DE2607845A1

DE2607845A1 - Vorrichtung zum einspritzen einer menge einer probenfluessigkeit in eine stetig fliessende traegerfluessigkeit

Info

Publication number: DE2607845A1
Application number: DE19762607845
Authority: DE
Inventors: Gary Wayne Howell
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1975-02-26
Filing date: 1976-02-26
Publication date: 1976-09-16
Also published as: JPS51109897A; US4002070A; GB1517103A; FR2302518A1; FR2302518B1; IT1063235B; CA1032761A

Description

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Dr. Ing. ¹Y' i · γ Abltz
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Df. Hf-Hi-A. Brauns

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26, Februar 1976 IP-0045

E.I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY 10th and Market Streets, Wilmington, Del. I9898, V.St.A.

Vorrichtung zum Einspritzen einer Menge einer Probenflüssigkeit in eine stetig fließende

Trägerflüssigkeit

Flüssigkeits-Chromatographen sind herkömmlicherweise als Forschungsinstrumente verwendet worden. Es besteht jedoch eine wachsende Neigung, diese Instrumente als industrielle Verfahrens-Überwachungsgeräte zu verwenden. Bei einer solchen Verwendung ist die herkömmliche manuelle Einführung der Probe in die Säule mittels einer Injektionsnadel durch eine Scheidewand nicht praktikabel.

Für Verfahrenszwecke sind automatische Einspritzsysteme für Flüssigkeits-Chromatographen entwickelt worden. Sie bestehen normalerweise aus einem Mehrweg-Ventilsystem, das eine Probenmenge in einem abgetrennten Bereich des Systems isoliert, normalerweise einer kurzen Länge eines Rohres, das mit dem einen Satz von Ventilen verbunden ist, und dann die Ventile in der Weise schaltet, daß die isolierte Probenmenge in den ständig fließenden Trägerstrom eingeführt wird. Bei solchen Systemen ist jedoch die Lebensdauer der Ventile gering und besteht eine Neigung zu Lecks. Sie erfordern außerdem eine Unterbrechung des Flusses der Trägerflüssigkeit, was sowohl für die Konstruktion des Einspritzsystemes als auch für die aufstromseitige Arbeitsweise des Trägerflüssigkeitssystemes eine AnzahJ von Pro-

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blemen schafft. Es besteht demnach ein Bedarf für eine einfache, zuverlässige, genaue und dauerhafte Probeneinspritzvorrichtung zur Verwendung in der Flüssigkeits-Chromatographie, insbesondere für ein solches, das ohne Unterbre^ chung des Flusses der Trägerflüssigkeit arbeitet.

Die !Erfindung stellt eine Vorrichtung zur Verfügung zum Einspritzen einer Menge einer Probenflüssigkeit in eine stetig fließende Trägerflüssigkeit mit

a) einem Hauptgehäuse, in dem sich ein Hauptkanal befindet;

b) einem Trägereinlaß in dem Hauptgehäuse, der mit dem Hauptkanal verbunden ist?

c) einem Trägerauslaß in dem Hauptgehäuse, der mit dem Hauptkanal nahe dem Trägereinlaß verbunden ist, wobei der Trägereinlaß und -auslaß zusammen eine Trägerleitung durch das Hauptgehäuse bilden;

d) einem Probeneinlaß in dem Hauptgehäuse, der mit dem Hauptkanal verbunden ist;

e) einem Probenauslaß in dem Hauptgehäuse, der nahe dem Probeneinlaß mit dem Hauptkanal verbunden ist, wobei der Probeneinlaß und -auslaß zusammen eine Probenleitung durch das Hauptgehäuse bilden;

f) einem Haupt-Druckminderventil, das sich innerhalb des Hauptgehäuses in dem Hauptkanal zwischen der Probenleitung und der Trägerleitung befindet, wobei das Haupt-Druckminderventil in der Weise einseitig eingestellt ist, daß es im Ruhezustand geschlossen ist, um ein Vermischen der in der Probenleitung fließenden

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Flüssigkeit und der in der Trägerleitung fließenden Flüssigkeit zu verhindern, und

g) Einrichtungen zum Ändern des Druckunterschiedes zwischen der in der Trägerleitung strömenden Flüssigkeit und der in der Probenleitung strömenden Flüssigkeit bis zu dem Punkt, an dem das Haupt-Druckminderventil öffnet und Probenflüssigkeit in die Trägerleitung einläßt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Probeneinlaß ein Probeneinlaßrohr, das mit dem Hauptkanal verbunden ist und ein Neben-Druckminderventil enthält. Das Neben-Druckminderventil ist in der Weise einseitig eingestellt, daß es wie das Haupt-Druckminderventil im Ruhezustand geschlossen ist. Die Kraft, mit der das Haupt-Druckminderventil einseitig in die geschlossene Stellung eingestellt ist, ist größer oder gleich der Kraft, mit der das Neben-Druckminderventil einseitig zu der geschlossenen Stellung eingestellt ist. Bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform besitzen der Haupt- und Nebenkanal kegelstumpfförmige Beraiche und besitzen die Druckminderventile konisch geformte Kolben, die innerhalb ihrer entsprechenden Kanäle verschiebbar sind und derart federbelastet sind, daß sie mit den kegelstumpfförmigen Bereichen der Kanäle ineinandergreifen.

Bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist die Einrichtung zur Änderung des Druckunterschiedes ein Pumpventil, das mit dem Probenauslaß verbunden ist. Das Ventil enthält ein Pumpgehäuse mit einem Pumpzylinder, erste und zweite Kanäle und einer darin ausgebildeten Probenabflußöffnung. Der erste Kanal ist ein zylindrischer Kanal, dessen Achse parallel zur Achse des Pumpenzylinders verläuft. Das eine Ende des ersten Kanals ist mit dem Pumpzylinder verbunden und das andere Ende mit dem Probenauslaß. Das eine Ende des zweiten

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Kanals ist an einer Stelle in der Nähe der Verbindung des ersten Kanals mit dem Pumpzylinder mit dem ersten Kanal verbunden, und das andere Ende des zweiten Kanals ist mit der Probenabflußöffnung verbunden. Das Ventil enthält ferner einen in dem Pumpzylinder verschiebbar angeordneten Kolben und eine zylindrische Stange, die durch den Kolben getragen wird und sich in den ersten Kanal erstreckt,wobei sie in einer verschiebbaren, leckdichten Zuordnung an den Wänden des ersten Kanals angreift. Das Ende der innerhalb des ersten Kanals befindlichen Stange befindet sich in Ruhezustand zwischen der Stelle, an der der erste Kanal mit dem Pumpzylinder verbunden ist, und der Stelle, an der der erste Kanal mit dem zweiten Kanal verbunden ist. Es sind ferner Einrichtungen zum Verschieben des Kolbens in dem Pumpzylinder und zum dadurch bewirkten Verschieben der Stange in dem ersten Kanal vorgesehen. Die Verwendung eines solchen Ventils in dem Proben-Einspritzsystem verbessert ferner die Genauigkeit des Systems, insbesondere hinsichtlich der Menge der in den Trägerstrom eingespritzten Probe.

Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in einer Seitenansicht und teilweise im Schnitt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 vergrößert einen Teil der Ausführungsform von Fig. 1; Fig. 3 in Draufsicht einen Teil des Pumpventils von Fig. 1; Fig. 4 vergrößert einen Teil des Pumpventils von Fig. 1, und

Fig. 5 eine Aufzeichnung des Ausgangssignals eines Flüssigkeits-Chromatographen als einer Funktion der Zeit,

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wobei die Genauigkeit und Präzision der Einspritzvorrichtung von Fig. 1 erkennbar ist.

Gemäß Fig. 1 besitzt das Hauptgehäuse 11 einen darin ausgebildeten Hauptkanal 12. Bei der dargestellten Ausführungsform ist dieser Hauptkanal ein komplexer, aus drei Bereichen zusammengesetzter Kanal: einem ersten Bereich 26, einem zweiten Bereich 27 und einem kegelstumpfförmigen Bereich 28, der den ersten und zweiten Bereich verbindet. In dem Gehäuse 1 1 ist ferner ein Trägerauslaß in Form einer Aussparung 13 mit Innengewinde und eines aufgeweiteten Kanals 14 ausgebildet, der die Gewindeaussparung 13 mit dem ersten Bereich 26 des Kanals 12 verbindet.

Eine flüssigkeits-chromatographische Säule 15 ist mit dem Trägerauslaß mittels eines Verbindungsstückes 16 verbunden, das eine Mutter 17 mit einem ein Außengewinde aufweisenden Fortsatz 18 aufweist. In dem Verbindungsstück 16 ist ein Innenkanal ausgeformt, der über den Trägerauslaß die Säule mit dem Hauptkanal verbindet. Die Säule ist in geeigneter Weise mit dem Verbindungsstück verbunden.

In dem Hauptgehäuse ist ferner ein Trägerauslaß ausgebildet, der aus einer Aussparung 19 mit Innengewinde und einem Verbindungskanal 20 besteht, der die Gewindeaussparung 19 mit dem ersten Bereich 26 des Hauptkanals 12 verbindet. In der Gewindeaussparung 19 befindet sich ein mit einem Gewinde versehenes Verbindungsstück 21, das mit der Trägerflüssigkoits-Einlaßleitung 21' verbunden ist. Die Gewindeaussparung 19, der Verbindungskanal 20, der erste Bereich 26 des Hauptkanals 12, der aufgeweitete Kanal 14 und die Gewindeaussparung 13 bilden zusammen eine Trägerleitung durch das Hauptgehäuse. Die Trägerflüssigkeit, die in der Flüssigkeits-Chrornatographie auch mobile Phase genannt wird, kann so unmittelbar

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durch das Hauptgehäuse 11 in die flüssigkeits-chromatographische Säule 15 gelangen.

Das Hauptgehäuse enthält ferner einen Probenauslaß, der aus einer Gewindeaussparung 22 besteht, der mit dem zweiten Bereich 27 des Hauptkanals 12 durch einen Verbindungskanal 23 verbunden ist. In der Gewindeaussparung 22 befindet sich ein mit einem Gewinde versehenes Verbindungsstück 24, das mit einem Rohr 24" verbunden ist. In dem Hauptgehäuse ist ferner ein Probeneinlaß ausgebildet, der bei der dargestellten Ausführungsform aus einer Aussparung 25 mit Innengewinde besteht, die unmittelbar mit dem zweiten Bereich 27 des Hauptkanals 12 verbunden ist. Die Gewindeaussparung 25, der zweite Bereich 27 des Hauptkanals 12, der Verbindungskanal 23 und die Gewindeaussparung 22 bilden zusammen eine Probenleitung, die durch das Hauptgehäuse läuft.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Hauptkanal in drei Bereiche unterteilt, nämlich einen ersten Bereich 26, mit dem sowohl der Trägereinlaß als auch der Trägerauslaß verbunden sind, einen zweiten 3ereich 27, mit dem sowohl der Probeneinlaß als auch der Probenauslaß verbunden sind, und einen kegelstumpfförmigen Bereich 28, der den ersten und zweiten Bereich verbindet. Der erste und zweite Bereich des Hauptkanals haben konzentrische Achsen, der Durchmesser des zweiten Bereichs ist jedoch kleiner als der Durchmesser des ersten Bereichs.

In dem Hauptkanal 12 befindet sich ein Haupt-Druckminderventil, das einen Kolben 29 mit einem konisch ausgebildeten Bereich 30 und eine Stange 31 aufweist. Die Stange 31 ist an dem kleineren Ende des konisch ausgebildeten Bereichs des Kolbens befestigt, und der konisch ausgebildete

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Bereich des Kolbens greift an dem kegelstumpfförmigen Bereich 28 des Hauptkanals an. Der Kolben 29 ist für den Eingriff mit der Oberfläche des kegelstumpfförmigen Bereichs 28 des Hauptkanals durch eine Feder 32 belastet, die um die Stange 31 paßt und durch eine Mutter 33, die durch das Gewindeende der Stange 31 getragen wird, gegen den Boden der mit einem Gewinde versehenen Einlaßaussparung 25 gedrückt wird. Diese Merkmale erkennt man am besten in dem in Fig. 2 vergrößert gezeigten Bereich der Fig. 1.

Das Haupt-Druckminderventil ist im Ruhezustand geschlossen, d. h. der konische Bereich des Kolbens 29 greift bündig an dem kegelstumpfförmigen Bereich des Hauptkanals an. Durch die Spannung der Feder 32 und ebenso durch den Druck der Trägerflüssigkeit beim Durchgang durch den ersten Bereich 26 des Hauptkanals 12 wird es in seiner Stellung gehalten. Wenn jedoch der Druck der Trägerflüssigkeit in dem zweiten Bereich 27 des Hauptkanals bis zu dem Punkt ansteigt, an dem die auf die Rückseite des konischen Bereichs 30 des Kolbens ausgeübte Kraft die Kräfte übersteigt, die den konischen Bereich des Kolbens in Eingriff mit den kegelstumpf förmigen Wänden des Bereiches 28 zu halten suchen, dann bewegt sich der Kolben 29 nach links und ist eine Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Bereich des Hauptkanals vorhanden. Probenflüssigkeit wird ohne Anhalten des Flusses der Trägerflüssigkeit durch die Vorrichtung in die Trägerflüssigkeit eingeführt. Diese Situation ist in Fig. 2 gezeigt. Im Normal- oder Ruhezustand ist der Druck der Probenflüssigkeit in dem zweiten Bereich 27 des Hauptkanals nicht hoch genug, um den Kolben aus seiner normalerweise geschlossenen Stellung zu verschieben. Nur wenn der Druck in diesem Bereich des Hauptkanals erhöht wird, wird der Kolben verschoben. Dies ist der Grund dafür, daß der Kolben

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und die dazugehörenden Teile als Druckminderventil bezeichnet werden.

Das Gehäuse, die Verbindungsstücke und die Ventile, die für die vorliegende Erfindung verwendet werden, sind alle aus einem geeigneten Material, z. B. korrosionsbeständigem Stahl, oder sogar Kunststoff, falls die Anwendungsbedingungen entsprechend sind, hergestellt. Die mit Gewinde versehenen Verbindungsstücke 21 und 24 sind am zweckmäßigsten Swagelok-Fittings.

Zur Vervollständigung der Vorrichtung müssen Einrichtungen zum Ändern des Druckunterschiedes zwischen der in der Trägerleitung strömenden Flüssigkeit und der in der Probenleitung strömenden Flüssigkeit bis zu dem Punkt vorhanden sein, an dem das Haupt-Druckminderventil öffnet. Dies kann auf verschiedenen Wegen erreicht werden. Eine Möglichkeit besteht darin, ein Ventil in die Probenauslaßleitung 24 einzusetzen. Wenn das Ventil geschlossen ist, steigt der Druck im Kanal 27 an, und unter der Voraussetzung, daß die Federkonstante der Feder 32 und der Druck der mobilen Phase passend gewählt sind, öffnet das Druckminderventil. Wenn das Ventil in der Probenauslaßleitung für einen periodischen Betrieb ausgelegt ist, dann öffnet und schließt das Druckminderventil periodisch.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung ist besonders zur Erreichung einer hohen Präzision und Reproduzierbarkeit der in die chromatographische Säule eingespritzten Probenmenge ausgelegt. Um dies zu erreichen, wird ein aufwendigerer Probeneinlaß verwendet.

Bei der dargestellten Ausführungsform enthält der Probeneinlaß ein Zusatz- oder Nebengehäuse 34 mit einem Gewinde-

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fortsatz 35, der an der mit einem Gewinde versehenen Einlaßaussparung 25 des Hauptgehäuses angreift. In dem Nebengehäuse 34 befindet sich ein Nebenkanal 36, der in einen ersten Abschnitt 37, einen zweiten Abschnitt 38 und einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 39, der den ersten und zweiten Abschnitt verbindet, unterteilt ist. Das Nebengehäuse besitzt ferner eine aufgeweitete Gewindeaussparung 40, die mit dem zweiten Abschnitt 38 des Nebenkanals verbunden ist. Der erste Abschnitt 37 des Nebenkanals ist mit dem zweiten Bereich 27 des Hauptkanals 12 verbunden. Die Achse des zweiten Abschnitts des Nebenkanals liegt konzentrisch zu der Achse des ersten Abschnitts, der zweite Abschnitt hat jedoch einen geringeren Durchmesser als der erste Abschnitt. Der Probeneinlaß enthält ferner ein Probeneinlaßrohr 43 und ein Probeneinlaß-Verbindungsstück. Bei der dargestellten Ausführungsform weist das Probeneinlaß-Verbindungsstück eine Mutter 41 und einen Gewindefortsatz 42 auf, der in die Gewindeaussparung 40 paßt.

Der Probeneinlaß umfaßt ferner ein Neben-Druckminderventil, das in der Konstruktion ähnlich dem Haupt-Druckminderventil ist. Es besteht aus einem Kolben 44 mit einem konischen Bereich 45, der an einer Stange 46 befestigt ist. Der konische Bereich des Kolbens wird im Normal- oder Ruhezustand in Eingriff mit dem kegelstumpfförmigen Abschnitt 39 des Nebenkanals durch eine Feder 47 gedrückt, die durch eine Mutter 48_r die durch das Gewindeende der Stange 46 gehalten wird, gegen den Boden der Einlaßaussparung 40 unter Spannung gehalten wird. Das Neben-Druckminderventil ist tatsächlich identisch mit dem Haupt-Druckminderventil. Es ist federbelastet, so daß es im Ruhezustand geschlossen ist. Die Spannung der in dem Neben-Druckminderventil verwendeten Feder ist derart, daß der Normaldruck der in der Probenleitung fließenden Probe ausreicht, um den Kolben

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nach links zu versetzen und das Ventil zu öffnen. Sie kann entweder geringer oder gleich der Spannung in dem Haupt-Druckminderventil sein. Es kann gleich der Spannung in dem Haupt-Druckminderventil sein, da in dem Haupt-Druckminderventil auf der linken Seite des Kolbens 29 ein Rückdruck der Trägerflüssigkeit vorhanden ist, der die einseitige Einstellung des Kolbens 29 in die im Ruhezustand geschlossene Stellung unterstützt.

Die Wahl eines geeigneten Federmaterials und einer geeigneten Federkonstruktion zum Erreichen der geeigneten Spannung ist von Bedeutung, liegt andererseits jedoch innerhalb des fachmännischen Könnens. Die Abmessungen des Haupt- und Nebengehäuses und der Verbindungsstücke sind nicht kritisch. Vorzugsweise wird das Volumen des Bereichs zwischen dem Kolben 29 und dem Kolben 44 jedoch auf einem Minimum gehalten. Dies erhöht durch Verringern des toten Volumens in dem System die Auflösung des Systems.

"Auflösung" bedeutet in diesem Zusammenhang die Fähigkeit, Unterschiede in der Zusammensetzung zweier eng benachbarter Teile des Probenstroms aufzulösen. Dadurch, daß das tote Volumen klein gehalten wird, wird auch die Genauigkeit der Vorrichtung verbessert, da dadurch das Reinigen erleichtert wird. Zwischen jeder Teilmenge, die in die Säule eingeführt wird, wird die gesamte Probenleitung durch die sich fortwährend ändernde Strömung der Probe durch die Probenleitung gespült.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung enthält ferner ein Pumpventil, das insgesamt mit 80 bezeichnet ist. Dieses Ventil besteht aus einem Pumpengehäuse 50, das bei der dargestellten Ausführungsform einen Zylinder 51, eine Kopfkappe 52 und ein mit einem Außengewinde versehenes Zylinderteil 53

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aufweist. In dem Pumpengehäuse ist ein Pumpenzylinder 54, ein erster Kanal 55 mit einer zur Achse des Pumpenzylinders parallelen Achse und ein zweiter Kanal 56 ausgebildet. Das eine Ende des ersten Kanals 55 ist mit dem Pumpenzylinder und das andere Ende mit dem Rohr 24", das zum Probenauslaß führt, verbunden. Das Rohr 24' besitzt ein Gewindeende, das in die Gewindeaussparung 71 des Zylinderteils 53 paßt. Es können auch Swagelok-Fittings verwendet werden. Der zweite Kanal 26 schafft eine Verbindung zwischen dem ersten Kanal 55 und einer Probenausflußöffnung, die sich an der Oberfläche des Pumpengehäuses befindet. Bei der dargestellten Ausführungsform besitzt die Probenausflußöffnung die Form einer Gewindeaussparung 57, die ein mit einem Gewinde versehenes Ausfluß-Verbindungsstück 58 und eine Verbindungsleitung 59 aufnimmt. Das Verbindungsstück 58 kann ebenfalls ein Swagelok-Fitting sein.

Ein Widerstand, der die Form eines Ventils oder einer Verengung 88 in der Probenabflußleitung 59 besitzen kann, um den Innendruck in der Abflußleitung bei Strömungsbedingungen über den Atmosphärendruck zu erhöhen, hat sich als hilfreich für das Erhöhen der Genauigkeit des Systems erwiesen. Dieser Widerstand unterstützt das hydraulische Schließen des Neben-Druckminderventils.

Innerhalb des Pumpenzylinders 51 befindet sich ein Kolben 60, der eine Zylinderstange 61 mit sich führt. Diese Stange erstreckt sich in den ersten Kanal. In ihrer Normaloder Ruhestellung befindet sich das Ende der Stange 61, die sich innerhalb des ersten Kanals befindet, zwischen der Stelle, an der der erste Kanal mit dem Pumpenzylinder verbunden ist und der Stelle, an der der erste Kanal mit dem zweiten Kanal verbunden ist.

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Wie man in den Figuren 1 und 4 erkennt, wird die Stange 61 durch zwei Dichtungen 62 und 63 in leckdichter Zuordnung zu den Wänden des ersten Kanals 55 gehalten. Bei der dargestellten Ausführungsform sind diese Dichtungen im Handel erhältliche Abdichtungen. Die Abdichtung 62 wird durch ein mit einem Gewinde versehenes Befestigungsbauteil 64, das in die Gewindeaussparung 65 der Kopfkappe 52 paßt, in ihrer Lage gehalten. Die Abdichtung 63 wird durch das mit einem Außengewinde versehene Zylinderbauteii 53, das in die Gewindeaussparung 66 in der Kopfkappe 52 paßt, in ihrer Lage gehalten.

Bei der dargestellten Ausführungsform wird der Kolben 60 pneumatisch bewegt. Der Pumpenzylinder 51 endet in einer Kopfkappe 67, die einen Kanal 68 mit einer Gewindeaussparung 69 enthält. Ein mit einem Gewinde versehenes Rohr 70 verbindet den Pumpenzylinder 54 über einen Kanal 68 mit einer Luftquelle» Luft mit einem Druck von 41 N/cm², die hinter dem Kolben 60 durch das Rohr 70 in den Pumpenzylinder geleitet wird, drückt den Kolben nach links. Dadurch wird die Stange 61 weiter in den ersten Kanal 55 getrieben. Als Mittel zur Bewegung des Kolbens 60 kann jedes geeignete alternative Mittel wie z. B. eine Magnetspule verwendet werden.

In dem Pumpengehäuse befindet sich ferner ein Anschlag, der bei der dargestellten Ausführungsform aus zwei Stangen 72 besteht, die durch Kanäle gleiten, die in der Kopfkappe 52 ausgebildet sind und sich in den Pumpenkanal 54 erstrecken. Ein mit einem Gewinde versehener Bund 73, der an dem ein Außengewinde aufweisenden Bauteil 53 angreift, wird zur Anordnung der Stangen innerhalb des Pumpenzylinders verwendet. Die Stangen 72 wirken als Anschlag und verhindern, daß sich der Kolben 60 weiter nach links ver-

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schiebt. Durch Einstellung der Position dieser Stangen kann die Entfernung gesteuert werden, die sich die Stange 61 in den ersten Kanal 55 hineinbewegt. Man erkennt dies am besten in Fig. 4.

Einrichtungen zur Steuerung der Luft, die dem Pumpenzylinder von der Luftquelle zugeführt wird, sollen ebenfalls vorgesehen sein. Bei der dargestellten Ausführungsform bestehen diese aus einem Magnetventil 74. Durch periodisches Erregen dieses Ventils kann der Kolben 60 periodisch nach links getrieben werden. Durch die Gewindeaussparung 75 und den in der Kopfkappe 52 ausgebildeten Kanal 76 kann Luft auch zum anderen Ende des Kolbens 60 geleitet werden. Ein mit einem Gewinde versehenes Verbindungsstück 77, das ein Swagelok-Fitting sein kann, verbindet über ein Ventil 78 die Aussparung 75 mit einer Luftquelle. Wenn ein Umschaltventil vorgesehen ist, kann die gleiche Luftquelle wie für das Rohr 70 verwendet werden.

Im Normalbetrieb tritt Trägerflüssigkeit in das Rohr 21' ein und gelangt unmittelbar durch den Verbindungskanal zu der Säule 15. Mit einem zur Bewegung des Kolbens 44 ausreichenden Druck tritt Probenflüssigkeit in ähnlicher Weise in das Rohr 43 ein, gelangt in die Verbindungsbereiche der Haupt- und Nebenkanäle und durch das Rohr 24 und tritt aus dem Rohr zu dem Abfluß durch den ersten Kanal 55, den zweiten Kanal 56 und das Rohr 59 aus. Das System bleibt in diesem Zustand, wobei sich das erste Druckminderventil, das durch den Kolben 29 dargestellt wird, in geschlossener Stellung befindet, das zweite Druckminderventil, das durch den Kolben 44 dargestellt wird, in einer geöffneten Stellung befindet, und der Kolben 60 in einer solchen Stellung befindet, daß sich das Ende der Stange 61 in dem ersten Kanal zwischen der Verbindungsstelle des ersten Kanals mit dem

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zweiten Kanal und der Verbindungsstelle des ersten Kanals mit dem Pumpenzylinder befindet. Wenn das Ventil 74 jedoch betätigt wird,, tritt Luft hinter dem Kolben 60 in den Pumpenzylinder 54 ein und treibt ihn nach links. Der Kolben führt die Stange 61 mit sich, so daß die Stange 61 beginnt, sich mit der Kolbenbewegung in den ersten Kanal 55 zu bewegen. Wenn sie die Verbindungsstelle zwischen dem ersten Kanal 55 und dem zweiten Kanal 56 passiert, wirkt sie als ein Ventil und schließt den Weg des Probenfluids aus der Vorrichtung heraus zum Probenabfluß. Wenn dies geschieht, kann kein weiteres Probenfluid in die Vorrichtung eintreten. Als Folge davon verschwindet die Kraft, die den Kolben 44 nach links zu verschieben versucht, und schließt das Ventil unter der Wirkung der Feder 47. Dies isoliert die Probenmenge in dem Bereich des Systems zwischen dem konischen Bereich des Kolbens 44 und dem Ende der Stange 61, - da sich diese gerade in dem ersten Kanal 55 befindet.

Da auf der Rückseite des Kolbens 60 weiter Luft zuströmt, bewegt sich die Stange 61 weiter in den ersten Kanal 55 hinein. Bei ihrer Vorwärtsbewegung erhöht die Stange den Druck in dem Bereich zwischen dem Kolben 44 und der Stange 61, der die nun isolierte Probe enthält, bis zu dem Punkt, bei dem die auf die Rückseite des konischen Abschnitt des ersten Kolbens 29 ausgeübte Kraft die Kraft übersteigt, die zum Bewegen des Kolbens nach links erforderlich ist. Wenn dies geschieht, wird der Kolben 29 nach links bewegt und strömt Probe aus dem Bereich, der die isolierte Probe enthält, in den Trägerauslaß, wo sie sich mit der Trägerflüssigkeit vermischt und in die Säule strömt.

Die Stange 61 bewegt sich weiter, bis der Kolben 60 das Ende der Stangen 72 berührt und anhält. Die Stange 61 rückt

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daher eine festgelegte, vorherbestimmte Entfernung in den ersten Kanal 55 vor. Aufgrund dieser Bewegung wird ein festgelegtes Volumen der Probe der Trägerflüssigkeit zugesetzt. Wenn die Stange 61 aufhört, vorzurücken, gleicht sich der Druck in der Probenleitung aus und bewirkt der Druck der mobilen Phase ein Schließen des Haupt-Druckminderventils, indem der Kolben 29 zurück in Anlage mit dem kegelstumpfförmigen Bereich des Hauptkanals gedrückt wird.

Das Ventil 74 wird geschlossen und das Ventil 78 geöffnet, um den Kolben 60 zurück in seine Anfangsstellung zu drücken. Es wird wieder ein Weg der Probenflüssigkeit zum Probenauslaß hergestellt, und die Probe fließt wieder kontinuierlich durch das System.

Fig. 5 zeigt das Ausgangssignal eines Flüssigkeits-Chromatographen (Modell: Du Pont 841) als Funktion der Zeit. Die Probe war eine 0,Iprozentige Lösung von Aceton in Wasser und die mobile Phase Wasser von 2070 N/cm². Die Dauer der Probeneinspritzung betrug 1 see bei einem Volumen von 80 uL, und der Probeninjektionszyklus war eine Injektion pro Minute. Die Unterbrechung der Darstellung entspricht etwa 9 Stunden. Wie man aus der Darstellung erkennt, sind die Resultate über eine lange Zeit äußerst gut reproduzierbar.

Die obige Beschreibung ist dazu bestimmt, die vorliegende Erfindung lediglich anhand einer Ausführungsform zu erläutern. Für den Fachmann ergeben sich eine Anzahl von Änderungsmöglichkeiten. Anstelle der beschriebenen Druckminderventile kann z. B. ein beliebiges geeignetes Rückschlagventil verwendet werden. Derartige Abänderungen liegen innerhalb des Grundgedankens der Erfindung.

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Claims

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Patentanspruch

Vorrichtung zum Einspritzen einer Menge einer Probenflüssigkeit in eine stetig strömende Trägerflüssigkeit mit einem Hauptgehäuse/ in dem ein Hauptkanal ausgebildet ist, einem Trägerauslaß in dem Hauptgehäuse, der mit dem Hauptkanal verbunden ist, einem Trägereinlaß in dem Hauptgehäuse, der mit dem Hauptkanal verbunden ist, einem Probenauslaß in dem Hauptgehäuse, der mit dem Hauptkanal verbunden ist, und einem Probeneinlaß in dem Hauptgehäuse, der mit dem Hauptkanal verbunden ist, d a r¹ v. r c h gekennzeichnet,

daß der Trägereinlaß (21') mit dem Hauptkanal (12) in der Nähe des Trägerauslasses (13, 14) verbunden ist, so daß der Trägereinlaß und -auslaß zusammen eine Trägerleitung durch das Hauptgehäuse (11) bilden,

daß der Probeneinlaß (25; 34 - 48) mit dem Hauptkanal in der Nähe des Probenauslasses (22) verbunden ist, so daß der Probeneinlaß und -auslaß zusammen eine Probenleitung durch das Hauptgehäuse bilden, sowie durch

ein Haupt-Druckminderventil (29, 30), das sich innerhalb des Hauptgehäuses in dem Hauptkanal zwischen der Probenleitung und der Trägerleitung befindet und zu der im Ruhezustand geschlossenen Stellung einseitig eingestellt ist, um ein Vermischen der in der Probenleitung strömenden Flüssigkeit mit der in der Trägerleitung strömenden Flüssigkeit zu verhindern, und

Einrichtungen (80) zum Ändern des Druckunterschiedes zwischen der in der Trägerieitung strömenden Flüssigkeit und der in der Probenleitung strömenden Flüssigkeit bis zu dem Punkt,

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bei dem das Haupt-Druckminderventil pffnet, um der Trägerflüssigkeit Probenflüssigkeit zuzugeben.

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