren Stopfens 15, der in diesem Fall auf dem Futter 5 liegt.
Die Möglichkeit der Verwendung von chromatographischen R¯hren kleineren Durchmessers mit einer minimalen Anzahl von Bestandteilen, die eventuell ausgewechselt werden, ist auf der Fig. 2 dargestellt. Die rechte HÏlfte zeigt die M¯glichkeit der Verwendung eines zentrischen eventuell metallischen Ringes 17, der die engere chromatographische Röhre 1 im Futter 5, das für weitere Kolonnen bestimmt ist, zentriert. Die Abdichtung zwischen der Röhre 1 und dem Ring 17 ist z. B. durch den Gummiring 18 durchgeführt. Die linke Hälfte zeigt eine Variante, bei der die Zentrienung 17' selbst aus elastischem oder plastischem Material ausgeführt ist-und gegebenenfalls mit dem Ring 19, z.
B. aus nichtrostendem Stahl, unterlegt ist, was in solchen FÏllen notwendig ist, wenn es. um eine R¯hre von bedeutend ikleinerem ; Durchmesser als der der Fritte 2 geht. Selbstverständlich können auch mit der engeren R¯hre 1 die Teile 2, 3 und 4 ausgetauscht werden, damit. diese dem verkleinerten Durchmesser besser entsprechen, wenn auch der obere Stopfen 14 des Ko lonnenmlantels entfernt werden muss oder der freie Kreisring mit einer Dichtungseinlage auszufüllen ist.
Auf der Fig. 2 ist die Möglichkeit der Ausführung eines unteren Futters 5 dargestellt, so dass dieses gleichzeitig zum Zuführen weiterer Flüssigkeit von Gasblasen und ähnlichem in das aus der Kolonne, austretende Eluat dienen kann, wie dies bei einigen neueren Prozessen nötig ist. Das Anschliessen der entsprechenden kapillaren Zuführungen ist in der Fig. 2 in gewohnter Weise mit HilfeeinerVerschraubung dargestellt (mit nicht einge- zeichneten Mutternverbindungen der Kapillaren).
Die Fig. 3 zeigt die Möglichkeit der Verwendung von wesentlichen Teilen der Kolonne auch beim eim Austauschen der eigentlichen chromatographischen R¯hre 1 durch eine R¯hre mit einem grösseren Durchmesser als dem ursprünglichen. Der Vorgang ist im Wesen der gleiche wie bei der Verwendung von verkleinerten Durchmessern gemäss Fig. 2, lediglich dass der èste Zentrier- ring 17"und der elastische Ring 18"der Reduktion auf einen grösseren Durchmesser statt auf einen kleineren entsprechen. Die Fig. ? zeigt eine zweckmässige, mög- lichst gleichmässige Verkleinerung des Durchmessers von der chromatographischen Röhre bis zur verwendeten Fritte.
Auf der linken Seite der Fig. 3 ist eine Fritte in kegelförmiger Ausführung dargestellt, welche für die bessere Ausbildung des Austrittes der konzentrierten WellenflÏchen beim Ausgang aus der Kolonne in den kapillaren Austritt vorteilhaft sein k¯nnen. Wenn in der Mitte der Kolonne die Bahn und die hydraulischen Widerstände, die das austretende Eluat überwinden mu¯, kleiner als am Umfang sind, kann ein bestimmter Ausgleich in einfacher Weise ausser durch eine geformte Fritte) dadurch erreicht werd ! en, dass auch bei einer flachen Fritte die VerlängeTung der Bahn und die Vergrösserung der WiderstÏnde f r die Teilchen, welche in der Mitbe der Kolonne strömen, dadurch bewirkt wird, da¯ der mittlere Teil der Fritte undurchlässig gemacht wird, z. B.
durch Zuldeben oder Einsaugen eines undurchlässigen Materials, wie auf der Fig. 3a gezeigt ist.
Einen ähnlichen Zweck verfolgt die Ausf hrung der Unterlagscheibe 4, wie aus den zwei Ansichten der Fig. 3b ersichtlich ist. Die zentrale kapillare Offnung geht hier nicht durch die ganze StÏrke der Scheibe, jedoch ist eine Verbindung durch einige schief durchgebohrte KanÏle in die Kreisrillen oder Einschnitte nahe dem Umfang durchgef hrt. Das Eluat, das durch die Mitte der Kolonne str¯mt, muss eine verlängerte Bahn beschreiben, Ïhnlich der, welche die Flüssigkeit an den Wänden ausführt, um zur Austrittsöffnung zu gelangen.
Die zugeklebte oder zugekittete Stelle in der Mitte des porösen Körpers 2 kann gegebenenfalls einen angekitte- ten K¯rper tragen, von z. B. kegelf¯rmiger Form gemäss Fig. 3a, der gleichfalls zur Verkleinerung der uner wünschten Deformation der konzentrierten Wellenflä- chen des aus dem Ende der Kolonne austretenden Eluates beitragen kann.
Eine Ergänzung der Kolonne ist ihr Halter oder Träger, der mit Vorteil in einer Weise ausgeführt ist, wie auf der Fig. 1 a gezeigt ist, der nicht nur eine ge eign. ete Art der Befestigung darstellt, sondern auch den zum Abdichten des unteren sKolonnenverschlusses notwendigen Druck gibt, weiters ein bequemes Entleeren der Kolonnenfüllung ermöglicht und auch die M¯glich keit eines vorteilhaften Abfangens des oberen Verschlusses und gegebenenfalls weiterer Teile und Einheiten, welche nahe der Kolonne aufgestellt werden sollen, bietet. Manche Teile dieses Trägers können ge- gebenenfalls auch zum Abfangen von zwei oder mehreren Kolonnen dienen.
Die Basis des Trägers, wie in der Fig. l. a für eine Kolonne dargestellt ist, ist eine F hrungsstange 20 mit rundem oder anderem Querschnitt, auf der die einzelnen Querb gel für das Tragen der Kolonne und gegebenenfalls auch. andere Teile verschiebbar angeord- net und in geeigneter justierbarer Weise befestigt sind.
Der untere Bügel 21 hat z. B. die Form gemäss
Fig. la mit Bohrung 22, in die, die Absetzung 23 der
H lse 5 eingelassen wird. Damit dieses Einsetzen der gesamtenKolonnebzw.derchromatographischenRöhre 1 nur durch eine Bewegung von vorn geschehen kann, ist der Bügel 2 vorn an der Ausnehmung 22 aufge trennt, ähnlich wie dies beim oberen Biigel 24 gemäss
Fig. lb der Fall ist. Alle Bügel können auf der F h rungsstamge 20 in einheitlicher Weise befestigt sein, z. B. so, dass ihre einen randoffenen Schlitz aufweisenden
Bohrungen mit der Schraube 25 an die Stange ange drückt werden.
Der obere Bügel 24 hat eine Ïhnliche Funktion für das Halten der Kolonne wie der untere B gel. Au¯er dem kann mit ihm eine empfindliche Druckregulierung auf die R¯hre 1 vorgenommen werden. Die Fig. la zeigt den auf der Führungsstange 20 fest eingespannten
Teil und die in geringem. Masse bewegliche Backe 26.
Beide sind durch dee Einschnitt 24'voneinander ge trennt und nur ber die Brücken 281, 291 miteinander verbunden. Letztere besitzen eine geringe Starrheit, so dass sie eine Art Gelenkverbindungdarstellen.Die
Fig. lb zeigt, (dlass. auf der Backe 26 eine randoffene
Bohrung 28 mit einem Schulterrand vorgesehen ist.
In diese Bohrung wird das obere Ende der chromato graphischen Röhre 1 entweder direkt oder über die
Ringe 29, 30 eingespannt. Der Ring 30 ist durch mässiges Biegen um seinen Durchmesser vorher so ausgebildet, dass er den Dmok der Backe 26 auf Ring g
29 und R¯hre 1 überträgt, so dass er funktionell ein einfaches Kardangelenk vertritt. Der Ring 29 ergibt eine bessere Verteilung des Anpressdruckes auf den oberen Rand der Röhre. Der Ring 30 kann durch
Wahl seiner H¯he und des Materials so ausgebildet sein, da¯ er gleichzeitig ein elastisches Zwischenglied bildet, das die geringen Änderungen des Anpressdruckes. auf die R¯hre 1 während des Betriebes ausgleicht. Diese Änderungen entstehen z.
B. infolge ungleicher Wärme- dilatationen ebestimmter kleiner Unterschiede in den
Längen der TrÏger und der Kolonne, deren Temperatur sich etwa um 50 C und mehr ändern kann.
Ein elastisches Element, das auch diese Funktion und. ausserdem die Funktion eines Xelastischten Gelenkes im unteren Ende der R¯hre 1 erfüllen kann, ist saller- dings auch die Gummidichtung 3 selbst.
Eine weitere elastische Unterlage, ebenfalls aus XGummi, kann zwischen den Ring 29 und das obere Ende der R¯hre 1 eingelegt werden, wodurch gleichzei- tig die Verteilung der punktförmigen Drucke, die durch den Ring 30 auf die Teile unter ihm bewirkt werden, noch verbessert wird.
Das Andr cken der R¯hre 1 auf die Manschette 3 und das Futter 5 gegen den unteren B gel 21 (zur Kon trolle, ob die R¯hre 1 mit genügender Genauigkeit gleichlaufend mit dem TrÏger 20 ist, was durch eine richtige Stellung der Bügel 21 und 24 auf dem Träger
20 bedingt ist) geschieht durch Betätigen der Schraube
31, die f r das empfindliche, Einstellen des Dichtungs- druokes bestimmt ist, der sich auf die Dichtungs- manchette 3 überträgt.
Die erwähnte Möglichkeit eines direkten Einwirkens ,dder Backe 26 auf die R¯hre 1 ohne die Ringe 29, 30 ruft eine harte punktartige Winkung des gesamten Druk kes auf die R¯hre hervor ; man muss notwendigerweise damit rechnen, da¯ dies in einem einzigen Punkt am Umfang des oberen Endes entsteht (schon mit R cksicht darauf, dass die Backe 26 sich winkelmässig zu der gelenkartig wirkenden Brücke 281 und 291 neigt).
Wenn das Rohr 1 kurz und stark ist, muss der exzentrische punktartige Druck, der Backe 26 auf sie nicht schädlich wiliken. Bei langen und schlanken Röhren ist es jedoch von Vorteil, Massnahmen zu treffen, dass ihre Knickfestigkeit, auf die sie belastet sind, nicht ver kleinert wird. Au¯er diesen angef hrten konstruktiven Ma¯nahmen, die eine ZentrizitÏt der wirkenden KrÏfte gewährleisten, ist es von Vorteil, da¯ bei langen Röhren bei der Auswahl des Materials auf ihre Geradheit und genügende Wandstärke geachtet werden mu¯, wobei es notwendig ist, dass sie von inneren Spannungen befreit sind.
Dies ist nicht nur vom Standpunkt der Sicherheit f r die angewandten Überdrucke und die Knickboanspruchung wichtig, sondern auch eventuell vom Standpunkt der Sicherheitgegen'Expansionsdrucke der Manschette des obereneinschiebbaren Verschlusses, wenn dieser in der Kolonne verwendet wird.
Bei der Verwendung dieses Verschlusses ist es notwendig, dass er frei aus der Kolonne herausgezogen werden kann. Es haben darum die Ringe 29, 30 und -auch die Backe 26 zentrische Offnungen, die grösser sind als der innere Durchmesser der Röhre 1. Der Verschluss 32', der in der Fig. lagestricheltdargestellt ist, kann nach dem Einschieben in die Kolonne fixiert werden, und zwar in einer neuen Lage mit Hilfe eines weiteren Verschlussbügels 33, der im Seitenriss in der Fig. la und im Grundriss in der Fig. le zu sehen ist.
Der Bügel ist auf dem TrÏger 20 in gleicher Art wie die vorhergehenden B gel befestigt. Der Verschlu¯ 32' wird in den zwischen den beiden vorderen Bäckern angeordneten randoffenen Schlitz des Bügels 33 eingeführt und mittels der Schraube 34 fixiert. Der Verschluss wird also durch ! diesen Bügel in seiner Lage zum Rohr 1 justiert. Nach Feststellen der richtigen Lage des Ver schlusses gegenüber der Kolonnenfüllrung wird dann der Verschlul3 in dieser Lage durch das Anziehen der Handschraube 34 fixiert. Die Ausbildung der durch den Einschnitt 36 und die Bohrung 37, gebiTdeten Briicke 35 stellt wiederum eine bewegliche Gelenkverbindung der beiden backenförmigen Teile des Bügels 33 dar.
Die Bohrung 28 des Bügels 24 mu¯ nicht randoffen sein. Sie kann auch allseitig von Material um- geben sein. Bei der nicht randoffenen Bohrung ergibt sich der Vorteil, dass keine Vorkehrungen durch die Bedienungsperson oder durch besondere Haltevorrich- tungen getroffenwerdenmüssen zum eindeutigen Ab stützenderoberenBiegungen des Ringes 30 auf die Backe 26. Beim Herausnehmen des oberen Verschlusses aus der nicht randoffenen Bohrung 28 muss der Verschluss vorher von der Kolonne entfernt werden.
Damit bei einer grösseren Länge der Kolonne keine zu grossen Biegungen des Trägers 20 durch den Einfluss der zum ordentlichen Abdichten der Kolonne notwendigen KrÏfte auftritt, wie etwas übertrieben in der Fig. 4 dargestellt ist, ohne da¯ es hierbei nötig ist, das Profil der Träger und damit die Grösse der B. ügel zu vergrössern, kann man durch die in der Fig. 4 gezeigten Massnahmen erzielen, dass eine allzu grosse Durchbiegung des Trägers 20 durch die Verbindungen 38 beseitigt werden, die an mehreren Stellen die Kräfte auf den stärkeren Träger 39 übertragen, E. B. durch Winkel- profile, die auf diesen aufgeschraubt sind. Der Träger 39 selbst kann bequem am Rahmen der Einrichtung befestigt sein.
Die Fig. 5 zeigt schematisch, wie der Temperier- mantel 13 der Kolonne als Versteifung der chromatographischen Röhre 1 verwendet werden kann, wenn im den Raum zwischen den beiden Röhren eine oder mehrere Einlagen 40einigeschobenwerden,wodurch die Knickfestigkeit der R¯hre 1 wesentlich vergrössert wird.
Die Einlagen 40 müss. en so ausgebildet und befestigt sein, dass der Durchfluss der Temperierflüssigkeit mög- lich ist. Wenn aus irgendwelchen Gründen die Halterung der Kolonne in den beschriebenen Bügeln unnötig oder ungeeignet ist, kann das Einschliessen der Manschette 3 zwischen dem unteren Ende der chromatographischen Röhre 1 und der gegenüberliegendenFlächedes Abschlusskörpers 41 durch eine Verschraubung durchgeführt werden, wobei ein Teil der Verschraubung auf die Röhre 1 angekittet ist.
Die Fig. 6 zeigt ein Beispiel aus der Reihe der Möglichkeiten der Durchführung dieser Art des Einschliessens der Manschette. Das Futter 5 der vorher gehenden Ausführungsformjen ist hier durch drei Teile gebildet. Der Austrittskörper 41 wird durch die hohle Schraube 42 gegen die Manschette gedrückt. Die Schraube ist in einem'Gewinde des Rohres 43, welches auf der Röhre 1 aufgskittet ist, verschraubbar. Die übrigen Bezeichnungen haben die gleiche Bedeutung wie in den vorhergehenden Fällen.
Arrangement with at least one chromatographic tube
For normal chromatographic purposes, where no increased requirements, e.g. B. are placed on a minimum size of the harmful spaces and a favorable design of the deformation of the concentration wave, differently designed columns are used, as they are generally known and in the literature. are described.
Increased 'demands' in the stated sense become iautomatic with so-called. en analyzers for amino acids according to Spackman-Stein-Moore asserted, both in the original embodiment as well as in the embodiments with higher analysis speed. The same columns are often used today.
They essentially consist of the actual chromatographic glass tube, which is provided on the outside with a glass temperature control manbel (which is either bolted to the actual chromatographic tube or tightly attached to it with the help of rubber stoppers and the like), the tube being attached to the The upper end merges into a concave ball joint, while it is closed at the lower end by a flat drilled frit, under which the tube narrows to a capillary, which ends with a convex ball joint. The transition opening into the capillary under the frit should be so tight and one. have so little remaining harmful space, as far as the applied glass technology allows.
In the case of columns of this and other commonly used types, in which the insertion of the samples, the opening and closing of the columns with ordinary cuts by hand is assumed, it is quite difficult to carry out the corresponding measures which can be set precisely and easily Ensure the position of the expansion seal of the columns, which allows a free space filled with liquid over the filling of the columns, as is necessary in the new processes.
Hamilton developed and described columns of special shapes for working under very high pressures with a relatively small inner diameter (between two and seven millimeters). In these columns, thick-walled glass chromatographic tubes are used, which are specially shaped at both ends so that the outer cylindrical wall of the tube merges into one. further conical surface, on which a detachable metal screw is placed, on which the actual closure, which is inserted into the interior of the two ends, is supported.
With a functional diameter of the tube of 6 mm, the inside of the tube is shaped in such a way that it merges into an inner diameter of 6.3 mm with a length of 17 mm, which presents a space of uniform size in which the actual sealing of the connected Teflon capillary is inserted and which secures the pushing out by strong pressure through the mentioned screw connection. The sealing is done solely by a rubber stopper, through the central opening of which the Teflon capillary passes, which at its end is softened like a collar.
If one goes further from this final extension, then are. the following parts of the closure are present on the capillary close behind one another: a neoprene ring, a teflon ring, the actual sealing rubber stopper, further a teflon ring and a plexiglass disk, which. in that direction. the Achsie; are pressed onto the flat end of the conical extension by the pressure of the screw connection which, together with the union nut, includes the conical extension of the tube over the cut-through conical insert made of a neoprene asbestos mixture.
The upper entry. The closure is no different from the lower one, only that it is not supplemented with a frit. The flow of liquid from the capillary will therefore certainly flow directly into the functional space of the column. It is not stated whether a free space filled with liquid is left above the actual filling, or whether the filling extends right up to the upper closure. With the known elasticity S of the ion exchange column. and, given their tendency to settle, can probably be achieved by filling the column beforehand to a height greater than the space into which the filling is pressed by pushing the closure.
It is very likely that in this case, too, the liquid which enters the capillary forms a crater in the ion exchange liquid which is only filled with liquid. This can of course worsen the separability of the column to a significant extent, but is operationally more advantageous than the case where, if the filling is preloaded by volume, the grains can get into the capillary and possibly cause it to become clogged.
In the case of columns or chromatographic tubes that are used for very efficient overall separation devices, in which the various other sources of lowering the separation ability are reduced to a minimum, which the chromatographic separation column itself is capable of, it must be ensured that also with the Column itself all sources of the stated deterioration are eliminated. This applies both to automated and extremely fast working or extremely powerful devices as well as to those with manual operation of the individual organs. Here, the specified requirements can be met at the same time as the construction and operational evaluation of the columns of new types.
The invention is characterized in that a parous body and a disk are provided at one end of the chromatographic tube, which disk has a central capillary through-hole and incisions on its surface facing the porous body; and a rubber-elastic cuff encompassing these two parts on its circumference is placed in a socket under the pressure of the tube, the spatial position of the tube being adjustable by means of brackets attached to a guide rod.
Embodiments of the subject matter of the invention are shown in the attached drawings in FIGS. 1 to 6.
The chromatogr. Aphic tube 1 is a completely smooth, z. B. glass tube, which is limited by straight end faces whose wall thickness corresponds to the pressure used. The inner space of the tube, which is intended for its chromatographic filling, is at the bottom through the disk 2 made of porous material, e.g. B. made of sintered glass, porous Teflonp and others, completed.
This frit 2 is in the sleeve. 3 used from porous mass, z. B. made of silicone rubber. In the cuff 3 under the frit 2, the disc 4 may also be inserted, which has a small opening in the middle and incisions on its upper side, e.g. B.
Has grooves, '.
The sleeve 3 with the inserted parts 2 and 4, which can be inserted tightly in it, is inserted loosely into the cavity of the lining 5.
The chromatographic tube 1 pushes the man cuff 3 in the downward direction in the lining 5, whereby a sufficiently perfect seal of both the tube 1 and the inserted into the cuff 3, th body gogen the lining 5 is achieved, this through centrally a capillary channel is pierced, in which without any dead spaces the flexible outflow capillary 6, z. B. made of Teflonp or Teflexp.
The capillary is through the sealing ring 7 z. B. sealed from silicone rubber, the over the ring 8, z. B. stainless steel or Teflon, through the hollow. Screw 9, the one with its knurled edge. for a sensitive tightening of the seal 7 with. is provided by hand, on the one hand, the necessary sealing of the capillary and, on the other hand, a. to achieve adequate resistance against being pulled out of the stuffing box, unless other precautions are taken to prevent unwanted pulling out.
So that the chuck 5 does not rotate when the screw 9 is tightened, it can be held during this manipulation by the transverse pin 10 or by the disk 11 shown in dashed lines.
The chromatographic tube 1 is surrounded on the outside with an ordinary temperature control jacket 13, which is sealed in the usual way by the rubber stoppers 14 and 15, which advantageously can have one or more grooves on their circumference to ensure a good seal without excessive lateral pressure to achieve the coat 13. The supply and discharge for the temperature control liquid can be done by means of glass tubes. These are either melted laterally in the jacket 13 or, as indicated by the tubes 16, open at an angle into the space of the jacket.
On the one hand, this saves space and, on the other hand, the circulation in the jacket of the column is ensured.
The chromatographic tube 1 can be eccentric in the jacket. be arranged. The lower stopper 15 can rest directly on the tube, as shown on the left half of FIG. 1, or on the chuck 5 according to the right half of FIG. 1. In the first case, there is the advantage that the chuck 5 from, the column can be removed without dismantling the jacket, in the second case that the column is heated to its end and that the chromatographic tube can possibly be exchanged for one with a smaller diameter, as will be stated below, without exchanging the lower plug 15, which in this case lies on the lining 5.
The possibility of using chromatographic tubes of smaller diameter with a minimum number of components that may need to be replaced is shown in FIG. The right half shows the possibility of using a central, possibly metallic ring 17, which centers the narrower chromatographic tube 1 in the feed 5, which is intended for further columns. The seal between the tube 1 and the ring 17 is e.g. B. carried out through the rubber ring 18. The left half shows a variant in which the centering 17 'itself is made of elastic or plastic material - and optionally with the ring 19, for.
B. stainless steel, is underlaid, which is necessary in such cases, if it. around a tube of much smaller; Diameter than that of the frit 2 goes. Of course, parts 2, 3 and 4 can also be exchanged with the narrower tube 1, so that. these correspond better to the reduced diameter if the upper plug 14 of the Ko lonnenmlantels must be removed or the free circular ring must be filled with a sealing insert.
FIG. 2 shows the possibility of designing a lower feed 5, so that this can simultaneously serve to feed further liquid from gas bubbles and the like into the eluate emerging from the column, as is necessary in some newer processes. The connection of the corresponding capillary feeds is shown in FIG. 2 in the usual way with the aid of a screw connection (with nut connections of the capillaries not shown).
3 shows the possibility of using essential parts of the column even when replacing the actual chromatographic tube 1 with a tube with a larger diameter than the original one. The process is essentially the same as when using reduced diameters according to FIG. 2, only that the first centering ring 17 ″ and the elastic ring 18 ″ correspond to the reduction to a larger diameter instead of a smaller one. The figure? shows an expedient, as uniform as possible, reduction in diameter from the chromatographic tube to the frit used.
On the left-hand side of FIG. 3, a conical design of a frit is shown, which can be advantageous for the better formation of the exit of the concentrated wave surfaces at the exit from the column into the capillary exit. If in the middle of the column the path and the hydraulic resistances that the exiting eluate has to overcome are smaller than at the circumference, a certain compensation can be achieved in a simple way (apart from a shaped frit)! In the case of a flat frit, too, the elongation of the path and the increase in the resistance for the particles flowing in the middle of the column are brought about by making the middle part of the frit impermeable, e.g. B.
by adding or soaking in an impermeable material, as shown in FIG. 3a.
The design of the washer 4 has a similar purpose, as can be seen from the two views in FIG. 3b. The central capillary opening does not go through the entire thickness of the disc, but a connection is made through a few obliquely drilled channels in the circular grooves or incisions near the circumference. The eluate that flows through the middle of the column has to describe an elongated path, similar to that which the liquid carries out on the walls in order to reach the outlet opening.
The glued or cemented place in the middle of the porous body 2 can optionally carry a cemented body, e.g. B. conical shape according to FIG. 3a, which can also contribute to reducing the undesired deformation of the concentrated wave surfaces of the eluate emerging from the end of the column.
A supplement to the column is its holder or carrier, which is advantageously designed in a manner as shown in FIG. 1 a, which is not only suitable for one ge. ete type of fastening, but also gives the pressure necessary to seal the lower column lock, further enables convenient emptying of the column filling and also the possibility of an advantageous interception of the upper lock and possibly other parts and units that are set up near the column should be offers. Some parts of this carrier can optionally also serve to intercept two or more columns.
The base of the carrier, as in Fig. L. a is shown for a column, is a guide rod 20 with a round or other cross-section, on which the individual cross braces for supporting the column and possibly also. other parts are slidably arranged and fastened in a suitable adjustable manner.
The lower bracket 21 has, for. B. the shape according to
Fig. La with hole 22 in which, the deposition 23 of the
Sleeve 5 is inserted. So that this insertion of the entire column or the chromatographic tube 1 can only take place by a movement from the front, the bracket 2 is separated at the front at the recess 22, similar to the upper bracket 24 according to FIG
Fig. Lb is the case. All brackets can be attached to the F h approximately 20 stems in a uniform manner, for. B. so that their having an open-edged slot
Bores are pressed with the screw 25 on the rod.
The upper bracket 24 has a function similar to that of the lower bracket for holding the column. In addition, it can be used for sensitive pressure regulation on the tube 1. FIG. 1 a shows the clamped firmly on the guide rod 20
Part and those in little. Movable jaw mass 26.
Both are separated from one another by the incision 24 ′ and are only connected to one another via bridges 281, 291. The latter have a low rigidity, so that they represent a kind of articulation
Fig. Lb shows (dlass. On the jaw 26 an open-edged
Bore 28 is provided with a shoulder edge.
In this hole, the upper end of the chromatographic tube 1 is either directly or via the
Rings 29, 30 clamped. The ring 30 is previously formed by moderate bending around its diameter so that it fits the diameter of the jaw 26 on ring g
29 and tube 1 transfers, so that it represents a simple universal joint functionally. The ring 29 results in a better distribution of the contact pressure on the upper edge of the tube. The ring 30 can through
Choice of its height and material be designed in such a way that it simultaneously forms an elastic intermediate member that absorbs the slight changes in the contact pressure. on the tube 1 during operation. These changes arise z.
B. due to unequal thermal dilatations e certain small differences in the
Lengths of the carrier and the column, the temperature of which can change by around 50 C and more.
An elastic element that also has this function and. In addition, the function of a Xelastic joint in the lower end of the tube 1 can fulfill the function of the rubber seal 3 itself.
Another elastic pad, also made of X-rubber, can be inserted between the ring 29 and the upper end of the tube 1, which at the same time distributes the punctiform pressures that are caused by the ring 30 on the parts below it is improved.
Pressing the tube 1 onto the cuff 3 and the lining 5 against the lower bracket 21 (to check whether the tube 1 is in the same direction as the carrier 20 with sufficient accuracy, which is ensured by the correct position of the bracket 21 and 24 on the carrier
20 is conditional) is done by pressing the screw
31, which is intended for the sensitive adjustment of the sealing pressure that is transmitted to the sealing sleeve 3.
The mentioned possibility of a direct action, the jaw 26 on the tube 1 without the rings 29, 30 causes a hard point-like angle of the entire pressure on the tube; one must necessarily reckon with the fact that this occurs in a single point on the circumference of the upper end (even considering that the jaw 26 inclines at an angle to the joint-like bridge 281 and 291).
If the tube 1 is short and strong, the eccentric point pressure exerted by the jaw 26 on it need not be detrimental. In the case of long and slender tubes, however, it is advantageous to take measures that the buckling strength on which they are loaded is not reduced. In addition to these constructive measures, which ensure the centricity of the forces acting, it is advantageous that, when selecting the material for long tubes, attention must be paid to their straightness and sufficient wall thickness, whereby it is necessary to that they are freed from internal tensions.
This is important not only from the standpoint of safety for the applied overpressures and buckling stress, but also possibly from the standpoint of safety against expansion pressures of the collar of the upper retractable closure when it is used in the column.
When using this closure it is necessary that it can be freely pulled out of the column. The rings 29, 30 and also the jaw 26 therefore have central openings which are larger than the inner diameter of the tube 1. The closure 32 ', which is shown in dashed lines in the figure, can be fixed after it has been pushed into the column , namely in a new position with the help of a further locking bracket 33, which can be seen in the side elevation in FIG. 1 a and in the plan in FIG. 1e.
The bracket is attached to the carrier 20 in the same way as the previous bracket. The closure 32 'is inserted into the open-edged slot of the bracket 33 arranged between the two front bakers and fixed by means of the screw 34. So the closure is through! this bracket adjusted in its position to the pipe 1. After the correct position of the closure relative to the column filling has been established, the closure is then fixed in this position by tightening the hand screw 34. The formation of the bridge 35 formed by the incision 36 and the bore 37, in turn, represents a movable articulated connection of the two jaw-shaped parts of the bracket 33.
The bore 28 of the bracket 24 need not be open at the edge. It can also be surrounded by material on all sides. The non-open-edged bore has the advantage that no precautions have to be taken by the operator or special holding devices to clearly support the upper bends of the ring 30 on the jaw 26. When removing the upper closure from the non-open-edged bore 28, the closure must first be performed removed from the column.
So that with a greater length of the column there is no excessive bending of the support 20 due to the influence of the forces necessary for proper sealing of the column, as shown somewhat exaggerated in FIG. 4, without the profile of the support being necessary and thus to enlarge the size of the B. hangers, one can achieve by the measures shown in FIG transferred, EB through angle profiles that are screwed onto them. The carrier 39 itself can be conveniently attached to the frame of the device.
5 shows schematically how the temperature control jacket 13 of the column can be used to stiffen the chromatographic tube 1 if one or more inserts 40 are pushed into the space between the two tubes, whereby the buckling strength of the tube 1 is significantly increased .
The deposits 40 must. be designed and fastened in such a way that the heat transfer liquid can flow through. If for any reason the holding of the column in the brackets described is unnecessary or unsuitable, the inclusion of the cuff 3 between the lower end of the chromatographic tube 1 and the opposite surface of the closing body 41 can be carried out by means of a screw connection, part of the screw connection on the tube 1 is cemented.
FIG. 6 shows an example from a series of possibilities for carrying out this type of enclosing the cuff. The lining 5 of the previous embodiment is formed here by three parts. The outlet body 41 is pressed against the sleeve by the hollow screw 42. The screw can be screwed into a thread of the pipe 43, which is cemented onto the pipe 1. The other terms have the same meaning as in the previous cases.