DE2100089C3 - Gaschromatographische Injektionsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine gaschromatographische Injektionsvorrichtung zum automatischen Dosieren und Einspritzen einer Probeflüssigkeit in einen Verdampfungsraum. Sie umfaßt eine Kanüle, deren freier Innenraum in einer Aufnahmestellung mit der Probeflüssigkeit in Berührung steht, und einen Stößel, der in der Kanüle zwischen zwei Endlagen geführt werden kann.

Es ist auf dem Gebiet der Gaschromatographie bekannt, zum Einspritzen einer abgemessenen flüssigen Probe in den beheizten Verdampfungsraum eines Gaschromatographen eine Injektionsspritze zu verwenden. Eine übliche Injektionsspritze besteht aus einer Kanüle, die an einem Hohlzylinder befestigt ist. und aus einem Dosierkolben, der innerhalb des Zylinders zwischen zwei das Dosiervolumen festlegenden Endlagen bewegbar ist. Es ist gleichfalls bekannt, r>m Dosierkolben einen in die Kanüle hineinragenden Stößel zu befestigen. Diese Maßnahme ist dann angebracht, wenn ein winziges, aber genau abgemessenes Probenvolumen, z. B. in der Größenordnung von einem Kubikmillimeter, in den Verdamp fungsraum eingespritzt werden soll. Beim praktischen Einsatz einer derartigen Injektionsspritze durchsticht die mit Probeflüssigkeit gefüllte Kanüle zunächst eine den Verdampfungsraum abschließende elasti sehe Dichtung; anschließend wird der Dosierkolben und mit ihm der Stößel niedergedrückt und die Probeflüssigkeit in den Verdampfungsraum ausgespritzt

Bei der Betrachtung der Funktion einer Injektionsspritze sind zwei Bewegungsarten zu unterscheiden. Bei der ersten Bewegungsart wird die Kanüle axial bewegt, und zwar zwischen einer Aufnahmestellung, in der ihr freier Innenraum mit der Probeflüssigkeit in Berührung steht und gefüllt wird, und einer Einspritzstellung, in der ihr Innenraum mit dem Verdampfungsraum in Berührung steht und in der das flüssige Probenvolumen in den Verdampfungsraum gespritzt wird. Der Stößel wird bei der Bewegung der Kanüle von der einen Stellung in die andere Stellung mitgenommen. Bei der zweiten Bewe_faungsart wird dei Stößel axial bewegt, und zwar zwischen einer rückwärtigen Endlage, bei der die Kanüle bereits mit Probeflüssigkeit gefüllt ist, und einer vorderen Endlage, bei der der Stößel das Probenvolumen bereits aus der Kanüle verdrängt hat. Im folgenden soll sich die Bezeichnung »Stellung« auf die Lage der Kanüle und die Bezeichnung »Endlage« auf die Lage des Stößels beziehen.

Es sind bereits Injektionsvorrichtungen für die Prozeß-Gaschromatographie vorgeschlagen worden, bei denen die beiden erwähnten, von der Kanüle und dem Stößel ausgeführten Bewegungsarten automatisch vonstatten gehen. In der deutschen Patentanmeldung P 16 23 086.7-52 wird z.B. eine Injektionsvorrichtung beschrieben, bei der das Ansauget! der Probeflüssigkeit, das Einführen der Kanülenaustrittsöffnung in den Verdampfungsraum, das Niederdrücken des Dosierkolbens und des Stößels und schließlich das zurückziehen der Kanüle in die Aufnahmestellung durch einen pneumatischen Antrieb erfolgt. Bemerkenswert an dieser Injektionsvorrichtung ist, daß die Bewegung des Dosierkolbens und damit auch die des Stößels von der einen in die andere Endlage aus der Bewegung der Kanüle zwischen Probeaufnahmestellung und Einspritzstellung hergeleitet ist.

Es hat sich nun gezeigt, daß einer Injektionsvorrichtung, die mit einem in der Kanüle axial bewegten Stößel arbeitet, ein Nachteil anhaftet, der zu verfälschten Analysenergebnissen führt; Dieser Nachteil macht sich insbesondere bei Prozeß-Gaschromato-

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•muhen bemerkbar, die mit Probeflüssigkeit stark Nach einer Weiterbildung der Erfindung; ist^ du.·

Senkender Zusammensetzung beaufschlagt wer- Kanüle der Injektionsvorrichtung mit ^ ^,J;

ST Der Grund für die Falschmessungen ist folgen- in den freien Innenraum uhrenden K nal yerseh

f": Der Stößel soll innerhalb der Kanüle zwischen der in der Aufnahmestellung von ^P™™'™

Se vorderen und seiner rückwärtigen Endlage 5 durchströmt ist, wobei dieser freie Innen raum

St /u bewegen sein. Daher ist zwischen der zvlin- Kanüle in der Aufnahmestellung klein gehaltenns ·

ASchi." Oberfläche des Stößels und der Innenwand Zwecks Ersparnis einer ™^fwen?f^η*^ ^_r-

^d _d ^SCKanü.e ein zwar enger Ringspa.t vorhanden, der richtung, die den Unterdruc in dem Rmgsalt tr

,her immerhin eine Stärke von einigen Hundertstel zeugt, .st nach ^eincr W^eity^blldu"?_m ^<:,_{n eine} auf

-M, eier besitzt. Dieser Ringspalt übt auf die in >o vorgesehen, daß d.e ^υπ1εΓ^^1υ1^_ΓΧ-η£ Ab-

Kn Innenraum der Kanüle" eintretende Probe- dem Prinzip der Wasserstra^ pumpeJjruntndc A

_igkcit eine Kapiliarwirkung aus. Ein Teil der sau^htung angesehen ^^ ^h _{durch deil}

£ okeit eine Kapillarwirkung aus. Ein Teil der saugvorrichtung angeschlossen st ProbeHüssrnkeit dringt folglich in den Ringspalt ein Probeflüssigke.t nach ihrem Durchgang durch und vermischt sich dort mit bereits früher cingedrun- freien Innenraum der Kanüle durc^rmnt st gener Flüssigkeit einer anderen Pobe. Wird der Stö- ₁₅ Ausführungsbe.spiele de Erf ^ndunj *™_{η n},_her

e, und ^t mit dieser in de, Verdamp- ^he^gz^

6a'Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ao g^raPhische Injektonsvorricntu, _Dosierkop, in

schromatographische Injektionsvorrichtung der Fig.2 den in Fig. ™^r£™.

SK^ erwähnten Art zu schaffen, die diesen einervergrölkrtenDarstellungund Nachteil nicht aufweist, bei der vielmehr eine Verm,- F. g. 3 einen Γβιΐ eine ^ g^aschroma g_nirdruck-

schun·· der gerade zu dosierenden Probeflüssigkeit Injektionsvorrichtung ^mll™^lu« °^er iden früherer Proben vermieden wird. >₅ leitung an ein orts es es^™ⁿ^ip_{hiscne lnjc}k-

Dice Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- JnF. g 1 ist ™£&$™^_κ* Konstruktion ,ös, daß der Ringspalt zwischen der Innenwand der [lötvorrichtung dargsieJU be d r _Lanesaus.

Kanüle und dem Stößel gegenüber dem freien Innen- besonderer Wert darauf gclcg wura raum der Kanüle auf Unterdruck gehalten ist. Diese dehnung möglichst kl η u aUcn. MaSnahme hat zur Folge, daß die in den Ringsp.lt 30 Die ^^^^^"^l^ Stück hereingedrungene Probeflüssigkeit in jeder Lage des teile und 2, ge ^ugsve^ a ^ ^ ^ StöBels und der Kanüle abgesaugt und mehl mehr gestellt sind M-Sde mit einer durchgehendem gerade zu dosierenden Probenvolumen beige- tungstrager 3 aus Melj»»· ^J m 1 Line ^_a

mischt wird. Der freie Innenraum der Kanüle besitzt den analen BohruiieJ versehen t L Sso e.n gezielt eingebautes Leck. Der Unterdruck im 35 terte Teil der Bohrung 4 ditn ^^s ^ _[xc.

Rn₄₁ pah sollte nur so groß gewählt werden, daß raum 5. In der ^"; f'^h-_e" ^* JSl durchhmwährend der Zeit, die zum überführen der Kanüle rung der Bohrung 4 »«J ^tt«_lv^anuoräthykn. die aus der Aufnahme- in die Einspntzstellung und zum Jene D.chtung 6 _? B au sr _l!mgebung der

Einspritzen benötigt wird, keine nennenswerte Menge den .^^3J^um _a^_e ⁿ _Bl. Der Verdampan Probeflüssigkeit aus dem fre.en Innenraum der 40 ;|£^ Heizung 7

Kanüle abgesaugt wird. KSSTr steht mit einer (nicht dargestellten) chro-

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor. daß beheizt, br stem mn tin ν _Verbind_ung. Senk-

bundenist. '" *» n_eh^_uscteil 2 umfaßt einen zylindrischen

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist Das Gelhaus JteM - ^u _{einen beid}seiuu ah-

dadurch gegeben, daß auf die Kanüle em ortsfestes, HoWnu.in9_f Λ- πτ «tsente _jq ^^ _püh_

KS^iS¹SAT 5Λ3£ί SSS !fÄfW -chf,,s a_X,a, Hewe.,

S2 S aun» befindet, und daß die Unterdrucklei- ^^f»^^,^ _Probenkopf 10 is. in den

tung an den Leckraum angeschlossen ,st. Diese Aus- 55 ^w* torJto^ ^ ^_{n vor}.

führungsform besitzt den Vorteil, daß de Unter- H^lraurn^ aes _rückwartige Erweiterung

druckleitung ortsfest an das Führungsstuck ange- de res End: 13 .^.'_c ⁿ _{hlungstrüger} 3 _{hinein und lu}il.

schlossen ist. , . . ",· „_rsle Dichtung 6 fest. Sein rückwärtiges Ende

Die Unterdruckleitung kann aber auch an em be- die> erste U chUing _{Hohlraums9 an}. _Es cnihaH

wegliches Bauelement der Injekt.onse.nr.chtung an- 6c „egt ^r ™ _{15 in der c}ine zweite, mit

geschlossen sein. Eine weitere Ausbildung der Erfm- ^/^Sf^gSchbreShung versehene Dichtung

dung zeichnet sich dadurch aus, daß auf der Kanüle einer^ mc, u ^ ^ _{wird d}

ein aufgeschobene,, innen mit einem Leckraum ve - angeordnet .^ ^ _{den ax}

sehenes Antriebselement befestigt ist, und daß die von dem vo™ _k „ _{für dic Kanülc} ,, Unterdruckleitung mit der Kanüle "i^^'J ⁵ Saften Das rückwänige Ende des Führungsstücks

den Leckraum angeschlossen ist. Bei dieser Ausbil- geha'tcn υ _nerseits ^b _unler Zwischenlage von 1 el-

dung sollte die Unterdruckleitung eine teilweise auf "^/ΐβ gegen eine durchbohrte Schraube 19 ab. gewickelte Kappillare sein.

die in ein Innengewinde des Gehäuseteils 2 eingeschraubt ist. Mit Hilfe dieser Schraube 19 läßt sich der auf die beiden Dichtungen 6 und 16 wirkende Dichtungsdruck einstellen.

Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß der Durchmesser der Axialbohrung 20 im vorderen Ende 13 des Probenkopfes 10 etwas größer gehalten ist als der Außendurchmesser der Kanüle 11, so daß ein von den beiden Dichtungen 6 und 16 nach rechts und links abgedichteter ringspaltförmiger Entnahmeraum 21 entsteht. Senkrecht zur Axialbohrung 20 sind in den Probenkopf 10 ein Zuleitrohr 22 und ein Ableitrohr 23 für Probeflüssigkeit eingeschweißt, die über Ouerbohrungen 24 und 25 mit dem Entnahmeraum 21 in Verbindung stehen. Die in periodischen Abständen zu analysierende Probeflüssigkeit strömt kontinuierlich vom Zuleitrohr 22 über den Entnahmeraum 21 in das Ableitrohr 23.

Die Bewegungen der Kanüle 11 und des Stößels 12 werden automatisch durch einen einzigen, unien am Gehäuseteil befestigten pneumatischen Antrieb 26 über eine Antriebsstange 27 und einen Antriebsarm 28 durchgeführt (Fig 1) Dabei wird von dem in der bereits erwähnten deutschen Patentanmeldung P 16 23 086.7-52 vorgeschlagenen und in der deutsehen Patentanmeldung P 16 73 030.6-52 konstruktiv näher ausgestalteten Prinzip Gebrauch gemacht, die Bewegungen eine«; Dnsierkolbens 29 und damit auch die des Stößels 12 von der einen in die andere Endlage aus der Bewegung der Kanüle 11 zwischen Probenaufnahmestellung und Einspritzstellung herzuleiten.

In den Fig. 1 und 2 sind die Aufnahmestellung der Kanüle 11 und die rückwärtige Endstellung des Stößels 12 gezeigt. Aus F i g. 2 geht hervor, daß die Kanüle 11 mit einem radialen, in den freien Innenraum 30 der Kanüle 11 führenden Kanal 31 versehen, und daß ihr vorderes, d. h. linkes Ende massiv ausgebildet ist. In der gezeigten Aufnahmestellung strömt die Probeflüssigkeit nicht nur durch den Entnahmeraum 21, sondern auch durch den freien, vom Stößel 12 nicht ausgefüllten Innenraum 30 der Kanüle II. der absichtlich klein gehalten ist. In dieber Anfangsstcllung wird Probeflüssigkeit vom freien Innenraum 30 der Kanüle 11 in den Ringspalt 32 zwisehen der Innenwand der Kanüle 11 und dem Stöße! 12 eindringen. Wird der pneumatische Antrieb 26 betätigt, so bewegt sich die Kanüle 11 nach links in ihre Dosierstellung. Der Stößel 12 bleibt hinter dieser Bewegung zurück und saugt, solange sich der Kanal 31 im Entnahmeraum 21 befindet, Probeflüssigkeil auf. Er gelangt dabei in seine vordere Endlage. Wird der pneumatische Antrieb 26 nun in Gegenrichtung betätigt, wird die Kanüle 11 nach rechts in ihre Aufnahmcstellung zurückbewegt. Der Stößel 12 bleibt wiederum hinter dieser Bewegung zurück, spritzt dabei die in der Kanüle 11 befindliche Probeflüssigkeit in den Verdampfungsraum 5 ein, bis er seine rückwärtige Endstellung erreicht hat.

Um zu verhindern, daß spätere Analysen durch eingedrungene Flüssigkeit verfälscht werden, ist der Ringspalt 32 auf Unterdruck gehalten. Gemäß F i g. I ist die Kanüle 11 dazu weit außerhalb ihres in der Aufnahmestellung gebildeten freien Innenraums 30 mit einer seitlichen öffnung 32' versehen, die sich innerhalb eines auf die Kanüle 11 geschobenen und mit dieser verschweißten, innen mit einem Leckraum 33 versehenen Antriebselements 34 befindet. An den Leckraum 33 ist eine bei der Bewegung der Kanüle 11 mitbevvegle Unterdruckleitung 35 angeschlossen, die als Kapillare ausgebildet ist. Ein Teil der Kapillare ist zu einer elastischen Feder 36 aufgewickelt. Si mündet in eine Absaugvorrichtung 37, die als Wasserstrahlpumpe ausgebildet ist. Die aus dem Ableitrohr 23 einströmende Probeflüssigkeit erzeugt den zum Absaugen der in den Ringspalt 32 eingedrungenen Probeflüssigkeit benötigten Unterdruck.

In F i g. 3 ist eine Ausführungsform der Injektionseinrichlung dargestellt, bei dem die Unterdruckleitung 35 an das aus F i g. 1 bekannte ortsfeste Führungsstück 17 angeschlossen ist. Dieses Führungsstück 17 enthält nun einen länglichen axialen Leckraum 38, durch den sich die Kanüle 11 bewegt. Die Unterdruckleitung ist durch einen Schlitz 39 im Gehäuseteil 2 und durch die Wand des Führungsstücks 17 direkt in den Leckraum 38 geführt. Es ist darauf zu achten, daß die Länge des Leckraums 38 in axialer Richtung so bemessen ist, daß sich die seitliche öffnung 32' in der Kanüle 11 sowohl in der Aufnahmestellung als auch in der Ausspritzstellung im Leckraum 38 befindet, damit unabhängig von der Stellung der Kanüle II ein Unterdruck in dem Ringspalt 32 aufrechterhalten wird. Die Kanten des Leckraums 38 unterstützen das Absaugen der Flüssigkeil in dem Ringspalt 32 dadurch, daß sie die an der Kanüle 11 anhaftende Flüssigkeit bei deren Bev«egun{i abstreifen. Diese Ausführungsform hat den Vorzug daß die Unterdruckleitung fest verlegt sein kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Gaschromatische Injektionsvorrichtung zum automalischen Dosieren und Einspritzen einer Probeflüssigkeit in einen Verdampfungsraum mit einer Kanüle, deren freier Innenraum in einer Aufnahmestcllung mit der Probeflüssigkeit >n Berührung steht, und mit einem in der Kanüle zwischen zwei Endlagen führbaren Stößel, d a durch gekennzeichnet, daß der Ringspalt (32) zwischen der Innenwand der Kanüle (11) und dem Stößel (12) gegenüber dem freien Innenraum (30) der Kanüle (U) auf Unterdruck gehalten ist.

2. Injektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanüle (11) außerhalb ihres in der Aufnahmestellung gebildeten freien Innenrauns (30) mit einer seitlichen öffnung (32') versehen ist, die mit einer an eine 2c Absaugeinrichtung (37) angeschlossenen Unterdruckleitung (35) verbunden ist.

3. Injektionsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Kanüle (ti) ein ortsfestes, innen mit einem länglichen Leckraum (38) versehenes Führungsstück (17) geschoben ist, daß die Länge des Leckraumes (38) derart bemessen ist, daß sich die seitliche Öffnung (32') in der Kanüle (¹I) in jeder Stellung innerhalb des Leckraumes (38) befindet, und daß die Unterdruckleitung (35) an den Leckraum (38) angeschlossen ist.

4. Injektionsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Kanüle (11) ein aufgeschobenes, innen mit einem Leckraum (33) versehenes Antriebselement (34) befestigt ist und daß die Unterdruckleitung (35) mit der Kanüle (11) mitbewegbar an den Leckraum (33) angeschlossen ist.

5. Injektionsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdruckleitung (35) eine teilweise aufgewickelte Kapillare (36) ist.

6. Injektionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanüle (11) mit einem radialen, in den freien Innenraum (30) führenden Kanal (31) versehen ist, der in der Aufnahmestellung von Pruneflüssigkeit durchströmt ist, und daß der freie Innenraum (30) der Kanüle (11) in der Aufnahmestellung klein ist.

7. Injektionsvorrichtung nach Anspruch 2 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdruckleitung (35) an eine auf dem Prinzip der Wasserstrahlpumpe beruhende Absaugvorrichtung (37) angeschlossen ist, welche von der Probeflüssigkeit nach ihrem Durchgang durch den freien Innenraum (30) der Kanüle (il) durchströmt ist.

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