DE2850426A1

DE2850426A1 - Selbsttaetige vorrichtung zum durchfuehren chemischer analysen

Info

Publication number: DE2850426A1
Application number: DE19782850426
Authority: DE
Inventors: Nobuyoshi Zuzuki
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1977-11-21
Filing date: 1978-11-21
Publication date: 1979-10-04
Also published as: JPS5473094A; US4200607A; DE2850426C3; DE2850426B2

Description

IA/G-5I Beschreibung Selbsttätige Vorrichtung zum Durchführen chemischer Analysen

Die Erfindung betrifft eine selbsttätige Vorrichtung zum Durchführen chemischer Analysen und bezieht sich insbesondere auf eine Verbesserung einer derartigen Vorrichtung, mit der die Analyse einer Flüssigkeitsprobe, wie Blut oder die Enzymbestimmung automatisch durchgeführt wird.

Vor kurzem ist eine Analysevorrichtung für chemische Analysen entwickelt worden, mit der die Analyse einer Flüssigkeitsprobe, wie Blut oder Urin oder die Bestimmung der Enzymaktivität exakt, rasch und automatisch erfolgt. Diese Vorrichtung \>rird vielfach verwendet auf klinischem, chemischem und pharmazeutischem Gebiet. Zur Vorrichtung gehört eine Einrichtung zum Einspritzen einer Flüssigkeitsprobe oder eines

(Küvette)

Reagens in ein Reaktionsröhrchen/, eine Einrichtung zur kolori-

bzw. Ausmessung

metrischen Bestimmung!der Flüssigkeit nach der chemischen Reaktion oder im Verlauf derselben und eine Einrichtung zum Säubern des Röhrchens mit einer durch das Röhrchen fließenden Reinigungsflüssigkeit nach der Abgabe der Reaktionslösung aus dem Röhrchen bei Beendigung der Bestimmung. Die Vorrichtung ist so ausgelegt, daß eine Anzahl nacheinander anhand, spezifischer Prüfpunkte zu untersuchender Flüssigkeitsproben

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automatisch analysiert wird

Während das Reaktionsröhrchen auf einer für die Bestimmung benötigten, gegebenen Temperatur von z.B. 37 C gehalten wird, nimmt das in das Röhrchen eingespritzte Reagens bzw«, die injizierte Reinigungsflüssigkeit eine normale Temperatur im Bereich von 10 bis 20 G ein, sodaß also gegenüber der für die Bestimmung optimal geeigneten Temperatur ein Temperaturunterschied besteht. Das Einspritzen der genannten Flüssigkeiten kühlt also das Röhrchen ab, sodaß die gewünschte Temperatur von 37 C bei Beginn der Reaktion zwischen der Probenflüssigkeit und dem Reagens ziemlich lange nicht erreicht werden kann. Deshalb ist keine zuverlässige Bestimmung oder Analyse gewährleistet.

Um diesen Nachteil zu vermeiden ist bereits eine Vorrichtung für chemische Analysen vorgeschlagen worden, mit der sowohl das Reagens als auch die Reinigungsflüssigkeit auf eine gegebene Temperatur erhitzt werden, ehe sie dem Reaktionsröhrchen zugeführt werden. Eine solche Vorrichtung ist in den beigefügten Figuren 1 bis 3 gezeigt, von denen Fig. 1 ein Fließschema zeigt. Hier umfaßt eine Flüssigkeitsprobenzufuhreinheit 101 einen Drehtisch 102, um dessen Umfang herum eine Vielzahl von Probenröhrchen 103 angeordnet sind, sowie einen Antrieb lOk für den Drehtisch, Die zu untersuchende'Flüssigkeitsprobe ist in den einzelnen Probenröhrchen 103 enthalten und wird mittels eines Probenentnahmekopfes 105 aus ihnen abgezogen, der ein Saugrohr

106 sowie eine das Saugrohr bewegende Betätigungsvorrichtung

107 aufweist.

Das untere Ende des Saugrohres I06 ist in ein Probenröhrchen eingesetzt, welches am Drehtisch 102 in einer gegebenen Stellung gehalten wird, und die Probenflüssigkeit

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wird daraus entzogen, während das Röhrchen in dieser Stellung gehalten wird_e Das Saugrohr 106 kann auch in ein Reinigungsgefäß 108 eingesetzt werden, wie mit gestrichelten Linien gezeigt. Dann kann z.B. Wasser aus einer Düse 109 ausgespritzt werden, um das untere Ende des Saugrohres zu reinigen. Die abgezogene Probenflüssigkeit wird in ein Zumeßventil 110 eingeführt, welches zwei ortsfeste Elemente 111, 112 und ein drehbares Element 113 aufweist, das zwischen den beiden ortsfesten Elementen und in enger Berührung mit denselben angeordnet ist. Das drehbare Element hat mindestens zwei Öffnungen 11i<-a_f 114b von gleichem Volumen. Das ortsfeste Element 111 ist an den Probenentnahmekopf 105 angeschlossen, während das ortsfeste Element 112 mit einem Richtungssteuerventil verbunden ist, das seinerseits mit einer Pumpe 116 in Verbindung steht. Die Pumpe ist über das Richtungssteuerventil · 115 an ßin Gefäß 117 angeschlossen, welches oino Reinigungsflüssigkeit enthält. Bei der gestrichelt gezeigten Stellung des Richtungssteuerventils 115 wird die zu untersuchende Flüssigkeitsprobe mittels der Pumpe 116 aus dem Probenröhrchen 103 entzogen und in die Öffnung 11ka im Zumeßventil 110 eingeführt. Bei der gestrichelten Stellung des Bichtungssteuerventils 115 wird im Gefäß 117 enthaltene Reinigungsflüssigkeit 118 abgezogen und durch das Zumeßventil 110 geleitet, um in das Gefäß 108 abgegeben zu werden, wodurch der Durchlaß durch verschiedene Teile gereinigt wird, an denen möglicherweise Probenflüssigkeit haften geblieben ist. Ein drehbarer Reaktor 119 weist einen Drehkörper 120 und eine Vielzahl von Reaktionsröhrchen 121 auf, die am Drehkörper 120 angebracht und von diesem auf einem gemeinsam Umfang gehalten sind. Der Drehkörper 120 wird von einer zugehörigen Antriebseinrichtung intermittierend im Drehsinn angetrieben. Mit den Buchstabon Λ , B , C ... I^ sind verschiedene Positionen be-

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zeichnet_s an denen die Reaktxonsrohrchen 121 angehalten werden. Oberhalb und unterhalb des Reaktors 119 sind Ventile 145, 146 angeordnet ( sh. Fig. 2 ), Der Drehkörper 120 ist in der Mitte mit einer Lichtquelle 122 vorsehen, der gegenüber ein Detektor 123 angeordnet ist.

In Fig. 2 sind Einzelheiten des Reaktors 119 gezeigt. Hier ist zu erkennen, daß zwei in senkrechter Richtung im Abstand voneinander angeordnete Trennplatten 124, 125 ein Luftbad begrenzen, in welchem eine konstante Temperatur von z.H. 37 C eingehalten wird. Durch die Platten ragt ein Rohr 126, welches mit seinem oberen Ende an einem Halterungsglied 127 und mit seinem unteren Ende an Ilalterungsglieclern 128 und 129 befestigt ist, sodaß es in den Trennplatten 124, 125 fest angebracht ist. Auf dem Rohr 126 sitzt eine Hülse bzw. ein Kragcm 130, um den herum der Drehkörper 120 in Lagern 131» 132 drehbar abgestützt ist.

In einem gemeinsamem Kreis am Drehkörper 120 sind mehrere Reaktxonsrohrchen 121 angebracht, beim vorliegenden Beispiel zwölf. Die einzelnen Reaktionsröhrchen bestehen aus einem chemisch beständigen Werkstoff, wie geschmolzenem Quarz und sind mindestens in demjenigen Bereich transparent, in dem Licht hindurchgeleitet werden soll. Im Drehkörper sind im Bereich der einzelnen Reaktionsrohrchen Durchlässe

133 für Licht ausgebildet. Außerdem ist im Kragen I30 und im Rohr 126 an einer gegebenen Stelle eine Öffnung 134 vorgesehen, sodaß von oinom im mittleren Teil dos Rohres 126 befestigten Spiogol 135 reflektiertes Licht durch die Öffnung

134 und die Durchlässe 133 geleitet werden kann, um ein Reaktionsröhrchon 121 zu bestrahlen. Das übertragene Licht wird von dom Detektor 123 wahrgenommen, der in einem abgeschirmten Gehäuse I36 untergebracht ist. Auf dem llalterungs-

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glied 127 ist ein Lampenschutzgehäuse 139 fest angebracht, welches die Lampe 122, eine Kondensorlinse 137' und einen Filter 138 enthält- Von der Lampe ausgehendes Licht wird von der Linse kollimiert und durch das Rohr 126 auf den reflektierenden Spiegel 135 geleitet.

Der Drehkörper 120 ist an seinem Umfang als ein Zahnrad 14O ausgebildet, welches intermittierende Bewegungen verursacht und eine Anzahl von Zähnen hat, die ein Vielfaches dor 7Uizalil Reaktionsröhrchen 121 ausmacht. Heim vorliegenden Ausführungsbeispiel hat das Zahnrad 14O vierundzwanzig Zähne. Mit dem Zahnrad 14O tritt intermittierend ein Stift 142 in Eingriff, der an einer Exzenterplatte 1'M fest angebracht ist, welche auf einer Wolle-Ί 43 sitzt, die sich durch die obere Trennplatte 124 erstreckt und von dieser abgestützt ist. Am oberen Ende der Wolle ist ein Zahnrad 1 43a befestigt, welches mit einem fost an der Trennplatte 124 angebrachten Antrieb 144, z.B. einem Motor betriebsmäßig verbunden ist» Durch programmierte Betätigung des Antriebs 144 kann das Zahnrad 14O bei einer Umdrehung des Stiftes 142 um die Welle 143 um ein Stück woitorgedroht werden, welches zwei Zähnen entspricht, wodurch dor Drehkörper 120 und damit dio Reaktionsröhrchen 121 intermittierend gedroht werden. Zu den Ventilen 145, 146 gehören ortsfeste Dlocke 147, 149 und drehbare Blöcke 148, 150. Der ortsfeste Block 147 des oberen Ventils 145 ist am Halterungsgliod 127 befestigt, während der drehbare Block 148 mittels eines Halters I5I fest am drehbaren Körper 120 angebracht ist. Der ortsfeste Block 149 des unteren Ventils 146 ist mittels eines Ilaltors 152 am Rohr 126 befestigt, während der entsprechende drehbare Block I50 am Boden des Drehkörpers 120 mittels eines Halters 153 befestigt ist. In den drehbaren Blöcken 143, 150 sind mehrere Ström_ungskanäle.154, 155 ausgebildet, deren Anzahl dor An κ aiii lioaktionsröhrchen 121 ent-

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spricht, und die mit diesen durch, dünne Rohre I56 in Verbindung stehen. Diejenigen ortsfesten Blöcke, die an den Stellen angeordnet sind, die der Einführung und Abgabe bzw. dem Abzug der Probe, dos Reagens, der Reinigungsflüssigkeit oder der Luft entsprechen, sind mit Kanälen 157» 158 ausgebildet, die durch Rohre 159» 159' mit Einrichtungen in Verbindung stehen, welche Flüssigkeit zuführen oder ablassen und Luft einführen oder absaugen.

Die Position A dos Reaktionsröhrchens 121 in Fig. 1 ist eine erste Stelle, an der die Probe und ein erstes Reagens in das Reaktionsröhrchen eingeführt wird. Hol dieser Stellung steht das untere Ventil 146 gem. Fig. 2 mit dem ortsfesten Element 112 des Zumeßventils 110 für die Flüssigkeitsprobe in Verbindung. Das ortsfeste Glied 111 des Zumeßventils 1'10 ist mit einer Leitung I6I verbunden, die durch eine Vorwärmeinrichtung I60 führt. In der Leitung Ιοί ist eine Pumpe 162 angeordnet, deron unteres Ende in ein mit dom ersten Reagens I63 gefülltes Gefäß I6h eingeführt ist.

Der Aufbau der Vorwärmeinrichtung I60 geht im einzelnen aus Fig. 3 hervor. Wie gezeigt, stellt die Vorwärmeinrichtung 160 ein geschlossenes Gehäuse dar, welches mit Flüssigkeit wie Öl oder Wasser oder mit Gas gefüllt ist. Im Inneren ist ein Heizelement I66 aufgenommen, welches zum Erwärmen der Flüssigkeit an eine Kraftquelle 165 angeschlossen ist. Unten im geschlossenen Gehäuse ist ein Flügelgebläse 167 angeordnet, welches von einem Motor I68 in Umdrehung gehalten wird, um die im Inneren dos Gehäuses enthaltene Flüssigkeit ■ aufzurühren., damit in der ganzen Flüssigkeit eine gloichmäiiigo Temperatur erreicht wird. An einer zweckmäßigen Stelle innerhalb des Gehäuses ist ein Temperaturfühler I69

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angeordnet j der ein Temperatursignal abgibt, welches einem Steuerschaltkreis 170 zugeführt wird, um die Kraftquelle 165 so zu steuern, daß die iTlüssiglcoi-fcstemperatur im wesentlichen konstant auf beispielsweise 37 C gehalten werden kann. Ein Teil der mit dem Zumeßventil 110 und der Pumpe 162 verbundenen Leitung 161 führt durch das Vorwärmgehäuse und ist darin ssickzackförmig oder schraubenlinienförmig ausgebildet, um den Wärmewirkungsgrad bei der Erwärmung des Reagens auf die gegebene Temperatur zu verbessern. Durch das Vorwärmgehäuse erstrecken sich gleichfalls Leitungen 171 und 172 von ähnlicher Gestalt wie die Leitung 161. Die Leitung I71 dient zur Zufuhr des zweiten Reagens, während die Leitung 172 für die Reinigungsflüssigkeit bestimmt ist.

Wenn die Pumpe I62 in Bewegung gesetzt wird, wird das erste Reagens I63 abgezogen, innerhalb der Vorwärmeinrichtung 16ü auf die gegebene Temperatur erhitzt und dann in das Zumoßventil 110 eingeführt. Ein Bruchteil der von der im drehbaren Element 113 ausgebildeten Öffnung 11 h\> von gegebenem Volumen zugemessene!! Probenflüssigkeit wird verdrängt und durch die Leitung 159' und das untere Ventil 1^6 in dasjenige Reaktionsröhrchen 121·eingefüllt, welches sich an der Pos. Λ befindet. Zwischen den Positionen Λ und B ist eine Einrichtung zum Rühren der Probe und des ersten Reagens angeordnet. Im einzelnen ist in diesem Bereich das untere Ventil 146 über das Rohr 159' m±t einem Widerstandsrohr 173 verbunden, während das obere Ventil 1^5 durch das Rohr. 159» eine Leitung 17^· und einen Vorratsbehälter 175 mit einer Vakuumpumpe 176 verbunden ist. Der obere Bereich dos Reaktionsröhrchens hat vorminderten Druck, während Luft oder ein anderes gewünschtes Gas in don untoron Boreich des Röhrchens durch das Widerstandsrohr 173 eingeführt wird. Luft strömt in Bläschen durch die Flüssigkeit nach oben, wodurch die Flüssigkeits probe und das erste Reagens, die an der Pos. A₀ in das Reaktionsröhrchen eingefüllt wurden, ausreichend stark gerührt wer

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den, um die Umsetzung zwischen beiden zu beschleunigen.

Die Stelle II_O stellt diejenige Position des Reaktionsrohr chens dar, an der das zweite Reagens eingefüllt wird. An dieser Stelle ist das untere Ventil 1*1-6 durch das Rohr 159' und die Leitung 171 mit einer Pumpe 177 verbunden.und mit seinen ICnrto in. ein Gofäß 179 oingofülirt, welches mit dem zweiten Reagens I78 gefüllt ist. Beim Betrieb der Pumpe 177 wird das zweite Reagens abgezogen, welches dann im Vorlauf durch die Vorwärmoinrichtung I60 auf eine gegebene Temperatur erhitzt und danach durch das untere Ventil 1A-6 in ein entsprechendes lleaktionsröhrchen 121 eingeführt wird. Zwischen den Positionen II und I ist in ähnlicher Weise eine Rühreinrichtung angeordnet. Durch ein liiderstandsrohr 18O und das untere Ventil 1k6 wird Luft eingeführt, die Bläschen erzeugt, durch welche das zweite Reagens mit der Probe verrührt wird, deren Umsetzung mit dem ersten Reagens bereits beendet odor noch in Gang ist. Die Position J stellt oino llostimmutißspoaition dar, an der Licht von der Lampe 122 zum Bestrahlen der Reaktionslösung durch das entsprechend angeordnete Roaktionsrb'hrchen geleitet und das Übertragono Licht vom Detektor 123 wahrgenommen wird. Ein vom Detektor erzeugtes Ausgangssignal wird an einen Verstärker 181 und von dort an eine Aufzoiclinungs- oder Anzeigeeinrichtung 182 angelegt, sodaß die Lichtabsorptionsfähigkoit gegen die Zeitachse eingetragen werden kann. Ein Teil dos Ausgangssignalη des Verstärkers 181 gelangt an einen Analog-Digital-Wandler I83, wo es in ein digitales Signal umgewandelt wird, welches einer Datonanalysiereinrichtung 18H, beispielsweise einem elektronischen Rechner zur Durchführung einer erwünschten Berechnung zugeführt werden kann. Das tiochenergobnis, z.H. die Enzymaktivität wird nach jeder einzelnen Bestimmung oder in orwünschtor Weise angezeigt.

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Die Positionen K und L stellen jeweils eine Reinigungsstelle dar, an der ein.e Reinigungsflüssigkeit, wie Wasser, welches auf eine gegebene Temperatur erhitzt ist, durch das untere Ventil 1^6, das Rohr 159' und die Leitung 172 eingeführt wird. Die Leitung 172 ist mit dem Gefäß 117 über einen Luftmischor I85 und eine Pumpe 186 verbunden. Dem Luftmischer 185 wird Druckluft von einem Kompressor 187 durch ein Ventil 188 zugeführt, um der von der Pumpe 186 geförderten Reinigungsflüssigkeit Luft zuzumischen. Folglich wird in das Reaktionsröhrchen 121 Reinigungsflüssigkeit eingeführt, die Bläschen enthält, wodurch die Reinigungswirlcung verbessert wird. Zwischen den Positionen J und K , den Positionen K und L sowie den Positionen L_n und Λ , an denen die innerhalb eines Reaktionsröhrchens enthaltene Flüssigkeit abgegeben oder abgezogen werden soll, wird Druckluft vom Kompressor 187 durch ein Ventil 189, eine Leitung I90» das Rohr 159 und das obere Ventil 1'|5 oben in das Uoalctions— röhrchen eingeführt, wodurch die Flüssigkeit pneumatisch aus dem Reaktionsröhrchen durch das untere Ventil 146, das Rohr 159' und eine Leitung 191 verdrängt und damit an einen nicht gezeigten Ablaufsumpf abgegeben wird.

Jiei der hier beschriebenen Anordnung wird das Reagens vor seiner Zufuhr zu den Realctionsröhrchen in der Vorwärmeinrichtung i6o auf eine im Aires ent liehen der Temperatur des Reaktors entsprechende Temperatur erwärmt, sodafl die Realctionslösung während der Umsetzung und während der Bestimmung auf einer gegebenen Temperatur gehalten wird, was oino oxalete lcolorimotrischo Bestimmung ermöglicht.

Es ist jedoch ersichtlich, daß die hierzu nötige Anordnung kompliziert und voluminös ist, da das zwischen·den Trennplatton 124, 125 bestimmte Luftbad, in dem eine konstante-

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Temperatur eingehalten wird, eine große Zahl von Bauelementen aufnehmen muß, einschließlich des Drehkörpers 120, der fest daran angebrachten lleaktionsröhrchen 121, der Ventile 1^5, 146, die Probenflüssigkeit, das erste und zweite Reagens und Reinigungsflüssigkeit in die Reaktionsröhrchen einführen, des reflektierenden Spiegels 135» des Detektors 123 und des dem Drehkörper 120 zugeordneten intermittierenden Antriebs. Da die Reaktionsröhrchen am Drohkörper vollkommen befestigt sind, ist es ^schwer sie auszutauschen. Außerdem kann box einem Ventilausfall keine Reperatur erfolgen, ohne daß die' Anordnung auseinandergenommen werden muß. Ein schwerer wiegender Nachteil besteht jddoch darin, daß die Ventile, der reflektierende Spiegel, dei* Detektor und der intermittierende Antrieb, die nicht auf diner konstanten Temperatur gehalten werden müssen, auch im Lüftbad angeordnet sind, wodurch eine vergrößerte und ungenutzte Wärmekapazität des Luftbades erforderlich wird. jDs ist klar, daß das Einhalten einer konstanten Temperatur nur hinsichtlich der Reaktionsröhrchen und verschiedener eingespritzterFlüssigkeiten nötig ist, während Ventile, reflektierender Spiegel, Detektor und intermittierender Antrieb nicht auf konstanter Temperatur gehalten zu worden brauchen. Es ist gleichfalls klar, daß nur die chemische Reaktionslösung, die ein Gemisch aus der zu untersuchenden Probenflüssigkeit und des Reagens oder der Reagentien aufweist, an der Stelle der kolorimetrischon Bestimmung auf einer gegebenen Temperatur ( z.B. 37 C ) gehalten werden muß, um eine richtige chemische Umsetzung zu gewährleisten, daß sie aber an anderen Stollen nicht so exakt auf die gegebene Temperatur gesteuert werden muß.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine selbsttätige k+-J't&(. Vorrichtung zum Durchführen chemischer Analysen zu schaffen, mit der die oben beschriebenen Nachteile dos Standes der Technik umgangen werden.

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Es wird eine Anordnung geschaffen, bei der nur Reaktionsröhrchen, dio jeweils von einem zugehörigen Halter abgestützt sind, durch einen ringförmigen Kanal bewegt werden können, der in einem Gefäß mit thermostatisch wirkender Flüssigkeit ausgebildet ist, und bei der ein erstes Reagens und die zu untersuchende Probenflüssigkeit unter dieser Bedingung in das Röhrchen injiziert werden, woraufhin ein zweites Reagens eingeführt wird, welches erwärmt ist.

Gemäß der Erfindung sind die Realctxonsrohrchen und die zu untersuchende Flüssigkeitsprobe sowie die in die Röhrchen injizierten Reagentien die einzigen Komponenten, dio mittels dos Gefäßes mit thermostatisch wirkender Flüssigkeit auf oiuQ gegebene Temperatur orwärmt werden. Andcro r.auelomente, wie ein intermittierender Antrieb, ein optisches Instrument für die kolorimetrische Bestimmung sowie Rohre und Leitungen, dio zum Einspritzen der Flüssigkeitsprobe oder der Reagentien in die Röhrchen verwendet werden, werden nicht erhitzt, sodaß eine verschwenderische Erwärmung vermieden wird. Das ermöglicht einen wirkungsvollen Betrieb der Vorrichtung bei minimaler Ileizkapazität, sodaß sich eine wirtschaftlich vorteilhafte Anordnung ergibt.

Die Erwärmung des ersten Reagens und der Flüssigkeitsprobe erfolgt während ihrer Bewegung durch den ringförmigen Kanal dos mit thermostatisch wirkender Flüssigkeit gefüllten Gefäßes. Wenn nach dem Einführen eines zweiten Reagens eine Stellung für die kolorimotrischo Bestimmung erreicht ist, erfolgt eine rasche Erhitzung auf eine gegebene Temperatur mit Hilfe einer Hilfsheizeinrichtung. Folglich wird nur das zweite Reagens und die Reinigungsflüssigkeit im voraus auf eine gegebene Temperatur erhitzt, was die Verschwendung an Wärmekapazität weiter verringert.

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Λβ2

Die·Roaktionsröhrchen sind an einer sie weiterbofordernden drehbaren Platte mit Hilfe von Haltern lösbar angebracht. Dadurch, wird der Austausch von Reaktionsröhrchen erleichtert<> Außerdem sind Düsen und Rohre, die für die Zufuhr der Roagentien, der zu untersuchenden Probonflüssigkeit und der Reinigungsflüssigkeit zu den Reaktionsröhrchen dienen, gleichfalls abnehmbar angebracht, was auch deren Austausch erleichtert, ohne daß die gesamte Anordnung auseinander genommen werden muß. Eine der zu prüfenden Flüssigkeitsprobe zugehörige Injektionsdüse kann durch Verwendung einer Düsem-einigungseinheit gesäubert werden, und die Reaktionsröhrchen werden mit erwärmter Reinigungsflüssigkeit gesäubert, was beides zur Verbesserung der Exaktheit der lirgobnisse der Analyse und JJestimniung beiträgt.

Eine selbsttätige Vorrichtung zum Durchführen chemischer Analysen gemäß der Erfindung umfaßt eine Drohscheibe, die zur Umdrehung in einer gegebenen Richtung intermittierend angetrieben ist und eine Vielzahl von Haltern aufweist, in denen jeweils ein üeaktionsröhrchen aufgenommen ist. Die Reaktionsröhrchen sind so angeordnet, daß sie durch einen Ring kanal eines Gefäßes mit einer thermostatisch wirkenden Flüssigkeit bewegt werden, die ein erstes Reagens und eine zu untersuchende Flüssigkeitsprobe, die beide in ein Reaktionsröhrchon oingospritzt sind, auf einer gegebenen Temperatur hält. Das zweite lloagens wird vor seinem Einspritzen in das Reaktionsröhrchen auf eine vorherbestimmte Temperatur erwärmt. Nach dem Einspritzen werden die Flüssigkeiten gerührt, um sie zu vormischen, und die entstehende Reaktionslösung wird dann einer kolonmetrischen Bestimmung mittels eines optischen Meßinstrumentes unterworfen. Anschließend wird die !loaktionslösung abgeführt und dom Reaktionsröhrchen zuvor auf eine gegebene Temperatur erwärmtes Spülwasser zum Reinigen des ReaktionsrÖhrchens zugeführt.

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Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand schematisch dargestellter Ausfülirungsbeispie.1.e n/üier erläutert. Xn den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 ein fließschema einer herkömmlichen Vorrichtung für chemische Analysen;

Fig. 2 einen Schnitt durch einen bei der Anordnung gem. Fig. 1 benutzten drehbaren Reaktor;

Fig. 3 einen Schnitt durch eine bei der Anordnung gern". Fig. 1 benutzte Vorwärmeinrichtung;

Fig. 4 ein Fließschema einer selbsttätigen Vorrichtting zum iAirchführon chemischer Analysen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 5 einen Schnitt durch einen in der Vorrichtung gem. Fig. h verwendeten drehbaren Reaktor und ein Gefäß mit thermostatic wirkender Flüssigkeit;

Fig. 6 ein teilweise im Schnitt gezeigtes Schema einer bei der Anordnung gem. Fig. k vorgesehenen zweiten Reagentienheizvorrichtung;

Fig. 7 ein teilweise im Schnitt gezeigtes Schema einer in der Anordnung gem. Fig. k vorgesehenen Spülwasserheiz vor richtung;

Fig. 8 ein Schema einer Düsenreinigungseinheit, dio einem Flüssigkoitsproboniiijelctor zugeordnet ist.

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Wie die Fig. 4 und 5 zeigen, weist ein drehbarer Reaktor 1 im wesentlichen eine Drehscheibe 3 auf, die Reaktionsröhrchon weiterbefördert und iin Drehsinn in einer Richtung intermittierend angetrieben ist. Diese Drehscheibe trägt eine Vielzahl von lieaktionsröhrchen 2, die nacheinander mit kurzfristigen Halten durch folgende Positionen bewegt werden, zunächst eine erste JCinspritzstelle Λ für ein Reagens,. eine weitere JDinspritzstelle 13 für eine zu untersuchende Flüssxgkeitsprobe, eine erste Rührstelle C, eine zweite Einspritzstelle L für ein Reagens, eine zweite Rührstelle M, eine Hestimmungsstelle N für die Roaktionslösung, eine Ablaufoder Abgabestelle O für die Reaktionslösung und eine Reinxgungsstolle P für das Reaktionsröhrchen. Auf,teinem gemeinsamen Kreis sind in gleichmäßigen Abständen um die Drehscheibe 3 .herum mehrere Halter k2 für die Reaktionsröhrchen ( sh. Fig.5) angeordnet, die von der Drehscheibe herab-hängen und in ihrer Seitonwand eine Öffnung h2 a ( sh. Fig. 5 ) haben, durch die Licht hindurchtreten kann. In jeden Halter hZ ist ein Reaktionsröhrchen 2 aus einem lichtdurchlässigen Werkstoff zur Aufnahme einer zu prüfenden Flüssigkeitsprobo oingopaOt und vom Halter abgestützt. Unterhalb dor Drohscheibe 3 und in senkrechter Ausrichtung mit den Haltern kZ ist ein ringförmiges Gofäß h3 mit einer thermostatisch wirkenden Flüssigkeit angeordnet, in welchem ein ringförmiger Kanal h3 Q-( sh. Fig. 5 ) ausgebildet ist. Dabei sind die Halter in den ringförmigen Kanal eixigosotzt und werden durch denselben bewegt. Das Gefäß enthält eine Menge einer thermostatisch wirkenden Flüssigkeit hy, um die in jedem Reaktionsröhrchen enthaltene Heaktionslüsung auf konstanter Temperatur zu halten. An der llostimmungsstello N ist als zusätzliche Heizvorrichtung 57 ( sh. Fig. 5 ) eine Hilfshoizvorrichtung in der Wand dos Gofäßos h'5 in dor Nähe dos zugohörxgon Itoakbxonsröhrchons eingebettet, um die Reaktionslösung rasch auf eine geeignete

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Temperatur zu erwärmen» Außerdem sind in der Wand des Gefäßes 43 an der Bestimmungsstelle N Öffnungen 43 b ausgebildet, die mit den öffnungen 42a im Halter in Verbindung· stellen, um Licht hindurch zu lassen. Innerhalb des Gefäßes 43 ist eine ringförmige Heizvorrichtung 51 angeordnet, die die Flüssigkeit 49 auf eine gegebene Temperatur erwärmt. Die Flüssigkeit 49 wird innerhalb des Gefäßes 43 mittels einer Pumpe 5^ umgewälzt. An den entgegengesetzten Seiten der Öffnungen 43b ist ein optisches Meßinstrument 23 mit einer Lichtabgabeeinheit und einem lichtempfangendon Detektor 25 angeordnet.

Wie bereits erwähnt, sind in Fig«4 mit den Buchstaben A, H, C ... P Positionen dargestellt, an denen die Uoaktionsröhrchon 2 während einer intermittierenden Umdrehung der Drehscheibe 3 anhalten. An all diesen Haltestellen worden verschiedene Behandlungen durchgefülirt. In der Nähe der Einspritzstelle A ist ein erster Injektor 4 für ein Reagens angeordnet, der ein erstes Reagens aus einem Roagontienbehälter 5 abzieht und es in eiia gereinigtes lloaktionsröhrchen 2 einspritzt, welches zur Einspritzstelle A bewogt worden ist. Der Einspritzstelle ]"5 benachbart ist ein Injektor 6 für Probonflüssigkeit angeordnet, der eine zu untersuchende Flüssiglceitsprobe aus einem Probenbehälter 7 durch eine Düse S abzieht und. durch die Düse 8 in das Realctionsröhrchen 2 einspritzt, welches zur Einspritzstelle B bewogt worden ist. Der Prob-onbohältcr 7 ist an einer hier nicht gezeigten Vorratseinheit für Probenflüssigkeit angebracht, der die Probe axitomatisch zugeführt wird. Nach dem Einspritzen wird die Düse S des Injektors 6 in eine Düsenreinigungsoinhe.il: 10 bewegt, in der Smilwasser, welches mittels einer Pumpe 9 aus einem Wasserbehälter 11 abgezogen wird, durch die Düse 8 abgegeben wird, wodurch sowohl das

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Innere als auch das Äußere der Düse 8 gereinigt wird. Nach dem Reinigen wird auf die Düse 8 Druckluft mittels einer Pumpe 12 durch einen Luftbehälter 13 und ein Ventil I^ aufgesprüht, um das Äußere dor JJüso 8 zu trocknen. Es sei darauf hingewiesen, daß die Düse 8, wenn, sie getrocknet ist, selbsttätig in ihre ursprüngliche Lage zurückbewegt wird, d.h. in ihre Stellung über dem Probenbehälter 7· Die in einem zur Rührstelle C beförderten Reaktionsröhrchen 2 enthaltene Flüssigkeit wird mittels einer Rührvorrichtung 15 mit dazugehöriger .Rührstange 16 gerührt. Der lOinspx-itzstelle L benachbart ist ein Injektor 17 für ein zweites Reagens angeordnet, der das zweite Reagens aus einem Roagontienbohälter 18 entzieht und in das zur Einspritzstelle L bewogte Reaktionsröhrchen 2 durch ein Übertragungsrohr 19 einspritzt. Die in dem zur Rührstelle M bewegten Reaktionsröhrchen 2 enthaltene Flüssigkeit wird mittels einer weiteren Rührvorrichtung 20 mit Rührstange 21 gerührt. Es sei noch erwähnt, daß am freien Ende des Übertragungsrohres 19 eine Heizvorrichtung 22 befestigt ist,/die das zweite Reagens auf eine Temperatur erhitzt, die im wesentlichen der Reaktionstemperatur entspricht, damit ein zuverlässiges Reaktionsorgobnis erhalten worden kann.

Die in dem zur Destimmungsstollo N bewogten Reaktionsröhrchen 2 enthaltene Roaktioiislösung wird mittels des im drehbaren Reaktor 1 vorgesehenen optischen Meßinstruments 23 einer kolorimetriechen Bestimmung unterworfen. Im einzelnen wird die Keaktionslösung durch die Wand dos zur Hestimmungsstolle N bewegten Reaktionsröhrchens 2 mittels Licht von einer Lampe 2k bestrahlt und das übertragene Licht vom Detektor 25 wahrgenommen, der ein Signal an einen Verstärker 26 abgibt. Das Verstärkte Signal gelangt durch einen Analog-Digital-Wandler 27 und oino Datonanalysioroinrichtung 28 an

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·Λ^5.ι 46;:

eino Anzeige--/Auf zeichnungseinrichtung 29s von der es angezeigt und/oder aufgezeichnet wird.

An der Abgabestelle O wird die Roaktionslösung, die bereits der !Bestimmung unterworfen wurde, mittels einer Pumpe 30 aus dem Reaktionsröhrchen 2 abgezogen und dux-ch ein Ventil 31 in einen Ablaufbehälter 32 abgeführt. Nach Beendigung der Abgabe der Roaktionslösung wird Spülwasser, welches mittels einer Pumpe 33 zum Spülen aus dom Wasserbehälter 11 abgezogen wird, in das an der Abgabestelle 0 befindliche Reaktionsröhrchen durch das Ventil 31 eingespritzt, um das Reaktionsrohrchen zu reinigen. Wexin das Jieaktionsröhrchen zur Roinigungsstollo P bewegt wird, wird noch darin verbliebenes Spülwasser mittels einer weiteren Pumpe "$h abgezogen und auch in den Ablaufbehältor 32 abgegeben. Es sei noch darauf hingewiesen, daß zwischen den Wasserbehälter 11 und die Pumpe 33 eine Heizvorrichtung 35 für Spülwasser geschaltet ist, um das Spülwasser auf einer Temperatur zu halten, die um 10 bis 20 C höher liegt als die Temperatur, bei der die Bestimmung erfolgt, um dadurch, einen Temperaturabfall des Röhrchens zu verhindern» Die Ablaufflüssigkeit im Ablaufbehälter 32 wird mittels eiiacr Pumpe 36 aus diesem an die Außenseite der Vorrichtung bzw. Kammer abgegeben. Die Zufuhr von Spülwasser zum Wasserbehälter 11 ist durch ein Ventil 37 gesteuert;

Die allgemeine Arbeitsweise der Anordnung ist wie folgt: Das aus dem lie agent ionbehält er 5 entzogene erste Reagens wird mittels des Injektors 4 in ein an der Einspritzstelle A befindliches Reaktionsröhrchen 2 eingespritzt, welches bereits goreinigt und getrocknet ist. Dann wird die Drehscheibe 3 im Uhrzeigersinn gedreht, um das Reaktionsröhrchen 2 zur JSinspritzstelle Tl zu befördern, wo es angehalten wird. An der Kinspritzstello Γ. wird mittels dos In-

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jektors 6 eine zu untersuchende Flüssigkeitsprobe, die aus dem Probenbehälter 7 entnommen ist, durch die Düse 8 in das Reaktionsröhrchen 2 eingespritzt. Danach wird die Düse 8 in die Roinigungseinheit 10 bewegt, wo ihr mittels der Pumpe 9 aus deni Wasserbehälter 11 Spülwasser zugeführt und das Ventil lh geöffnet wird, um Druckluft aus dem Luftbehälter 13 zum Trocknen der Düse aufzusprühen. Bei der anschließenden schrittweisen lieiterdrehung der Drehscheibe 3 im Uhrzeigersinn gelangt das Reaktionsröhrchen 2 zur Rührstolle C, wo die .Rührvorrichtung 15 die im Röhrchen enthaltenen Bestandteile umrührt, um eine zufriedenstellende Umsetzung zwischen dem ersten Reagens und der Probe zu bewirken. Es sei erwähnt, daß während und nach dem Umsetzungsprozeß die im Reaktionsröhrchen 2 enthaltene Lösung mittels des Gefäßes 43 mit thermostatisch wirkender Flüssigkeit auf gegebener Tempera- . tür gehalten wird ( sh. Fig. 5 )· Anschließend wird die Drehscheibe 3 im Uhrzeigersinn Weit ergedroht, um das Reaktionsröhrchen 2 zur Kinspritzstollo L zu bringen, wo mittels dos Injoktors 17 ein zweitos iieagens aus dem Reagentienbehälter 18 in das Reaktionsröhrchen 2 eingespritzt wird. In diesem Augenblick ist das zweite Reagens, ehe es eingespritzt wird, von der Heizvorrichtung 22 so weit erwärmt, daß es im wesentlichen die gleiche Temperatur erreicht hat wie die Reaktionstomperatur, wodurch gewährleistet ist, daß die beabsichtigte Umsetzung zuvorlässig erzielt wird. Wenn, die Drehscheibe 3 im Uhrzeigersinn weitergodreht wird, um das Reaktionsröhrchen 2 zur Rührstolle M zu bringen, wird die im Röhrchen enthaltene Reaktionslösung mittels der Rührvorrichtung 20 gerührt, damit zwischen dom zweiten Roagons und der Roaktionslösung oine zufriedenstellende Umsetzung erfolgen kann. Dann wird die Drohschoibe 3 im Uhrzeigersinn \ve it or gedreht, um das 1 Ieaktionsröhrchen 2 der Dostimmungsstelle N zuzuführen, wo mittels dos Meßinstruments 23 eine kolorimetrisch^ Bestimmung

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to y

erfolgt. Die Ergebnisse dieser Bestimmung werden mittels der Anzoige-/Aufzeichnungseinrichtung 29 angezeigt und/oder aufgezeichnet. Wenn dann die Drehscheibe 3 im TJhrzeigersinn weitergedroht worden ist, um das Reaktionsrölirchen 2 zur Abgabestelle O zu bringen, wird die Pumpe 30 betätigt, um die umgesetzte Lösung aus dom Reaktionsröhrchen 2 durch das Ventil 31 abzuziehen und in den AbIaufbehälter 32 abzugeben. Danach, wird an dieser Abgabestelle O die Pumpe 33 betätigt, um Spülwasser aus dem Wasserbehälter 11 in das Rcalctionsröhrchon 2 einzuspritzen. ICs sei darauf hingewiesen, daß das Spülwasser in diesem Zeitpunkt vor dem liinspritzcn mittels der Heizvorrichtung 35 auf eine Temperatur erhitzt worden ist, die um 10 bis 20 C höher ist als die Temperatur, bei der die Bestimmung erfolgt. Dadurch wird ein Tomperaturabfall dos Reaktionsröhrchons 2 wirksam vermieden. An der Abgabestel-Io O wird das !einspritzen und Abziehen von Spülwasser in das üoaktionsrölirchon 2 und aus demselben wiederholt, um die Spülwirkung zu vex'bcsscni. Dann wird die Drehscheibe 3 im IJhrzei— gci-.simi woitergedroht, um das Roaktionsröhrchcn 2 zur Reinigungsstelle P zu bewogen, wo mittels der Pumpe 3^ das noch im Realctionsröhrchen 2 verbliebene Spülwasser völlig abgezogen und in den AbIaufbehälter 32 abgegeben wird, sodaß das Roaktionsröhrchen2 völlig getrocknet worden kann. ¥enn der Ablaufbehälter 3² nach wiederholter Aufnahme von Spülwasser voll ist, kann er mittels einer Punme 36 an die Außensexte entleert \7ordon. Wenn die im Wasserbehälter 11 verbliebene Wassormengo absinkt, kann das Steuoi-ventil 37 geöffnet werden, um frisches Wasser nachzufüllen. Die letzte schrittweise Drohbewegung der Drehscheibe 3 im Uhrzeigersinn bringt das Rcaktioiisröhrchen 2 in seine Ausgangsstellung zur Jiinspritzstello Λ zurück, und beendet damit eine bei diesem Ausführungs beispiel vorgesehene Serie von Arbeitsgängen. Es können auch weitere zu untersuchende Plüssigkeitsproben nacheinander in

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weitere , von der Drehscheibe "3 abgestützte Reaktionsröhrchen 2 eingespritzt und nacheinander durch die beschriebenen Vorgänge analysiert werden. Wenn die Anzahl der zu untersuchenden Flüssigkeitsproben zunimmt, können die gleichen
Reaktionsröhrchen 2 wiederholt benutzt werden.

Der Aufbau der oben beschriebenen Anordnung wird
nunmehr im einzelnen beschrieben. Fig. 5 zeigt den drehbaren iieaktoir I₅ der eine Basisplatte 6ic hat, die auf am Boden 61 angebrächten Stützen 61a, 6ib befestigt ist und in der Mitte in einem Gehäuse 6id angeordnet ist. Oben auf der Tlasisplatte -öle ist ein. Oefäßteil 39 fest angebracht und in der Mitte einstückig mit einer hohlen Stummelwolle bzw. einem Stützglied 39a ausgebildet, das eine ziemlich dicke Wandstärke hat. Im
oberen Teil des Stützgliedes 39^· ist eine Stufe ausgebildet, und die Dreh.scheibo3 ist auf das obere linde dos Stützgliedes in Anlage an die Stufe drohbar aufgesetzt. Die Drehscheibe 3 ist also konzentrisch mit dom Stützglied 39^· angeordnet. Ein über dem Stützglied 39a- vorgesehener Sicherungsring 38 verhindert die 'Aufwärtsbewegung oder Entfernung der Drehscheibe. An ihrem Umfang ist die .Drehscheibe 3 mit einem Zahnrad 3a
ausgebildet, welches mit einem auf der Abgabewolle eines Motors to angebrachten Antriebszahnrad h"[ kämmt. Auf diesο
Weise kann die Drehscheibe 3 intermittierend in einer gegebenen Richtung, in Fig. K für das vorliegende Ausführungsbeispiol im Uhrzeigersinn schrittweise Winlceldrehbewogungen ausführen» An der Drohscheibe 3 ist an gegebener Stelle eine Rast einrichtung Kh Vorgesehen, die hier nicht gezeigte .Rastnuten aufweist, welche in der Unterseite der Drehscheibe 3 in gegobonon Abständen um den Umfang herum ausgebildet sind, sowie eine Sperrklinke Kß_t. die mit den .Rastnuten in Ringriff bringbar ist, um die Drehschoibo3 an gegebener Stelle anzuhalten. Die Rastklinke KS ist an einer Verlängerung 50a, einer Deck-

platte 50 des Gefäßes 43 für die thermostatisch, wirkende Flüssigkeit angebracht, welches weiter unten noch näher orläutort wird. Die Verlängerung 50a hat im einzelnen einen Stift 459 an dem ein Arm 46 angelenkt ist, dessen freies Kn-* de mit der Sperrklinke 48 verbunden ist. Der Arm 46 ist von. einer Feder 47 in solcher Richtung vorgespannt, daß er eine Drehbewegung der Drehscheibe 3 verhindert.

Auf einem gemeinsamen Kreis sind an der Drehscheibe 3 in. gleichmäßigen Abständen um den Umfang herum die Halter 42 für die Reaktionsröhrchen so angeordnet, daß sie sonicrecht von der Drehscheibe herabhängen. Jeder der Vielzahl von Haltern 42 hat· die l'onn eines Ilohlzylindors mit einem Doden zum lösbaren Abstützen eines Reaktionsröhrchens Die Öffnungen 42a für den Durchtritt von Licht erstrecken sich diametral durch entgegengesetzte Teile dor Seitenwand dos uiitoxOii Morolclis jedes Halters 42, damit photoinoLrischos Licht die in den im entsprechenden Halter k2 abgestützten transparenten llöaktionsröhrchen 2 enthaltene Reaktionslösung passieren kann.

Das in Draufsicht ringförmig gestaltete Gefäß 43 für die thermostatisch wirkende Flüssigkeit ist unterhalb der Drehscheibe 3 mit den Haltern 42 ausgerichtet angeordnet und einstückig mit dem Gefäßtoil 39 ausgebildet. In seinem oberen Bereich hat das Gefäß 43 zwischen seiner inneren und äußeren Umfangswand einen ringförmigen Kanal 43a, in dem die Halter 42 aufgenommen sind, die zusammen mit den von ihnen getragenen llöaktionsröhrchen 2 längs dos Kanals intermittierend bewegt worden können. An einer Stelle, die mit der üestimmungsstelle N ( sh. Fig. 4 ) ausgerichtet ist, sind in der Wand dos Gefäßes 43 die Öffnungen 43b ausgebildet, so daß sie mit den Öffnungen 42a im jeweiligen Halter 42 in Verbindung stehen,

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d.h.ο daß die Öffnungen 42a und 43b miteinander fluchten, wenn, ein bestimmtes Reaktionsröhrchen 2 die Bestimmungsstelle N erreicht„

Im Gefäß 43 ist eine Menge der thermostatisch wirkenden Flüssigkeit 49 enthalten, die mittels der darin vorgesehenen, ringförmig aiisgebildeten Heizvorrichtung 51 auf eine gegebene Temperatur erwärmt und auf dieser Temperatur gehalten" wird. Folglich worden die Halter 42 mit den Jtoaktionsröhrclion 2 und die in die Reaktionsröhrchen 2 eingefüllte, zu untersuchende Probenflüssigkeit sowie das eingespritzte erste Reagens auf einer gegebenen Temperatur gehalten. Die Flüssigkeit 49 wird mittels der Pumpe 52 in Zirkulation gehalten, die an das Gefäß 43 über Verbindungsrohre 53 angeschlossen ist, so daß eine gleichmäßige Temperaturverteilung im ganzen Körper der thermostatisch wirkenden, im Gefäß 43 enthaltenen Flüssigkeit .49 erreicht wird. Die Oberseite dos Gefäßes 43 ist mit der Deckplatte 50 abgeschlossen, und im Boden hat das Gefäß eine Ablauföffnung 55» die normalerweise von einem Stopfen 56 verschlossen ist. In das Gefäß 43 führt eine Flüssigkeitszuführöffnung 54.

An der Bestimmungsstelle N ist die zusätzliche Heizvorrichtung 57 im. Boden des ringförmigen Kanals 43a eingebettet, um die im Reaktionsröhrchen 2 enthaltene Reaktionslösung rasch erwärmen zu können. Aufgabe dieser Hilfsheizvorrichtung ist es, für weitere Erwärmung der im Röhrchen enthaltenen Itealttionslösuiig'zu sorgen, die mittels der thermostatisch wirkenden. Flüssigkeit 49 auf gegebener Temperatur gehalten wird um diese innerhalb sehr kurzer Zeit auf die für die Bestimmung optimale Temperatur zu bringen. JOs ist klar, daß die Heizvorrichtung 57 auch in der Seitonwand statt im Boden dos ringförmigen Kanals 43a eingebettet sein kann.

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Auf diese Weise wird ein Gefäß 43 mit einer thermostatisch wirkenden Flüssigkeit geschaffen, welches die Wirksamkeit der Flüssigkeitserwärmung voll nutzt und schädliche Einflüsse ausschaltet^ die durch Verdampfung'verursacht werden können. ·

Das optische Meßinstrument 23 ist an der Bestimmungsstelle N und an entgegengesetzten Seiton der in der Gefäßwand ausgebildeten Öffnungen 43b angeordnet. Das Meßinstrument 23 umfaßt nicht nur clotr Lichtstrahlor sondern auch, den ain Gefäßtoil 39 angeordneten Detektor 25, die beide mit den Öffnungen 43b in der Außen-und Innenwand des Gefäßes 43 fluchton. Zum leicht strahler gehört die Lampe 24, eine Kondonsorlinse 24ä und ein Filter 24b, Licht vom Lichtstrahler wird durch die äußere Öffnung 43b, die Öffnung 42a im Halter, die im lieaktionsröhrchen 2 enthaltene Reaktionslösung und die gegenüberliegende Öffnung 42a im -Halter sowie die innere Öffnung 43b geleitet und trifft auf den Detektor 25 auf.

Oberhalb dos Gehäuses 6id, in dessen Innerem die Drehscheibe 3» die lioaktionsröhrchön 2„ die Halter 42, das Gefäß 43» das Iicßinstrumout 23 und dgl. aufgenommen ist, ist eine scheibenförmige Halterungsplatte 53 in senkrechter ■iichtung frei bewegbar angebracht. Die Halt erungs plat te 58 ist in doi- Mitte auf dom oberen Jincle einer Wolle $Qa. angeordnet, die sich durch die Stumnielwelle bzw. das Stützglied 39a und durch die Dasisplatte 6ic erstreckt und mit ihrem unteren ifride an oinem ?iockon 62 anliegt. Dioser Nocken 62 ist auf einer Abgabowcllo 5?a eines über dom Boden 61 mittels einer Konsole 6ü befestigten Motors·59 fest angebracht. Beim Antrieb dos Motors 59 bewirkt der Nocken 62 über dio Wolle 58a eine senkrechte Bewegung der Halterungsplatto 58. Um den Umfang dor Halterungsplatte 58 herum sind an gegebenen

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Stellen, die den Haltestellen der Drehscheibe 3 entsprechen, ein Halter 63 für die .^rLeagentiencinspritzdüse, dio Rührvorrichtung 15 usV. mittels zweckmäßiger Einrichtungen 6h angebracht* In ähnlicher Weise ist gleichfalls mittels zweckmäßiger Halt erungs einrichtungen an der Halterungsplatte 58 ein weiterer Halter für eine Reagentienoinspritzdüse, eine weitere Rührvorrichtung $0 und die Heizvorrichtung 22 für Reagentien angebracht. Durch in der Deckplatte 6ie des Gehäuses 6id ausgebildete Öffnungen 4if erstrecken sich einzelne Düsen und Rührstangon, die den Reaktionsröhrchen 2 gegenüber angeordnet sind oder sich in die obere Öffnung der Reaktionsröhrchen erstrecken« Die Bewegung der Rührstangon 16, 21 und der Einspritzdüsen in die zugehörigen Reaktionsröhrchen 2 bzw. aus diesen heraus erfolgt gleichzeitig mit der Erregung des Motors 59t was den nötigen Aufbau vereinfacht. Der Halter 63 für die Reagontieneinspr'itzdüse ist so konstruiert, daß er durch einfaches Einsetzen der liinspritzdüso 63 in seine Lage gebracht wird. Die Rührstangen 16, 21 der Rührvorrichtungen "15i 20 werden durch Antrieb von einem Motor oder unter Luftdruck entweder gedreht oder in Schwingung versetzt.

Ss zeigt sich also, daß mit dem drehbaren Reaktor 1 gemäß der Erfindung eine Umsetzung, photometrische Bestimmung und Reinigung durchgeführt werden kann, während die Reaktionslösung mittels des Gefäßes mit thermostatisch wirkender Flüssigkeit auf optimaler Temperatur gehalten wird, was eine hohe Zuverlässigkeit der Analyseergebnisse gewährleistet .

In Fig. 6 ist die Heizvorrichtung 22 für das zweite Reagens dargestellt, die ein an der Halterungsplatte 58 ( sh. Fig. 5 ) mittels einer zweckmäßigen Einrichtung 67 befestigtos wärmeisolierendes Gehäuse 66, einen im Gehäuse 66

aufgenommenen metallischen Heizkörper 68 für das Reagens von hoher Wärmeleitfähigkeit, ein am Heizkörper 68 be- ■ festigtes Heizelement 69, einen mit dem Heizkörper verbundenen Temperaturfühler 70 zum Feststellen der Temperatur desselben sowie eine den Hoden des O-ehäuses 66 schließende wärmeisolierende Platte 7^- aufweist. Mit Hilfe des Temperaturfühlers 70 wird der Heizkörper auf einer Tempereitur gehalten, bei der die Bestimmung erfolgt. Durch das Crehäuse 66, den Heizkörper 68 und die isolierende Platte 7k erstreckt sich eine einspritzdüse 75 für das !{eagens. In der Nähe des oberen Endes der Einspritzdüse 75 ist ein Anschlag 76 befestigt, und eine mit dom Heizkörper 68 verbundene .Blattfeder 77 wirkt mit diesem Anschlag so zusammen, daß die Einspritzdüse 75 in einer gegebenen Stellung gehalten wird. Dem Heizelement 69 und dem Temperaturfühler 70 zugeordnete Drähte 71, 72 führen durch eine Buchse 73» dio in eine im Gehäuse 66 ausgebildete öffnung 66a eingesetzt ist, atis dom Gehäuse 66 heraus. Das oboro undo dor !einspritzdüse 75 ist mit dom Übortraguugsrohr I9 verbunden, Es sei noch erwähnt, daß die Einspritzdüse 75 eine Kapazität hat, die die für eine Probe benötigte übersteigt.

Wenn der Injektor I7 das zweite lioagens aus dem lieagontienbehälter 18 abzieht und die Einspritzdüse 75 mit dom J.teagens füllt, wird diese auf eine gegebene Temperatur erwärmt und auf dieser Temperatur gehalten, ehe der benötigte Anteil dos Reagens in das Reaktionsröhrchen 2 eingespritzt wird. Da dio Heizvorrichtung 22 für das Jteagens völlig als wärmoisoliorondo geschlossene Konstruktion ausgebildet ist, kann dio erwärmung mit hoher Genauigkeit und hohem Wirkungsgrad erreicht werden* IJa der erwärmte Bereich am freien Ende dos Übertragungerohres I9 bzw. der Einspritzdüse 75 liegt, die dom Uoaktiohsrührchen 2 am nächsten ist, wird ein Tompe-

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raturabfall während des Einspritzens des Reagens vermieden und die lieaktioiislösung auf gegebener Temperatur gehalten. Der Aufbau der Gesamteinheit ist vereinfacht, da nur die !einspritzdüse 75 erhitzt werden muß. Da die !einspritzdüse 75 durch einfaches !einsetzen und Herausnehmen anbringbar ist, ist der Austausch der benutzten Düse stark vereinfacht. Die Heizvorrichtung 22 kann durch Versetzen der Konsole 67 an beliebiger Stelle angebracht werden.

l'*ig. 7 zeigt die Heizvorrichtung 35 für Spülwasser, die ein wärmoisölierondes Gefäß 78 aus stark wärmcisoliorendont Werkstoff aufweist, welches über ein Rückschlagventil 79 mit dem Wasserbehälter 11 verbunden ist. Das Gefäß 78 ist durch einen Deckel 8O aus stark wärmeleitfähigem Werkstoff geschlossen in welchem ein Heizelement 81, welches das im Gefäß enthaltene Spülwasser erwärmt, und ein Temperaturfühler 82 angebracht ist. Mit einer im Deckel 8O ausgebildeten Öffnung ist ein linde eines Druckentlastungsventils 83 verbunden, dessen anderes lOnde über ein Übertragungsrohr 8'l mit dem Wasserbehälter 11 in Verbindung steht. Ein weiteres Übertragungsrohr 85 ist an einem Ende an eine im Deckel 80 ausgebildete Öffnung über die zum Spülen bestimmte Pumpe 33 angeschlossen, während, das andore Ende mit einer hier nicht gezeigten Einspritzdüse für Spülwasser verbunden ist. Mit dem Temperaturfühler 82 wird die Temperatur dos im Gefäß 78 enthaltenen Spülwassers so gesteuert, daß sie 10 bis 20 C höher ist als die Temperatur, bei der die Bestimmung erfolgt, so daß ein Temperaturabfall während der Übertragung zu der Temperatur des in das lioaktionsrührchen 2 eingespritzten Spülwassers führt, die im wesentlichen mit der füx- die Bestimmung in Erwägung gezogenen Temperatur vergleichbar ist. Wenn der Druck innerhalb des Gefäßes 78 zu sehr ansteigt, öffnet sich das Druckentlastiingsventil 83 und läßt einen Teil dos Spülwassers zum Wasserbehälter 11 zurückströmen,

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wodurch dor Druck gemindert"und auf konstantem Wert gehalten ■wird. Im Betrieb wird Spülwasser mittels der Pumpe 33 ^aus dom Wasserbehälter 11 abgezogen und dem Gefäß 78 zugeführt, wo es vor dem Einspritzen in das Reaktionsröhrchen 2 erwärmt wird. Durch die Anordnung des Druckontlastungsvontils S3 ist die Sicherheit der Heizvorrichtung 35 erhöht. Die Sicherheit ist außerdem durch das stark wärmeleitfähigo Material gewährleistet, aus dem der Deckel 80 besteht und welches die Wärme vom Heizelement 81 an den Temperaturfühler 82 überträgt, um eine Temperatursteuerung zu ermöglichen, falls das Spülwasser völlig aus dem Gefäß 78 entfernt werden sollte.

Fig. 8 zeigt die Düsonreinigungseinheit 10,mit der die Düse des Probenflüssigkeitsinjektors gereinigt wird. Zur Düsenreinigungseinheit 10 gehört ein hohler zylindrischer Körper 86 mit einer in seinem Hoden ausgebildeten Ablaßöff— nung 86a, ein den zylindrischen ICöz'per 86 umgebendes Aufnahmegofäß 87 mit einer in seinem Boden ausgebildeten Ablaßöffnung S7a, die an den AbIaufbehälter angeschlossen ist, und eine Einspritzdüse 88 für Luft, deren freies Ende in der TCiilio der Jlüso 8 angeordnet ist, währond ihr anderos lindo über das Ventil 14 mit dem Luftbehälter 13 verbunden ist.

Hei ihrer Benutzung wird die Düse 8 nach unten in eine zweckmäßige Stellung innerhalb des zylindrischen Körpers 86 gebracht und die Pumpe ( sh. Fig. 4 ) betätigt, um Spülwasser durch die Düse 8 fliesson zu lassen. Die Spülwasserströmimg reinigt das Innere der JXise 8 und wird durch die Ablaßüffnung S6a aus dem zylindrischen Körper 86 abgegeben. Dadurch daß der Düse 8 eine Menge Spülwasser zugeführt wird, die die Abgabek&pizität dor Ablaßöffnung 86a übersteigt, ergibt sich ein Überlauf an der Oberkante des zylindrischen Eör-

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pers 86, wodurch, auch das Äußere der Düse .S gereinigt wird. Spülwasser aus dor einen oder anderen Strömungsbahn sammelt sich im .Aufnahme gefäß 87 und vii-d durch die Ablaß Öffnung 87a an den Ablaufbehältor abgegeben. Anschließend wird durch Offnen des Ventils lh Druckluft vom Luftbehälter 13 aus der Einspritizdüso 88 abgegeben, wobei die Düse 8 aus dem zylindrischen Körper 86 nach oben angehoben wird, so daß das Äußere der Düse 8 getrocknet wird. Die hierbei von der Düse 8 abgegebenen Spritzer von Spülwasser werden gleichfalls im Aufnahmogofäß af gesammelt und an den Ablaufbehälter abgegeben. Auf diese Weise kann mit der Dusenreinigungseinheit 10das Innere und Äußere der Düse 8 rasch und zufriedenstellend gereinigt und auch getrocknet werden.

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Claims

DR.-IN.Cf. FRjftf^ WUESTHOFP

PATENTANWÄLTE _{CR ρΐ}^ _{pWa we$tho}„ (_I927._I9j6)

WUESTHOFF-v. PECHMANN-BEHRENS-GOETZ dipl-ing.gerhard puls (ι,,«₉₇χ)

DIPL.-CHEM. DR. E. FREIHERR VON PECHMANN PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE DR.-ING. DIETER BEHRENS

MANDATAIRES AGREES PRES L'OFFICE EUROPEEN DES BREVETS DIPL.-ING.; DIPL.-WIRTSCH.-ING. RUPERT GOETZ

2BSQ426

p-8000 MÜNCHEN 90

i _WCf·., ·. /

jcelefon: (089) 66 20 51

telegramm: protectpatent telex: SH°7°

1A/G-51

Ansprüche

1 . SolbsttätigO Vorrichtiuiü' zum Durchführon

chemischer Analysen, bei der eine zu untersuchende Flüssigkeit und ein Jleapons in ein zur Veranlassung einer chemischen Umsetzung zwischen denselben auf konstanter Temperatur gehaltenes iiealctionsröhrchcn eingespritzt wird und die entstehondo

bzw. gemessen bzw. Ausmessung

Heaktionslösung optisch bestimmt/und nach der JJostimmuiig/ abgezogen und eine Spülflüssigkeit zum Reinigen in das 'ieak^ionsröhrchen eingeführt wird, ^!

dadurch gekennzeichnet , daß eine Drehscheibe ( 3 ) intermittierend in einer gegebenen Uichtung drehbar: ist und ein iieaktionsröhrchen ( 2 ) nacheinander einer ersten ]Cinspritzstello ( A ) für ein Jteagcns, eine ICinspritzstollo ( Ii ), an der eine zu untersuchende Flüssigkeitsprobo eingespritzt wird, einer ersten ilührstelle ( C ) , einer zweiten Einspritzstelle ( L ) für ein Reagens, einer zweiten Ivührstelle ( M ), einer Bestimmungsstelle ( N ) für die Üeaktionslösung, einer Abgabestello ( 0 ) für die Reaktionslösung und einer Ileinigungsstelle ( P ) für das Heaktionsrb'hrchen zuführt und das Roaktionsröhrchen zeitweise an jeder dieser Stellen anhält, daß an der Drehscheibe auf einem gemeinsamen Kreis um den Umfang derselben in gleichmäßigen Abständen mehrere Halter ( h2 ) für Reaktionsröhrchen befestigt sind, in deren Seitenwand

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lichtdurchlassende Öffnungen ( 42a ) ausgebildet sind, daß in jedem Halter ein zur Aufnahme einer Flüssigkeitsprobe geeignetes, aus transpar-entom Werkstoff hergestelltes lie— aktionsröhrchen ( 2 ) aufgenommen und gehalten ist, daß ein In Draufsicht ringförmig gestaltetes Gefäß ( 43 ) mit einer thermostatisch wirkenden Flüssigkeit unterhalb der Drehscheibe mit den Haltern ausgerichtet angeordnet ist und in seinem oberen Ii er ei eh. mit einem ringförmigen Kanal ( 43a ) ausgebildet ist, in. den die Halter ein-groifen und in dem sie bewegt werden, und daß das Gefäß im Inneren eine Hange einer thermostatisch wirkenden Flüssigkeit ( 49 ) enthält, die eine im Woalctionsröhrchon enthaltene Kealctionslösung auf einer gegebenen Temperatur hält, daß an der Bestimmungsstelle ( K^r ) in der iVähe eines entsprechenden ReaktionsröhrchonS in die Wand des Gefäßes ( 43 ) eine zusätzliche Heizvorrichtung ( 57 ) eingebettet ist, die die im .'loaktionsröhrchen enthaltene ;ieaktionslösung rasch auf eine Temperatur erwärmt, bei der die JicStimmung erfolgt, daß in der Wand des Gefäßes an der Jiostimmungsstolle ( ?J ) lichtdnrchlassondo Öffnungen ( 43b ) ausgebildet sind, die mit den lichtdurchlassonden Öffnungen ( 42a) im Halter in Verbindung stehen, daß innerhalb des Gefäßes mit der thermostatisch wirkenden Flüssigkeit eine ringförmige Heizvorrichtung (51 ) angeordnet ist, die die thermostatisch wirkende Flüssigkeit ( 49 ) auf eine gegebene Temperatur erwärmt und auf dieser Temperatur hält, daß die thermostatisch wirkende Flüssigkeit innerhalb des Gefäßes von einer Pumpe ( 52 ) umgewälzt wird, daß an den entgegengesetzten Seiten der im Gefäß gebildeten Öffnungen ( 43b) ein optisches Meßinstrument ( 23 ) mit einem Lichtstrahler und einem lichtompfangendon Detektor ( 25 ) angeordnet ist, daß an der ersten lOinsprit 55 stelle ( Λ ) für das iioagens ein erster Injektor ( 4 ) füx- das lleagens angeordnet ist, der ein erstes Reagens aus einem Reagcntietibchältor ( 5 ) abzieht und in ein gereinigtos lioaktionsröhrchon ( 2 )

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einspritzt, daß an der Einspritzstelle ( Γι ) ein Injektor ( 6 ) für die .Plüsslgkeitsprobe angeordnet ist, der eine zu untersuckende !'Müssigkeitsprobe aus einem Probenbehälter "( -7 ) abzieht- und in das Roaktionsröhrchon einspritzt, in das bereits das erste Reagens eingespritzt wurde, dai3 an der erstenRührstello ( C ) eine erste Rührvorrichtung ( 15 ) angeordnet ist, die das erste Reagens und die Flüssigkeitsprobe, welche im Reaktionsröhrchen enthalten sind, zum Mischen rührt, daß an der zweiten liinspritzstello ( L ) für das ,Reagens ein zweiter Injektor ( .17 ) für das Reagens angeordnet ist, der ein zweites Reagens aus einem Reageirbienbohälter ( 1-8-..-) abzieht und auf einem eine Heizvorrichtung ( 22 ) für das Reagens enthaltenden Wog in das Roaktionsröhrchen einspritzt, daß an der zweiten Rührstelle ( M ) eine zweite ^Rührvorrichtung ( 20 ) angeordnet ist, die das erste und zweite jicagens und die Klüssigkoitsprobe, welche im Ileaktionsröhrchen enthalten sind, zum Mischen rührt, daß an dox· Abgabostolle ( 0 ) für die Jieaktionslösung eine Pumpe ( 30 ) angeordnet ist, die nach der bestimmung die Roaktionslösung aus dem itoaktionsröhrchon in einen Ablaufbohältor ( 32 ) abführt, daß an der Abgabostolle ( 0 ) für die Roaktionslösung eine Pumpe ( 33 ) angeordnet ist, die zur Wasserspülung dient und zum !!einigen des Inneren des Re akt ions röhr chens, aus dom die liealctionslösung abgelassen wurde, opülwasser einspritzt, TiOlclies mittels einer Heizvorrichtung ( 35 ) für Spülwasser erwärmt worden ist, und daß an dor Rcinigungsstelle ( P ) für das .iieaktionsröhrchen eine Pumpe ( 3'l· ) zum Abführen dos Spülwassers aus dem Reaktionsröhrchen in den Ablaufbehälter vorgesehen ist;
2. Selbsttätige Vorrichtung nach Anspruch 1, j dadurch gekennzeichnet , daß die lichtdurchlassenden Öffnungen ( ^2a ) dos Halters in der Seitenwand

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dos Halters an diametral gynpie tr i schon Stellen vorgesehen sind und Licht durch die im jleaktionsröhrchen enthaltene !leaktionslösung in horizontaler dichtung hindurchleiten.
3· Selbsttätige Vorrichtung· nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Injektor ( 6 ) für die Flüssigkeitsprobo eine Diiso (S) aufweist, die die l'\Lüssigkeitsprobe abzieht und abgibt und in eine Düsenreinigungseinheit ( 10 ) bewegbar ist, in der sie nach dom !Einspritzen der !.'Müssigkoitsprobe in das Iloaktionsröhrchen ( 2 ) gex"einigt wird.
4. Selbsttätige Vorrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet , daß die Uüsenreinigungseinheit ( 10 ) einen hohlen zylindrischen Körper ( SG ) mit einer Al)I aß öffnung ( 86a ) im Boden zum !!einigen der Außenseite der IKise ( S ) , eine Pumpe ( 9 ) zur" Zufuhr und zwangsläufigen llindurchleitung von Spülwasser durch die im Inneren des zylindrischen Körpers angeordnete Düse ( 8 ) zum .'loiiiigon des Inneren der Uüse, ein Aufnahmegofäß ( S7 ), welches den zylindrischen Körper umgibt und gebrauchtes Wasser aufnimmt, und eine Einspritzdüse ( 88 ) aufweist, aus der .Druckluft auf die gereinigte Düse ( 8 ) gesprüht und diese getrocknet wird.
5· Selbsttätige Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Heizvorrichtung ( 22 ) für das zweite Reagens einen metallischen Heizkörper ( 63 ) von hoher iv'ärmoloitfähigkoit, der in einem wärmoisolierendon Gehäuse ( 66 ) aufgenommen ist, eine Einspritzdüse ( 75 ) für das iieagens, die so angeordnet ist, daß sie sich durch den Heizkörper erstreckt, ein den Heiz-

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körper GCTrärmendGs Heizelement ( 69 ) land einen Temperaturfühler ( 70 ) ( .,'iogulierer ) aufweist, der die Temperatiar dos Heizkörpers feststellt und diesen auf einer Tempei-atur hält, bei der die liostimmung erfolgt.
6. Selbsttätige Vorrichtung nach Anspruch 5»

dadurch gekennzeichnet , daß die Einspritzdüse ( 73 ) für das licagens am Heizkörper abnehmbar angebracht und mittels eines Anschlags ( JG ) in ihrer Lage befestigt ist, dor an der Einspritzdüse fest angebracht ist, sowie mittels einer am Heizkörper angebrachten Blattfeder ( 77 ) j wobei das freie linde der .!Einspritzdüse über die Heizvorrichtung hinausragt.
7. Selbsttätige Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß die lleizvorrichtxmg ( 35 ) für Spülwasser ein wärmoisolierondos Gefäß (78)» welches über ein -Lückschlagvontil ( 79 ) mit einem Wasserbehälter (.11 ) verbunden ist, ein Heizelement ( 81 ) zum Wrwärmon des im Gefäß ( 78 ) enthaltenen Spülwassers, einen Temperaturfühler ( 82 ) ( lioguliorer ), der die Temperatur des Spülwassers feststellt und dieses auf einer Temperatur hält, dio um 10 bis 20 C höher ist als die Temperatur der rleaktionslösung, bei der die '5os fcimrm.mg erfolgt, und ein Druckontlastungsvcritil ( 83 ) aufweist, welches auf hohen Druck innerhalb des Gefäßes ( 78 ) so anspricht, daß es zur Druckminderung einen Teil dos Spülwassers zum "Wasserbehälter zurückleitet und dadurch einen konstanten Druck innerhalb' dos Gefäßes ( 78 ) aufrocht erhält.

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