DE1936734U - Probeentnahmeventil. - Google Patents

Description

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65 151 Bu/Sclim 16. Dez. 1965

United Kingdom Atomic Energy Authority, 11 - 12, Charles II Street, London, SW1, England

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der britischen Patentanmeldung Ir. 51 857/64 vom 21. Dez. 1964 beansprucht.

Probeentnahmeventil

Die Neuerung bezieht sich auf Probeentnahme- bzw. Dosierventile und ist insbesondere dort anwendbar, wo das Ventil eine Probe in einen Strömungsmittelstrom abgeben soll. Diese Forderung entsteht bei der Gaschromatographie, bei der eine zu analysierende Strömungsmittelprobe in den Strom eines Trägermediums eingeführt werden soll; für analytischeVorgänge dieser Art ist nur eine kleine Probe notwendig, deren Menge aber genau bestimmt werden muß.

Zur Verwendung bei der Gasehromatographie geeignete Probeentnahmeventile sind schon bekannt, bei denen zwei Metallblöcke unter Druck verschiebbar auf sorgfältig geläppten ebenen Flächen miteinander in Wirkverbindung stehen, so daß die Durchgänge, die auf der geläppten Oberfläche des einen Blocks nach außen münden, durch relatives Verschieben der Blöcke wahlweise entweder mit den Probekanälen oder mit den Kanälen für das Trägermedium an der geläppten Oberfläche des anderen Blocks genau ausgefluchtet werden können; das Übereinanderstellen bzw. Ausfluchten mit den Probekanälen bewirkt, daß die Durchgänge mit einer Probe gefüllt werden, und das nachfolgende Ausfluchten mit den Kanälen für das Trägermedium bewirkt, daß die Probe in den Strom des Trägermediums abgegeben wird.

Neuerungsgemäß ist eine so sorgfältige Oberflächenbehandlung der zusammenwirkenden Oberflächen nicht nötig, weil hier ein Probeentnahme- bzw. Dosierventil geschaffen wird, das einen röhrenförmigen Zylinder, einen Kolben, der axial im Zylinder hin und herbewegbar ist, Paare von genau gegenüberliegenden Kanälen im Zylinder, die axial entlang dem Zylinder in Abständen angeordnet sind, endlose Dichtungen, die innen am Zylinder angebracht sind, um eine Abdichtung um den Kolben herum in der Nähe der Kanalpaare zu schaffen und ein axiales Ausleeken zu verhindern, und diametral gegenüberliegende Bohrungen im Kolben aufweist, die entlang dem Kolben in Abständen angeordnet sind, damit Kanäle im Zylinder, die sich gegenüberliegen, verbunden werden, wobei die Anordnung so

getroffen ist, daß durch Hin- und Herbewegen des Kolbens Strömungsmittelproben zwischen benachbarten Kanalpaaren übertragen werden, wobei die Menge einer solchen Probe durch die Abmessungen der Kolbenbohrungen bestimmt wird.

Pur die GasChromatographie ist ein erstes Kanalpaar mit einer Leitung, die ein zu untersuchendes Gas führt, und ein zweites Kanalpaar mit einer Trägergasleitung verbunden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Neuerung, die wiederum eine besondere Bedeutung für die Gasehromatographie hat, sind diese beiden Kanalpaare durch einen auf halber Länge zwischen den Kanalpaaren liegenden Kanal getrennt, wobei ein solcher dazwischenliegender Kanal natürlich einer eines Paares sein kann. Im Betrieb ist der Zwischenkanal mit einer Probeentnahme verbunden, in der eine Gasprobe mengenmäßig, beispielsweise durch Expansion und Wide: entnahme bei niedrigerem Druck, eingeregelt werden kann.

Die Neuerung wird nunmehr anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt

Pig. 1 eine Draufsicht des Yentils

Pig. 2 eine Ansicht des Ventils im Schnitt, während Pig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III in Pig. 2 wiedergibt.

Das dargestellte Probeentnahmeventil steht auf einer rechteckigen Grundplatte 11 aus Plußstahl, die einen quadratischen

Block 12 aus Flußstahl an einem Ende und eine Stütze 13 für einen einstellbaren Endanschlag H trägt. Auf der einen Seite des Blocks (entgegengesetzt dem Endanschlag 14) ist ein herkömmlicher pneumatischer, beidseitig beaufschlagbarer Druckkolben 15 angeschraubt, durch den ein Stift 16 hin und herbewegt werden kann. Ein röhrenförmiger Zylinder 17, der drei Zylinderteilstücke 17a, 17b und 17c aufweist, ist an der gegenüberliegenden Seite des Blocks 12 mittels Gewindebolzen 18 und Muttern 19 befestigt. Der Zylinder ist aus Messing gefertigt und weist ein quadratisches Teilstück (!ig. 3) mit einer inneren axialen, maschinell nachgearbeiteten Bohrung auf. Die Zylinderteilstücke greifen verriegelnd ineinander, und O-Ringdichtungen 21 aus Gummi gewährleisten eine gasdichte Abdichtung zwischen ihnen. Am einen Ende ist der Zylinder mit einem Ansatz 22 versehen, der in einer Vertiefung im Block 12 aufgenommen wird; am anderen Ende ist der Zylinder mit einem Ansatz 23 versehen, der innen ein Gewinde aufweist, um einen einstellbaren Endanschlag 24 aufzunehmen. Ein zylindrischer Kolben 25 aus rostfreiem Stahl ist in der Bohrung des Zylinders 17 axial hin und her bewegbar, wobei der Kolben auf einen Durchmesser geschliffen ist, der etwa 0,001 Zoll (0,025 mm) kleiner als derjenige der Zylinderbohrung ist. Am einen Ende ist der Zylinder an einem Stift 16 des Druckkolbens befestigt, durch den der Kolben bewegt wird; an seinem anderen Ende trägt der Kolben ein Kopfstück 26, das mit den Endanschlägen 14 und 24 in den Grenzstellungen des Kolbenhubs in Wirkverbindung zu bringen ist.

Eine Halteschraube 27, die in dem Block 12 sitzt und in eine lut 28 im Kolben eingreift, hält den Kolben gegen Drehung im Zylinder fest.

Drei Paare von diametral gegenüberliegenden Kanälen 29 im Zylinder (ein Kanalpaar ist in Figur 3 gezeigt) sind axial in gleichen Abständen entlang der Bohrung angeordnet. Jeder Kanal steht mit einem Rohr ans chluß,31 außerhalb des Zylinders in Verbindung. Die Kanäle sind voneinander und von der Atmosphäre durch O-Ringdichtungen 32 aus Gummi getrennt, die von ringförmigen Hüten der Zylinderbohrung aufgenommen werden und den Kolben in der Nähe der Kanäle ringsum abdichten; die Dichtungen verhindern ein Ausströmen von Gas in axialer Richtung von den Kanälen aus. Der Kolben 25 ist mit vier diametralen Bohrungen 33 versehen, die axial entlang dem Kolben in den gleichen Abständen wie die Kanäle 29 angeordnet sind. In der einen Grenzstellung des Kolbens (wie in Figur 2 gezeigt) sind die Kanäle 29 über die drei Bohrungen 33, die am weitesten von dem Druekkolben 15 entfernt sind, verbunden, während in der anderen Grenzstellung des Kolbens die Kanäle durch die dem Druckkolben am nächsten liegenden drei Bohrungen verbunden sind. Bei der Bewegung zwischen diesen Stellungen übermittelt der Kolben Strömungsmittelproben zwischen den Kanälen, wobei die Größe der Proben durch die Abmessungen der Bohrungen 33 bestimmt wird, wenn sie an jedem Ende durch die O-Ringe 32 abgedichtet sind.

Bei Anwendung als Dosier- "bzw. Probeentnahmeventil für die Gaschromatographie ist das Ventil mit dem gasehromatographischen Gerät in der Weise verbunden, daß das eine äußere Kanalpaar 29 mit einer Rohrleitung verbunden ist, die zu erprobendes (zu analysierendes) Gas führt, und das andere äußere Kanalpaar mit einer Trägergasleitung verbunden ist; die Verbindungen werden durch die Rohransehlüsse 31 hergestellt. Das dazwischen liegende Kanalpaar ist mit einer Probenentnahmekammer von bekanntem Tolumen verbunden, die selbst mit einer Vakuumpumpe in Verbindung steht. Bei der in Figur 2 gezeigten Stellung des Kolbens: strömt das zu untersuchende bzw. zu analysierende Gas kontinuierlich durch eine Bohrung 33 und das Trägergas durch eine zweite Bohrung 33, während die Probenentnahmekammer auf einen hohen Vakuumgrad (in der Größenordnung eines Mikrons) evakuiert wird. Wenn das angeschlossene chromatographische Gerät betriebsbereit ist und die Vakuumpumpe angehalten wird, dann wird der Kolben· in seine rechte (dargestellte) Grenzstellung geschoben. Diese Bewegung bewirkt, daß die linke Bohrung 33 die Probegaskanäle verbindet, um einen fortgesetzten Fluß des zu analysierenden Gases zu gestatten, bewirkt ferner, daß eine abgemessene Probe des zu analysierenden Gases in die Probenkammer abgegeben wird, und bewirkt schließlich, daß eine abgemessene Probe vom Inhalt der Vakuumkammer in den Strom des Trägergases abgegeben wird. Wenn der Grad des Vakuums in der Probenkammer genügend hoch ist, verzeichnet das gaschromatographische Gerät keine gasförmigen Verunreinigungen im Trägergas, das dieser ersten Bewegung des Kolbens folgt. Die Analyse des zu untersuchenden Gases

kann dann erfolgen.

Die Analyse ist von einer Reihe weiterer Hin- und Herbewegungen des Kolbens im Zylinder begleitet. Durch jede Bewegung des Kolbens nach rechts wird eine gasförmige Probe in die Probenentnahmekammer und gleichzeitig eine Probe des Inhalts der Probenentnahmekammer in dem. Trägergasstrom übermittelt 5 der Inhalt der Probenentnahmekammer enthält aufeinanderfolgende Zugaben von Probegas. Anfangs enthält die Probenentnahmekammer eine einzelne Gasprobe von den Probekanälen her. Diese Probe wird auf das bekannte Volumen der Probenentnahmekammer ausgedehnt und bei niedrigerem Druck zur Einspritzung in den Trägergasstrom wiederentnommen. Auf diese Weise ist die in den Trägergasstrom injizierte Probe ein Bruchteil der über die Bohrung aus dem Probengasstrom abgezogenen Menge. Aufeinanderfolgende Zugaben von G-asproben zu dem Inhalt der Probenentnahmekammer bewirken, daß die bei jeder Probe in den Trägergasstrom eingespritzte Gasmenge in bestimmten Stufen vergrößert wird. Dadurch führt das Dosierventil in Verbindung mit der Probenentnahmekammer die Punktion einer mengenmäßigen Einregelung von Proben aus, die in ein Trägergas eingeführt werden, und zwar zusätzlich zur Einführung dieser Proben in den Trägerstrom.

Die Neuerung betrifft auch Abänderungen der im beiliegenden Schutzanspruch 1 umrissenen Ausführungsform und bezieht sich vor allem auch auf sämtliche Neuerungsmerkmale, die im einzelnen — oder in Kombination — in der gesamten Beschreibung offenbart sind,

Schut zansprüche

Claims (2)

1. Probeentnahmeventil mit einem Zylinder, einem im Zylinder hin und her bewegsren Kolben und Paaren von sich diametral gegenüberliegenden Kanälen im Zylinder, die axial entlang dem Zylinder in Abstand angeordnet sind, gekennzeichnet durch endlose Dichtungen (32), die innen am Zylinder (17) angebracht sind und den Kolben ringsum in der Nahe der Kanalpaare (29) gegen axiales Auslecken abdichten und durch diametrale Bohrungen (33) im Kolben (25), die entlang dem Kolben (25) in Abständen angeordnet sind, sich gegenüberliegende Kanäle im Zylinder verbinden, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß durch Hin-und Herbewegung des Kolbens (25) Strömungsmittelproben zwischen benachbarten Kanalpaaren (29) übertragen werden und die Größe einer Probe durch die Abmessungen der Kolbenbohrungen (33) bestimmt -ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (25) zylindrisch ist, wie auch die Bohrung des Zylinders (17)? in der der Kolben axial hin und her bewegbar