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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft einen Bauelemente- und Montagesatz für die Verbindung
von zwei HPLC Kapillaren sowie ein Konstrukt mit zwei Kapillaren, welche
mittels eines solchen Bauelemente- und Montagesatzes miteinander
verbunden und aneinander angeschlossen sind.
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Stand der Technik und Hintergrund
der Erfindung
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Im
Bereich der High Performance Liquid Chromatography, kurz HPLC, besteht
oft das technische Problem, verschiedene Kapillaren, beispielsweise
eine (nicht gefüllte)
Anschlusskapillare und eine gefüllte
(Trenn-)Kapillare miteinander coaxial zu verbinden und aneinander
anzuschließen.
Dies wird im Stand der Technik typischerweise mittels nicht lösbarer bzw.
nur mit Spezialwerkzeug lösbarer
Verbindungselemente erreicht, i. e. ein Anwender kann keine Trennung
und Neuverbindung der beiden Kapillaren durchführen.
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Lösbare Schneidringverbindungen
von Rohren sind aus der Praxis aus anderen technischen Gebieten
bekannt. Geeignete Fittings haben in der Regel an einander gegenüberliegenden
Enden des Fittings Schneidringverbindungen, wodurch zu verbindende
Rohrenden gegenüber
einem Gehäuse
des Fittings und so gegen die Umgebung abgedichtet werden. Bei den
insofern bekannten Fittings ist es einerseits unwichtig, wie die
Rohrenden innerhalb des Fittings angeordnet sind (solange die Schneidringe die
Rohrenden fassen) und andererseits spielen Totvolumina keinerlei
Rolle.
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Weitere
Möglichkeiten
zur Verbindung zweier Kapillaren werden in der Druckschrift von
Sonnenschein, Knauer: Dynaseal-Connection System for HPLC, In: Chromatographia,
Vol. 22 (1986), Nr. 7–12, S.
433, ISSN: 0009–5893
sowie den Patentschriften
US
4529230 A ,
US
5288113 A ,
US
4083702 A ,
US 5234235
A und
US 6247731
B1 beschrieben.
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Demgegenüber sind
die Lokalisierung und Positionierung, insbesondere die exakte coaxiale Orientierung
und der direkte Kontakt der Enden von zu verbindenden Kapillaren
in der HPLC essentiell. Zudem stören
große
Totvolumina. Daher sind aus anderen technischen Gebieten bekannte
Fittings nicht einfach durch Maßstabsreduktion
an die Verbindung von HPLC Säulen
anpassbar.
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Technisches Problem der Erfindung
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Der
Erfindung liegt daher das technische Problem zu Grunde, einen Baulemente-
und Montagesatz zur Verfügung
zu stellen, mittels welchem eine lösbare und insbesondere wieder
verwendbare Verbindung zwischen zwei HPLC Kapillaren hergestellt
werden kann, wobei die Enden der Kapillaren exakt zueinander ausgerichtet
und einander berührend
sind.
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Grundzüge der Erfindung und bevorzugte
Ausführungsformen
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Zur
Lösung
dieses technischen Problems lehrt die Erfindung einen Bauelemente-
und Montagesatz für
die coaxiale Verbindung von zwei HPLC Kapillaren, mit einem Fitting,
welches ein Gehäuse mit
einem Führungskanal
für eine
erste Kapillare aufweist, wobei im Bereich eines ersten Endes des
Führungskanals
ein zum Führungskanal
coaxialer erster Innenkonus mit anschließendem coaxialem erstem Gewinde
und im Bereich eines zweiten Endes des Führungskanals ein zum Führungskanal
coaxialer zweiter Innenkonus mit anschließendem coaxialem zweiten Gewinde
eingerichtet sind, mit einer ersten Hohlschraube mit zu dem ersten
Gewinde komplementären
ersten Schraubengewinde und einer Axialbohrung für die erste Kapillare, mit
einer zweiten Hohlschraube mit zu dem zweiten Gewinde komplementären zweiten
Schraubengewinde und einer Axialbohrung für die zweite Kapillare, wobei
die zweite Hohlschraube im Bereich des Endes des zweiten Schraubengewindes
einen dritten Innenkonus aufweist, mit einem ersten Schneidring,
dessen Innendurchmesser gleich oder größer als der Außendurchmesser
der ersten Kapillare ist und dessen Schneidringkonus komplementär zum ersten
Innenkonus ist, mit einem zweiten Schneidring, dessen Innendurchmesser
gleich oder größer als
der Außendurchmesser
der zweiten Kapillare ist und welcher als Doppelschneidring ausgeführt ist,
dessen beiden Schneidringkoni komplementär zum zweiten Innenkonus und zum
dritten Innenkonus sind, und mit einer Tiefenanschlaglehre für die erste
Kapillare, welche an Stelle der zweiten Hohlschraube in das zweite
Gewinde einschraubbar oder durch die Axialbohrung der zweiten Schraube
einschiebbar ist, wobei die Tiefenanschlaglehre einen Anschlagfinger
definierter Länge trägt.
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Mit
der Erfindung wird erreicht, dass die erste Kapillare bzw. deren
Ende exakt in dem Fitting positionierbar ist, nämlich durch den Einsatz der
Tiefenanschlaglehre. Dann lässt
sich die zweite Kapillare einschieben, und zwar bis zum Anschlag
deren Ende an das Ende der ersten Kapillare und der zweite Schneidring
anziehen. Dadurch sind letztendlich die beiden Enden der ersten
Kapillare und der zweiten Kapillare miteinander in definierter und
reproduzierbarer Weise miteinander verbunden, wobei eine exakte
coaxiale Ausrichtung, direkter Kontakt der Enden und minimale Totvolumina,
bestimmt durch das Totvolumen im zweiten Schneidring, welches auf praktisch
null reduzierbar ist, gewährleistet
werden. Die Verbindung lässt
sich auch unschwer wieder lösen
und neu herstellen, beispielsweise nach Austausch der ersten Kapillaren
und/oder der zweiten Kapillaren.
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Die
Montage findet dabei im Einzelnen wie folgt statt. Zunächst wird
der erste Schneidring auf die erste Kapillare im Bereich Ihres zu
verbindenden Endes aufgeschoben. Dann wird dieses Ende in den Führungskanal
eingeführt.
Die erste Hohlschraube, welche entweder vor dem ersten Schneidring
auf die erste Kapillare aufgeschoben wurde oder vom gegenüberliegenden
Ende der ersten Kapillare danach aufgeschoben wird, wird dann in
das Fitting zunächst locker
eingeschraubt. Sodann wird die Tiefenanschlaglehre vom gegenüberliegenden
Ende des Fittings aus eingeführt
und bis zu einem Anschlag (mechanischer Anschlag oder Markierung)
eingeschoben. Dann wird die erste Kapillare bis zum Anschlag an
das distale Ende des Anschlagfingers der Tiefenanschlaglehre eingeschoben
und die erste Hohlschraube auf ein vorgegebenes Drehmoment, beispielsweise
handanzugsfest, angezogen, wodurch die erste Kapillare exakt positioniert
und durch die Wechselwirkung des ersten Schneidringes bzw. dessen
Schneidringkonus mit dem ersten Innenkonus und der Wandung der Kapillare
fixiert ist. Sodann wird der zweite Schneidring auf die zweite Kapillare aufgeschoben
und das Ende mit dem Schneidring in das Fitting zusammen mit der
zweiten Hohlschraube, welche entweder vor dem zweiten Schneidring
auf die zweite Kapillare aufgeschoben wurde oder vom gegenüberliegenden
Ende der zweiten Kapillare danach aufgeschoben wird, eingeführt und
die zweite Hohlschraube nach Einschieben der zweiten Kapillare bis
zum Anschlag an das Ende der ersten Kapillare angezogen. Alternativ
kann der zweite Schneidring auch auf das Ende der ersten Kapillare
aufgesteckt werden. Beim Anziehen der zweiten Hohlschraube auf ein
definiertes Drehmoment, beispielsweise handanzugsfest, werden die
Enden der ersten und der zweiten Kapillare durch die Wechselwirkung
des zweiten Schneidringes, welcher ein Doppelschneidring ist, bzw.
dessen Schneidringkoni mit dem zweiten und dem dritten Innenkonus
und den Wandungen der ersten und der zweiten Kapillaren aufeinander gedrückt und
fixiert, und zwar exakt coaxial zueinander.
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Bevorzugt
ist es, wenn die definierte Länge des
Anschlagfingers dadurch gegeben ist, dass das distale Ende des Anschlagfingers
bei eingebauter Tiefenanschlaglehre im zweiten Schneidring, vorzugsweise
mittig, angeordnet ist. Hierbei meint der Ausdruck „im zweiten
Schneidring” dessen
Position im eingebauten Zustand unabhängig davon, ob er bei Einführung der
Tiefenanschlaglehre eingebaut ist. Vielmehr wird er in der Regel
erst mit dem Einbau der zweiten Kapillare eingebaut bzw. eingelegt
werden, wie oben beschrieben.
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Auch
der erste Schneidring kann ein Doppelschneidring sein, dessen beiden
Schneidringkoni dann komplementär
zum ersten Innenkonus und einem vierten Innenkonus, welcher im Endbereich
der ersten Hohlschraube eingerichtet ist, sind.
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Der
Anschlagfinger kann an seinem distalen Ende einen Aufweitkonus aufweisen,
wobei der Außendurchmesser
des distalen Endes des Aufweitkonus kleiner als der Innendurchmesser
des zweiten Schneidringes in komprimiertem Zustand ist, und der Außendurchmesser
des proximalen Ende des Aufweitkonus gleich oder größer als
der Außendurchmesser
der zweiten Kapillare ist. Dadurch kann die zweite Kapillare durch
eine andere zweite Kapillare ersetzt werden unter erneuter Verwendung
des zweiten Schneidringes, welcher ebensowenig wie die erste Kapillare
ausgebaut werden muss. Durch den Aufweitkonus wird der der zweiten
Kapillare zugeordnete Schneidkonus des zweiten Schneidringes rekonditioniert
für eine
erneute Verwendung.
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Ein
erfindungsgemäßer Bauelemente-
und Montagesatz lässt
sich zur Herstellung einer Verbindung zwischen einer ersten HPLC
Kapillare und einer zweiten HPLC Kapillare einsetzen. Hierbei entsteht ein
Konstrukt mit zwei HPLC Kapillaren, wobei die erste Kapillare und
die zweite Kapillare mittels des Bauelementesatzes so miteinander
verbunden sind, dass die einander gegenüberstehenden Stirnflächen der
ersten Kapillare und der zweiten Kapillare zwischen den beiden Schneidringkoni
des zweiten Schneidringes und zueinander coaxial angeordnet sind
und einander berühren,
und wobei die erste Hohlschraube und die zweite Hohlschraube auf
ein vorgegebenes Drehmoment angezogen sind.
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Die
erste Kapillare ist beispielsweise eine gefüllte Kapillare. Die zweite
Kapillare ist beispielsweise eine Anschlusskapillare. Die erste
Kapillare kann an Ihrer im zweiten Schneidring angeordneten Stirnfläche ein
Sieb oder Filter tragen.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich eine Ausführungsform
darstellenden Figuren näher
erläutert.
Es zeigen:
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1:
ein erfindungsgemäßes Konstrukt
mit zwei miteinander verbundenen Kapillaren,
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2:
eine Montagephase mit Tiefenanschlaglehre in einer ersten Variante,
und
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3:
eine Montagephase mit Tiefenanschlaglehre in einer zweiten Variante.
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In
der 1 ist ein erfindungsgemäßes Konstrukt mit zwei coaxial
miteinander verbundenen Kapillaren 1, 2 gezeigt,
welches mit einem erfindungsgemäßen Bauelemente- und Montagesatz
erstellt ist. Man erkennt ein Fitting 3, welches ein Gehäuse 4 mit einem
Führungskanal 5 für eine erste
Kapillare 1 aufweist, wobei im Bereich eines ersten Endes 6 des Führungskanals 5 ein
zum Führungskanal 5 coaxialer
erster Innenkonus 7 mit anschließendem coaxialem erstem Gewinde 8 und
im Bereich eines zweiten Endes 9 des Führungskanals 5 ein
zum Führungskanal 5 coaxialer
zweiter Innenkonus 10 mit anschließendem coaxialem zweiten Gewinde 11 eingerichtet sind.
Des Weiteren ist eine erste Hohlschraube 12 mit zu dem
ersten Gewinde 8 komplementären ersten Schraubengewinde 13 und
einer Axialbohrung 14 für
die erste Kapillare 1 vorgesehen. Eine zweite Hohlschraube 15 ist
mit einem zu dem zweiten Gewinde 11 komplementären zweiten
Schraubengewinde 16 und einer Axialbohrung 17 für die zweite
Kapillare 2 ausgestattet. Die zweite Hohlschraube 15 weist
im Bereich des Endes des zweiten Schraubengewindes 16 einen
dritten Innenkonus 18 auf. Es ist ein erster Schneidring 19 eingerichtet,
dessen Innendurchmesser gleich oder größer als der Außendurchmesser
der ersten Kapillare 1 ist und dessen Schneidringkonus 20 komplementär zum ersten
Innenkonus 7 ist. Ein zweiter Schneidring 22,
dessen Innendurchmesser gleich oder größer als der Außendurchmesser
der zweiten Kapillare 2 ist, ist als Doppelschneidring
ausgeführt,
dessen beiden Schneidringkoni 23, 24 komplementär zum zweiten
Innenkonus 9 und zum dritten Innenkonus 18 sind.
Im Ausführungsbeispiel
ist der erste Schneidring 19 ebenfalls ein Doppelschneidring,
dessen beiden Schneidringkoni 20, 29 komplementär zum ersten
Innenkonus 7 und einem vierten Innenkonus 28,
welcher im Endbereich 6 der ersten Hohlschraube 12 eingerichtet
ist, sind.
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Aus
der 1 ist ersichtlich, dass die erste Kapillare 1 und
die zweite Kapillare 2 mittels des Bauelementesatzes so
miteinander verbunden sind, dass die einander gegenüberstehenden
Stirnflächen der
ersten Kapillare 1 und der zweiten Kapillare 2 zwischen
den beiden Schneidringkoni 23, 24 des zweiten
Schneidringes 22 und zueinander coaxial angeordnet sind
und einander berühren,
wobei die erste Hohlschraube 12 und die zweite Hohlschraube 15 auf
ein vorgegebenes Drehmoment angezogen sind. Die erste Kapillare 1 trägt an Ihrer
im zweiten Schneidring 22 angeordneten Stirnfläche ein
Sieb 31. Die erste Kapillare 1 ist im Beispiel
eine gefüllte Kapillare
und die zweite Kapillare 2 ist eine Anschlusskapillare.
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In
der 2 ist eine Montagephase dargestellt, in welcher
die erste Kapillare 1 exakt in dem Fitting 3 bzw.
deren Stirnfläche
(bzw. die Stirnfläche
des an der ersten Kapillare 1 befestigten Siebes 31)
exakt in dem zweiten Schneidring 22 positioniert ist. Um dies
zu erreichen ist eine Tiefenanschlaglehre 25 für die erste
Kapillare 1 vorgesehen, welche durch die Axialbohrung 17 der
zweiten Hohlschraube 15 einschiebbar ist, wobei die Tiefenanschlaglehre 25 einen
Anschlagfinger 26 definierter Länge L trägt. Der 2 ist entnehmbar,
dass die Tiefenanschlaglehre 25 einen Anschlag 32 und
oder eine Markierung 33 trägt, wodurch die definierte
Länge L
reproduzierbar und exakt einstellbar ist. In dieser Variante erfolgt
der Zusammenbau dadurch, dass zunächst die erste Hohlschraube 12 und
der erste Schneidring 19 auf die erste Kapillare 1 aufgeschoben
werden. Es ist auch möglich,
dass der erste Schneidring 19 in das Fitting 3 eingelegt
wird. Dann wird die erste Kapillare in den Führungskanal 5 eingeführt und
ein Stück
weit eingeschoben. Dann wird die Hohlschraube 12 locker
eingeschraubt, so dass der erste Schneidring 19 die erste
Kapillare 1 noch nicht fixiert. Dann wird der zweite Schneidring 22 in
das Fitting 3 eingelegt und die zweite Hohlschraube 15 soweit
eingeschraubt, bis ihr dritter Innenkonus 18 an dem Schneidringkonus 24 zum
Anliegen kommt und den Schneidringkonus 23 leicht gegen
den zweiten Innenkonus 10 drückt, ohne jedoch den zweiten
Schneidring 22 zu komprimieren. Sodann wird die Tiefenanschlaglehre 25 bis
zum Anschlag 32 bzw. bis zur Markierung 33 in
die zweite Hohlschraube 15 eingeschoben. Hierauf wird die
erste Kapillare 1 so weit in das Fitting 3 eingeschoben,
bis ihre Stirnfläche
bzw. die Stirnfläche des
Siebes 31 gegen die Stirnfläche 27 der Tiefenanschlaglehre 25 anstößt. Dann
wird die erste Hohlschraube 12 auf das vorgegebene Drehmoment
angezogen, wodurch die erste Kapillare 1 in dem Fitting 3 fixiert
und positioniert ist.
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In
der Variante der 3 erkennt man, dass die Tiefenanschlaglehre 25 für die erste
Kapillare 1 an Stelle der zweiten Hohlschraube 15 in
das zweite Gewinde 11 einschraubbar ist, wobei die Tiefenanschlaglehre 25 einen
Anschlagfinger 26 definierter Länge L trägt. Die Montage der ersten
Kapillare 1 erfolgt, wie vorstehend beschrieben, nur dass
die Tiefenanschlaglehre 25 nunmehr in das Fitting 3 eingeschraubt
wird, und zwar analog dem Einschrauben der zweiten Hohlschraube 15 in
der Beschreibung zur 2.
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In
beiden Varianten der 2 und 3 wird anschließend die
Tiefenanschlaglehre 25 entfernt und die zweite Kapillare 2 ggf.
mit der zweiten Hohlschraube 15 eingeführt und soweit eingeschoben,
bis sie mit ihrem Ende an die Stirnfläche der ersten Kapillare 1 bzw.
des Siebes 31 stößt. Sodann wird
die zweite Hohlschraube 15 auf das vorgegebene Drehmoment
angezogen, wodurch die erste Kapillare 1 und die zweite
Kapillare 2 miteinander verbunden sind.
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In
den 2 und 3 erkennt man des weiteren,
dass der Anschlagfinger 26 an seinem distalen Ende 27 einen
Aufweitkonus 30 aufweist, wobei der Außendurchmesser des distalen
Endes 27 des Aufweitkonus 30 kleiner als der Innendurchmesser des
zweiten Schneidringes 22 in komprimiertem Zustand ist,
und der Außendurchmesser
des proximalen Endes des Aufweitkonus 30 gleich oder größer als
der Außendurchmesser
der zweiten Kapillaren 2 ist. Dadurch kann im Falle des
Austausches der zweiten Kapillare 2 gegen eine andere zweite
Kapillare 2 der zweite Schneidring 22 rekonditioniert
werden, wodurch sich das Ende der anderen zweiten Kapillare 2 in
den zweiten Schneidring 22 einschieben lässt und
eine Fixierung der anderen zweiten Kapillare 2 ansonsten
dann, wie vorstehend beschrieben, erfolgt.
