DE2420180C2

DE2420180C2 - Device for performing liquid chromatography

Info

Publication number: DE2420180C2
Application number: DE19742420180
Authority: DE
Inventors: Viktor; Ernst Franz;6900 Heidelberg Dulger
Original assignee: Chemie Und Filter Gmbh Verfahrenstechnik Kg, 6900 Heidelberg
Filing date: 1974-04-26
Publication date: 1976-03-11

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Durchführung der Flüssigkeits-Chromatographie, bei der die Flüssigkeit mittels einer Pumpe durch eine mit einem Sorptionsmittel gefüllte Säule leilbar ist.The invention relates to an apparatus for performing liquid chromatography, in which the liquid can be divided by means of a pump through a column filled with a sorbent.

Bei der Flüssigkeits-Chromatographie muß die Flüssigkeit, in der Regel ein mit einem zu untersuchenden Stoff versetztes Elutionsmittel, mit sehr geringer Geschwindigkeit, aber kontinuierlich durch die Säule geleitet werden, in der das Sorptionsmittel die verschiedenen Bestandteile des zu untersuchenden Stoffes in verschiedenen Höhen festhält. Bei der Niederdruck-Chromatographie wird die geringe konstante Geschwindigkeit dadurch erzielt, daß der Vorratsbehälter für die Flüssigkeit oberhalb der Säule angeordnet wird und daher die Förderung durch hydrostatischen Druck erfolgt Bei der Hochdruck-Chromatographie dagegen verwendete man eine Pumpe, die die Flüssigkeit mit dem gewünschten Druck, z.B. 100 bis 200 atü, durch die Säule preßt. Als Pumpen hierfür kommen Pumpen mit einem Kolben in Betracht, der mittels einer ganz langsam angetriebenen Kurvenscheibe allmählich in Förderrichtung bewegt wird und mit einem Sehnellrückgang versehen ist. Um die Fördergeschwindigkeit zu ändern, muß ein Regelgetriebe zwischen Motor und Kurvenscheibe vorgesehen sein. Diese Pumpen sind wegen ihres Aufbaus teuer.In liquid chromatography, the liquid usually an eluent mixed with a substance to be examined, at a very low speed, but are continuously passed through the column in which the sorbent is the various Holds constituents of the substance to be examined at different heights. In low pressure chromatography the low constant speed is achieved in that the reservoir for the liquid is placed above the column and therefore the pumping by hydrostatic pressure takes place with the high pressure chromatography against it one used a pump, which the liquid with the desired pressure, e.g. 100 to 200 atmospheres, through the column. Pumps for this are pumps with a piston that gradually moves into The conveying direction is moved and is provided with a tendon decrease. To the conveyor speed To change, a variable speed gear must be provided between the motor and the cam. These pumps are expensive because of their structure.

Es sind durch elektrische Impulse betätigbare, elektromagnetische Dosierpumpen bekannt, die dazu bestimmt sind, ein Dosiergut, z. B. ein Enthärtungsmitte!, ein Koagulationsmittel od. dgl, in genau wählbaren Mengen in einen Flüssigkeitsstrom, insbesondere Wasser, einzuspeisen. Diese Dosierpumpen besitzen einen Elektromagneten mit einem durch eine Rückstellfeder belasteten zentrischen Anker, der bei jedem Impuls eine Pumpenmembran hin und her bewegt. Die Fördermenge ist durch Wahl des Hubs mittels eines einstellbaren Anschlags für den Tauchanker und/oder durch Wahl der Impulsfrequenz änderbar.They are electromagnetic ones that can be actuated by electrical impulses Dosing pumps known which are intended to feed a metered material, e.g. B. a softening agent! a coagulant or the like, in precisely selectable amounts in a liquid stream, in particular water, to feed. These metering pumps have an electromagnet with a return spring loaded centric armature, which moves a pump membrane back and forth with each impulse. The delivery rate is by choosing the stroke by means of an adjustable stop for the plunger and / or through Choice of pulse frequency changeable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung der Niederdruck-Flüssigkeits-Chromatographie anzugeben, die vergleichsweise billig ist, aber ein rascheres Arbeiten als mit hydrostatischem Druck erlaubt.The invention is based on the object of a device for performing low-pressure liquid chromatography indicate, which is comparatively cheap, but a faster work than with hydrostatic Pressure allowed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Pumpe eine durch elektrische Impulse betätigbare, elektromagnetische Dosierpumpe und zwischen Pumpe und Säule eine Pulsationsdämpfungsvorrichtung geschaltet ist, die einen von der Luft abgeschlossenen Pufferraum mit einer nachgiebigen, durch eine Kraft belastete Wand aufweist.According to the invention, this object is achieved in that the pump has a electromagnetic metering pump and a pulsation damping device between the pump and the column is connected, which has a buffer space sealed off from the air with a flexible one has a force loaded wall.

Bei dieser Konstruktion wird zur Druckerzeugung eine impulsweise arbeitende Dosierpumpe benutzt. Diese ist vergleichsweise billig, kann aber an sich für die Flüssigkeits-Chromatographie nicht verwendet werden, da sich die Strömungsgeschwindigkeit der geförderten Flüssigkeit jeweils von NuIi bis zu einem Höchstwert ändert, wodurch sich völlig unzureichende Ablagerungsspektren ergeben. Durch die Nachschaltung der Pulsationsdämpfungsvorrichtung gelingt es jedoch, die Strömungsgeschwindigkeit in so engen Grenzen konstant zu halten, daß sich trennscharfe Ablagerungen in der Säule ergeben. Um unerwünschte Einflüsse durch Lufteinflüsse zu verhindern, ist der Pufferraum von der Luft abgeschlossen. Die die nachgiebige Wand belastende Kraft läßt sich so wählen, daß die für einen gegebenen Fall auftretenden Geschwindigkeitsänderungen vernachlässigbar klein sind. In this construction, a pulsed metering pump is used to generate pressure. This is comparatively cheap, but cannot be used per se for liquid chromatography as the flow rate of the pumped liquid varies from NuIi to one Maximum value changes, resulting in completely inadequate deposit spectra. Through the downstream connection the pulsation damping device, however, succeeds in keeping the flow velocity within such narrow limits to keep constant that there are sharp deposits in the column. About undesirable influences To prevent air pollution, the buffer space is sealed off from the air. The yielding one Wall loading force can be chosen so that the speed changes occurring for a given case are negligibly small.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kraft mittels einer Einstellvorrichtung verstellbar. Auf diese Weise kann man eine sehr genaue Anpassung der Kraft an die jeweiligen Verhältnisse vornehmen. Beispielsweise kann man, um eine optimale Gleichmäßigkeit der Geschwindigkeit zu erhalten, die Kraft in Abhängigkeit von der Fördermenge, der Viskosität der Flüssigkeit u. dgl. mehr einstellen.In a preferred embodiment, the force can be adjusted by means of an adjusting device. To this In this way one can make a very precise adjustment of the force to the respective conditions. For example In order to obtain an optimal uniformity of the speed, the force can be dependent on Adjust more of the delivery rate, the viscosity of the liquid and the like.

Ein sehr einfacher Aufbau ergibt sich, wenn die nachgiebige Wand durch eine mechanische Feder belastet ist. Diese läßt sich im Vergleich zu einer ebenfalls verwendbaren Gasfeder mit sehr geringem Aufwand in beiden Richtungen verstellen.A very simple structure results when the flexible wall is loaded by a mechanical spring is. This can be compared to a likewise usable gas spring with very little effort in adjust in both directions.

Zweckmäßigerweise ist auf der Ausgangsseite desAppropriately is on the output side of the

Pufferraums ein Ventil vorgesehen, das den Druck im Pufferraum auf einem vorgegebenen Miiidestwert hält. Wenn auf Grund einer sehr kleinen Dosiermenge und/oder einer sehr geringen Viskosität der Pumpendruck allein auf Grund des Widerstandes der Säule nicht mehr oberhalb des Mindestdrucks gehalten werden kann, wird dieses Ventil wirksam. Es stellt sicher, daß in der Pulsations-Dämpiungsvorrichtung immer ein für das Ansprechen der nachgiebigen Wand ausreichender Druck vorhanden ist.Buffer space a valve is provided which keeps the pressure in the buffer space at a predetermined minimum value. If the pump pressure is due to a very small dosage and / or a very low viscosity can no longer be kept above the minimum pressure solely due to the resistance of the column this valve becomes effective. It ensures that in the pulsation dampening device always there is sufficient pressure for the resilient wall to respond.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist in einer Zweigleitung ein Manometer zur Anzeige des im Pufferraum herrschenden Drucks angeordnet und die Zweigleitung ist hinter dem Manometer mit einer Entlüftungsvorrichtung versehen. Das Manometer gestattet eine sehr einfache Überwachung w\d Einstellung des Drucks auf den jeweils gewünschten Wert. Wenn in die Zweigleitung Luft geraten sollte, kann diese Zweigleitung nach öffnen der Entlüftungsvorrichtung durchgespült werden.In a preferred embodiment, a manometer for displaying the pressure prevailing in the buffer space is arranged in a branch line and the branch line is provided with a venting device behind the manometer. The manometer allows a very simple monitoring w \ d adjusting the pressure to a desired level. If air should get into the branch line, this branch line can be flushed through after opening the ventilation device.

Zweckmäßigerweise hat die Dosierpumpe eine Pumpmembran, die von einem durch eine Rückstellfeder belasteten zentrischen Anker des Elektromagneten betätigt ist. Dies führt zu einem besonders billigen und robusten Aufbau der Dosierpumpe. Günstigerweise ist dem Anker des Elektromagneten ein den Hub begrenzender, einstellbarer Anschlag zugeordnet. Ferne·- kann die Dosierpumpe eine Vorrichtung zur Einstellung der Impulsfrequenz aufweisen. Durch Wahl des Hubes und/oder der Impulsfrequenz läßt sich die Pumpe den jeweils gewünschten Verhältnissen anpassen.The metering pump expediently has a pump diaphragm, which is controlled by a return spring loaded centric armature of the electromagnet is operated. This leads to a particularly cheap and robust construction of the dosing pump. Conveniently, the armature of the electromagnet is a stroke limiting, assigned adjustable stop. Remote · - the metering pump can have a device for adjusting the Have pulse frequency. By choosing the stroke and / or the pulse frequency, the pump can be adapt to the desired conditions.

In weiterer Ausgestaltung ist dafür gesorgt, daß Dosierpumpe und Pulsationsdämpfungsvorrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind und die Leitungsverbindung zwischen beiden innerhalb des Gehäuses verläuft. Das Gehäuse stellt dann eine handelsfähige Einheit dar, an die lediglich an einem Stutzen das Vorratsgefäß für die Flüssigkeit und am anderen Stutzen die Chromatographie-Säule angeschlossen zu werden braucht. Weitere Leitungsverbindungen müssen nicht hergestellt werden.In a further embodiment, it is ensured that the metering pump and pulsation damping device are accommodated in a common housing and the line connection between the two runs within the housing. The case then represents a tradable Unit to which the storage vessel for the liquid is only connected to one nozzle and to the other Nozzle the chromatography column needs to be connected. Further line connections must cannot be produced.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, üs zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment shown in the drawing explains, üs shows

F i g. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung teilweise im Schnitt, teilweise in schematischer Darstellung undF i g. 1 shows a first embodiment of the invention partly in section, partly in a schematic representation and

F i g. 2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit gemeinsamem Gehäuse.F i g. 2 shows a second embodiment of the invention with a common housing.

Gemäß F i g. 1 wird Flüssigkeit aus eine.n Vorratsbehälter 1 über eine Ansaugleitung 2 mittels einer elektromagnetischen Pumpe 3 über eine Verbindungsleitung 4, eine Pulsationsdämpfungsvorrichtung 5, eine Anschlußleitung 6 und ein Umschaltventil 7 zu einer mit einem Sorptionsmittel gefüllten Säule 8 geleitet, aus der es in einen Auffangbehälter 9 abfließen kann. Das Umschaltventil 7 kann dazu dienen, einen Leitungsast 10 anzuschließen, über den beispielsweise Spülflüssigkeit zum Verdrängen von Luft aus der Säule 8 eingeleitet werden kann.According to FIG. 1 is liquid from a storage container 1 via a suction line 2 by means of an electromagnetic pump 3 via a connecting line 4, a pulsation damping device 5, a connecting line 6 and a switching valve 7 to one with a column 8 filled with a sorbent, from which it can flow into a collecting container 9. The Switching valve 7 can serve to connect a line branch 10 via which, for example, rinsing liquid can be introduced to displace air from the column 8.

Die elektromagnetische Pumpe 3 besitzt einen Pumpenkopf 11 mit einem Saugventil 12 und einem Druckventil 13, die beide an eine Pumpkammer 14 anschließen. Diese ist einseitig durch eine Membran 15 begrenzt, welche durch einen zentrischen Anker 16 eines Elektromagneten 17 betätigt werden kann. Der Elektromagnet 17 ist mit einem schematisch veranschaulichten magnetisch leitenden Mantel 18 versehen. Auf den Anker 16 ist ein Tauchkern 19 aufgeschrumpft. Zwischen einen Flansch 20 dieses Tauchkerns und den Mantel 18 ist eine als Rückstellfeder 21 dienende TeI-lerfeder gelegt. Die hintere Stirnseite des zentrischen Ankers 16 wird durch diese Feder gegen die Stirnfläche einer Einstellschraube 22 gedrückt Diese ist im Gehäuse 23 der Pumpe verstellbar. Auf einem vom Gehäuse abtrennbaren Boden 24 ist eine elektronische Steuereinrichtung 25 montiert, die der Erzeugung der Erregerimpulse für den Elektromagneten 17 in der zeitlich richtigen Reihenfolge dient. Mit Hilfe eines Stellknopfes 26 kann die Impulsfrequenz eingestellt werden. Die Pulsationsdämpfungsvorrichtung 5 weist ein Geis hause 27 auf, in welchem eine Einheit 28 mit einem Pufferraum 29 untergebracht ist. Der Pufferraum ist einseitig durch eine nachgiebige Wand 30 in Form einer Membran begrenzt. Die Wand ist durch eine mechanische Feder 31 belastet. Diese Feder ist durch eine Einstellschraube 32 verstellbar. In die Ausgangsseite des Pufferraums ist ein Rückschlagventil 33 eingebaut, dessen Feder so bemessen ist, daß es nur bei Überschreiten eines vorgegebenen Mindestdrucks voll öffnet, sonst aber eine Drosselstellung einnimmt, in der imThe electromagnetic pump 3 has a pump head 11 with a suction valve 12 and a pressure valve 13, both of which connect to a pump chamber 14. This is limited on one side by a membrane 15, which can be actuated by a central armature 16 of an electromagnet 17. The electromagnet 17 is provided with a schematically illustrated magnetically conductive jacket 18. on A plunger core 19 is shrunk onto the armature 16. Between a flange 20 of this plunger and the Sheath 18 is a part spring serving as a return spring 21. The rear face of the centric Armature 16 is pressed by this spring against the end face of an adjusting screw 22, which is in the housing 23 of the pump adjustable. An electronic control device is located on a base 24 which can be separated from the housing 25 mounted, the generation of the excitation pulses for the electromagnet 17 in the timed correct order. With the aid of an adjusting knob 26, the pulse frequency can be adjusted. The pulsation damping device 5 has a Geis house 27, in which a unit 28 with a Buffer space 29 is housed. The buffer space is shaped on one side by a flexible wall 30 limited by a membrane. The wall is loaded by a mechanical spring 31. This spring is through a Adjustment screw 32 adjustable. A check valve 33 is built into the outlet side of the buffer space, whose spring is dimensioned so that it only opens fully when a specified minimum pressure is exceeded, but otherwise assumes a throttle position in which im

2$ Pufferraum 29 ein vorgegebener Mindestdruck herrscht. Vom Pufferraum zweigt eine Leitung 34 zu einem Manometer 35 mit Zeiger 36 ab. An das freie Ende dieser Leitung ist eine Entlüftungsvorrichtung 37 angeschlossen. Durch öffnen dieser Entlüftungsvorrichtung 37 wird die Zweigleitung 34 und das Manometer 35 durchgespült.2 $ buffer space 29 a specified minimum pressure prevails. A line 34 branches off from the buffer space to a pressure gauge 35 with pointer 36. Of the free A venting device 37 is connected to the end of this line. By opening this ventilation device 37, the branch line 34 and the pressure gauge 35 are flushed through.

Im Betrieb wird der Vorratsbehälter 1 mit einer Flüssigkeit gefüllt, in welcher der zu untersuchende Stoff gelöst ist. Wenn die Pumpe in Betrieb gesetzt wird, fördert sie diese Flüssigkeit über die Pulsationsdämpfungsvorrichtung zur Säule 8. Das Sorptionsmittel in der Säule nimmt die einzelnen Bestandteile des zu untersuchenden Stoffes in unterschiedlichen Zonen auf, so daß diese hinterher getrennt vorliegen. Soli die Durchflußgeschwindigkeit erhöht werden, kann mittels der Einstellschraube 22 der Hub vergrößert und/oder mittels des Drehknopfes 26 die Impulsfrequenz erhöht werden. Der durch den Widerstand der Säule 8 hervorgerufene Gegendruck hängt von der gewünschten Durchflußgeschwindigkeit, der Viskosität des Lösungsmittels u. dgl. ab. Um optimale Verhältnisse zu erzielen, wird die Feder 31 mittels der Einstellvorrichtung 32 entsprechend verstellt.In operation, the storage container 1 is filled with a liquid in which the substance to be examined is resolved. When the pump is started, it delivers this liquid through the pulsation dampening device to column 8. The sorbent in the column takes the individual components of the to be examined Substance in different zones, so that these are afterwards separated. Soli the flow rate are increased, the stroke can be increased by means of the adjusting screw 22 and / or by means of of the rotary knob 26, the pulse frequency can be increased. The one caused by the resistance of the column 8 Back pressure depends on the desired flow rate, the viscosity of the solvent and the like. In order to achieve optimal conditions, the spring 31 is adjusted by means of the adjustment device 32 adjusted accordingly.

Im Betrieb hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die Pulsationsdämpfungsvorrichtung auf einen Druck von 0,5 bis 3 bar eingestellt werden kann. Innerhalb dieses Bereichs lassen sich nahezu alle Prüfungen im Rahmen der Niederdruck-Chromatographie durchführen. Sollte der Gegendruck unter 0,5 bar sinken, so öffnet das Ventil 33 nicht vollständig, so daß infolge der dort auftretenden Drosselung in dem Pufferraum 29 trotzdem ein Druck von 0,5 bar vorliegt. Ist der Gegendruck in der Säule höher als 3 bar, so kann die Flüssigkeitsmenge herabgesetzt werden, sei es durch Reduzierung der Pumpleistung, sei es durch eine Drossel.In operation, it has proven to be useful if the pulsation damping device on a Pressure from 0.5 to 3 bar can be set. Almost all tests can be carried out within this range perform as part of low pressure chromatography. Should the back pressure drop below 0.5 bar, so the valve 33 does not open completely, so that as a result of the throttling occurring there in the buffer space 29 nevertheless a pressure of 0.5 bar is present. If the counter pressure in the column is higher than 3 bar, the amount of liquid can be reduced, be it by reducing the pump power, be it by a throttle.

In Fig.2 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der innerhalb eines Gehäuses 38 sowohl die Pumpe 3 als auch die Baueinheit 28, das Manometer 35, die Verbindungsleitung 4 und die Zweigleitung 34 untergebracht sind. Nach außen ragen lediglich ein Ansaugstutzen 39 und ein Austrittsstutzen 40, die mit dem Vorratsbehälter 1 bzw. der Säule 8 verbunden werden können.In Figure 2, an embodiment is shown in which within a housing 38 both the pump 3 and the structural unit 28, the pressure gauge 35, the connecting line 4 and the branch line 34 are housed. Only an intake port 39 protrudes outward and an outlet connection 40, which can be connected to the storage container 1 and the column 8, respectively.

Hierzu ί Blatt ZeichnungenFor this purpose ί sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for performing liquid chromatography, in which the liquid means a pump through a column filled with a sorbent, characterized in that that the pump emits electromagnetic impulses that can be actuated by du. ch electrical impulses Dosing pump (3) and a pulsation damping device (5) connected between pump and column (8) is, which is a buffer space (29) closed off from the air with a resilient, by a force has loaded wall (30).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the force by means of an adjusting device (32) is adjustable.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the resilient wall (30) is loaded by a mechanical spring (31).

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that on the output side of the buffer space (29) a valve (33) is provided, which increases the pressure in the buffer space to a predetermined value Minimum value holds.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that in a branch line (34) a manometer (35) for displaying the pressure in the buffer space (29) is arranged and the Branch line behind the manometer is provided with a venting device (37).

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the metering pump (3) has a pump diaphragm (15) which is loaded by a central, by a return spring (21) Armature (16) of the electromagnet (17) is actuated.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the armature (16) of the An adjustable stop (22) limiting the stroke is assigned to the electromagnet (17).

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the metering pump (3) a device (26) for adjusting the pulse frequency.

9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the metering pump (3) and pulsation damping device (5) are accommodated in a common head (38) and the line connection (4) between the two runs within the housing.