DE2053119B2

DE2053119B2 - Fluidverteiler

Info

Publication number: DE2053119B2
Application number: DE2053119A
Authority: DE
Inventors: Jack Mamaroneck Isreeli; Aaron Tarrytown Kassel
Original assignee: Technicon Instruments Corp
Current assignee: Bayer Corp
Priority date: 1969-10-31
Filing date: 1970-10-29
Publication date: 1973-09-20
Also published as: US3643689A; DE2053119A1; AU1978370A; CH531140A; NL7013224A; GB1288513A; CA921359A; DE2053119C3; BE758311A; FR2066573A5

Description

VerteDerkammer ausfüllt, sondern zumindest teilweise infolge des dem Einlaß gegenüberliegend angeordneten Auslasses durch die gesamte strömt, Ent es außer einer genauen Aufteilung der einzel-Sn Fluidschübe auch zu einem vollständigen Auswaschen der Verteilerkammer zwischen den einzelnen Schüben. Dadurch, daß die übrigen Auslasse Aschen dem Einlaß und dem dem Einlaß gegen-Seger*» Auslaß angeordnet sind, weift die Verteutrkammer keine toten Ecken auf, in denen „ sich Rückstände vorangegangener Fluidschübe ansammeln könnten. Der geschaffene Fluidverteiler findSTorzugsweise Anwendung in dem in der USA.-Patentschrift 3 241 432 beschriebenen Analysiergerät und trägt infolge seiner einwandfreien Funktions- x₅ weise zu? Genauigkeit der Analysenergebnisse bei.

Die Verteilerkammer ist vorzugsweise zylinderförmig ausgebildet und weist radial angeordnete Aus-Se auf Der Einlaß und der dem Einlaß gegenüber-Sende Auslaß sind vorzugsweise in der Zylinder- >ο achse angeordnet. Durch diese konstruktiven Maßnahmen wird die Aufteilung des Fluidstroms in entsprechend unterteilte Fluidteilströme gefördert und

ÄÄ ^{8Ute Durchspülung der ver}" ein ^d-Probennehmer 24 tot £ drisch versenkte Bohrung 22 derart das Ende des Probennehmer*Jua^g ten Schulter der Bohrung «
kann ein Fluid vmjam^

erng ^. an <tevrsen*

_Ver-

^^L^Z^ JJt angeht, beispielsan dem VerteuerKopi lz .¹^_n ^&. Λ

weise durch Verlöten mit^e^ ^Sd^ ²⁶ . _h. Von der VerteUerkammer 20 erstrecken sich meh

rere im_ allgemeinen radial Rufende A^ aßanschlußstucke nach außen. Wie 'es ^be*P™e£e aus der F i g. 3 hervorgeht, erstr^en sich versetzt an geordnete zylindrisch versenkte

32, 34 und 36 im f garnen m^ durch den Vertederkopf 12 z^r Vert^erka

Anschlußstücke 38, 40 42, 44 undI 46sind

in die versenkten B°^h™f^ⁿ "^f^· _bünschlußstücke oder Anschlußrohre,hegendabei bun dig an den Schultern der zylindrischvjajenkteu Boh

rungen an Die ^^^^^ζ£^£ dem Verteilerkopf 12 fest angeb ^PJ

durch Verlöten nut Süberloj, ™ es fur das A schlußstück 38 an der Stele 48 gezeigMs^ In atah

Wd erEinzeShen und Vorteile der Erfindung werden an Hand eines Ausführungsbeispiels in den iokenden Figuren beschrieben.

Fie 1 zekt als Ansicht von oben einen nach der Erfindung aufgebauten Fluidverteiler;

Fig 2 stellt eine Seitenansicht des in Fig. 1 ge-7eiBten Verteilers dar;
TSb ist ein Querschnitt längs der Schnittlinie vorgesehen, die ^e Vf eilerkammer 20 ™t emem Auslaßanschlußstück 52 verbindet das flu^hch an der Schulter der versenkten Bohrung bündig anliegt. Der als Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellte Fluidverteiler enthält acht Gruppen von Ausgangsanschlußstücken, die etwa miteinander ausgerichtet sind und die sich etwa radial durch den Ver-

findung ^gebauten Fluidverteilers eine Strömungs- ler etwa

-Rufenden

FTS z4t al! Beispiel einen unterteilten Fluidstrom⁸ der beim Anwendungsbeispiel nach der g.4 dem erfindungsgemäßen Verteiler zugeführt

45

Fi g 7 zeigt als Beispiel einen Fluidstrom, der bei dem Anwencfungsbeispiel nach der F i g. 5 dem nach der Erfindung aufgebauten Verteiler zugeführt wird Die Fig. 1 bis3 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im einzelnen. Ein nach der Erfindung 68, 70 und 72; 74,76 und 78 sowie_

Um die einzelnen AnschlußsJ^ ^uJi*r an eme Analysieranlage anschl,eßen ^z" ^0™ ^ ^ einen besseren Zugang zu den AnschlubstucKen vor zusehen, sind einige d^er,_t ^An _H ^s<J^ schlußgruppe abgewinkelt _ode'^^^S^

den einzelnen ^G/^uPP^_R!'"\_e ^gU _v^Sen. Wie es Anordnung der Anschlußstucke vorzuseneη

am * ^^^^SA

^5S

sei 18 eingesteckt, der den oberen Bohrungsabschmtt fluiddicht abschließt. Der Stöpsel kann leicht herausstucken 38, 40 und 42
lung erzielt. In ahnheher

_{Anschlußrohr}

ÄSE

konischen BohrunKsabschnitt 16 mit der

kammer 20 in Verbindung. Eine Einlaßnadel oder smd

Analys
USA.-Patent.,cnntt

P_eschrieben. _Diese

5 6 I

Analysiereinrichtungen arbeiten mit sehr kleinen schübe und die Probenschübe verschiedener Proben-Probenvolumen bei beträchtlich verminderten becher jeweils durch einen Waschflüssigkeitsschub J Durchflußwerten. Der nach der Erfindung aufge- von dem Waschflüssigkeitsbehälter 94 voneinander j baute Fluidverteiler kann in einer solchen Analysier- getrennt sind. Dieser von dem Probennehmer 24 an- j anlage Verwendung finden, wie es beispielsweise in 5 gesaugte Fluidstrom wird der Fluid-Verteilerkammer j der F i g. 4 dargestellt ist. Zu diesem Zweck kann 20 des Verteilerkopfes 12 zugeführt. Der unterteilte j man eine Probenzufuhrvorrichtung 84, wie sie bei- Fluidstrom, der bei der Entnahme von Proben aus ! spielsweise in der USA.-Patentschrift 3 134 263 be- den ersten beiden Probenbechern 88 entsteht, die in schrieben ist, benutzen. Diese Probenzufuhreinrich- der F i g. 4 mit 51 und S 2 bezeichnet sind, ist in der tung enthält einen Drehtisch 86, auf dem in einem io Fig. 6 dargestellt. Dieser unterteilte Strom wird der Kreis Probenbehälter 88 angeordnet sind. Eine Pro- Verteilerkammer 20 zugeführt. Der nach der Erfinbenentnahmevorrichtung 90 enthält einen Betäti- dung aufgebaute Verteiler teilt den unterteilten oder \ gungsarm 92, an dem der Fluidverteiler 10 in einer segmentierten Fluidstrom in 21 gleich aussehende solchen Weise fest angebracht ist, daß die Einlaßöff- unterteilte oder segmentierte Fluidströme auf, die nung des Probennehmers 24 in einen Probenbehälter 15 von der Verteilerkammer durch die zugeordneten 88 eintauchbar ist. Dabei befindet sich die Probenzu- Anschlußstücke zu den zugeordneten 21 zusammenfuhrvorrichtung 84 in der in der F i g. 4 dargestellten quetschbaren Pumpenschläuchen des Analysiergerä-Betriebsstellung. tes strömen. j

Neben dem Drehtisch 86 ist ein Waschflüssigkeits- Bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Ver- | behälter 94 angeordnet. Eine dem Probenzuführgerät ao teilers 10 in einem Analysiergerät nach der Fig. 4 ist zugeordnete Antriebsvorrichtung 96 treibt den Dreh- die richtige Reinigung des Fluidverteilers von großer j tisch 86 und die Probenentnahmevorrichtung 90 an, Bedeutung, da verhindert werden muß, daß Rückwie es durch gestrichelte Linien in der Figur ange- stände einer vorangegangenen Probe die nachfoldeutet ist. Eine Dosierpumpe 98, bei der es sich bei- gende Probe verschmutzen. Im Falle einer Verspielsweise um eine Quetschschlauchpumpe nach Art »5 schmutzung erhält man nämlich ungenaue Analysierder USA.-Patentschrift 3 227 091 handeln kann, ent- ergebnisse. Um sicherzustellen, daß jeder der unterhalt mehrere zusammenquetschbare Pumpen- teilten Fluidströme, die von der Verteilerkammer 20 schläuche, die von einer Gruppe von Pumpenrollen durch die angeschlossenen Anschlußrohre abströbei der Darstellung nach F i g. 4 von links nach men, etwa das gleiche Aussehen haben wie der in der rechts fortschreitend zusammengedrückt werden, um 30 F i g. 6 dargestellte unterteilte Fluidstrom, der durch Fluide durch die Schläuche zu pumpen. Bei Verwen- den Probennehmer 24 strömt, ist es notwendig, daß dung des in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Verteilers das Volumen der Verteilerkammer 20 nicht größer, mit 21 Auslaßanschlußstücken enthält auch die Do- vorzugsweise jedoch wesentlich kleiner, als das VoIusierpumpe 98 21 zusammenquetschbare Pumpen- men des kleinsten Fluidsegments oder Fluidschubs in schläuche, deren Einlaßenden über flexible 35 dem unterteilten oder segmentierten Fluidstrom ist. Schläuche an die Auslaßenden der Anschlußstücke Unter Annahme, daß beispielsweise die Luftsegmente angeschlossen sind, wie es in F i g. 4 durch die gestri- A des in der F i g. 6 dargestellten Fluidstroms das chelte Linie zwischen dem Verteiler 10 und der Do- kleinste Volumen der auftretenden Fluidsegmente sierpumpe 98 angedeutet ist. haben, darf das Volumen der Verteilerkammer 20

Um der Verteilerkammer 20 einen unterteilten 40 nicht größer als das Volumen eines solchen Luft-

Fluidstrom zuzuführen, wie es in Fig.6 dargestellt schubst sein. Wenn daher ein Luftschub von dem

ist, wird der Drehtisch 86 schrittweise gedreht oder Probennehmer 24 in die Verteilerkammer 20 strömt,

weitergeschaltet. Dadurch werden nacheinander alle wird die Verteilerkammer von dem Luftschub A voll-

Probenbehälter 88 in die Entnahmcbctriebsstellung ständig ausgefüllt. Danach wird die Verteilerkammer

mit der Probenentnahmevorrichtung 90 gebracht. 45 von dem Waschflüssigkeitsschub W und dem an-

Die Probenentnahmevorrichtung 90 wird dabei der- schließenden Probenschub 5 ausgefüllt. Dadurch

art betrieben, daß zunächst das Einlaßende des Pro- wird erreicht, daß die Verteilerkammer richtig aus-

bennehmers 24 für eine vorgegebene Zeitperiode in gewaschen wird und daß jeder einzelne Fluidschub

den Waschflüssigkeitsbehälter 94 eintaucht, um ein in 21 einander entsprechende Fluidschübe aufgeteilt

vorgegebenes Waschflüssigkeitsvolumen anzusaugen. 50 wird, die dann durch die Verteilerkammer-Auslaßan-

AIs nächstes wird das Einlaßende des Probenneh- schlußstücke abströmen, wie es bereits beschrieben

mers zu einem mittlerweile bereitgestellten Proben- ist.

behälter geführt. Während dieser Überführung saugt Da jeder Luftschub A, der Waschflüssigkeits-

der Probennehmer ein vorgegebenes Luftvolumen schub W und jeder der kleineren Fluid-Probenschübe

an. Das Einlaßende des Probennehmers wird dann 55 5 2, die in Fig. 6 dargestellt sind, im wesentlichen

dreimal kurzzeitig in den Probenbehälter getaucht. die gesamte Verteilerkammer 20 ausfüllen und durch

Dabei werden drei kurze Probenschübe derselben sie hindurchströmen, entfernen diese Schübe aufein-

Probe angesaugt, die durch Luftschübe voneinander anderfolgend mögliche Rückstände der vorangegan-

getrennt sind. Als nächstes wird das Einlaßende des genen Fluidprobe 51, so daß der nachfolgende

Probennehmers für eine längere Zeit in den Proben- 60 Hauptschub der Fluidprobe S 2 nicht verunreinigt

becher eingetaucht, um den Probenhauptschub anzu- wird. Dadurch wird sichergestellt, daß das aus dem

saugen. Danach schwenkt der Probennehmer wie- Fluidhauptstrom gewonnene Analysierergebnis äu-

derum zu dem Waschflüssigkeitsbehälter. Dieser Be- ßerst genau ist.

triebslauf des Probennehmergerätes 90 wird für je- Die F i g. 5 zeigt ein weiteres Anwendungsbeispiel

den Probennehmer 88 wiederholt. Dabei entsteht ein 65 des nach der Erfindung aufgebauten Fluidverteilers

Mednnnströmung, die aus aufeinanderfolgenden Pro- 10. Bei diesem Anwendungsbeispiel des Verteilers in

benschSben des dargebotenen Probenbechers 88 be- einer Analysieranlage ist der Fluidverteiler ortsfest

steht, wobei die einzelnen Probenschübe durch Luft- angeordnet, und der Drehtisch 86 wird von der An-

7 8

triebsein richtung 96 zum einen weitergedreht oder Ein besonderer Vorteil des in der F i g. 5 dargeweitergeschaltet und zum anderen angehoben und stellten Aufbaus, bei dem die Verteilerkammer 20 abgesenkt, um jeden der Probenbehälter 88 in eine ortsfest angeordnet ist, besteht darin, daß die zusolche Stellung zu bringen, daß zur Fluidverteilung geordneten Verteilerkammer-Anschlußstücke oder vorgegebene Volumen der Fluidproben aus den Be- j Anschlußrohre etwas länger ausgebildet und direkt haltern angesaugt werden können. Wie es aus der <.■<! die Einlaßenden der zusammenquetschbaren Fig.7 hervorgeht, führt der Drehtisch 86 unter der l-umpenschläuche der Dosierpumpe 98 angeschlos-Steuerung der Antriebsvorrichtung 96 aufeinander sen werden können, so daß die flexiblen Zwischenabgestimmte, aufeinanderfolgende Bewegungsschritte Verbindungsschläuche entfallen,
aus, und zwar derart, daß das Einlaßende des Pro- io Die in den F i g. 1 bis 3 räumlich geometrische bennehmers 24 zunächst zweimal kurzzeitig in den Ausbildung des Fluidverteilers 10 mit der im wesentgerade bereitgestellten Probenbecher 88 eintaucht, liehen radialen Anordnung von allen Ausströmungsum drei Luftschübe A und zwei verhältnismäßig öffnungen, ausschließlich der Ausströmungsöffnung kleine Probenschübe S 2 anzusaugen. Danach wird 52, gestattet es, daß der Fluidverteiler mit einem das Einlaßende des Probennehmers für eine längere 15 möglichst kleinen Fluid-Kammervolumen hergestellt Zeitperiode in den Probenbecher eingetaucht, so daß werden kann, so daß der nach der Erfindung aufgeder Probennehmer 24 einen Fluidhauptschub S 2 an- baute Verteiler die im Zusammenhang mit den saugt. Auf diese Weise entsteht der in F i g. 7 darge- F i g. 5 bis 7 beschriebenen Vorteile aufweist. Das stellte unterteilte Fluidstrom, der der Verteilerkam- axial nach außen verlaufende Anschlußstück 52 hat mer 20 zugeführt wird. ao den Vorteil, daß mindestens ein Teil jedes Fluid-Wie bereits an Hand der F i g. 4 und 6 ausgeführt schubs durch die gesamte Verteilerkammer 20 ist, wird auch bei dem in F i g. 5 dargestellten An- strömt, so daß beim Auswaschen der Kammer eine Wendungsbeispiel das Volumen der Verteilerkammer größtmögliche Wirkung erzielt wird.
20 nicht größer gewählt als das Volumen des klein- Der nach der Erfindung aufgebaute Fluidverteiler sten Fluidschubs. Vorzugsweise ist das Volumen der »5 findet weiterhin vorzugsweise Anwendung in Verbin-Kammer 20 jedoch beträchtlich kleiner als das VoIu- dung mit Quetschschlauchpumpen 98, wie sie beimen des kleinsten Fluidschubs des in F i g. 7 darge- spielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift stellten unterteilten Fluidstroms. 2 035 768 dargestellt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

bekannt. In dieser Patentschrift ist ein automatisch Patentansprüche: arbeitendes Probenanalysiergerät beschrieben, bei dem ein über ein Probenentnahmerohr zugeleitetei

1. Fluidverteiler zum Aufteilen eines aus auf- Fluidstrom über einen als T-Stück ausgebildeten Vereinanderfolgenden Fluidschüben bestehenden 5 teiler in zwei ähnlich aufgebaute Fluidteilströme auf-Fluidstroms in mehrere ähnlich aufgebaute Fluid- geteilt wird. Dabei ist jede Leitung für die Teilströme teilströme mit einer Verteilerkammer, einer an an eine Absaugpumpe angeschlossen. Um eine Verdie Verteilerkammer angeschlossenen Einlaßein- unreinigung der nachfolgenden Probe durch eine richtung mit einem Fluideinlaß 2ur Zufuhr des vorangegangene in dem Fluidstrom zu verhindern, aufzuteilenden Fluidstroms und einer an die Ver- io sind die einzelnen Probenschübe im allgemeinen teilerkammer angeschlossenen Auslaßeinrichtung durch einen Luftschub und bzw. oder Waschflüssigmit mehreren je an eine Absaugpumpeinrichtung keitsschub voneinander getrennt. Der als T-Stück angeschlossenen 'Fluidauslässen zur Abfuhr der ausgebildete bekannte Fluidverteiler arbeitet ein-Fluidteilströme, .dadurch gekennzeich- wandfrei, solange die aufzuteilenden Fluidschübe net, daß das Volumen der Verteilerkammer 15 hinreichend lang sind. Nun ist man aber bestrebt, die (20) nicht größer als das kleinste Volumen eines Analysiergeräte bei geringerem Probendurchfluß mil ic dem aufzuteilenden Fluidstrom vorkommen- einer höheren Analysiergeschwindigkeit zu betreiben, den Fluidschubs ist, daß mindestens einer (SO, was sehr kleine Volumen für die einzelnen Fluidpro-52) der Fluidauslässe dem Fluideinlaß (22, 24) ben voraussetzt Bei kurzen Fluidschüben kann es gegenüberliegt und daß die übrigen Fluidauslässe 20 aber nun insbesondere an den Verteilerstellen des (28, 30; 30, 40; 32, 42; usw) zwischen dem Fluid- Fluidstroms zu störenden Vermengungen oder Vercinlaß (22, 24) und dem diesem gegenüberlie- unreinigungen zwischen den einzelnen Fluidschüben genden Fluidauslaß (50, 52) angeordnet sind. kommen, insbesondere wenn die einzelnen Schübe

2. Verteiler nach Anspruch 1, dadurch gekenn- unterschiedliche Viskositäten haben. Diesen Anforzeichnet, daß die Verteilerkammer (20) zylinder- 25 derungen ist aber ein herkömmliches T-Stück nicht förmig ausgebildet ist und daß die Auslaßeinrich- gewachsen, das den weiteren Nachteil aufweist, daß tung radial angeordnete Auslässe (28, 38; 30, 40; es den zugeführten Fluidstrom lediglich in zwei Teil-32, 42; 34, 44; 36, 46 usw.) aus der Verteiler- ströme aufteilen kann.

kammer (20) aufweist. Aus der USA.-Patentschrift 2 598 961 und der

3. Verteiler nach Anspruch 2, dadurch gekenn- 30 USA.-Patentschrift 3 400 732 sind bereits Fluidverzeichnet, daß die Auslaßeinrichtung einen axial teiler mit mehr als zwei Fluidauslässen bekannt, angeordneten Auslaß (50, 52) aus der Verteiler- Diese bekannten Fluidverteiler sind jedoch nicht in kammer (20) aufweist. der Lage, einen aus aufeinanderfolgenden einzelnen

4. Verteiler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch Fluidschüben bestehenden Fluidstrom in mehrere gekennzeichnet, daß die Einlaßeinrichtung einen 35 ähnlich aufgebaute Fluidteilströme aufzuteilen, ohne axial angeordneten Einlaß (22, 24) zur Verteiler- daß es zwischen den einzelnen Fluidschüben zu stökammer (20) aufweist. renden Vermengungen kommt. So besteht bei diesen

5. Verteiler nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bekannten Fluidverteilern infolge ihres konstruktiven dadurch gekennzeichnet, daß die radial angeord- Aufbaus die Neigung, daß die zugeführten Fluidneten Auslässe (38, 54, 58, 64, 68, 44, 74, 80, 40 Schübe geringerer Viskosität in einem wesentlich usw.) um gleiche Winkel längs des Umfangs der höheren Teilungsverhältnis durch die dem Einlaß un-Verteilerkammer (20) versetzt sind. mittelbar benachbarten Auslässe als durch die dem

6. Verteiler nach einem der Ansprüche 2 bis 4, Einlaß entfernt liegenden Auslässe abströmen. Diese dadurch gekennzeichnet, daß die Auslässe (38, Neigung wird noch dadurch unterstützt, daß die ein-40, 42; 44, 46 usw.) zu Gruppen zusammengefaßt 45 zelnen Fluidteilströme nicht abgesaugt, sondern dei sind, die weitgehend um den gleichen Winkel aufzuteilende Fluidstrom unter Druck zugeführt längs des Umfangs der Verteilerkammer (20) ver- wird.

setzt s'nd. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen

7. Verteiler nach Anspruch 6, dadurch gekenn- Fluidverteiler zu schaffen, der auch einen aus aufeinzeichnet, daß die Auslässe (38, 40, 42; 44, 46 50 anderfolgenden kleinen Fluidschüben unterschiedliusw.) jeder Gruppe nach außen hin auseinander- eher Viskosität bestehenden Fluidstrom in mehrere laufen. ähnlich aufgebaute Fluidströme aufteilen kann, ohne

daß es dabei zu Vermengungen zwischen den aufein-

anderfolgenden Fluidschüben kommt und die Pro-

55 portionalität zwischen jedem belituigen Fluidteil-

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fluidverteiler strom und dem ursprünglichen Fluidstrom gestört ist. zum Aufteilen eines aus aufeinanderfolgenden Fluid- Zur Lösung dieser Aufgabe ist der eingangs be-

schüben bestehenden Fluidstroms in mehrere ähnlich schriebene Fluidverteiler nach der Erfindung daaufgebaute Fluidteilströme mit einer Verteilerkam- durch gekennzeichnet, daß das Volumen der Vermer, einer an die Verteilerkammer angeschlossenen 60 teilerkammer nicht größer als das kleinste Volumen Einlaßeinrichtung mit einem Fluideinlaß zur Zufuhr eines in dem aufzuteilenden Fluidstrom vorkommendes aufzuteilenden Fluidstroms und einer an die Ver- den Fluidschubs ist, daß mindestens einer der Fluidteilerkammer angeschlossenen Auslaßeinrichtung mit auslasse dem Fluideinlaß gegenüberliegt und daß die mehreren je an eine Absaugpumpeinrichtung ange- übrigen Fluidauslässe zwischen dem Fluideinlaß und schlossenen Fluidauslässen zur Abfuhr der Fluidteil- 65 dem diesem gegenüberliegenden Fluidauslaß angeordströme. net sind.

Der grundsätzliche Aufbau eines derartigen Fluid- Da bei dem nach der Erfindung ausgebildeten

Verteilers ist aus der USA.-Patentschrift 3 241432 Fluidverteiler jeder Fluidschub nicht nur die gesamte