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Verfahren und Vorrichtung zum FUllen und Entleeren von KUvetten Bei
GerFiten zur photometrischen Analyse sind Ubllcherwelse zwei KUvetten vorgesehen,
wobei die eine KUvette die Vergleichsflussigkeit und die andere KUvette die eßsubtanz
enthält. Die KUvetten selbst sind mit einem abnehmbaren Deckel versehen und die
FlUssigkeit wird von oben eingefumet.
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Bei der AusfUhrung lhngerer Meßserien ist nun das bei jeder Messung
notwendig werdende Einsetzen einer neuen KUvette mit MeSflUssigkeit sehr störend
und zeitraubend. Man hat deshalb schon KUvetten entwickelt, welche im Gerät verbletben
kUnnen und die mittels einer geeigneten Vorrichtung gefült und entleert werden.
Eine solche bekannte KUvette fUr Serienmessungen ist allseitig abgeschlossen und
enthSlt in ihrem Boden und ihrem Deckel Jewells eine Öffnung. An die Offnung im
Boden der KUvette ist ein Schlauch angeschlossen, welcher zum FUllen in den ProbenbehKlter
getaucht wird. An die Offnung lm Deckel der KUvette ist ein weiterer Schlauch angeschlossen,
der mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von
Unter-und Uberdruck in
Verbindung steht. Zum Füllen der Küvette wird Unterdruck erzeugt un (i der Ansaugschlauch
in den Probenbehalter eingeführt. Dadurch wird Me#flüssigkeit aus dem Probenbehälter
in die KUvette gesaugt. Zum Entleeren der' Duvette wird Überdruck erzeugt und die
Me#flüssigkeit aus der KUvette herausgedrückt.
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Solche KUvetten sind etwas umständlich zu füllen und zu entleeren
und erfordern, wenn nur sehr wenig Me#substanz zur Verfügung steht besondere zeitraubende
Vorsichtsmaßnahmen um einen Verlust an Meßsubstanz zu vermeiden.
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Die Erfindung bezieht sich nun auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Füllen und Entleeren einer allseltig geschlossenen, mit einer EinfUll-und einer
Ausflussöffnung versehenen KUvette. Das neue Verfahren soll eirifach und sicher
arbeiten und soll gewährlelsten, daB nur soviel Meßsubstanz verbraucht wird, wie
zur Messung unbedingt erforderlich ist. Die neue Vorrichtung soll sehr einfach aufgeoaut
sein. und sicher funktionieren und soll außerdem eine Automatisierung des FUll-urld
Entleervorganges ermöglichen.
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Das Verfahren nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß mittels
einer an die AusflussÖffnun der Küvette angeschlossenen Pumpe nacheinander vorwShlbare
Volumlna in die KUvette gesaugt werden und da# während jedes Förderzyklus der Pumpe
ein an die Einfüllöffnung der KUvette angeschlossener Schlauch in einen Behilter
fUr Proben- oder Spülflüssigkeit
eingetaucht oder zur Förderung
von Luft aus dem Behälter herausgezogen wird, wobei die Pumpe jeweils ein Volumen
fördert, welches mindestens zur vollständigen Füllung der KUvette ausreicht.
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Das neue Verfahren ist so ausgebildet, daß sich die Pumpe nach jedem
Förderzyklus automatisch abschaltet. Die Art der jeweils angesaugten Substanz wird
in einfacher Weise durch Eintauchen des mit der EinfUllöffnung der KUvette verbundenen
Schlauches in einen entspreohenden Behhlter bzw. durch Herausziehen des Schlauches
aus dem Behälter bestimmt.
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Der mit der Einfüllöffnung der KUvette verbundene Schlauch kann von
Hand in den Probenbehäler eingetaucht bzw. aus diesem herausgezogen werden. Besonders
vorteilhaft ist es jedoch, eine Programmsteuerung vorzusehen, welche die jeweiligen
F6rdervolumins der Pumpe sowie die Auf-und Abbewegung des Schlauches so steuert,
da# bei jedem Probenwechsel zunächst zum VorspUlen ProbenflUssigkeit, dann Luft,
schlieBlich zur Messung Probenflüsseit und danach wieder Luft in die KUvette gesaugt
wird. Es ist also in diesem Fall nur notwendig, das Jeweilige ProbengefHß unter
den Schlauchhalter zu stellen und einmal auf einen Knopf zu drücken. Dadurch wird
das Programmschaltwerk in Gang gesetzt und steuert in der beschriebenen Weise das
VorspUlen, FUllen und Entleeren der KUvette automatisch.
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Besonders vorteilhaft ist es, Uberdie Programmteuerung
auch
den Probenwechsel automatisch vornenmen zu lassen. In diesem Fall lauft also eine
ganze Messer-in mit verschiedenen zu messenden Probensubstanzen automatisch ab.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung zeichnet sich aus durch eine, mit
der Ausfullöffnung der KUvette verbundene Schlauchpumpe auf deren Antriebsachse
eine auswechselbare Programmscheibe aufgesetzt ist, die zum Abschalten der Pumpe
nach Förderung vorbestimmter Volumina dient. Diese Programmscheibe enthält Nuten,
die mit fest angeordneten Mikroschaltern zusammenwirken. Es ist dafur Sorge getragen,
daL die Schlauchpumpe sehr gleichmäßig fördert. Zu diesem Zweck enthält die Schlauchpumpe
eine halbkreisförmige Andruckflache fUr den Schlauch und es sind in radialer Richtung
federnd gelagerte Andrückrollen vorgesehen, die auf einer, exzentrisch zur Andruckfläche
gelagerten Antriebswelle befestigt sind. Es ist auch mögllch, eine Andruckfläche
vorzusehen, welche eine andere Kurvenform aufweist.
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Die Erfindung wird lm folgenden an Hand der ein AusfUhrungsbeispiel
der neuen Vorrichtung darstellenden Figuren 1-6 näher erlautert. Dabei zeigen :
Fig. 1 einen LSngsschnltt durch die Vorrichtung ; Fig. 2 einen Schnitt entlang der
Linie li-il der Fig. 1 ; Fig. 3 eine Frontansicht d-r Vorrlchtung ; Flg. 4 eine
Programmscheibe, von hinten gesehen ;
"Fig. 5 einen Schnitt entlang
der Linie V-V der Fig. 4 ; Fig. 6 die Schaltung der Vorrichtung.
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In Fig. 1 ist mit l eine allseitig geschlossene KUvette bezeichnet,
welche den Meßkanal 2 sowie die EinfUlldffnung 3 und die Ausflussöffnung 4 enthält.
Mit der Einfüllöffnung 3 ist ein Schlauch 5 verbunden, welcher im gezeichneten Beispiel
in das Probengefäß 6 eintaucht. Weitere ProbengefKße sind mit 7 und 8 bezeichnet.
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Mit der Ausflußöffnung 4 der KUvette 1 ist ein Schlauch 9 verbunden,
welcher an die mit 10 bezeichnete Schlauchpumpe angeschlossen ist. Diese Schlauchpumpe
enthält eine halbkreisförmige Andruckfläche 11, welche die untere Begrenzung des
Teiles 12 bildet. Teil 12 ist beispielsweise als Kunstutoffspritzgußteil ausgebildet
und kann mittels der Schrauben 13 und 14 leicht ausgewechselt werden. Die Andruckflhche
des Teiles 12 muß nicht unbedingt halbreisförmig ausgebildet sein, sie kann auch
eine halbkreisähnliche (estalt haben.
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Auch andere Kurvenformen sind denkbar.
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Entlang der AndruckRläche 11 liegt ein elastischer Schlauch 15.
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Dieser Schlauch ist leicht auswechselbar, so daß durch Einsetzen von
Schläuchen versehiedenen Innendurchmessers verschiedene Fdrdervolumina der Schlauchpumpe
10 gewShlt werden können.
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Beim Betrieb der Schlauchpumpe wird der Schlauch 15 mittela
derAndruckrollen16-2zusammengedrückt.DlseAndruckrollen
sind jeweils radial federnd gelagert und sind auf einer Welle 24 befestigt. Diese
Welle wird mittels des Elektromotores 25 über das Zwischengetriebe 26 angetrieben.
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Mit 27 ist der KrUmmungsmittelpunkt der AndrUckRläche 11 bezeichnet.
28 bzeichnet die Achse der Welle 24. Durch die exzentrische Lagerung der Welle 24
mit Bezug auf die AndrUckflache 11 wird eine gleichmäßige FUrderung durch die Schlauchpumpe
l0 erreicht.
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Mit der Welle 24 ist eine weitere Welle 29 verbunden, auf die mittels
der Schraube 1 eine auswechselbare Programmscheibe 30 aufgesetzt ist. Diese Programmscheibe
enthalt, wie aus den Figuren 4 und 5 ersichtlich ist, Nuten 38-42, welche mit den
fest angeordneten Mikrosehaltern 32 und 35 zusammenwirken.
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Mit 34 und 35 sind zwei Kontrollampen bezeichnet, während 36 einen
Druckknopfschalter bezeichnet.
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Die Wirkungsweise der neuen Vorrichtung wird im folgenden beschrieben,
wobei insbesondere auf die Figuren 3-6 Bezug genommen wird. In der in Fig. 3 dargestellten
Ausgangsstellung wird zunEchst der Schalter 37 eingeschaltet. In dieser Ausgangsstellung
greifen die Mikroschalter 32 und 33 in die Nuten 39 bzw. 38 der Programmscheibe
30 ein. Dabei ist der Schalter 32 geschlossen, wkhrend der Schalter 33 geöffnet
ist. Wie insbesondere aus Fig. 6 hervorgeht, leuchtet damit die wei#e Kontroll-Lampe
34 auf, wlihrend der Motor 25 noch stromlos ist. Nunmehr
wird der
Schlauch 5 in den ProbenbehElter 6 eingetaucht.
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Danach wird der Schalter 36 gedruckt, wodurch der Motor 25 Strom erhält
und die Welle 24 dreht. Dabei wird der Schlauch 15 durch die Andruckrollen zusammengedruckt
und die Schlauchpumpe 10 fdrdert Probenflüssigkeit in den Schlauch 5. Die Programmscheibe
30 dreht sich im Uhrzeigersinn, wobei die Schalthebel der Schalter 32 und 33 aus
den Nuten 38 und 39 herausgleiten. Damit wird der Schalter 32 geöffnet und die weiße
Kontrollampe 34 erlischt. Gleichzeitig wird der Schalter 33 geschlossen, so daß
der Motor 25 weiterläuft, wenn der Schalter 36 losgelassen wird. Während der ganzen
Zeitspanne, in welcher der blotof läuft, leuchtet die rote Kontrollampe 35 auf.
Sobald der Schalthebel des Schalters 33 in die Nut 40 einfällt, brunet sich der
Schalter 33 und der Motor 25 wird stromlos. Damit ist die Schlauchpumpe 10 abgeschaltet.
Die Longe und der Innendurchmesser des Schlauches 5 sind im dargestellten Beispiel
so gewKhlt, da8 nach Beendigung dieses ersten Forderzyklus der Schlauch 5 soviel
ProbenflUssigkeit enthält wie zur FUllung der KUvette 1 notwendig ist, wXhrend die
KUvette 1 aelbst noch vollstandlg leer ist.
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Nunmehr wird der Schlauch 5 aus dem ProbengefäB 6 herausgezogen und
wiederum der Schalter 36 gedruckt. Dabei leuchtet die rote Kontrollampe 35 auf und
die Schlauchpumpe 10 fördert so lange bis der Schalthebel des Schalters 33 in die
Nut 41 der Programmscheibe 30 einfällt. In diesem Moment ist der zweite F6rdersrklus
beendet. Der Schlauch 5 enthdlt nunmehr
ProbenflUssigkeit und Luft,
während nach wie vor die KUvette 1 leer ist.
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Zur Einleitung des dritten Förderzyklus wird wiederum der Schalter
36 gedrUckt und der Schlauch 5 in das ProbengerEß 6 eingeführt. Nach Einfallen des
Schalthebels des Schalters 33 in die Nut 42 ist der dritte Förderzyklus beendet.
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Der Schlauch 5 enthält nunmehr ProbenflUssigkeit, Luft und wiederum
ProbenflUssigkeit, wkhrend die KUvette 1 immer noch leer ist.
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Durch Drücken des Schalters 36 wird jetzt der vierte Förder zyklus
eingeleitet, wobei der Schlauch 5 aus dem Probengefäß 6 herausgezogen ist. In diesem
Forderzyklus wird zunächst zur VorspUlung die im Schlauch 5 enthaltene Probenrlüssigkeit
durch die KUvette 1 gesaugt. Danach wird die KUvette 1 entleert und der vierte Förderzyklus
ist beendet, wenn die KUvette 1 gerade mit ProbenflUssigkeit gefüllt ist.
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Der Schlauch 5 ist nunmehr wieder leer. Dieser Zustand ist erreicht,
wenn die Schalthebel der Schalter 32 und 33 in die Nuten 39 bzw. 38 eingreifen und
damit die Schlauchpumpe abschalten. Dabei leuchtet wieder die welche Kontrollampe
34 auf und zeigt an, daB die KUvette nunmehr zur Messung afUllt ist.
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Nach beendeter Messung wird der Schlauch 5 beispielsweise in den Probenbehälter
8 eingeführt und der erste FUrderzyklus wieder eingeleitet. Dabel wird die noch
in der KUvette 1 enthaltene ProbenflUssigkeit aus der KUvette herausgesaugt,
so
daB sich also wieder der Ausgangszustand einstellt. Auch hier wird dann wieder beim
vierten Förderzyklus die KUvette mit der neuen Probenflüssigkeit vorgespült, dann
wieder entleert und schließlich zur Messung mit der neuen Probenflüssigkeit gefüllt.
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Es ist ohne weiteres mdglich, durch Auswechseln der Programmscheibe
30 ein anderes Programm einzustellen, wobei gegebenenfalls auch ein anders dimensionierter
Ansaugschlauch 5 Verwendung finden muß. Au#er dem beschriebenen Programm sind auch
solche mit zwei-oder dreimaliger VorspUlung, gegebenenfalls auch mit einer gesonderten
Spülflüssigkeit, möglich. Man kann auch auf jede Vorspülung verzichten und die Duvette
durch den Anfang einer entsprechend größer bemessenen Probenmenge reinigen.
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Zur Automatisierung des Füll-und Entleervorganges wird der Schlauch
5 in einen hier nicht dargestellten Schlauchhalter eingespannt. Dieser Schlauchhalter
enthält zweckmäßigerweise ein Programmschaltwerk, welches den gesamten Programmablauf
der Schlauchpumpe steuert, so da# also, nachdem das ProbengerEß unter den Sohlauchhalter
gestellt wurde nur einmal der Startknopf gedrückt werden mu#. Der gesamte sonstige
FUll-und Entleervorgang läuft dann automatisch ab. Der Schlauchhalter ist vorteilhaft
so ausgebildet, daß or den Schlauch 5 nicht ruckartig sondern innerhalb einer Zeit
von 1 - 3 Sek, aufwärts bzw. abwXrts bewegt.
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Veine weitere Automatisierung läßt sich dadruch erreichen, daB
über
ein Programmschaltwerk auch der Probenwech : jel automatisch vorgenommen wird. Dieses
Programmschaltwerk bewirkt also nach jeder Messung automatisch den Probenwechsel,
d. h. normalerweise eine Drehung oder Verschlebung des Probentisches, bis der neue
Probenbehälter unter dem Schlauchhalter steht. Das Programmschaltwerk ist dabei
zweckmäßlg so ausgebildet, daß nach erfolgtem Probenwechsel automatisch der Start
des FUll-und Entleervorganges erfolgt.
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Das Verfahren bzw. die Vorrichtung nach der Erfindung findet besonders
vorteilhaft Anwendung bei der FUllung von KUvetten mit kleinem MeBvolumen. Wie aus
der vorhergehenden Beschreibung ohne weiteres ersichtlich ist, gelingt es, solche
KUvetten auf einfache Weise genau und ohne jeden Substanzverlust zu füllen.
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Bei der neuen Vorrichtung können grundsätzlich alle bekannten DurchfluBkUvetten
Verwendung finden. Es ist jedoch empfehlenswert, KUvetten zu verwenden, bei welchen
durch eine Querschnittserweiterung in der Zurührungsleitung zum Meßkanal 2 dahir
gesorgt ist, daß keine kleinen Luftblasen in den Meßkanal gelangen kdnnen.