DE1598304A1

DE1598304A1 - Device for pressing small doses of gases into pipes, especially those with a capillary diameter

Info

Publication number: DE1598304A1
Application number: DE19671598304
Authority: DE
Inventors: Jiri Dr-Ing Hrdina
Original assignee: Czech Academy of Sciences CAS
Current assignee: Czech Academy of Sciences CAS
Priority date: 1966-02-16
Filing date: 1967-02-11
Publication date: 1971-02-25
Also published as: AT274750B; CH453749A; SE327574B; BE694007A; FR1511413A

Description

Titel: Einrichtung zun Eindrücken von kleinen Dosen von Gasen in Leitungen, insbesondere von kapillaren Durchmesser.Title: Device for injecting small doses of gases into pipes, especially of capillary diameter.

In der modernen Laboratoriumstechnik zeigt sich die Notwendigkeit, insbesondere bei Durchflussanalysatoren und Chromatographen, klekine Ströme von Flussigkeiten zu messen.Für solche Ströme ist ein dynamisches Messen praktisch unverwendbar und es muss eine Volummeszwang angewendet werden. Da wegen der langen Dauer und der Nichtanwendbarkeit bei pulsierenden Durchflüssen nicht mit der gewöhnlichen Messung durch Auffangen der in iner bestimmten Zeit in ein kalibriertes Gefäss eingelaufenen Flüssigkeit gerechnet werden kann, muss das Messen der Geschwindigkeit der in einer Kapillare sich bewegenden Blasen verwendet werden, die vom Strom der Flüssigkeit weitergetrogen werden. Zu diesem Zweck muss in den sich langsam bewegenden Strom der Flüssigkeit eine Blase eingedrückt werden, die so gross ist, dass diese Blase bei zu geringer Grässe der Diese nicht umflossen wird, und andererseits auch keine zu grossen Blasen, auf welche sich eine grosse Blase zerteilt, wie dies bei den Ublichen Verfahren des Eindrückens von Blasen in den Flüssig keitsstrom gewöhnlich der Fall ist. Bei diesen Verfahren werden gewöhnlich in der Regel übermössig grosse Volumina verwendet, die dadurch entstehen, dass die Konstruktion der EindrUckeinrichtung fUr die Blasen bei so kleinen Dosierungen des dosierten Gases versagt, die der Bildung einer Blase entsprechend kleiner Ausmasse entspricht.In modern laboratory technology, there is a need to especially with flow analyzers and chromatographs, small streams of For such currents, dynamic measurement is practically inapplicable and a volume constraint must be applied. Because of the long duration and the inapplicability to pulsating flows does not match the usual one Measurement by collecting the amount that has entered a calibrated vessel within a certain time Must be measuring the speed of the in a liquid Capillary moving bubbles are used by the stream of liquid be cheated on. For this purpose must be in the slow moving stream A bubble is pressed into the liquid, which is so big that this bubble if the size of these is too small, not is flowed around, and on the other hand also no bubbles that are too large, into which a large bubble splits, like this keitsstrom in the usual method of pressing bubbles into the liquid usually is the case. These procedures usually tend to be excessive large volumes are used, which result from the construction of the push-in device For the bubbles with such small doses of the metered gas, the formation fails corresponds to a bubble of correspondingly smaller dimensions.

Die bekannten Einrichtungen verwenden nämlich zui Beispiel Fahrradventile, durch die eine besti.ite Gasienge aus eine Zylinder durch den Kolben so eingedrückt wird, dass der beträchtliche Widerstand des Ventils Uberwunden werden luss, wodurch sich eine Unbestimmtheit in der Dosierung ergibt und dadurch auch eine Unbrauchbarkeit zur Erzeugung von kleinen und regelussigen Blasen bestivater Größe.The known devices use namely for example bicycle valves, by a certain amount of gas from a cylinder pushed in by the piston becomes that the considerable resistance of the valve has to be overcome, whereby there is an indeterminacy in the dosage and thus uselessness for the production of small and regular bubbles of best size.

Ausserdem benötigen die bekannten Einrichtungen fur die Bildung von Blasen in der Regel lange Leitungen des Gases zur Stelle der Blasenbildung oder sie enthalten grosse tote Räume beziohungsweis sie erfordern aus Konstruktionsgrunden lange Bahnen der bereits gebildeten Blasen, bevor diese in das Gesichtsfeld gelangen, in dem ihre Bahn gemessen werden kann, wodurch das Messen langwierig und unbequem wird.Also need the known facilities for the formation of Usually long lines of gas to the point of bubble formation or bubbles they contain large dead spaces, or they require construction reasons long paths of the bubbles that have already formed before they reach the field of vision, in which their trajectory can be measured, making the measurement tedious and inconvenient will.

Die angeführten Nachteile beseitigt die Einrichtung gemäss der Erfindung. Bei dieser entfallen gegenüber den bekannten Einrichtungen nicht nur alle zusätzlichen hydraulischen, bzw. pneumatischen, durch Ventile verursachten Widerstände und ähnl., sendern es werden auch alle toten RUu.e, wie auch das Volumen und die Lange der Leitung sowohl des Gases an der Stelle der Blasenbildung, als auch der FUhrung der Blasen entlang der Bahn verkürzt, die nicht die Bahn des eigentlichen Mischens ist.The stated disadvantages are eliminated by the device according to the invention. Compared to the known devices, this not only eliminates all additional ones hydraulic or pneumatic resistances caused by valves and the like, send it will also all dead RUu.e, as well as the volume and the Length of conduction of both the gas at the point of bubble formation and the Guiding the bubbles along the path shortens that is not the path of the actual Mixing is.

Die Erfindung besteht darin, dass an die, die strönende FlUssigkeit heranführende Leitung ein Kanal lit einen minimalen In halt angeschlossen ist, der seitlich in den Zylinder und in den Kolben der einen Langskanal und wenigstens einen Querkanal besitzt, mündet, wobei der Längskanal bei der abwechselnden Bewegung des Kolbens eine wechselnde Kommunikation mit dem Kanal und einem weiteren Kanal für die Zuleitung des Gases ergibt.The invention consists in the, the flowing liquid The approaching line is connected to a channel lit with a minimum of content laterally in the cylinder and in the piston of a long channel and at least one Has transverse channel, opens, the longitudinal channel in the alternating movement of the Piston an alternating communication with the channel and another channel for the supply of the gas results.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in einigen AusfUhrungsbeispi.len dargestellt. Es z.igen: Figur 1 t einen Schnitt durch oine Einrichtung; Figuren 2 bis 4 : Details und Alternotiven der Einrichtung.The invention is shown in the drawing in some AusfUhrungsbeispi.len shown. Shown are: FIG. 1 a section through a device; characters 2 to 4: Details and alternatives of the facility.

Der Kolben 1 ist auf seinen äusseren Ende rit den Druckknopf 2 versehen, der mit Hilfe der Schraube 3 befestigt ist, und bewegt sich in K6rper 4 des Arbeitszylinders, der dicht in den Grundkörper 5 des Dosi.rers eingesetzt ist. Der Druckknopf 2 und nit ihm auch der Kolben 1 werden durch die Kraft der Feder 6 nach oben gedrückt, wobei der Hub des Knopfes des Kolbens durch den oberen Teil 7 des Körpers begrenzt ist, der durch die Schraube 8 befestigt ist. Der Kolben 1 bewegt sich dicht in einer durch bestimmte Anschläge begrenzten Bahn in der inneren Bohrung des Zylinders 4. In der in der Abbildung 1 gezeichneten Lage steht der Kolben 1 in der untersten Stellung, in der die Kommunikation zwischen den unteren Querkanal 9 des Kolbens, der in den in den Kolben 1 gebohrten Längskanal 10 mündet und den Kanal 11 eintritt, welcher an der Stelle der Blasenbildung 12 eintritt, in die die Zuleitung 13 der Flüssigkeit mündet, zu Beispiel mit Hilfe der Nadel 14 und weiter gemeinsam mit den bereits gebildeten Blasen durch die durchsichtige Kapillare 15 fortschreitet. Diese Kapillare ist dicht i Körper 5 mit Hilfe der elastischen Manschette 16 befestigt, die zum Beispiel aus Silikongummi angefertigt ist und die mit Hilfe der Manschette 17 regulierbar durch die hohle Stopfbuchsenscheibe 18 eingedrückt wird.The piston 1 is provided on its outer end rit the push button 2, which is fastened with the help of screw 3 and moves in body 4 of the working cylinder, which is inserted tightly into the base body 5 of the Dosi.rers. The push button 2 and With it also the piston 1 are pushed upwards by the force of the spring 6, the stroke of the button of the piston being limited by the upper part 7 of the body which is fixed by the screw 8. The piston 1 moves close together in one Path in the inner bore of the cylinder 4 limited by certain stops. In the position shown in Figure 1, the piston 1 is in the lowest position Position in which the communication between the lower transverse channel 9 of the piston, which opens into the longitudinal channel 10 drilled into the piston 1 and enters the channel 11, which at the point the bubble formation 12 occurs, in which the Feed line 13 of the liquid opens, for example with the aid of the needle 14 and further together with the bubbles already formed through the transparent capillary 15 progresses. This capillary is tight in the body 5 with the help of the elastic sleeve 16 attached, which is made for example of silicone rubber and with the help the cuff 17 is pressed in through the hollow gland washer 18 in an adjustable manner will.

Wenn der Kolben 1 sich in der laut Abbildung 1 eingezeichneten unteren Stellung befindet, in der die beschriebene Kounikation zwischen dem Kanal 11 und dem Querkanal 9 des Kolbens mit Hilfe des Ldngskanals 10 mit dem Raum 19 unter dem Kolben 1 eintritt, und wenn sich aus dieser Stellung der Kolben 1 durch die Wirkung der Feder 6 in der Richtung nach oben bewegt, dann wird vor allem die eben beschriebene Kommunikation zwischen den Kanälen 11,9 und dem Raum 19 verschlossen, worauf eine Expansion des Gases, das im Raum 19 und Kanal 10 enthalten ist, bis zu dem Augenblick eintritt, wo der Kolben 1 bei seiner Bewegung nach oben in eine solche Stellung gelangt, wo sich mit Hilfe des zweiten Querkanals 20 die Kommunikation nit dem Zufuhrungskanal 21 fUr das Gas öffnet, das mit Hilfe des Kanals 20 und des Längskanals 10 in den Raum 19 unter den Kolben 1 gelangt. So borat es zu eine.When the piston 1 is in the lower position shown in Figure 1 Position is in which the communication described between the channel 11 and the transverse channel 9 of the piston with the help of the longitudinal channel 10 with the space 19 under the Piston 1 enters, and when from this position the piston 1 by the action the spring 6 is moved in the upward direction, then above all the one just described Communication between channels 11, 9 and room 19 closed, whereupon a Expansion of the gas contained in space 19 and channel 10 up to the moment occurs where the piston 1 moves upward into such a position where, with the aid of the second transverse channel 20, the communication with the supply channel takes place 21 opens for the gas, which with the help of the channel 20 and the longitudinal channel 10 into the Space 19 passes under the piston 1. So it became one.

Druckausgleich zwischen dem Gas im Raum 19 unter den Kolben und der Luft, respektive Gas, das durch den Kanal 21, zu. Beispiel mit Hilfe der hohlen Nadel 22 zugeführt wird. In der beschriebenen oberen Stellung verharrt die ganze Einrichtung bis zu den Augenblick, in welchem durch den Druck des Fingers auf den Knopf 2 zu einer Bewegung des Kolbens 1 gegen die Kraft der Feder 6 in der Richtung nach unten kot. Bei dieser Bewegung schliesst sich wieder die Konnunikation zwischen den Kanal 21 und den Raun 19 unter dem Kolben 1, in den eine Kompression des Gases bis zu den Augenblick eintritt, in welchem sich von Neuen die Kommunikation mit dem Kanal 11 öffnet und das korpriierte Gas an die Stelle 12 expandiert, wo es durch Unterbrechung des Stromes zwischen den Kanal 13 und des inneren Raum der Kapillare 15 eine Blase bildet, die dann vom Strom in der Kapillare 15 fortgetragen wird, nit Ausnahme der Zeit, die fUr den Durchgang durch die Stopfbuchsen 16, 17,18 notwendig ist und sogleich ii weiteren Teil der Kapillare 15 sichtbar wird.Pressure equalization between the gas in space 19 under the piston and the Air, respectively gas, through the channel 21, too. Example using the hollow Needle 22 is fed. The whole remains in the described upper position Set up until the moment when the pressure of the finger on the Button 2 to a movement of the piston 1 against the force of the spring 6 in the direction feces down. With this movement the connection closes again between channel 21 and space 19 under the piston 1, in which a compression of the gas up to the moment when communication is different with the channel 11 opens and the compressed gas expands to the point 12, where it by interrupting the flow between the channel 13 and the inner space of the Capillary 15 forms a bubble which is then carried away by the current in capillary 15 with the exception of the time required for the passage through the glands 16, 17, 18 is necessary and immediately ii further part of the capillary 15 becomes visible.

Da es nun bei der praktischen Verwendung um die Bildung von verhältnismässig sehr kleinen Blasen geht, ist es notwendig, dass die Bahn des Kolbens 1 zwischen den beiden oben beschriebenen Lagen so klein ist, dass die notwendigen Volumina auch bei angemessen grossen Durchschnitten des Kolbens entstehen, die aus technologischen GrUnden einen Durchmesser von 3 - 5 mm erfordern. FUr so kurze Bahnen des Kolbens 1, wie aus dieser Forderung hervorgeht, ist es notwendig, dass der Kolben 1 ausser einer inneren Langskanal 10 auch zwei getrennte Querkanäle 9 und 10 besitzt, daait eine technologisch vorteilhafte Ausführung der Dichtung in genügender Lunge angefertigt wird, wenn auch eine ähnliche Funktion auch bei einen einzigen Querkanal möglich ist, wie bei der Figur 3 beschrieben ist.Since it is now in the practical use of the formation of proportionate very small bubbles, it is necessary that the path of the piston 1 between the two layers described above is so small that the necessary volumes even with appropriately large cross sections of the piston that arise from technological Reasons require a diameter of 3 - 5 mm. For such short piston paths 1, as can be seen from this requirement, it is necessary that the piston 1 except an inner long channel 10 also has two separate transverse channels 9 and 10, therewith a technologically advantageous execution of the seal made in sufficient lung becomes possible, even if a similar function is also possible with a single transverse channel is as described in FIG. 3.

In der Figur 1 ist weiter schematisch in zwei Arten der Ausfuhrung eine Erhöhung der Sicherheit einer vollkommen lang anhaltenden Abdichtung zwischen den Kolben 1 und der Bohrung des Zylinders 4 gezeigt. Das Erhalten einer vollkommenen Dichtheit ist schwierig besonders bei "Teflon", das ansonsten ein vorzügliches Material fUr den Zylinder 4 für den angegebenen Zweck ist. Wenn auch "Teflon" eine Reihe ausgezeichneter Eigenschaften hat, einschliesslich des sehr kleinen Reibungskoeffizienten, absoluter Hydrophobie und praktisch absoluter chemischer Beständigkeit, so hat es doch den Nachteil, dess es unter Druck langdauernden Deforiationen unterliegt, besonders in Kombination mit einer weiteren ungünstigen Eigenschaft, dass es beim Steigen der Temperatur Uber 200 C eine bedeutende Dilatation aufweist und umgekehrt eine Schrumpfung beim Ubergang in ein Texperoturgebiet darunter.In the figure 1 is further schematically in two types of execution an increase in the security of a perfectly long-lasting seal between the piston 1 and the bore of the cylinder 4 are shown. Getting a perfect one Tightness is difficult especially with "Teflon", which is otherwise an excellent material for the cylinder 4 is for the stated purpose. Even if "Teflon" is a number has excellent properties, including the very small one Coefficients of friction, absolute hydrophobicity and practically absolute chemical Persistence, it has the disadvantage that it deforms for a long time under pressure subject, especially in combination with another unfavorable property, that when the temperature rises above 200 C it shows significant dilation and vice versa, a shrinkage at the transition into a textile tourism area below.

FUr die Verbesserung einer langdauernden Dichtheit können mit Vorteil auch federnde Ringe verwendet werden, wie es in der Figur 1 gezeigt ist, einerseits in Form einer ylinderfeder die ein federndes Anulloid 23 bildet und andererseits in Form einesvollen Rings 24, zum Beispiel so aus Silikongummi gebildet, dass dieser eine genügende Vorspannung hat, trotzdem er über den grösseren äusseren Durchmesser des Körpers des Zylinders 4 gezogen ist.For the improvement of a long-term tightness it can be advantageous resilient rings can also be used, as shown in FIG. 1, on the one hand in the form of a cylinder spring which forms a resilient annulloid 23 and on the other hand in the form of a full ring 24, for example made of silicone rubber so that this has a sufficient preload, despite the fact that it has a larger outer diameter of the body of the cylinder 4 is pulled.

In der Figur 1 ist weiter gezeigt, dass die Querkanäle 9 und 20 in die kreisförmige Rille am Umfang des Kolbens 1 münden. Dadurch wird es ermöglicht, dass die Kommunikation zwischen den Kanälen in jeder radialen Stellung eintritt, in die eventuell zufällig der Kolben 1 gemeinsam mit dem Knopf 2 gedreht wurde.In the figure 1 it is further shown that the transverse channels 9 and 20 in the circular groove open on the circumference of the piston 1. This enables that communication between the channels occurs in any radial position, into which the piston 1 was possibly turned by chance together with the knob 2.

Die Abbildung 2 zeigt schematisch einen Fall, bei welche die Ausführung der Rille 25 in Form eines Schraubengewindes anstelle einer kreisförmigen Rille 20 gemäss der Abbildung 1 dadurch rreicht wird, dass die Kommunikation mit den Querkanal 20 und dem Längskanal 10 bei verschiedenen axialen Lagen des Kolbens 1 gomäss der Winkelstellung eintritt, in die der Kolben 1 gemeinsam mit den Knopf 2 im Augenblick der Funktion gedreht wurde. Auf dieso Weise kannen bei getrennten Kanälen 9 und 20 genUss der Figur 1 verschieden große Gasdosen durch Drücken des Knopfes 20 und dementsprechend eine feine und stetige Regulierung der Blasengrösse 26 erreicht werden.Figure 2 shows schematically a case in which the execution of the groove 25 in the form of a screw thread instead of a circular groove 20 according to Figure 1 is achieved that the communication with the cross channel 20 and the longitudinal channel 10 with different axial positions of the piston 1 according to the Angular position occurs in which the piston 1 together with the button 2 at the moment the function has been rotated. In this way, with separate channels 9 and 20 enjoy the figure 1 different sized gas cans by pressing the button 20 and Accordingly, a fine and steady regulation of the bubble size 26 is achieved will.

Eine andere Art der Durchfuhrung der Einrichtung zur Erlangung eines ähnlichen Zweckes der Feinregulierung der Blasengröße 26 ist schematisch in Figur 3 gezeigt. Hier munden die Querkanäle 9 und 20 im Kolben 1 in Kreisrillen 27 bzw. 28 ähnlich wie im Fall gemass der Darstellung in Figur 1. Eine empfindliche Änderung der oberen Stellung des Kolbens, in der die Kommunikation zwischen dem Kanal 20 und dem Kanal 21 eintritt, wird hier dadurch sichergestellt, dass der Kolben 1 nicht nur im unteren Teil des Zylinders 5 sondern zusätzlich noch in einem abgetrennten Teil des Arbeitszylinders 29 liegt, der zum Beispiel mit Hilfe der Mutter 38 im Körper 31 befestigt ist. Dieser ist axial im Grundkörper 5 dadurch beweglich, dass er im oberen Teil das gemeinsame Gewinde 32 hat, sodass sich beim Drehen der HUlse 31 diese axial herausschiebt, wodurch die Grösse der Blase genauestens reguliert werden kann.Another way of carrying out the establishment to obtain one A similar purpose of fine regulation of the bubble size 26 is shown schematically in FIG 3 shown. Here the transverse channels 9 and 20 in the piston 1 open into circular grooves 27 or 28 similar to the case according to the illustration in FIG. 1. A sensitive change the upper position of the piston, in which the communication between the channel 20 and the channel 21 enters, this ensures that the piston 1 does not only in the lower part of the cylinder 5 but also in a separate one Part of the working cylinder 29 is located, for example with the help of the nut 38 in the Body 31 is attached. This is axially movable in the base body 5 in that it has the common thread 32 in the upper part, so that when the sleeve is turned 31 pushes it out axially, which precisely regulates the size of the bladder can be.

Die Figur 4 zeigt schematisch ein Detail einer Einrichtung, ähnlich der Einrichtung gemass der Figur 1 mit der Abänderung, dass der Kolben 1 anstelle der Kanäle 9 und 20 lediglich einen Kanal 26 besitzt, der die Kommunikation entlang dem Kanal 10 und dem Raum 19 unter dem Kolben auf der einen Seite und wechselnd entweder mit dem Kanal 11 oder dem Kanal 21 aufder anderen Seite vermittelt. Weiter ist in Figur 4 die Kreisrille angezeigt fur die Sicherstellung, dass die Koweunikation bei jeder Winkelstellung des Kolbens 1 eintritt, wobei die notwendigen Kreisrillen 27 und 28 im Körper 4 durchgefUhrt sind und funktionsmässig die Kreisrillen ersetzen, wie sie geress der Figur 1 an Umfang des Kolbens 1 ausgeführt sind.FIG. 4 schematically shows a detail of a device, similarly the device according to the figure 1 with the modification that the piston 1 instead of channels 9 and 20 has only one channel 26 which carries the communication along the channel 10 and the space 19 under the piston on the one hand and alternately either with channel 11 or channel 21 on the other hand. Further the circular groove is shown in Figure 4 to ensure that the communication occurs at every angular position of the piston 1, the necessary circular grooves 27 and 28 are carried out in the body 4 and functionally replace the circular grooves, as they are carried out in FIG. 1 on the circumference of the piston 1.

Claims

PATENT CLAIMS 1. Device for injecting small doses of gases in lines, in particular of capillary diameter, characterized in that to the line (13) supplying the flowing liquid, the channel (11) with a minimum content is connected, which is laterally in the cylinder (4) and in the piston provided with a longitudinal channel (10) and at least one transverse channel (9, 20, 26) (1) ends, the longitudinal channel (10) with alternating displacement of the piston (1) Alternating communication with the channel (11) and the other channel (21) allows for the supply of the gas.

2. Device according to claim 1, characterized in that the web of the piston (1) between the beginning of communication of the longitudinal channel (10) of the piston (1) and the pressure (11) or suction channel (21) can be changed or switched is.

L e r s e i t e