DE2410449C3

DE2410449C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen einer Probeninjektionsspritze für Analysegeräte

Info

Publication number: DE2410449C3
Application number: DE19742410449
Authority: DE
Inventors: Urs Christen; Raymond Ernest Pecsar; Brent Earl Concord Wadsworth
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1973-03-05
Filing date: 1974-03-05
Publication date: 1980-11-13
Also published as: DE2410449B2; JPS5831534B2; JPS5026590A; IT1007619B; NL7402992A; AU6627874A; GB1469171A; CH589284A5; FR2220779B1; SE414276B; DE2410449A1; FR2220779A1

Description

Die Erfindung betrifft das Spritzen von Flüssigkeitsproben in ein Analysegerät und insbesondere die Reinigung der dazu benutzten Spritze im Anschluß an jeden Spritzvorgang.

Zum Einspritzen von Flüssigkeitsproben in Analysegeräte, beispielsweise Gaschromatographen, wurden zunächst Handspritzen verwendet, mit denen eine den Analysatoreingang verschließende Trennwand durchstochen wurde. Nachdem Einspritzen einer Probe wurde die Spritze herausgezogen und von Hand gereinigt.

Es ist bereits bekannt, die Reinigung einer solchen Spritze dadurch zu mechanisieren, daß der Spritzenkolben auf seinem Rückweg voll aus der Spritze herausgezogen und durch ein Lösungsmittelbad geführt wird, wobei das benutzte Lösungsmittel anschließend mittels Gasdruck durch den Spritzenraum, d.h. die Spritzenkammer und die Nadel, geschickt wird (US-Patentschrift 35 77 279).

Es ist auch bereits bekanntgeworden, eine Handspritze dadurch zu vermeiden, daß in den Analysatoreingang eine stehende Leitung eingeführt wurde und jeweils die Probe mittels Gasdruck durch diese Leitung in das Analysegerät gefördert wurde. Bei einer bekannten Anordnung dieser Art wurde ein mit der Flüssigkeitsprobe teilweise gefüllter Behälter verwendet, in den die zum Analysegerät führende Leitung bis unterhalb des Flüssigkeitsspiegels reichte, und der Raum oberhalb des Flüssigkeitsspiegels wurde mit einer Kammer verbunden, die ein vorbestimmtes Gasvolumen unter einem vorbestimmten Druck enthält. Durch diese vorbestimmte Gasmenge wurde eine etwa konstante Menge Probeflüssigkeit in das Analysegerät gedrückt und anschließend wurde der Behälterraum auf den im Analysegerät herrschenden Druck gebracht, so daß in der Verbindungsleitung verbleibende Flüssigkeit in den Behälter zurückströmen konnte (US-Patentschrift 34 75 964). Bei dieser bekannten Anordnung war es nicht möglich, die Verbindungsleitung zu reinigen. In der Verbindungsleitung befindliche Probenreste wurden deshalb beim nächsten Einspritzvorgang mit in das Analysegerät eingespritzt. Das galt auch dann, wenn in Abweichung von der bekannten Anordnung vorgesehen

würde, zwischen zwei Proben jeweils ein Lösungsmittel durch die Verbindungsleitung zu schicken. Auch von dem Lösungsmittel könnte ja nur eine der Probenmenge entsprechende Menge durch die Leitung geschickt werden, und eine solche Menge reicht zur Reinigung nicht aus, darüber hinaus würde die nächstfolgende Probe wieder durch das Lösungsmittel verunreinigt werden.

Die deiche Schwierigkeit besteht bei einer anderen Anordnung, bei der zwar ein Teil der zum Analysegerät ι ο führenden Leitung eine unbegrenzte Menge Lösungsmittel gereinigt und anschließend durch eine ebenso unbegrenzte Menge der nächstfolgenden Probeflüssigkeit vom Lösungsmittel gereinigt wird (US-Patentschrift 34 79 880). Diese bekannte Anordnung weist ein Umschaltventil auf, mit dem durch die Leitung strömende Flüssigkeit wahlweise in das Analysegerät oder einen Auffänger geleitet wird: De- vom Ventil zum Analysegerät führende Teil der Leitung wird dabei unter keinen Umständen gereinigt.

Es sind ferner mechanisierte Probeneinspritzanordnungen bekanntgeworden, bei denen eine Spritze mechanisch, ggf. auch vollautomatisch, so betätigt wird, daß sie eine Trennwand zum Analysegerät durchstößt. In solchen Anordnungen verwendete Spritzen weisen außer der Austrittsöffnung zum Spritzen der Flüssigkeitsproben in das Analysegerät eine Eingangsöffnung auf, so daß bei zurückgezogenem Spritzenkolben Flüssigkeit durch die Spritzennadel, die Spritzenkammer und die Austrittsöffnung, im folgenden kurz »Spritzenraum« genannt, hindurchgeschickt werden kann. Bei den bekannten Spritzen ist als Eingangsöffnung ein Seitenarm vorgesehen.

Bei einer bekannten Anordnung dieser Art ist ein Reinigen des Spritzenraums im Anschluß an jeden Probeneinspritzvorgang vorgesehen, wobei als Reinigungsflüssigkeit wahlweise die nächstfolgende Probenflüssigkeit oder ein Lösungsmittel verwendet werden kann. Die Menge an Reinigungsflüssigkeit war unbegrenzt, es wurde lediglich für eine bestimmte Zeit gereinigt (US-Patentschrift 36 04 269).

Eine andere bekannte Anordnung dieser letzteren Art weist ebenfalls eine automatisch betäligbare Spritze mit Eingangsöffnung in Form eines Seitenarms auf, und es ist für die Probeflüssigkeit ein geschlossener Flüssigkeitsbehälter vorgesehen sowie eine in den Flüssigkeitsbehälter einführbare Verbindungsleitung und eine Einrichtung zur Erzeugung eines Überdrucks im Flüssigkeitsbehälter (US-Patentschrift 37 54 443). Im Anschluß an eine Probeneinspritzung wurde eine unbegrenzte Menge Lösungsmittel durch den Spritzenraum gepumpt, wobei wieder das Volumen unbegrenzt war, und nach diesem Reinigen mit Lösungsmittel wurde die Verbindungsleitung in den Probenflüssigkeitsbehälter eingeführt und durch den erzeugten Überdruck Probenflüssigkeit in den Spritzenraum gefördert. Die in den Spritzenraum geförderte Probenflüssigkeitsmenge hing dabei wesentlich von der im allgemeinen unbekannten Größe des Raums oberhalb des Flüssigkeitsspiegel' .". üssigkeitsbehälter ab, der Viskosität der Probenflüssigkeit und dem verwendeten Gasdruck. Unter der Annahme konstanten Gasdrucks wird also bei dieser bekannten Anordnung die in den Spritzenraum gebrachte Menge der Probenflüssigkeit sehr klein sein, wenn die Probenflüssigkeit hohe Viskosität hat und der Behälter sehr stark gefüllt ist, andererseits wird eine sehr große Menge Probenflüssigkeit in den Spritzenraum gebracht, wenn der Behälter nur zum geringen Teil mit Probenflüssigkeit gefüllt ist und die Probenflüssigkeit sehr geringe Viskosität hat Im ersteren Fall ist es möglich, daß keine ausreichende Menge Probenflüssigkeit in die Spritze gelangt, so daß diese noch Reinigungsflüssigkeit enthält, in letzterem Falle besteht die Gefahr, daß die Probenflüssigkeit aufgebraucht ist, ehe der Überdruck ibgebaut ist, so daß die gesamte Probeflüssigkeit durch den Überdruck aus dem Spritzenraum herausgedrückt wird und beim anschließenden Einspritzen nur das den Überdruck erzeugende Gas, nicht aber Probenflüssigkeit, in das Analysegerät gespritzt wird.

Durch die Erfindung sollen deshalb ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen der Spritze zum Spritzen von Flüssigkeitsproben in ein Analysegerät verfügbar gemacht werden, bei denen diese Mängel nicht auftreten.

Zur Beseitigung dieser Mängel geht die Erfindung von der Überlegung aus, daß zur ausreichenden Reinigung des Spritzenraums eine im wesentlichen konstante Menge Reinigungsflüssigkeit durch den Spritzenraum geschickt werden sollte. Wird eine im wesentlichen konstante Menge Reinigungsflüssigkeit durch den Spritzenraum geschickt, besteht weder die Gefahr, daß bei hochviskösen Flüssigkeiten der Spritzenraum nicht ausreichend gereinigt oder sogar nicht ausreichend gefüllt wird, noch daß Flüssigkeit niedriger Viskosität in zu großem Umfang verbraucht wird, wie das immer der Fall ist, wenn mit konstanter Reinigungszeit gearbeitet wird.

Aufgrund dieser erfindungsgemäßen Überlegung ist die Aufgabe zu lösen, eine konstante Menge Reinigungsflüssigkeit durch den Spritzenraum zu schicken.

Ausgehend von den bekannten Verfahren zur Reinigung einer Spritze mit einer Austrittsöffnung zum Spritzen von Flüssigkeitsproben in ein Analysegerät und einer Eingangsöffnung, durch die zu analysierende Probeflüssigkeit oder Reinigungsflüssigkeit (zusätzliche Probeflüssigkeit oder Lösungsmittel) in den aus Spritzenkammer, Spritzennadel und Austrittsöffnung bestehenden Spritzenraum eintreten kann, bei dem die Reinigungsflüssigkeit durch den Spritzenraum geschickt wird, während die Spritzennadel vom Analysegerät zurückgezogen ist, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

a) zu Beginn des Reinigungszyklus die Eingangsöffnung der Spritze verschlossen wird,

b) die verschlossene Eingangsöffnung mit der in einem geschlossenen Flüssigkeitsbehälter befindlichen Reinigungsflüssigkeit verbunden wird,

c) der Raum oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Behälter entlüftet wird,

d) nach Beendigung der Entlüftung der Behälterraum für eine vorgegebene Zeit mit einer Kammer verbunden wird, die ein vorbestimmtes Gasvolumen unter einem vorbestimmten Druck enthält, und

e) während dieser vorgegebenen Zeit die Eingangsöffnung geöffnet wird, so daß eine etwa konstante Menge Reinigungsflüssigkeit durch den Spritzenraum strömt.

Durch die Entlüftung des Behälterraums oberhalb des Flüssigkeitsspiegels wird erreicht, daß vor Beginn des eigentlichen Reinigungsvorgangs der Druck im Behälter auf Atmosphärendruck gebracht wird, unabhängig davon, ob bei der im allgemeinen höheren Temperatur in der Umgebung eines Gaschromatographen durch

verdampfte Flüssigkeit im Behälter ein starker Überdruck aufgebaut wird, so daß der bei Beginn des eigentlichen Reinigungsvorgangs herrschende Oberdruck ausschließlich durch das vorbestimmte Gasvolumen festgelegt ist. Durch Verwendung eines vorbestimmten Gasvolumens unter einem vorbestimmten Druck wird darüber hinaus erreicht, daß nur eine bestimmte Menge Reinigungsflüssigkeit durch den Spritzenraum geschickt wird, sobald die entsprechende Menge Probenflüssigkeit aus dem Behälter entwichen ist, sinkt der Oberdruck auf Atmosphärendruck ab, so daß keine Förderung mehr zustandekommt.

Wenn gemäß einer speziellen Ausbildung der Erfindung der Behälterraum nach Druckausgleich von der Kammer getrennt wird, kann diese sofort erneut geladen werden und steht für den nächsten Reinigungszyklus zur Verfügung.

Zum Durchströmen des Spritzenraums mit der Reinigungsflüssigkeit muß eine bestimmte Zeit zur Verfügung gestellt werden. Diese Zeit wird man im Sinne eines zügigen Betriebsablaufs so wählen, daß die vorgesehene Flüssigkeitsmenge bei einer Flüssigkeit mittlerer Viskosität mit Sicherheit durch den Spritzenraum geströmt ist. Bei Proben sehr hoher Viskosität ist es dann möglich, daß bei Ablauf der Zeit die vorgesehene Flüssigkeitsmenge noch nicht vollständig durch den Spritzenraum geströmt ist. Statt nun die Zeit in solchen Fällen zu verlängern, wird gemäß einer anderen Ausbildung der Erfindung in solchen Fällen nach Druckausgleich im Behälterraum die inzwischen erneut mit Gas geladene Kammer nochmals für die vorgegebene Zeit mit dem Behälterraum verbunden. Dadurch wird die zur Verfügung stehende Förderenergie für die Flüssigkeit in etwa verdoppelt, so daß auch bei Flüssigkeiten hoher Viskosität die vorgesehene Flüssigkeitsmenge innerhalb der vorgesehenen Zeit durch den Spritzenraum geschickt wird.

Zweckmäßigerweise beträgt die konstante Menge Reinigungsflüssigkeit etwa das Zehnfache des Volumens des Spritzenraums und 'lessen Verbindung mit dem Behälter. Eine solche Menge reicht aus, die Restmenge von der vorangegi ngenen Flüssigkeit im allgemeinen auf weniger als 0,01 Volumenprozent zu verringern, was für praktisch alle Analysezwecke ausreicht.

Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses erfindungsgemäßen Verfahrens weist, analog zu den bekannten Anordnungen, eine für jeden Arbeitszyklus automatisch betätigbare Spritze mit einer Spritzöffnung und einer Eingangsöffnung, wenigstens einem mit einer von einer mit dem Spritzenraum verbundenen Flüssigkeitsentnahmekanüle und einen mit einer Druckgasquelle verbundenen Druckgaseinlaßkanüle druchdringbaren Trennwand abgeschlossenen Flüssigkeitsbehälter auf, und in Abweichung von den bekannten Anordnungen ist die Flüssigkeitsentnahmekanüle mit der Eingangsöffnung der Spritze verbunden, sind gleichartige geschlossene Flüssigkeitsbehälter für Probenflüssigkeit und Lösungsmittel vorgesehen, weist die Druckerzeugungseinrichtung eine Druckkammer und eine mit dieser verbindbare Druckgasquelle auf und ist das Innere des Flüssigkeitsbehälters über eine Ventilanordnung wahlweise mit der Druckkammer oder der Umgebungsluft verbindbar.

Bei einer bekannten Anordnung (US-Patentschrift 37 54 443) wies die in den Flüssigkeitsbehälter einführbare Verbindungsleitung eine Hohlnadel auf, deren Hohlraum in einer Stellung einerseits mit einer Druckgasquelle und andererseits mit dem Behälterinneren in Verbindung war, und in einer anderen Stellung das Behälterinnere mit der Öffnung der Spritzennadel verband, wobei jeder Flüssigkeitsbehälter in üblicher Weise mit einer Trennwand verschlossen war. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich eine etwas andere Ausführung bewährt, bei der eine Doppelkanüle vorgesehen ist, an deren eine Kanüle die Verbindungsleitung und an deren andere Kanüle die Druckkammer angeschlossen ist, wobei die Öffnung der mit der Druckkammer verbundenen Kanüle einen größeren Abstand von der Doppelkanülenspitze hat als die Öffnung der erstgenannten Kanüle. Eine solche Anordnung ist durch das erfindungsgemäße Verfahren möglich, weil bei diesem die Verbindungsleitung fest mit der Eingangsöffnung verbunden werden kann; wird, wie bei der bekannten Technik, die Flüssigkeit durch die Spritzennadel (Austrittsöffnung) eingeführt, muß jeweils eine Verbindung gelöst werden. Lösbare Verbindungen"*bringen aber immer Dichtungsprobleme mit sich, die bei einer solchen Ausbildung vermieden sind.

Die Ventilanordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung soll zweckmäßigerweise in einer bestimmten Folge betätigt werden, als besonders vorteilhaft hat sich dabei erwiesen, wenn die Ventilanordnung mit SoIenoideinrichtungen betätigbar ist

Abweichend davon hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Betätigungseinrichtung für die Spritze durch Gasdruck betätigbar zu machen, wie das auch bei der bekannten Anordnung der Fall ist Abweichend von der bekannten Anordnung trägt jedoch die Kolbenstange des Druckzylinders bei der speziellen Ausführungsform der Erfindung eine Querstange. An dieser Querstange kann der Spritzenkolben bzw. die Spritzenkolbenstange unmittelbar befestigt werden, auf jeden Fall bestimmt ihr Bewegungsweg den Kolbenhub. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung dieser Ausführungsform der Erfindung ist deshalb in den Bewegungsweg dieser Querstange wenigstens ein Dosierungsanschlag verbringbar.

Die Erfindung soll anhand der Zeichnung näher erläutert werden; es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines Probenanalysesystems mit teilweise schematisch dargestellten Teilen,

Fig.2 einen Teilschnitt der Spritze mit einer Eingangsöffnung in Form eines Seitenarms,

F i g. 3 einen Teilschnitt des Eintauchrohrs, das Teil des Speichermoduls nach Fig.4 ist; und eines Probengefäßes,

Fig.4 ein Schema des Fluiddrucksystems im Einspritz- und Vorratsmodul, und

Fig.5 ein Schema der Beziehungen zwischen Bauteilen eines Steuermoduls für das System sowie Teilen der Vorrats- und Einspritzmoduln.

Ein automatisches Probenanalysesystem 10 gemäß F i g. 1 weist ein Analysegerät 12 auf, beispielsweise einen Flüssigkeits- oder Gaschromatographen, einen Probeneinspritzmodul 14, durch welchen eine Flüssigkeitsprobe in das Analysegerät 12 eingespritzt wird; einen Probenvorratsmodul 16, welcher eine Anzahl von diskreten Flüssigkeitsproben enthält und welcher dem Einspritzmodul Flüssigkeitsproben zuführt; einen Computer 18, der so programmiert ist, daß er den Betrieb des Systems teilweise leitet und die Analyse einer gegebenen Probe betreffende Rohdaten aus dem Analysator empfängt und diese Daten in eine gewünschte nutzbare Form umarbeitet; eine Registriereinrich-

tung 20, die mit dem Analysegerät verbunden ist, um die Analyse von gegebenen Proben durch den Analysator betreffende graphische Information zu erzeugen; und einen elektronischen Steuermodul 22, der insgesamt den Betrieb der übrigen Teile des Systems 10 leitet.

Das System 10 arbeitet, kurz gesagt, folgendermaßen: Der Einspritzmodul 14 und der Probenvorratsmodul 16 sind miteinander in einer gewünschten Ausrichtung verbunden, beispielsweise in der in F i g. 1 dargestellten Ausrichtung, und sie sind lösbar mit dem Analysator 12 verbunden, bei welchem es sich um jede geeignete oder herkömmliche Bauart oder Konstruktion handeln kann, und eine Anzahl von Flüssigkeitsbehältern ist in dem Vorratsmodul 16 angeordnet. Der automatische Betrieb des Systems wird dann durch den Bediener eingeleitet, was dazu führt, daß eine vorbestimmte Menge von Probeflüssigkeit aus einem Behälter in dem Vorratsmodul 16 entnommen und dem Einspritzmodul 14 zugeführt wird, aus welchem eine vorbestimmte Menge der Probenflüssigkeit in das Analysegerät 12 eingespritzt wird. Das Analysegerät 12 verarbeitet die Flüssigkeitsprobe, und Daten, die sich aus dem Analyseprozeß ergeben, werden dem Computer 18 und/oder der Registriereinrichtung 20 zugeführt. Gleichzeitig wird die Identität der in das Analysegerät 12 eingespritzten Probe betreffende Information aus dem Vorratsmodul 16 einem Steuermodul 22 und von diesem aus der Registriereinrichtung 20 und dem Computer 18 zugeführt, so daß die aus dem Analysegerät 12 erhaltenen Daten mit dem betreffenden Behälter, aus welchem die Probe entnommen wurde, identifiziert sind. Nachdem die erste Flüssigkeitsprobe analysiert worden ist, wird Probeflüssigkeit aus einem zweiten Behälter von dem Vorratsmodul 16 zu dem Probeneinspritzmodul 14 geleitet und das Analyseverfahren wird wiederholt Wenn sämtliche Proben analysiert worden sind, ist der Betrieb des Systems 10 automatisch beendbar.

Vor dem Einspritzen jeder Flüssigkeitsprobe in das Analysegerät 12 werden die Strömungskanäle, durch weiche die Probe aus dem Vorratsmodul 16 in das Analysegerät 12 gelangt, gereinigt, um im wesentlichen sämtliche Spuren der vorhergehenden Probenflüssigkeit aus den Kanälen zu entfernen, bevor die nächstfolgende Probe in den Analysator eingeführt wird. Das Reinigen wird unter Verwendung der nächstfolgenden Probenflüssigkeit selbst oder unter Verwendung eines geeigneten Lösungsmittels und anschließend der nächstfolgenden Probenflüssigkeit ausgeführt, so daß die Möglichkeit einer Verunreinigung jeder gegebenen Flüssigkeitsprobe durch die vorhergehende Probe oder das Lösungsmittel auf ein Minimum reduziert ist. Das Lösungsmittel ist ebenso wie die Proben in dem Vorratsmodul 16 enthalten und wird in die zu reinigenden Kanäle bzw. Leitungen eingeleitet

Der Betriebsablauf des Systems 10 wird durch den Steuermodul 22 in Zusammenwirkung mit dem Computer 18 geleitet

Es sollte beachtet werden, daß die kurze Beschreibung der Arbeitsweise des Systems 10 vereinfacht und verallgemeinert worden ist, um das Gesamtverständnis der Funktionen und Zusammenhänge der verschiedenen Moduln und Teile des Systems 10 zu ermöglichen. Gewisse Teile des Systems 10 sind im folgenden getrennt beschrieben.

Fig.3 zeigt den Aufbau des Eintauchrohrs und dessen Zusammenwirken mit dem Flüssigkeitsbehälter, wenn das Eintauchrohr in diesen eingedrückt ist Das Eintauchrohr 430 weist eine zentrale rohrförmige Nade 460 mit einer Schubdüsenspitze 462 zum Durchbohre: der Trennwand 241 und einen zentralen Strömungska nal 464 auf. Der zentrale Strömungskanal steht mit eine Probenflüssigkeitsleitung 466 in Verbindung, die von de Nadel 460 zu der Seitenarmöffnung der Injektionssprit ze in dem Einspritzmodul führt. Der Kanal 464 ist zi dem Behälter hin in der Nähe der Spitze 462 übe öffnungen 468 geöffnet, die durch eine quer durch dii Nadel verlaufende Querbohrung gebildet sind. Dii öffnungen sind von der Spitze entfernt, so daß sie nich an der Durchbohrung der Trennwand beteiligt sind um blockiert werden. Wenn das Eintauchrohr 430 in den Behälter richtig positioniert ist, befinden sich dii öffnungen 468 ausreichend weit unterhalb des Spiegel: der Flüssigkeit im Behälter.

Die Nadel 460 ist von einer zweiten rohrförmigei Nadel 470 umgeben, die einen konischen Endteil 472 hat der an einer von der Spitze 462 Abstand aufweisender Stelle an der Nadel 460 befestigt und abgedichtet ist. Di< Nadel 470 bildet einen die Nadel 460 umgebendei Kanal 474, der mit dem Reinigungssystem und mit den Behälter über Öffnungen 478 in Verbindung steht, di< durch Querlöcher gebildet sind, welche sich durch die Wand der Nadel 470 erstrecken. Die Nadel 470 dringt se weit durch die Trennwand hindurch, daß sich die öffnungen 478 innerhalb des Behälters befinden. Di< Öffnungen 478 öffnen sich quer zu der Nadel 470, um zi verhindern, daß sie an dem Durchbohren der Trenn wand beteiligt sind.

Gemäß Fig.4 drückt das Reinigungssystem Flüssig keit aus dem Behälter 240b in den Einspritzmodul indem der Behälter einem kontrollierten Gasvolumer mit einem vorbestimmten Druck ausgesetzt wird. Da; Gasvolumen mit dem vorbestimmten Druck kann se betrachtet werden, als besitze es eine vorbestimmte Menge von Reinigungsenergie, die zu dem Produkt au: Druck und Volumen proportional ist. Die Druck χ Volumen-Energie des Reinigungsgases legt folglich genau die Flüssigkeitsmenge fest, die zu dem Einspritzmodul geleitet wird. Der Abfallsystemtank 202 wire während jedes Reinigungszyklus auf Atmosphärendruck gehalten. Wenn Flüssigkeit aus dem Behälter zurr Einspritzmodul gedrückt wird, sinkt der Druck irr Behälter, bis sich das Reinigungsgas auf einen Druck ausgedehnt hat, der ungefähr gleich dem Atmosphärendruck ist.

Wie schematisch in Fig.4 dargestellt, enthält das Reinigungssystem ein Druckregelventil 500, eine Druckkammer 502, ein Druckkammersteuerventil 504 und eir Entlüftungsventil 506. Das Regelventil 500 ist mit einet Druckgasquelle durch eine Versorgungsleitung 508 und einen in dem Vorratsmodul 16 angeordneten Druckverteiler 510 verbunden. Die Druckquelle kann jederi geeigneten oder zur Verfügung stehenden Aufbau haben. Sie liefert vorzugsweise Luft mit Überdrücken um 4,22 kp/cm² (60 psig) an den Verteiler 510 über die Leitung 508, die in den Modul 16 hineinführt

Das Regelventil senkt den Versorgungsdruck aul einen vorbestimmten kleineren Druck, beispielsweise 1,76 kp/cm² (25 psig). Das Ventil 500 kann vorzugsweise so eingestellt sein, daß der kontrollierte Druck in der durch den Bediener gewünschten Weise verändert werden kann. Eine Meßvorrichtung 512 ist dem Ventil 500 zugeordnet, so daß die Größe des kontrollierten Druckes überwacht werden kann.

Die Druckkammer 502 steht mit dem Regelventil 500 über das Steuerventil 504 in Verbindung, welches ein

Dreiwegemagnetventil mit einem kleinen Innenvolumen ist. Die Magnet- bzw. Solenoidbetätigungsvorrichtung 504a ist schematisch dargestellt; sie wird von dem Steuermodul 22 aus betätigt. Das Steuerventil 504 hat eine erste Betriebsstellung, in welcher die Druckkammer 502 mit dem Regelventil 500 in Verbindung steht, damit sie geladen wird. Diese Ventilstellung ist die »normale« Ventilstellung und die Druckkammer wird beinahe fortwährend im geladenen Zustand gehalten.

Die Druckkammer 502, die jeden geeigneten oder ι ο herkömmlichen Aufbau haben kann, ist nicht im einzelnen dargestellt. Die Druckkammer hat vorzugsweise ein Volumen von etwa 100 Mikroliter und wenn sie geladen ist, hat das gespeicherte Gas einen Überdruck von l,76kp/cm². Wegen des kleinen Druckkammervolumens kann sie schnell über das Regelventil 500 geladen werden, wenn das Steuerventil 504 in seiner normalen Stellung ist.

Das Steuerventilsolenoid 504a wird durch den Steuermodul 22 in eine zweite Ventilstellung gebracht, in welcher die Verbindung zwischen der Druckkammer und dem Regelventil 500 gesperrt ist und die Druckkammer mit der Eintauchrohrnadel 470 über eine Leitung 520 mit kleinem Innenvolumen in Verbindung steht. Diese Verbindung ermöglicht der Druckkammer, sich über die Nadel 470 in das ungefüllte Gasvolumen des Behälters und das Anschlußleitungsvolumen zu entladen. Die Druckkammer entlädt sich verhältnismäßig schnell und kommt bei einem Anfangsdruck Pi ins Gleichgewicht. Nach einigen Sekunden kehrt das Steuerventil 504 in seine normale Stellung zurück, und der Druckspeicher wird wieder geladen.

Der Anfangsdruck Pi hängt von einer Anzahl Faktoren gemäß der Gleichung

Pr Vr +PsVs = Pi(Vr + Vs) Gleichung 1

Ps V₁ = Pi Vs - Ps Vs

Gleichung 2

10

Vs = gesamtes Gasvolumen des Flüssigkeitsprobenbehälters und der Verbindungsleitung

Ps = Druck im Flüssigkeitsbehälter am Ende des Reinigungsvorgangs

Pi = Anfangsdruck im Flüssigkeitsbehälter nach Beginn der Reinigung vor einer Flüssigkeitsbewegung

Vr = Volumen des Lösungsmittels oder der Probeflüssigkeit, die durch das System gespült wird

Pr

Für Ps = -j- ist Gleichung (2) gelöst worden und in

der folgenden Tabelle sind die Werte zusammengestellt, um die relative Unabhängigkeit der Größe des Spülvolumens Vr von einer Variation des freien Gasvolumens Vs darzustellen.

ab. Für ein Druckkammervolumen Vr, das kleiner ist als das ungefüllte Gasvolumen des Flüssigkeitsbehälters Vs ist klar, daß der Anfangsdruck Pi sehr stark von Vs abhängt. Das Gas volumen Vs oberhalb des Flüssigkeitsspiegeis in einem Behälter von 2000 Mikroliter Inhalt kann normalerweise zwischen 250 und 1750 Mikroliter liegen. Wenn sich beispielsweise 250 Mikroliter Lösungsmittel oder Probenflüssigkeit im Behälter befinden, beträgt das freie Gasvolumen 1750 Mikroliter. Da eines der Ziele der Erfindung darin besteht, mit einer relativ konstanten Flüssigkeitsmenge zu reinigen, obwohl der freie Gasraum im Behälter zwischen Vs und ¹Ie, des Behältervolumens liegen kann, war es notwendig, eine Einrichtung zu entwickeln, durch die das Volumen des Reinigungsmittels innerhalb eines großen Bereichs von freiem Gasvolumina und Viskositäten konstant ist.

Durch Versuche wurde festgestellt, daß die Verwendung eines kleinen Druckkammervolumens im Vergleich zum Bereich des freien Behältergasvolumens eine optimale Konfiguration ergibt Vorzugsweise wird das Druckkammervolumen nach der Ladung vom Behälter getrennt. Wenn der eingeschwungene Zustand in dieser Konfiguration betrachtet wird, kann gezeigt werden, daß für den isothermischen Zustand gilt

(abgegebene Energie = eingegebene Energie — verbleibende Energie), worin bedeuten

Pr = Druck in der Druckkammer vor Beginn der

Ladung
Vr = Druckkammervolumen

Tabelle

Pi

V₁

2 Vr
15 Vr

5/6 Pr 3/8 Pr

3 Vr
15/8 Vr

Die Tabelle zeigt, daß für 2Vr< Vs < 15Vr sich ergibt, daß 15/8 Vr < Vf < 3 Vr.

In dem bevorzugten und dargestellten System hat die Injektionsspritze ein Innenvolumen von ungefähr 10 Mikroliter, und die Probenleitung 466 hat ein Innenvolumen von etwa 10 Mikroliter. Es ist festgestellt worden, daß beim Reinigen eines solchen Systems mit einem Flüssigkeitsstrom, der etwa gleich dem zehnfachen der Summe der Spritzen- und Leitungsvolumina ist, die Menge an Restmaterial in dem gereinigten Volumen auf bleibend niedrige Werte verringert wird, beispielsweise auf weniger als 0,01 Volumenprozent. Demgemäß bewirkt in dem bevorzugten System die auf 1,76 kp/cm² (25 psig) aufgeladene 100-Mikroliter-Druckkammer, daß ein Reinigungsvolumen von Lösungsmittel und/oder Probenflüssigkeit von ungefähr 200 Mikroliter erzeugt wird. Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, gilt im eingeschwungenen Zustand, 187 < V/ < 300 Mikroliter für Vr= 100. Da das System mit einer zweckmäßigen festen Spülzykluszeit arbeitet, die kleiner sein kann als die Zeit zum Erreichen des Gleichgewichtszustandes, wird nicht der volle durch Vr angegebene Wert gespült. Es können deshalb normalerweise wenigstens sechs Reinigungszyklen mit einem einzigen Behälter von 2 Milliliter Inhalt gefahren werden, der ursprünglich bis zum Niveau von 1750 Mikroliter gefüllt worden ist, so daß ein freier Gasraum von 250 Mikroliter verbleibt

Es ist ein Verfahren bekannt, kalibrierte Mengen von Strömungsmittel aus einem Behälter in einen anderen zu bewegen, und ferner sind Verfahren bekannt, bei denen eine vorgegebene Energie als Hauptantrieb verwendet wird, die in einem festen Volumen unter einem festen Druck gespeichert ist Bei diesen bekannten Verfahren sind jedoch keine Versuche gemacht worden, das unbekannte freie Gasvolumen im Probenbehälter zu kompensieren.

Bei diesen bekannten Verfahren war das Volumen eines Akkumulators mit dem momentanen Druckwert Pr immer erheblich größer als das unbekannte freie Gasvolumen im Probenbehälter, und der Effekt dieses freien Gasvolumens auf den Anfangsdruck im Akkumulator zu Beginn der Entladung des Akkumulators in den

Probenbehälter war minimal. Mit anderen Worten galt Pr = Pi, da Vr > Vs. Um solche Anordnungen zur Bewegung sehr kleiner Flüssigkeitsmengen brauchbar zu machen, muß Pr sehr klein gewählt werden. Da Vr groß ist, muß Pr einen Wert geringfügig oberhalb des Atmosphärendrucks haben, oder das System muß unter Unterdruck betrieben werden. Solche Systeme erfordern sehr aufwendige und präzise Druckregulatoren, da selbst eine geringe Änderung des Druckes eine große Änderung von Pr Vrnach sich zieht. Weiterhin waren in diesen bekannten Systemen die Annahmen inhärent, daß sich der Akkumulator entlädt, bis der Druck sich ausgleicht, und daß das Volumen des bewegten Materials durch die folgende Beziehung gegeben ist:

Momentaner Druck — Anfangsdruck zu Beginn der Entladung Anfangsdruck zu Beginn der Entladung

(Akkumulatorvolumen).

Diese Gleichung berücksichtigt nicht den Strömungswiderstand von viskoseren Lösungsmitteln oder andere merkliche Energieverluste im System, wie Verluste durch Oberflächenspannung, die bei Systemen mit geringen Druckunterschieden beachtliche Auswirkungen haben können. Bei diesen bekannten Verfahren fällt deshalb der Druck im Akkumulator am Ende der Entladung nicht auf den Druck am Beginn der Entladung. Für die erforderliche Niederdruckladung im Akkumulator für kleines Pr Vr ist ein größerer Prozentsatz der Energie nicht verfügbar, je nach der Viskosität und anderen physikalischen Eigenschaften der Probenflüssigkeit.

Einige Probeflüssigkeiten haben bei Raumtemperatur hohe Dampfdrücke und, wenn die Druckkammer (oder der Akkumulator) in einen Behälter mit einer solchen Flüssigkeit entladen würde, könnte der Partialdruck des Dampfes in Verbindung mit der Pr Vr-Energie des Reinigungsgases bewirken, daß eine überreichliche Menge Flüssigkeit aus dem Behälter hinausgedrückt wird. Demgemäß wird in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, nachdem die Nadelanordnung in einen Behälter eingeführt worden ist, das Entlüfungsventil 506 geöffnet, um über die Nadel 470, die Leitung 520 und das Ventil 506 eine Verbindung des Behälters mit Atmosphärendruck zu erlauben. Das Ventil 506 wird durch ein Solenoid 506a betätigt, welches von dem Steuermodul 22 aus erregt und entregt wird. In der normalen Folge ist der Seitenarm der Spritze geschlossen, wenn die Entlüftung 506 geöffnet ist

Nachdem das Entlüftungsventil 506 geöffnet worden ist, um den Behälter tu entlüften, wird es wieder geschlossen und das Behältergasvolumen ist im wesentlichen auf Atmopshärendruck. Das Steuerventil 504 wird anschließend betätigt, um die Druckkammer in den Behälter zu entladen, so daß die Probenflüssigkeit, die Leitung und die Injektionsspritze mit einem vorbestimmten gesteuerten Oberdruck beaufschlagt werden. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bewilligt der Steuermodul eine Zeitspanne von einer Minute, während welcher die Reinigung ausgeführt wird Die Reinigung wird normalerweise innerhalb der bewilligten Zeit vollendet.

Wenn eine Probenflüssigkeit eine verhältnismäßig hohe Viskosität hat (z. B. größer als 1 cp), ist ihr Strömungswiderstand verhältnismäßig groß und es kann sein, daß eine einzige Entladung der Druckkammer keine ausreichende Energie für eine vollständige Reinigung während der bewilligten Reinigungsperiode von einer Minute liefert In solchen Fällen kann der Bediener den Steuermodul in die Lage versetzen, das Steuerventil 504 so zu betätigen, daß die Druckkammer während der Reinigungsperiode, z. B. nachdem 30 s verstrichen sind, ein zweites Mal entladen wird. Die zusätzliche Pr Vr-Energie, die folglich dem Behälter zugeführt wird, gleicht die hohe Viskosität aus. Nachdem die Reinigung vollendet ist, wird die Eintauchrohranordnung aus dem Gefäß herausgezogen.

In Fig.4 sind die Einspritz- und Vorratsmoduln 14

bzw. 16 schematisch durch unterbrochene Linien zusammen mit den verschiedenen Elementen des Druckluftsystems für die Betätigung der Versteller in den Moduln dargestellt.

Wie in Fig.4 gezeigt, steht der Injektionsspritzenschlittenversteller 34 mit einem Magnetsteuerventil 530 in dem Vorratsmodul mittels einer Leitung 532 in Verbindung. Das Steuerventil 530 ist seinerseits durch eine Leitung 534 mit dem Druckverteiler 510 verbunden. Das Ventilsolenoid 530a wird von dem Steuermodul 22 aus erregt und entregt, um den Betrieb des Ventils zu steuern. Wenn der Versteller 34 betätigt wird, um den Spritzenschlitten zu dem Analysatoreinlaß 12a oder dem Abfallaufnehmer zu transportieren, wird das Ventil 530 betätigt, um Hochdruckluft zu dem Versteller 34 zu leiten. Der Schlitten wird zurückgezogen, indem das Ventil 530 betätigt wird, um den Versteller 34 zu entlüften, so daß die Verstellerrückholfeder den Schlitten zurückzieht.

Das doppeltwirkende Kolbenbetätigungsorgan 132 steht mit dem Verteiler 510 an einem Ende über eine Leitung 540, ein Steuerventil 542 und eine Leitung 544 in Verbindung. Das entgegengesetzte Ende des Betätigungsorgans 132 steht mit dem Verteiler über eine Leitung 546, ein Steuerventil 548 und eine Leitung 550 in Verbindung. Die Ventile 542 und 548 werden jeweils durch Solenoide 542a, 548a betätigt, die mit dem Steuermodul elektrisch verbunden sind. Die Ventile 542, 548 sind wie das Ventil 530 aufgebaut, um entweder Hochdruckluft zu ihren entsprechenden Enden des Betä-tigungsorgans 132 zu liefern oder um das Betätigungsorgan zu entlüften, je nach Erregung der Solenoide. Wenn beide Ventile Druckluft zu dem Betätigungsorgan 132 leiten, ist der Kolben durch das Betätigungsorgan kraftschlüssig positioniert, wie ober bereits erwähnt Diese Betätigung der Ventile erfolg;

so nur, wenn der Querstab 140 an dem einen oder anderen der Dosierungsanschläge 134, 136 anliegt, die in Fig. 4 schematisch dargestellt sind, um das Zurückziehen des Dosienungsanschlagelements zu ermöglichen.

Das einfachwirkende Eintauchrohrbetätigungsorgan 434 steht mit dem Verteiler 510 über eine Leitung 554, ein Steuerventil 556 und eine Leitung 558 in Verbindung. Das Steuerventil 556 weist ein Solenoid 556a auf. welches mit dem Steuermodul 22 elektrisch verbunden ist. Das Ventil 556 ist in derselben Weise aufgebaut und arbeitet in derselben Weise wie das Ventil 530.

Wie aus Fig.4 ersichtlich, verlaufen die Druckleitungen 532, 540 und 546 sowie die Verbindungsleitung 466 sämtlich zwischen den Vorrats- und Einspritzmoduln. Außerdem, wie oben erwähnt, gehen elektrische Leitungen für die Dosierungsanschläge 134,136 und das Abfallsystemsolenoid 214 von dem Vorratsmodul zu dem Einspritzmodul.
F i g. 5 zeigt schematisch die funktioneilen Beziehun-

gen der Teile des elektronischen Steuermoduls 22, so wie sie mit den übrigen Teilen des Systems 10 in Beziehung stehen. Der Einfachheit halber wird die gesamte Arbeitswfc.se des Systems 10 mit Bezug auf F i g. 5 beschrieben.

Für den Zweck der folgenden Beschreibung wird angenommen, daß bis zu vier Probenbehältertabletts in den Vorratsmodul eingesetzt worden sind und daß die Behälter so angeordnet sind, daß die Proben- und Lösungsmittelbehälter in einer gewünschten Reihenfol· ge um den Drehteller herumgehen. Weiter wird angenommen, daß die Tasche in der Entnahmestation leer ist und daß das System 10 an einen Computer 18 angeschlossen ist, der so programmiert ist, daß er lediglich durch das Analysegerät 12 erzeugte Daten verarbeitet, statt den Gesamtbetrieb des Systems 10 zu steuern.

Der Steuermodul 22 ist mit einer Frontplatte (nicht dargestellt) für Schalter und Anzeigeeinrichtungen versehen, die für den Bediener zugänglich sind. Zum Starten des Betriebs des Systems 10 drückt der Bediener eine an der Frontplatte vorgesehene »Netz«-Schalttaste, die der Schaltung 580 zugeordnet ist, welche bewirkt, daß logische Schaltungen in dem Steuer.TiOdul mit Niederspannung versorgt werden.

Der Bediener drückt dann eine »Computer Enable«- Schalttaste, die der Schaltung 584 zugeordnet ist, um den Betrieb des Computers freizugeben, und eine »Temperaturprogramm Enable«-Schalttaste, die der Schaltung 586 zugeordnet ist. Wenn z. B. ein Gaschromatograph in dem System verwendet wird, müssen bestimmte Temperaturzustände darin eingestellt werden, bevor er zum Analysieren von Proben verwendet werden kann. Die Temperaturprogrammfreigabeschaltung 586 ermöglicht, daß diese Zustände abgefühlt werden, und liefert, wenn diese Zustände aufgebaut worden sind, ein Signal an die logische Schaltung 582, um den weiteren Beirieb des Systems 10 freizugeben.

Desgleichen ermöglicht die Computerfreigabeschaltung 584 dem Computer, der logis zhen Schaltung 582 zu signalisieren, wenn der Compute · in die Lage versetzt ist, in seinem Betrieb fortzufahren.

Wenn sowohl der Computer als auch das Analysegerät freigegeben sind, drückt der Bediener eine »Bereit«-Schalttaste, die der Schaltung 590 zugeordnet ist, die die Versorgung mit höherer Spannung zum Betätigen der Solenoide und der Registriereinrichtung aus einem Netzteil 592 freigibt. Das Netzteil 592 liefert den Solenoiden in den Einspritz- und Vorratsmoduln Strom über eine Solenoidspeiseschaltung 594, welche einzelne Solenoidsteuerschalter aufweist. Die Leistungssteuerung 592 bewirkt außerdem, daß die Registriereinrichtung freigegeben wird.

Eine Probenvolumenwählschaltung 596 legt fest, welcher Dosierungsanschlag in dem Einspritzmodul während der Analysezyklen betätigt wird. Diese Schaltung weist Frontplattenschalter auf, mittels welchen der Bediener die gewünschte Probendosierung wählen kann. Wenn einer der Schalter betätigt wird, wird eine Ablaufsteuerschaltung 600 in die Lage versetzt, in zweckmäßigen Zeitpunkten während des Betriebs des Systems die Betätigung des gewählten Dosierungsanschlags zu bewirken.

Das System 10 ist in der Lage, wiederholte Dosen jeder Probenflüssigkeit zur aufeinanderfolgenden getrennten Analyse jeder Dosis in das Analysegerät einzuspritzen. Eine »Einspritzung pro Gefäß«-Schaltung 602 und eine Einspritzzählerschaltung 604 wirken mit der logischen Schaltung 582 zusammen, um diese Funktion zu ermöglichen. Die Schaltung 602 weist mehrere Wählschalter auf der Frontplatte auf, und es wird für den Zweck dieser Beschreibung angenommen, daß der Bediener den Schalter betätigt, der eine einzige Einspritzung pro Gefäß angibt

An dieser Stelle ist das System 10 bereit, Proben zu analysieren. Die Proben können eine nach der anderen unter der Steuerung durch den Bediener analysiert werden, wobei zum Analysieren jeder aufeinanderfolgenden Probe der Betrieb des Systems durch den Bediener von Hand gestartet werden muß. Andererseits besteht die Möglichkeit, das System in die Lage zv versetzen, jede aufeinanderfolgende Pfobe automatisch zu analysieren, ohne daß eine Mitwirkung des Bedieners erforderlich ist

Eine Betriebsschaltung 610 arbeitet mit der logischen Schaltung 582 zusammen, um das System so zu steuern, daß es automatisch oder nicht automatisch arbeitet Die Betriebsschaltung 610 weist mit »Einzel« und »Multi« bezeichnete Wählschalter auf und es wird angenommen, daß der Bediener den »Multi«-Wählschalter betätigt, so daß sämtliche Proben in dem Vorratsmodul automatisch analysiert werden.

Da die Tas he in der Entnahmestation des Vorratsmoduls leer ist, liefert die Steuerschaltung 582 ein Betätigungssignal an eine Drehplattenmotorsteuerschaltung 612, die ihrerseits über eine Zweirichtungsspeiseschaltung 614 den Betrieb des Drehplattenantriebsmotors 340 startet. Der Motor 340 treibt die Drehplatte an, bis durch den Mikroschalter 382 ein Probenbehälter in der Entnahmestation abgefühlt wird. Das durch den Mikroschalter 382 erzeugte Signal wird zu einer Decoderschaltung 616 übertragen, von welcher aus das Signal sowohl zu der logischen Schaltung 582 als auch zu der Ablaufsteuerschaltung 600 übertragen wird. Die logische Schaltung 582 versetzt die Ablaufsteuerschaltung 600 in die Lage weiterzulaufen, während das aus dem Decoder 616 an die Ablaufsteuerschaltung abgegebene Signal die Ablaufsteuerschaltung in die Lage versetzt, sowohl eine Reinigung als auch ein Einspritzen von Probenflüssigkeit freizugeben.

Danach bewirkt die Ablaufsteuerschaltung 600, daß die Systemteile folgende Schritte ausführen:

1. Der Spritzenschlitten 70 wird vorgeschoben, um die Nadel 94 in den Abfallaufnehmer 200 einzuschieben;

2. das Betätigungsorgan 132 für den Kolben 92, welcher am Anfang in seiner Stellung ist, in welcher er vollständig niedergedrückt ist, wird mit Fluiddruck beaufschlagt, um den Kolben in die niedergedrückte Stellung zu drängen;

3. die Eintauchrohranordnung 430 wird in den Probenbehälter in der Entnahmestation gedrückt;

4. das Entlüftungsventil 506 wird geöffnet, um Dampfdruck aus dem Behälter abzulassen;

5. das Entlüftungsventil 506 wird wieder geschlossen;

6. das Druckkammersteuerventil 504 wird betätigt, um die Druckkammer in den Behälter zu entladen;

7. das Betätigungsorgan 132 des Spritzenkolbens wird betätigt, damit der Kolben 92 zu der Seitenarmöffnung zurückgezogen wird;

8. es wird eine Verweilperiode geschaffen, während welcher das Reinigen der Probenleitung 466 und der Spritzenanordnung 72 vollendet wird;

9. die Eintauchrohranordnung wird aus dem Behälter herausgezogen;

10. ein Dosierungsanschlagsolenoid wird erregt, um eine Voreinstellung eines Dosierungsanschlags vorzunehmen;

11. der Kolben 92 wird bis zu dem Dosierungsanschlag niedergedrückt, woc'urch die Spritzenseitenarmöffnung geschlossen wird;

12. der Spritzenschlitten wird zurückgezogen, um die Nadel 94 aus dem Abfallaufnehmer herauszuziehen;

13. der Abfallaufnehmer wird in seine zurückgezogene Stellung gebracht;

14. der Schlitten 70 wird vorgeschoben, um die Nadel 94 in den Analysatoreinlaß 12a zu schieben;

15. der Druck auf den Kolben des Kolbenbetätigungsorgans 132 wird ins Gleichgewicht gebracht;

16. das Dosierungsanschlagsolenoid wird entregt, um das Anschlagelement zurückzuziehen;

17. der Kolben 92 wird bis zur Grenze seiner Arbeitsbewegung in das Spritzenrohr eingeschoben;

18. der Spritzenschlitten 70 wird zurückgezogen, um die Nadel 94 aus dem Analysatoreinlaß herauszuziehen;

19. der Abfallaufnehmer 200 wird wieder in die Stellung zwischen der Nadel 194 und dem Analysatoreinlaß gebracht; und

20. das Kolbenbetätigungsorgan wird entregt.

Die aufgezählten Schritte werden jeweils unmittelbar nach dem vorhergehenden Schritt ausgeführt, mit Ausnahme der Schritte 6 und 10, die vorzugsweise eine Verzögerung von 4 Sekunden vor dem nachfolgenden Schritt erfordern. Das ergibt sich durch die Zeit, die benötigt wird, um die Druckkammer vollständig zu entladen; und jedesmal, wenn das Steuerventil 504 betätigt wird, um die Druckkammer zu entladen, folgt die Verzögerungsperiode.

Die Zeitverzögerungsperioden werden durch eine Taktschaltung 620 festgelegt, die zeitgesteu^rte Impulse an die Ablaufsteuerschaltung 600 abgibt.

Wenn eine viskose Probenflüssigkeit eingespritzt werden soll, kann der Bediener eine Schaltung 622 für hohe Viskosität freigeben, die die Ablaufsteuerschaltung 600 in die Lage versetzt, die Druckkammer während der Verweilperiode des Schrittes 8 ein zweites Mal in den Behälter zu entladen.

Wenn die Probe tatsächlich in den Analysator eingespritzt wird, sendet die Ablaufsteuerschaltung 600 ein entsprechendes Bestätigungssignal. Wenn das Fluid eingespritzt ist, liefert die Ablaufsteuerschaltung ein Signal an die logische Schaltung 584, den Einspritzungszähler 604, eine Analysezeittaktschaltung 630, eine Hilfszeittaktschaltung 632, den Rekorder 20 und einen dem Rekorder zugeordneten Integrator. Die logische Schaltung 582 startet den Betrieb des Computers über die Enable-Schaltung 584, su daß Daten aus dem Analysator durch den Computer verarbeitet werden. Der Einspritzungszähler 604 empfängt und speichert das Einspritzungssignal für den Vergleich mit der geforderten Anzahl von Einspritzungen pro Behälter, die durch die Schaltung 602 gewählt ist. Das dem Rekorder zugeführte Signal bewirkt, daß auf dem durch den Rekorder erzeugten Diagramm eine Einspritzungsmarkierung angegeben wird.

Der Integrator ist eine Vorrichtung, die die Fläche unter der durch den Rekorder erzeugten Kurve integriert und die zusammen mit einem Computer verwendet werden kann. In einigen Anlagen, in welchen ein Computer nicht zur Verfugung steht, wird anstelle des Computers ein Integrator verwendet Der Integrator wird durch das Einspritzungssignal betätigt, so daß er sofort in Betrieb ist, wenn der Rekorder die Analysenergebnisse zu erzeugen beginnt

Die Analysezeittaktschaltung 630 empfängt Taktimpulse aus der Taktschaltung 620 und reguliert die Länge der Analysezeitspanne. Die Länge der Analysezeit wird durch den Bediener über eine Zeitsteuerschaltung 634 vorangestellt Der Bediener kann die Zeit durch zwei Skalenschalter voreinstellen, die in Einheiten von 10 Minuten und einer Minute abgestuft sind. Wenn das Einspritzungssignal durch die Analysetaktschaitung 630 empfangen wird, beginnt sie mit der Zeitsperre.

Die Analysezeittaktschaltung 630 gibt ein Ausgangssignal an die logische Schaltung 582 und ein weiteres Ausgangssignal an eine Anzeigesteuerschaltung 636 ab. Wenn die Analysezeittaktschaltung 630 in Zeitsperre ist, bewirkt das Ausgangssignal der logischen Schaltung die Beendigung des ersten Probenanalysezyklus und gibt die Analyse der nächstfolgenden Probe frei. Das Ausgangssignal der Anzeigesteuerschaltung 636 ermöglicht die verstrichene Analysezeit auf der Frontplatte durch eine Anzeigeschaltung 638 anzuzeigen. Der Bediener kann das Anzeigen der verstrichenen Zeit bewirken, indem er eine »verstrichene Zeit«-Taste niederdrückt, die einen Teil der Anzeigewählschaltung 640 bildet.

Die Hilfszeittaktschaltung 632 ist einer Hilfsvorrichtungssteuerschaltung 642 zugeordnet, die die Betätigung von Hilfsvorrichtungen, wie etwa Ventilen in dem Analysator, reguliert In einigen Fällen kann es erwünscht sein, eine oder mehrere physikalische Bedingungen, wie etwa die Temperatur, in dem Analysator in einem vorbestimmten Zeitpunkt während der Analyse zu ändern. Die Hilfsvorrichtung wird von der Schaltung 642 und der Hilfszeittaktschaltung 632 aus betätigt, damit sie die gewünschte Zustandsänderung bewirkt. Der Bediener steuert die Zeit während der Analyse, wenn die Hilfsvorrichtung durch eine Zeitsteuerschaltung 644 arbeitet, die in Funktion und Aufbau mit der oben beschriebenen Schaltung 634 identisch ist.

Wenn der Probenbehälter zum erstenmal in die Entnahmestation gebracht wird, werden die Mikroschalter 401—408 entsprechend betätigt, um ein Binärsignal zu erzeugen, welches die Tablett- odei Gcstellkennung und den Ort des Behälters in diesen: Tablett angibt. Die Schalter sind für den Zweck diesei Beschreibung schematisch und außerhalb ihrer Positior in F i g. 5 dargestellt. Das Ausgangssignal des Schalten wird zu einer Decoderschaltung 650 geleitet, die ihrerseits ein Ausgangssignal an den Computer, einer i)rucker des Rekorders und die Anzeigesteuerschaltunj; 636 abgibt. Wenn eine Einspritzung ausgeführt worder ist und wenn der Betrieb des Computers und de! Rekorders gestattet worden ist, wie beschrieben bewirkt das Ausgangssignal des Decoders 650, daß die Behälter- und Tablettnummern auf die Ausgangsdater aus dem Rekorder und Computer aufgedruckt werden Die Behälter- und Tablettnummer kann außerdem au der Frontplatte angezeigt werden, wenn der Bedienei eine Anzeigetaste drückt, die einen Teil der Schaltung 640 bildet. Der Bediener kann auf diese Weis« unmittelbar die Identität des gerade analysiertet Probenbehälters feststellen.

Wenn die Analyse der ersten Probe abgeschlossen isl gibt die Analysezeittaktschaltung 630 ein Signal an di< logische Schaltung 582 ab, die ihrerseits einen weiterei

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Zyklus einleitet, indem sie den Motor 340 in Betrieb setzt, so daß der nächste Behälter in die Entnahmestation 250 bewegt wird. Nimmt man an, daß der nächste Behälter ein Lösungsmittelbehälter ist, so wird diese Tatsache durch den Mikroschalter 384 abgefühlt und zu dem Decoder übermittelt, und es wird ein entsprechendes Signal an die logische Schaltung und die Ablaufsteuerschaltung abgegeben. Die Ablaufsteuerschaltung bewirkt, daß das System die oben aufgezählten Schritte 1—9 ausführt, woran anschließend der logischen Schaltung ein Signal zugeführt wird, welches das Ende eines Zyklus angibt

Die logische Schaltung startet dann einen anschließenden Zyklus, indem sie bewirkt, daß der nächstfolgende Behälter in die Entnahmestation bewegt wird. Die verschiedenen Zyklen werden wiederholt, bis der letzte Behälter in dem Vorratsmodul abgefühlt wird. Die Decoderichaltung 616 liefert ein »letztes Behälter«-Signal an die logische Schaltung, so daß das System automatisch abgeschaltet wird, nachdem die letzte Probe analysiert ist.

Einige Analysatoren, insbesondere Gaschromatographen, werden instabil, wenn ihre elektrischen Stromversorgungen für irgendeine Zeitspanne unterbrochen sind. Wenn ein Stromausfall auftritt, dessen Dauer kürzer als 10 Sekunden ist, kann der Analysator im allgemeinen fast rechtzeitig stabilisiert werden. Eine Stromausfallschaltung 652 ist in dem Steuermodul vorgesehen, um einen Stromausfall abzufühlen, die Dauer des Ausfalls zu messen und entsprechende Steuersignale an die logische Schaltung 582 zu liefern. Wenn ein Stromausfall festgestellt wird, wird der Betrieb derjenigen Teile des Systems, die in direkter Beziehung zu der Analyse einer Probe stehen, zeitweilig ausgesetzt (z. B. die Analyse- und Hilfszeittaktschaltungen, der Computer, der Integrator und der Rekorder). Wenn der Stromausfall eine Dauer hat, die kürzer als eine vorbestimmte Zeitspanne ist, beispielsweise 10 Sekunden, regelt die Stromausfallschaltung 652 die logische Schaltung, so daß der Betrieb der Systemteile für eine vorbestimmte Zeitspanne unterbrochen bleibt, während welcher der Analysator wieder stabilisiert wird. Der Analysator wird danach wieder in die Lage versetzt, in seinem Betrieb fortzufahren. Wenn der Stromausfall eine Dauer von mehr als 10 Sekunden hat, liefert die Stromausfallschaltung an die logische Schaltung ein Signal, welches das Abschalten des gesamten Systems bewirkt Wenn wieder Strom vorhanden ist muß der Bediener das System erneut starten, um das Analyseverfahren fortzusetzen.

Das System 10 ist geeignet, vollständig durch einen passend programmierten Computer gesteuert zu werden. Damit das System durch den Computer betätigt wird, wird die »Computer Enable«-Schaltung 584 betätigt, und die »Einspritzungen pro Behälter«-Schaltung 602 und die Probenvolumensteuerschaltung 596 werden durch das Betätigungsorgan von in diesen Schaltungen mit »C« bezeichneten Schaltern auf eine Steuerung durch den Computer eingestellt Der Computer kann so programmiert sein, daß er bewirkt, daß die Vorratsmoduldrehplatte gewünschte Proben aussucht (unterstützt durch die Decoderschaitung 650), daß er den Betrieb der Ablaufsteuerschaltung 600 regelt und daß er eine einzelne Zeitsperre der Analyseperiode vornimmt, um die Analyse zu vollenden und zu einem anderen Probenbehälter überzugehen.

Einige Analysatoren haben zwei Analysatoreinlaßöffnungen und es ist bei einem solchen Analysator möglich, für jede Einlaßöffnung einen Einspritzmodul 14, einen Vorratsmodul 16 und einen Steuermodul 22 vorzusehen. Der Betrieb dieser getrennten Einheiten kann durch Zusammenschalten der logischen Schaltungen jedes Steuermoduls in Wechselbeziehung stehen, wie durch die Leitungen 654, 655 in Fig.5 gezeigt. Diese Zusammenschaltung ermöglicht, daß eine Einheit für eine Einspritzung bereit gemacht wird, während eine Probe aus der anderen Einheit gerade analysiert wird, und umgekehrt.

Es ist zwar nur eine einzelne Ausführungsform der Erfindung dargestellt und im einzelnen beschrieben worden, die Erfindung ist jedoch nicht auf den gezeigten genauen Aul bau beschränkt. Im Rahmen der Erfindung bieten sich dem Fachmann zahlreiche Anpassungs-, Abwandlung:»- und Verwendungsmöglichkeiten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

15 20 25 30 Patentansprüche:

1. Verfahren zum Reinigen einer Probeninjektionsspritze mit einer Austrittsöffnung zum Spritzen von Flüssigkeitsproben in ein Analysegerät und einer Eingangsöffnung, durch die zu analysierende Probeflüssigkeit oder Reinigungsflüssigkeit (zusätzliche Probeflüssigkeit oder Lösungsmittel) in den aus Spritzenkammer, Spritzennadel und Austrittsöffnung bestehenden Spritzenraum eintreten kann, bei dem die Reinigungsflüssigkeit durch den Spritzenraum geschickt wird, während die Spritzennadel vom Analysegerät zurückgezogen ist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) zu Beginn des Reiniguugszyklus die Eingangsöffnung der Spritze verschlossen wird,

c) der Raum oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Behälter entlüftet wird,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Druckausgleich im Behälter dieser von der Kammer getrennt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach Druckausgleich im Behälterraum die erneut mit Gas geladene Kammer nochmals für eine vorgegebene Zeit mit dem Behälterraum verbunden wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die konstante Menge Reinigungsflüssigkeit etwa das Zehnfache des Volumens des Spritzenraums und dessen Verbindung mit dem Behälter beträgt.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einer für jeden Arbeitszyklus automatisch betätigbaren Spritze mit einer Spritzöffnung und einer Eingangsöffnung, wenigstens einem mit einer von einer mit dem Spritzenraum verbundenen Flüssigkeitsentnahmekanüle und einer mit einer Druckgasquelle verbundenen Druckgaseinlaßkanüle durchdringbaren Trennwand abgeschlossenen Flüssigkeitsbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsentnahmekanüle (470) mit der Eingangsöffnung (96) der Spritze (70) verbunden (466) ist, daß gleichartige geschlossene Flüssigkeitsbehälter (240) für Probenflüssigkeit und Lösungsmittel vorgesehen sind, daß ω die Druckerzeugungseinrichtung eine Druckkammer (502) und eine mit dieser verbindbare Druckgasquelle (500) aufweist, und daß das Innere des Flüssigkeitsbehälters (240) über eine Ventilanord nung (504, 506) wahlweise mit der Druckkammer (502) oder der Umgebungsluft verbindbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Doppelkanüle (430) vorgesehen ist, an deren eine Kanüle (460) die Verbindungsleitung (466) und an deren andere Kanüle (470) die Druckkammer (502) angeschlossen ist, wobei die öffnung der mit der Druckkammer (502) verbundenen Kanüle (470) einen größeren Abstand von der Doppelkanülenspitze (462) hat als die Öffnung der erstgenannten Kanüle (460).

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung (504,506) mit Solenoideinrichtungen betätigbar ist

8. Vorrichtung nach Anspruch 5,6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (132) für die Spritze (70) durch Gasdruck betätigbar ist

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange des Druckzylinders (132) eine Querstange (140) trägt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Dosierungsanschlag (134, 136) in den Bewegungsweg der Querstange (140) verbringbar ist.