DE2436113A1

DE2436113A1 - Einrichtung zur mischung zweier fluessigkeitsstroeme in einstellbarem verhaeltnis, vorzugsweise fuer die fluessigkeitschromatographie

Info

Publication number: DE2436113A1
Application number: DE19742436113
Authority: DE
Inventors: Max Dipl Phys Braunweiler; Ernst H Dipl Chem Dr Rer Ecker; Hans-Heinrich Enneker
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-07-26
Filing date: 1974-07-26
Publication date: 1976-02-12
Also published as: DE2436113B2; FR2280131A1

Description

Einrichtung zur Mischung zweier Flüssigkeitsströme in einstellbarem Verhältnis, vorzugsweise für die Flüssigkeits-Chromatographie

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Mischung zweier Flüssigkeitsströme in einstellbarem Verhältnis. Derartige Einrichtungen werden bei der Flüssigkeits-Chromatographie zur Erzeugung eines sogenannten "kontinuierlichen Gradienten" benötigt. Es müssen dabei Flüssigkeitsströme unter relativ hohem Druck (500 bar und mehr) so miteinander vereinigt werden, daß sich die Zusammensetzung des vermischten Flüssigkeitsstromes kontinuierlich ändert. Für diesen Zweck sind bisher Pumpen mit kontinuierlich verstellbarer Förderkapazität verwendet worden. Derartige Einrichtungen sind aber aufwendig und teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Mischeinrichtung anzugeben, die nur einen kleinen 'Raum einnimmt und mit einer elektronischen Schalt- und Steuereinrichtung zusammenarbeitet. Hierzu werden elektromagnetisch schaltbare Ventile in den zujvereinigenden Flüssigkeitswegen verwendet und gemäß der Erfindung eine Schalt- und Steuereinrichtung vorgesehen, welche Schaltimpulse mit einstellbarem Verhältnis der Impuls-Pausen-Zeit an die Ventile übermittelt, derart, daß die beiden Flüssigkeitsströme abwechselnd unterbrochen und freigegeben werden. Das Mischungsverhältnis wird durch kontinuierliche Verän-

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derung der Impuls-Pausen-Zeit der Schaltimpulse verändert.

Eine Ausführungsform der Erfindung kann z. B. so ausgebildet sein, daß die beiden Flüssigkeitswege über je ein elektromagnetisch schaltbares Ventil zusammengeführt werden und die Schalt- und Steuereinrichtung zwei Impulsreihen für die Betätigungseinrichtungen der Ventile erzeugt. Zur Einstellung des Mischungsverhältnisses bzw. des Gradienten werden die Impuls-Pausen-Zeiten der beiden Reihen gegenläufig zueinander verstellt. Vorzugsweise sind die Impulse so aufeinander abgestimmt, daß die Impulse der einen Reihe in die Pausen der anderen Reihe- fallen.

Wegen der hohen Schalthäufigkeit der Ventile müssen diese ganz besonders hohen Anforderungen genügen und sehr verschleißfest aufgebaut sein (>10 Schaltungen (a)). Da dies mit üblichen Ventilen kaum erreichbar ist, wird vorzugsweise eine Neukonstruktion in Form eines Dreiwegeventils verwendet, bei der in einem zylindrischen Gehäuse ein Steuerkolben aus magnetischem Material mit Dichtflächen an beiden Enden zwischen zwei Endstellungen beweglich ist. Dem Gehäuse fließen an den beiden Enden die zu mischenden Flüssigkeiten über konische Ventilflächen zu. In der Mitte des Gehäuses befindet sich ein gemeinsamer Ausfluß und über den Gehäuseenden sind Steuerspulen angebracht, die den Steuerkolben von der einen Endlage in die andere Endlage bewegen, wenn sie über die Impulse der Schalt- und Steuereinrichtung erregt werden.

Sin Ausführungsbeispiel für eine derartige Ausführungsform soll anhand der Figur 1 der Zeichnung näher erläutert werden.

Figur 2 gibt in schematischer Darstellung den Aufbau der

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Schalt- und Steuereinrichtung an, während Figur 3 den zeitlichen Verlauf der Steuerströme wiedergibt.

Nach Figur 1 sind die beiden Flüssigkeitsströine an die druckfesten Zuleitungen 1 und 2 angeschlossen, die über konische Dichtflächen 5, 6 in die Endplatten eines druckfesten Gehäuses 3 einmünden. In der Kitte des Gehäuses 3 ist ein Ausfluß 9 angeordnet, über den die austretende Flüssigkeit einer bekannten Mischeinrichtung, ζ. Β. einem Flüssigkeitsraum mit einem Rührer zugeführt wird. Innerhalb des zylinderförmigen Gehäuses 3 ist ein zylindrischer Körper 4 aus magnetischem Material verschiebbar, der an den Enden mit je einem kegelförmigen Sitz für die Dichtflächen 5, 6 versehen ist. Der Körper 4 ist vorzugsweise mit rostfreiem Stahl ummantelt. Er kann auch mit einem Überzug aus Tetrafluoräthylen versehen sein. Auf den Enden des zylinderförmigen Gehäuses 3 sind Kagnetspulen 7 und angebracht, die mit Hilfe der in Figur 2 dargestellten Schalt- und Steuereinrichtung erregt werden können. Der Körper 4 besteht entweder aus weichmagnetischem Material oder aus einem Permanentmagneten. Der Permanentmagnet kann auch in das Innere des Körpers 4 eingebettet sein. Die Spulen 7, 8 v/erden in der Weise erregt, daß der Körper 4 in der linken oder rechten Endlage an die Dichtflächen 5, 6 angepaßt wird. Handelt es sich um einen permanentmagnetischen Körper, so werden beide Spulen 7, 8 gegensinnig erregt, damit der Anpreßdruck in der jeweiligen Endlage möglichst stark wird.

Die Schalt- und Steuereinrichtung nach Figur 2·enthält die beiden Kippstufen A, B, die über entsprechende Trenn- und Leistungsstufen Stromimpulse gemäß Figur 3 für die Steuerspulen 7, 8 erzeugen. Die zeitbestimmenden Glieder der

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Schaltungen sind, zwischen den Kästchen Λ, Β ols Kondensatoren und Widerstände schematisch eingezeichnet. Zur kontinuierlichen Veränderung des Mischungsverhältnisses wird das Impuls-Pausen-Verhältnis der beiden Impulsreihen nach Figur 3 dadurch verändert, daß die Widerstände R1, R2 mit Hilfe einer bekannten mechanischen Einrichtung stetig und gegenläufig zueinander verstellt werden. Infolgedessen werden ζ. Έ. die Impulse des unteren Diagrammbildes immer kürzer und die des oberen Bildes immer länger. Wie aus Figur 3 noch zu ersehen ist, fallen die Impulse der einen Reihe in die Pausen der anderen Reihe.

Die beiden Flüssigkeitsströme, die unter hohem Druck innerhalb der Zuleitungen 1 und 2 anstehen, v/erden auf diese Weise abwechselnd unterbrochen und freigegeben, und zwar in einem solchen Verhältnis, daß sich das gewünschte Mischungsverhältnis ergibt. Die Impulsfrequenz liegt in der Größenordnung zwischen 5 und 30 Hz.

Das in der Zeichnung nach Figur 1 dargestellte Dreiwegeventil kann auch in der Weise abgewandelt werden, daß der zylindrische Ventilkörper 4 mittels magnetischer oder elastisch-mechanischer Kräfte z. B. in der rechten Endstellung gefesselt ist und lediglich nach Erregung der Spule 7 in die linke Endstellung gesteuert wird. Hierzu wird der mit einem Permanentmagneten versehene Ventilkörper z. B. von der ständig erregten Spule 8 in der rechten Endlage festgehalten und bei Erregung der Spule 7 in die linke Endlage gesteuert. Die nach rechts gerichtete Federkraft kann auch mit Hilfe einer im Innern angebrachten mechanischen Feder, z. B. einer Schraubenfeder, erzeugt werden.

5 Patentansprüche
3 Figuren

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Claims

- 5 - VPA 9/394/4512 Patentansprüche

1. Einrichtung zur Mischung zweier Flüssigkeitsströme in einstellbarem Verhältnis, vorzugsweise zur Erzeugung eines kontinuierlichen Gradienten in der Flüssigkeits-Chromatographie unxer Verwendung von elektromagnetisch schaltbaren Ventilen in den Flüssigkeitswegen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schalt- und Steuereinrichtung vorgesehen ist und diese Schaltimpulse mit einstellbarem Verhältnis der Impuls-Pausen-Zeit an die Ventile übermittelt, derart, daß die beiden Flüssigkeitsströme abwechselnd unterbrochen und freigegeben v/erden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1 mit je einem Ventil in jedem Flüssigkeitsweg, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt- und Steuereinrichtung zwei Impulsreihen mit einstellbarem Verhältnis der Impuls-Pausen-Zeit erzeugt und je eine Reihe der Betätigungseinrichtung der Ventile zuleitet, wobei die Impuls-Pausen-Zeiten der beiden Reihen gegenläufig zueinander einstellbar sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse der beiden Reihen so aufeinander abgestimmt sind, daß die Impulse der einen Reihe in die Pausen der anderen Reihe fallen.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 mit einem Dreiwegeventil, über das die beiden Flüssigkeitsströme zusammengeführt werden, gekennzeichnet durch einen in einem zylindrischen Gehäuse zwischen zwei Endstellungen beweglichen Steuerkolben aus magnetischem Material mit Dichtungsflächen an beiden Enden, die in konische Ventilflächen

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an den Gehäuseenden passen, mit einem gemeinsamen Ausfluß in der Mitte des Gehäuses, sowie mit Steuerspulen über den Gehäuseenden zur Betätigung des Steuerkolbens und eine Erregung der Steuerspulen über die Impulse der Schalt- und Steuereinrichtung.

Einrichtung nach Anspruch 4 mit einem Dreiwegeventil, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Ventilkörper mittels magnetischer oder elastisch-mechanischer Kräfte in einer Endstellung gefesselt ist und mittels einer Spule über dem' entgegengesetzten Gehäuseende elektromagnetisch in die andere Endstellung steuerbar ist.

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