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Probengeber für Gaschromatographen Die Erfindung betrifft einen Probengeber
für Gaschromatographen, insbesondere zum periodischen Aufgeben von flüssigen Proben
für präparative Zwecke, bei welchem ein abgeschlossenes Vorratsgefäß iiber eine
drosselnde Verbindungsleitung mit einer zum Eingang der Trennsäule geführten Trägergasleitung
verbunden und während einer vorgegebeinen Zeit eine Druckdifferenz zwischen Vorratsgefäß
und Trägergasleitung erzeugbar ist.
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Bei einer bekannten Anordnung dieser Art ist ein erster Trtigergaszweig,
in welchem durch einen Druckregler ein bestimmter Druck po aufrechterhalten wird,
mit dem Geräteeingang, also vornehmlich dem Verdampfungsblock des Gaschromatographen
verbunden. Ein zweiter Trägergaszweig enthält ebenfalls einen Druckregler, welcher
einen etwas höheren Druck PÆ > Pr einregelt. Dieser zweite Trägergaszweig ist
über ein erstes Magnetventil mit einem abgeschlossenen Vorratsgefäß verbunden. Das
Vorratsgefäß enthält einen Vorrat der zu analysierenden Probeflüssigkeit und steht
über eine Kapillare mit dem besagten ersten Trägergaszweig in Verbindung. Über ein
zweites Magnetventil kann das Vorratsgefäß mit der Atmosphäre verbunden werden.
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Zunächst sind beide Magnetventile geschlossen. Es fließt reines Trägergas
über den ersten Zweig unter dem Druck PT zum Gaschromatographen. Zur Probenaufabe
wird das erste Magnetventil für eine kurze Zeit geöffnet. Jetzt strömt Trägergas
unter dem Druck PE (Einspritzdruck) in das Vorratsgefäß, und die Druckdifferenz
P,-PT treibt Probenflüssigkeit durch die Kapillare zum Gerät. Nachdem so die gewünsd
te Probenmenge aufgegeben wurde, wird das erste Magnetventil geschlossen. Da aber
in dem Vorratsgefäß noch der Einspritzdruck PÆ über der Flüssigkeitsoberfläche herrscht,
würde die Probenflüssigkeit von diesem komprimierten Trägergasvolumen auch nach
Absperren des ersten Magnetventils weiter durch die Kapillare zum Gerät gefördert.
Deshalb wird gleichzeitig mit dem Absperren des ersten Magnetventils das zweite
Magnetventil geöffnet und dadurch der Überdruck in dem Vorratsgefäß über ein Drosselventil
abgeblasen. Damit wird die Probenaufgabe über die Kapillare beendet.
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Nach dem Abblasen des Überdruckes wird das zweite Magnetventil wieder
geschlossen, und damit kann der Zyklus von neuem beginnen.
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Diese Art von Probengebern werden in erster Linie für präparative
Zwecke benutzt, und es werden periodisch vorgegebene Mengen der Probenflüssigkeit
in den Gasdiromatographen eingegeben, solange
noch Vorrat an Probenflüssigkeit in
dem Vorratsgefäß vorhanden ist.
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Die bekannte Anordnung weist noch gewisse Nachteile auf: 1. Während
des größten Teiles der Betriebsdauer, nämlich solange keine Probenaufgabe erfolgt,
sind die Magnetventile geschlossen. Undichtigkeiten können zu erheblichen Fehlern
führen.
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2. Die Magnetventile sind den Dämpfen der Probensubstanzen ausgesetzt.
Das gift insbesondere für das zweite Magnetventil, an welchem sich bei der Entspannung
des im Vorratsgefäß verbliebenen Trägergases nach Beendigung der Probenaufgabe Probenflüssigkeit
niederschlagen kann. Es ist ja zu beachten, daß im Vorratsgefäß über der Oberfläche
der Probenflüssigkeit stets bestimmte Partialdrücke der verschiedenen Komponenten
bestehen. Diese Probenflüssigkeiten oder -dämpfe können die Magnetventile angreifen.
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3. Bei der Entspannung des Gasvolumens in dem Vorratsgefäß wird mit
dem Trägergas jeweils entsprechend den Partialdrücken - eine gewisse Menge an Probensubstanz
abgeblasen. Das kann bei wertvollen Substanzen höchst unerwünscht sein. Außerdem
kann sich dadurch die Zusammensetzung der Probe verändern, weil naturgemäß die leichter
flüchtigen Substanzen stärker mit abgeblasen werden als die schwerflüchtigen.
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4. Es erfolgt keine schlagartige Beendigung der Probenaufgabe, da
das Abblasen über eine Drossel erfolgt. Wenn das aber nicht geschähe, erhielte man
eine adiabatische Abkühlung des Gases und eine unerwünschte Nebelbildung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile der bekannten
Anordnung zu vermeiden.
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Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß in der Trägergasleitung
vor der Mündung der Verbindungsleitung eine Drossel eingebaut ist, die durch eine
Umgehungsleitung überbrückt wird, und daß die Umgehungsleitung zwecks Probenaufgabe
absperrbar ist.
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Bei offenem Umgehungskanal herrscht am Geräteeingang der volle Trägergasdruck
PT. Dieser Druck teilt sich dem abgeschlossenen Vorratsgefäß über die Verbindungsleitung
mit, über welche Trägergas durch die Probenflüssigkeit hindurch in das Vorratsgefäß
perlt, bis der Druckausgleich erreicht ist. Dann steht auch das Gas im Vorratsgefäß
über der Oberfläche der Probenflüssigkeit unter dem Druck PT. Wenn aber nun der
Umgehungskanal abgesperrt wird, dann tritt an der Drossel ein Druckabfall ein. Am
Geräteeingang und damit an der Mündung des Verbindungskanals herrscht dann nicht
mehr der volle Druck PT, sondern ein verminderter Druck, während im Vorratsgefäß
noch der volle Trägergasdruck besteht. Dadurch wird Flüssigkeit aus dem Vorratsgefäß
angesaugt. Sobald der Umgehungskanal wieder freigegeben wird, fällt der Druckabfall
in der Drossel fort, und es herrscht wieder der volle Trägergasdruck PT auch an
der Mündung des Verbindungskanals, so daß das Ansaugen von Probenflüssigkeit aus
dem Vorratsgefäß unverzüglich unterbrochen wird. Da der Druck im Vorratsgefäß gegenüber
PT abgesunken ist, erfolgt wieder ein Druckausgleich über die Verbindungsleitung,
und die ausgetretene Flüssigkeitsmenge wird durch ein entsprechendes Volumen Trägergas
ersetzt.
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Bei der erfindungsgemäßen Anordnung liegt das Magnetventil zur Steuerung
der Probenaufgabe ausschließlich im Trägergasstrom. Es kann nicht mit Probenflüssigkeit
oder -dämpfen in Berührung kommen und davon angegriffen werden. Es ist während des
überwiegenden Teils der Betriebsdauer offen, nämlich bis auf die kurzen Zeitspannen,
während welcher die Proben aufgegeben werden. Das Magnetventil wird somit nicht
wie bei der bekannten Anordnung ständig auf Dichtigkeit beansprucht.
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Schließlich wird das Vorratsgefäß ständig abgeschlossen gehalten,
und es braucht keine Entspannung und kein Abblasen von Trägergas in die Atmosphäre
stattzufinden. Es geht daher weder Probensubstanz verloren noch können Schäden durch
austretende Probensubstanz verursacht werden. Die Unterbrechung des Aufgabevorgangs
erfolgt ohne Verzögerung beim Absperren des Umgehungskanals.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Abbildung dargestellt
und im folgenden beschrieben: Aus einer Trägergasquelle strömt Trägergas über einen
Feindruckregler FDR zu einem nicht dargestellten Gaschromatographen. In dem Weg
des Trägergases liegt eine Drossel,, welche von einem Umgehungskanal 1 überbrückt
wird. In dem Umgehungskanal 1 liegt ein Magnetventil M1. Vor der Drossel N1 und
hinter dem Regler FDR liegt ein Druckfühler 2, dessen Funktion unten noch beschrieben
wird. Der geregelte Druck PT des Trägergases wird mittels eines Manometers 3 gemessen.
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Eine gaschromatographisch zu trennende Probenflüssigkeit ist in einem
Vorratsgefäß 4 untergebracht, welches gasdicht abgeschlossen werden kann. Eine Kapillare
K ist auf den Grund des Gefäßes 4 geführt und mündet bei 5 am Geräteeingang in den
Trägergasstrom. Über der Oberfläche der Proben-
flüssigkeit befindet sich noch ein
Trägergas- und Dampfvolumen.
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Solange das Magnetventil M1 geöffnet ist, ist die Drossel N1 wirkungslos,
und bei 5 herrscht der volle geregelte Trägergasdruck PT. Sofern der Druck im Gefäß
4 geringer sein sollte, wird Trägergas durch die Kapillare K strömen und durch die
Probenflüssigkeit nach oben perlen, bis ein Druckausgleich eingetreten ist. Es herrscht
jetzt also sowohl im Punkt 5 als auch im Gefäß 4 der Druck PT-Wird jetzt der Umgehungskanal
1 durch das Ventil M1 abgesperrt, dann strömt das Trägergas nur noch durch die Drossel
N1, z. B. ein Nadelventil. An der Drossel N1 tritt ein Druckabfall ein, und der
Druck bei 5 sinkt unter den Wert PT ab. Da aber in dem Gasvolumen über der Flüssigkeitsoberfläche
im Vorratsgefäß 4 noch der Druck PT herrscht, wird jetzt Flüssigkeit aus dem Gefäß
4 über die Kapillare K in das Gerät gedrückt. Nach Aufgabe eines kurzen Probenstoßes
wird das Ventil M1 wieder geöffnet, und unverzüglich tritt wieder der ursprüngliche
Zustand ein.
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Ein sehr stark gedrosseltes Ventil N kann das Vorratsgefäß 4 mit
der Atmosphäre verbinden. Das verhindert das Entstehen eines Überdruckes bei Temperaturschwankungen.
Man kann das Ventil so einstellen, daß zwischen den Probenaufgaben in größeren Abständen
Trägergas in einzelnen Blasen über die Kapillare K in das Gefäß 4 perlen muß, um
den Druck zu halten. Damit wird einer unbeabsichtigten Aufgabe von Probenflüssigkeit
vorgebeugt.
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Es könnte auch geschehen, daß etwa infolge einer Undichtigkeit in
der Trägergasleitung der Druck PT bei 5 auch bei offenem Ventil M1 absinkt. Das
kann auch eintreten, wenn etwa eine Trägergasfiasche leer wird. In diesem Fall muß
auch eine unbeabsichtigte Probenaufgabe vermieden werden. Zu diesem Zweck ist hinter
dem Druckregler FDR der Druck- oder Differenzdruckfühler 2 vorgesehen, welcher in
diesem Falle bewirkt, daß über ein Magnetventil M und eine Drossel NS ein Auslaß
vom Vorratsgefäß 4 in die Atmosphäre geöffnet wird.
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Gleichzeitig kann z. B. zur Verhütung von Substanzverlust durch sonst
durch das Vorratsgefäß perlendes Trägergas, mittels eines Magnetventils MK die Kapillare
K abgesperrt werden. Um eine unerwünschte Probeneinspritzung zu verhindern, ist
es auch möglich, die Förderkapiliare K mit einem Magnetventil MEC zu versehen, das
gleichzeitig mit dem Magnetventil M1 derartig geschaltet wird, daß es nur geöffnet
ist, wenn M1 geschlossen ist. Das MagnetventiI MK kann auch von einem in der Trägergasleitung
hinter dem Feindruckregler angeordneten, auf Druckänderungen ansprechenden Ventil
derartig gesteuert werden, daß es im Falle einer Störung der Trägergasversorgung
geschlossen wird.
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Das Magnetventil MJ kann von einer geeigneten Steuervorrichtung periodisch
erregt werden.