DE2100089B2 - Gaschromatographische injektionsvorrichtung - Google Patents

Description

Es hat sich nun gezeigt, daß einer Injektionsvor-

Die Erfindung betrifft eine gaschromatographische 63 richtung, die mit einem in der Kanüle axial bewegten

Injektionsvorrichtung zum automatischen Dosieren Stößel arbeitet, ein Nachteil anhaftet, der zu ver-

uinl Einspritzen einer Probefliissigkeil in einen Ver- fälschten Analysenergebnissen führt. Dieser Nachteil

dampfiiiigsiaum. Sie umfaßt eine Kanüle, deren macht sich insbesondere bei Prozeß-Gaschromato-

graphen bemerkbar, die mit Probeflüssigkeil staik schwankender Zusammensetzung beaufschlagt werden. Der Grund für die Falschnicssungcn ist folgender: Der StöLiel soll innerhalb der Kanüle zwischen seiner vorderen und seiner rückwärtigen Endlage leicht zu bewegen sein. Daher «st zwischen der zylindrischen Oberfläche des Stößels und der Innenwand der Kanüle ein /war enger Ringspalt vorhanden, der aber immerhin eint. Stärke von einigen Hundertstel Millimeter besitzt Dieser Ringspalt übt auf die in den freien Innenraum der Kanüle eintretende Probeflüssigkeit eine Kapillarwirkung aus. Εΐίη Teil der ProbeflUssigkeit dringt folglich in den Ringspalt ein und vermischt sich dort mit bereits früher eingedrungener Flüssigkeit einer anderen Probe. Wird der Stö- »5 ßel nun bewegt, so tritt ein Teil dieser Mischung früherer Proben in die gerade zu injizierende Probeflüssigkeit ein und gelangt mit dieser in den Verdampfungsraum.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine m uaschromatographischc Injektionsvorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die diesen Nachteil nicht aufweist, bei der vielmehr eine Vermischung der gerade zu dosierenden Probeflüssigkeit mit Teilen früherer Proben vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge löst, daß der Ringspalt zwischen der Innenwand der Kanüle und dem Stößel gegenüber dem freien Innenrauni der Kanüle auf Unterdruck gehalten ist. Diese Maßnahme hat /ur Folge, daß die in den Ringspalt eingedrungene Probeflüssigkeit in jeder Lage des Stößels und der Kanüle abgesaugt und nicht mehr dem gerade /u dosierenden Probenvolumen beigemischt wird. Der freie Innenraum der Kanüle besitzt also ein gezielt eingebautes Leck. Der Unterdruck im Ringspalt sollte nur so groß gewählt werden, daß während der Zeit, die zum (!herführen der Kanüle aus der Aufnahme- in die Einspritistelhmg und /um Einspritzen benötigt wird, keine nennenswerte Menge an ProbeflUssigkeit aus dem freien Innenraum der Kanüle abgesaugt wird.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Kanüle außerhalb ihres in der Aufnahmestellung gebildeten freien Innenraums mit einer seitlichen Öffnung versehen ist, die mit einer an eine Absang- ts einrichtung angeschlossenen Unterdruckleitung verbunden ist.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gegeben, daß auf die Kanüle ein ortsfestes, innen mit einem länglichen I.cckraum versehenes r>» Führungsstück geschoben ist, daß die Länge des Leckraums derart bemessen ist, daß sich die seitliche öffnung in der Kanüle in jeder Stellung innerhalb des I eckraums befindet, und daß die Unterdruckleitung an den Leckraum angeschlossen ist. Diese Ausführungsform besitzt den Vorteil, daß die Unter druckleitung ortsfest an das Führungsstück angeschlossen ist.

Die Unterdruckleitung kann aber auch an ein bewegliches Bauelement der Injektionseinrichtung ;ingeschlossen sein. Eine weitere Ausbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß auf der Kanüle ein aufgeschobenes, innen mit einem Leckraum versehenes Antriebselement befestigt ist, und daß die Unterdruckleitung mit der Kanüle mitbewegbar an den Leckraum angeschlossen ist. Bei dieser Ausbildung sollte die Unterdruckleitung eine teilweise auf gewickelte Kappillare sein.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Kanüle der Injektionsvorrichtung mit einem radialen, in den freien Innenraum führenden Kanal versehen, der in der Aufnahniestcllung von Probeflüssigkeit durchströmt ist, wobei dieser freie Innenraum der Kanüle in der Aufnahmestellung klein gehalten ist.

Zwecks Ersparnis einer aufwendigen Absaugeinrichtung, die den Unterdruck in dem Ringspalt erzeugt, ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Unterdruckleitung an eine auf dem Prinzip der Wasserstrahlpumpe beruhende Absaugvorrichtung angeschlossen ist, welche von der Probeflüssigkeit nach ihrem Durchgang durch den freien Innenraum der Kanüle durchströmt ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in drei Figuren dargestellt. Sie werden im folgenden näher beschrieben. Für dieselben Bauelemente wurden dabei gleiche Bezugszeichen verwendet. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine gaschromatographische Injektonsvorrichtung,

Fig.2 den in Fig. 1 dargestellten Dosierkopf in einer vergrößerten Darstellung und

F i g. 3 einen Teil einer gaschromatographischen Injektionsvorrichtung mit Anschluß der Unterdruckleitung an ein ortsfestes Führungsslück.

In Fig. I ist eine gaschromatographische Injektionsvorrichtung dargestellt, bei deren Konstruktion besonderer Wert darauf gelegt wurde, die Längsausdehnung möglichst klein zu halten.

Die Injektionsvorrichtung umfaßt zwei Gehäuseteile 1 und 2, die vorzugsweise aus einem Stück hergestellt sind. Der Gehäuseteil 1 enthält einen Dich-Iungsträgcr3 aus Metall, der mit einer durchgehenden axialen Bohrung 4 versehen ist. Der linke erweiterte Teil der Bohrung 4 dient als VerdampfungsramuS. In der rechten, d.h. rückwärtigen, Erweiterung der Bohrung 4 liegt eine erste axial durchbrochene Dichtung 6, /. .B aus Polytetrafluoräthylen, die ilen VerdampfungsraumS gegen die Umgebung der Injektionsvorrichtung abschließt. Der VerdampfungsraumS ist mittels einer elektrischen Heizung 7 beheizt. Er steht mit einer (nicht dargestellten) chromatographischen Trennsäule in Verbindung. Senkrecht zur Schnittebene ist am Eingang des Verdampfungsraumes 5 eine Zuleitung 8 für Trägergas angeschlossen. Dieses strömt in Pfeilrichlung in die chromalographischc Trennsäule.

Das Gehäuseteil 2 umfaßt einen zylindrischen Hohlraum 9, der im wesentlichen einen beidseitig abgedichteten, ortsfesten Probenkopf 10 sowie Fiihrungs- und Antriebselemente für eine axial bewegbare Kanüle Il und für einen innerhalb der Kanüle U zwischen zwei Endlagen gleichfalls axial beweglichen Stößel 12 enthält.

Der axial durchbohrte Probenkopf IO ist in den Hohlraum 9 des Gehäuseteils 2 geschoben. Sein vorderes Ende 13 ragt in die rückwärtige Erweiterung der Bohrung4 im Dichtungslräger3 hinein und hält die erste Dichtung 6 fest. Sein rückwärtiges Ende 14 liegt an der Wand des Hohlraums 9 an. Es enthält eine axiale Erweiterung 15, in der eine zweite, mit einer axialen Durchbrechung versehene Dichtung 16 angeordnet ist. Diese zweite Dichtung 16 wird dort von dem vorderen E-nde eines passenden, axial durchbohrten Führungsstückes 17 für die Kanüle Il gehalten. Das rückwärtige Ende des Führungssiücks 17 stützt sich seinerseits unter Zwischenlage von Tellerfedern IS gegen eine durchbohrte Schraube 19 ab,

die in ein Innengewinde des (idiäuscteils2 eingeschraubt ist. Mil Hilfe dieser Schraube 19 läßt sich der auf die beiden Dichtungen A und 16 wirkende Oichlungsdruck einstellen.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dall dei Durchmesser dei Axialboluung 20 im voi deren linde 13 des Piobenkopfes 10 etwas größer gehalten ist als der Außendurchmcsscr der Kanüle 11, so daß ein von den beiden Dichtungen 6 und 16 nach rechts und links abgedichteter ringspaltförmigcr Hnlnahmcraimi 21 entsteht. Senkrecht zur Axialhohriiug20 sind in den Probenkopf 10 ein Zulciliohr 22 und ein Ableilrohr 23 für Probcllüssigkeil eingeschweißt, die übe ι Ouerbohrungen 24 und 25 mit dein Iinlnahmcraum 21 in Verbindung stehen. Die in periodischen Absländen zu analysierende Probeflüssigkeil strömt kontinuierlich vom Zuleitrohr 22 über den lintnah ineraum 21 in das Ableitrolir 23.

Die Bewegungen der Kanüle 11 und des Stößels 12 werden automalisch durch einen einzigen, unten am Gehäuseteil 2 befestigten pneumatischen Antrieb 26 über eine Anlricbsstange 27 und einen Antriebsarm 28 durchgeführt (Fig. I). Dabei wird von dem in der bereits erwähnten deutschen Patentanmeldung P 16 23 086.7-52 vorgeschlagenen und in der deutschen Patentanmeldung P 16 73Ο3Ο.6-52 konstruktiv näher ausgestalteten Prinzip Gebrauch gemacht, die Bewegungen eines Dosicrkolbens 29 und damit auch die des Stößels 12 von der einen in die andere Endlage aus der Bewegung der Kanüle 11 zwischen Probenaufnahmcstellung und liinspiilzstcllung herzuleiten.

In den Fig. 1 und 2 sind die Aufnahmcslcllung der Kanüle II und die rückwärtige Endstcllung des Stößels 12 gezeigt. Aus Fig.2 geht hervor, daß die Kanüle 11 mit einem radialen, in den freien Inncnraum 30 der Kanüle 11 führenden Kanal 31 versehen, und daß ihr vorderes, d. h. linkes linde massiv ausgebildet ist. In der gezeigten Aufnahmcstellung strömt die Probcflüssigkeit nicht nur durch den Entnahmeraum 21, sondern auch durch den freien, vom Stößel 12 nicht ausgefüllten Innenraum 30 der Kanüle 11. der absichtlich klein gehalten ist. In dieser Anfangsstcllung wird Probeflüssigkeit vom freien Innenraum 30 der Kanüle 11 in den Ringspalt 32 zwischen der Innenwand der Kanüle 11 und dem Stößel 12 eindringen. Wird der pneumatische Antrieb 26 betätigt, so bewegt sich die Kanüle H nach links in ihre Dosierslellung. Der Stößel 12 bleibt hinter dieser Bewegung ziiiück und saugt, solange sich der Katia 31 im linlnaliincraum 21 befindet, l'iohcllüssigkci aiii, lii gelaugt dabei in seine vordere lindlage. Win. der pneumatische Antrieb 26 nun in (icgcnrirhliiii} betätigt, wild die Kanüle II nach lcchts in ilnr Aul· niihiiicslrlhmg zuriickhcwcgl. Dci Stößel 12 bleibi wiederum hinter dieser Bewegung /inüek, spritzt dabei die in de ι Kanüle 11 befindliche Piobelliissigkeii in den Veuliimpfungsiaum5 ein, bis ei seine riickwältige Liulslcllung cricicht hai.

Um zu veihindern, daß spätere Analysen durcli eingedrungene Flüssigkeit verfälscht weiden, ist dei Ringspalt 32 auf Unlerdiuck gehalten. Gcmiil¹ Fig. I ist die Kanüle H dazu weit aiißeihalb ilucs in .der Aulnahnicstcllung gebildeten lieieu Inncmaums 30 mit eiiiei seitlichen öffnung 32' versehen, die sicli inneihalb eines auf die Kanüle Il geschobenen imil mil diesel \eischwcißlen. innen mit einem I.eckrauni 33 versehenen Antriebselemente 34 befindet. An den Leck raum 33 ist eine bei der Bewegung der Kanüle Il niitbewcgle Unlcidrueklcitung 35 angeschlossen, die als Kapillaie ausgebildet ist. Hin Teil dei Kapillare ist zu einer elastischen Feder 36 aufgewickelt, Sie mündet in eine Absaugvoi richtung 37, die als

»5 Wasserstrahlpumpe ausgebildet ist. Die aus dem Ableitrohr 23 einströmende Probeflüssigkeit erzeugt den zum Absaugen der in den Ringspalt 32 eingedrungenen Probcflüssigkcil benötigten IJntcidiuck.

In Fig. 3 ist eine Ausfüliiungsfoim dei Injektions einrichtung dargestellt, bei dem die Untcidiucklcitung 35 an das aus Fig. 1 bekannte oitsfestc I⁷UIirungssliick 17 angeschlossen ist. Dieses Führungssliick 17 enthält nun einen länglichen axialen Lcckraum 38, durch den sich die Kanüle 11 bewegt. Die Unterdruckleitung ist duich einen Schlitz 39 im Gehäuseteil 2 und durch die Wand des Führungsslücks 17 direkt in den Lcckrauni 38 geführt. lis ist darauf zu achten, daß die Länge des Leckraums 38 in axialci Richtung si) bemessen ist, daß sich die seitliche öflnung 32' in der Kanüle 11 sowohl in der Aufnahmcstellung als auch in dci Ausspritzstellung im Leckraum 38 befindet, damit unabhängig von der Stellung der Kanüle !1 ein Unterdruck in dem Ringspall 32 aufrechterhalten wild Die Kanten des I.cckraums 38 unterstützen das Absaugen der Flüssigkeit in dem Ringspalt 32 dadurch, daß sie die an der Kanüle 11 anhaftende Flüssigkeit bei deren Bewegung abstreifen. Diese Ausfühiungsforin hat den Vorzug. daß die Unterdruckleitung fest verlegt sein kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. freier Inneiirauni in einer Aufnahmestellung mit der

   Patentansprüche: Probeflüssigkeit in Berührung steht, und einen Stö

   ßel, der in der Kanüle zwischen zwei Endlagen ge-

   1. Gaschromatische Injektionsvorrichtung zum führt werden kann.

   automatischen Dosieren und Einspritzet! einer s Es ist auf dem Gebiet der Gaschromatographie be-Probcflüssigkeit in unen Verdampfungsraum mit kamit, zum Einspritzen einer abgemessenen flüssigen einer Kanüle, deren freier Innenraum in einer Probe in den beheizten Verdampfungsraum eines Aufnahniestellung mit der Probeflüssigkeit in Be- Gaschromatographen eine Injektionsspritze zu verrührung steht, und mit einem in der Kanüle zwi- wenden. Ein. übliche Injektionsspritze besteht aus sehen zwei Endlagen führbaren Stößel, d a - io einer Kanüle, die an einem Hohlzylinder befestigt ist, durch gekennzeichnet, daß der Rin«- und aus einem Dosierkolben, der innerhalb des Zyspait (32) zwischen der Innenwand der Kanüle linders zwischen zwei das Dosiervolumen festlegen-(11) und dem Stößel (12) gegenüber dem freien den Endlagen bewegbar ist. Es ist gleichfalls be-Innenraum (30) der Kanüle (11) auf Unterdruck kannt, am Dosierkolben einen in die Kanüle hineingehalten ist. I₅ ragenden Stößel zu befestigen. Diese Maßnahme ist

   2. Injektionsvorrichtung nach Anspruch 1, da- dann angebracht, wenn ein winziges, aber genau abdurch gekennzeichnet, daß die Kanüle (II) gemessenes Probenvolunien, z. B. in der Größenordaußerhalb ihres in der Aufnahmestellung gcbildc- nung von einem Kubikmillimcter, in den Verdamptcn freien Innenraums (30) mit einer seitlichen fungsrauni eingespritzt werden soll. Beim praktischen Öffnung (32') versehen ist, die mit einer an eine ₂c Einsatz, einer derartigen Injektionsspritze durchsticht Absaugeiiirichtung (37) angeschlossenen Unter- die mit Probeflüssigkeit gefüllte Kanüle zunächst druckleitung (35) verbunden ist. eine den Verdampfungsraum abschließende elasti-

   .V Injektionsvorrichtung nach Anspruch 2, da- sehe Dichtung; anschließend wird der Dosierkolben durch gekennzeichnet, daß auf die Kanüle (11) und mit ihm der Stößel niedergedrückt und die Proein oitsfestes, innen mit einem länglichen Leck- 25 beflüssigkeit in den Verdampfungsraum ausgespritzt, raum (38) versehenes Führungsstück (17) gescho- Bei der Betrachtung der Funktion einer Injektionsben ist, daß die Länge des Leckraumes (38) der- spritze sind zwei Beweguiigsarlen zu unterscheiden, art bemessen ist, daß sich die seitliche Öffnung Bei der ersten Bewegungsart wird die Kanüle axial (32') in tier Kanüle (11) in jeder Stellung inner- bewegt, und zwar zwischen einer Aulnalimestellung. halb des leckraumes (38) befindet, und daß die 30 in der ihr freier Inneiirauni mit der Probeflüssigkeit Unterdruckleitung (35) an den Leckrauni (38) in Berührung steht und gefüllt wird, und einer Fiinangeschlossen ist. spritzstellung, in der ihr Innenraum mit dem Ver-

   4. Injektionsvorrichtung nach Anspruch2, da- danipfungsraum in Berührung steht und in der das

   durch gekennzeichnet, daß auf der Kanüle (11) flüssige Probenvolunien in den Verdampfungsraum

   ein aulgeschobenes, innei: mit einem Leckrauni 35 gespritzt wird. Der Stößel win! bei der Bewegung der

   (M) versehenes AiUriebselement (34) befestigt ist Kanüle von der einen Stellung in die andere Stellung

   und daß die Unterdruckleitung (35) mit tier Ka- mitgenommen. Bei der zweiten Bewegungsart wird

   nüle (II) mitbewegbar an den Leckrauni (M) an- der Stößel axial bewegt, und zwar zwischen einer

   geschlossen ist. rückwärtigen Endlage, bei der die Kanüle bereits mit

   Λ. Injektionsvorrichtung nach Anspruch4, da- 40 Probeflüssigkeit gelullt ist, und einer vorderen End-

   ilnrch gekennzeichnet, dall die Unterdruckleitung iagc, bei der der Stößel das Probenvolumen bereits

   (35) eine teilweise aufgewickelte Kapillare (36) aus der Kanüle verdrängt hat. Im folgenden soll sich

   ist. die Bezeichnung »Stellung« auf die Lage der Kanüle

   Λ. Injektionsvorrichtung nach Anspruch I oder und die Bezeichnung »Endlage« auf die Lage des

   einem der folgenden Ansprüche, dadurch ge- 45 Stößels beziehen.

   kennzeichnet, daß die Kanüle (II) mit einem ra- Es sind bereits Injektionsvorrichtungen für die (Malen, in den freien Innenraum (30) führenden Prozeß-Gaschromatographie vorgeschlagen worden, Kanal (31) versehen ist, der in der Aufnahmcstel- bei denen die beiden erwähnten, von der Kanüle und lung von Probeflüssigkeit durchströmt ist, und dem Stößel ausgeführten Bewegungsarten autoinadaB der freie Innenraum (30) der Kanüle (M) in 50 tisch vonstatten gehen. In der deutschen Patentander Autnahmeslelluiig klein ist. meldung P 16 2Λ 086.7-52 wird z. B. eine Injektions-

   7. Injektionsvorrichtung nach Anspruch 2 oder vorrichtung beschrieben, bet der das Ansaugen der einem der folgenden Ansprüche, dadurch ge- Probeflüssigkeit, das Einführen der Kanülenaustrittskeiinzeichnct, daß die Unterdruckleitung (35) an öffnung in den Verdampfungsraum, das Niedereine auf dem Prinzip der Wasserstrahlpumpe be- 55 drücken des Dosierkolbens und des Stößels und ruhende Absaugvorrichtung (37) angeschlossen schließlich das zurückziehen der Kanüle in die Aufist, welche von der Probeflüssigkeit nach ihrem nahmestellung durch einen pneumatischen Antrieb Durchgang durch dun freien Innenraum (30) der erfolgt. Bemeikenswert an dieser Injektionsvorrich-Kanüle (II) durchströmt ist. lung ist, daß die Bewegung des Dosierkolbens und

   60 damit auch die des Stößels von der einen in die andere Endlage aus der Bewegung der Kanüle zwischen

   Probcaufnahniestcllung und Einspritzstellung hergeleitet ist.