DE2857811C1

DE2857811C1 - Probengeber fuer Gaschromatographen

Info

Publication number: DE2857811C1
Application number: DE19782857811
Authority: DE
Inventors: Dietrich Ing.(Grad.) 7758 Daisendorf Boege; Michael 7762 Bodman-Ludwigshafen Jaklin; Bruno Dipl.-Chem. 7776 Owingen Kolb; Peter Dipl.-Ing. 7770 Überlingen Pospisil; Hubertus 7770 Überlingen Riegger
Original assignee: Bodenseewerk Perkin Elmer & Co 7770 Ueberlingen GmbH; Bodenseewerk Perkin Elmer and Co GmbH
Current assignee: PE Manufacturing GmbH
Priority date: 1978-04-26
Filing date: 1978-04-26
Publication date: 1988-09-08

Description

Die Erfindung betrifft einen Probengeber für Gaschromatographen, bei welchem eine zwecks Entnahme von Proben aus mit selbstdichtenden Membranen abgeschlossenen Probengefäßen als Stechkanüle ausgebildete kapillare Verbindungsleitung mit dem Eingang der Trennsäule verbunden ist und in einer zum Eingang der Trennsäule geführten Trägergasleitung ein Ventil angeordnet ist. das zwecks Probenaufgabe absperrbar ist, und bei welchem ein Drehtisch mit Thcrmostatisierungsmitteln zur Aufnahme einer Mehrzahl von Probengefäßen vorgesehen ist, mittels dessen wahlweise jedes der Probengefäße unter die feststehende Stechkanüle nach oben axialbeweglich ist, um das Probengefäß auf die Stechkanüle aufzuschieben, so daß die Kanüle durch die Membran hindurchsticht

Bei derartigen Probengebern wird dem Gaschromatographen Dampf aus dem Dampfraum oberhalb einer in einem Probengefäß mittels einer selbstdichtenden

iü Membran eingeschlossenen Probe zugeführt In dem durch die Membran abgeschlossenen Probengefäße stellt sich ein Gleichgewichtzustand ein, so daß im Dampfraum oberhalb der Probe die verschiedenen Probenkomponenten mit Partialdrücken enthalten sind, die sich aus der Zusammensetzung der Probe ergeben. Eine Probenkomponente, die in der Probe in hoher Konzentration enthalten ist hat im Gleichgewichtszustand auch einen hohen Partialdruck im Dampfraum. Um eindeutige Verhältnisse zu erhalten muß die Probe dabei auf einer wohldefinierten, relativ hohen Temperatur gehalten werden.

Durch die DE-PS 12 97 904 ist ein Probengeber für Gaschromatographen bekannt bei welchem ein die Probengefäße aufnehmender Drehtisch ein thermostatisiertes Flüssigkeitsbad enthält. Der Drehtisch ist vertikal geführt und ist anhebbar, um das Probengefäß auf die Stechkanüle aufzuschieben, so daß die Stechkanüle durch die Membran hindurchsticht

Die Stechkanüle ist mit dem Einlaß eines beheizten Einspritzbiocks verbunden, der mit einer Trägergasleitung über ein Ventil in Verbindung steht. Das über die Trägergasleitung zuströmende Trägergas tritt nach dem Einstechen der Stechkanüle auch aus der Stechkanüle aus, so daß sich im Inneren des Probengefäßes ein Gesamtdruck aufbaut, der dem Trägergasdruck am Einlaß des Einspritzblocks entspricht. Zur Probendosierung wird das Ventil in der Trägergasleitung für eine definierte Zeit abgesperrt. Dadurch bricht der Druck am Einlaß des Einsoritzblocks zusammen, und der nun im Probengefäß herrschende Überdruck drückt das Gasgemisch in den Einspritzblock. Anschließend wird der Drehtisch mit dem Flüssigkeitsbad abgesenkt und das Ventil wieder geöffnet, so daß das nun wieder über den Einspritzblock und die Trennsäule strömende Trägergas die Probe durch die Trennsäule transportiert.

Die Stechkanüle ist bei einer bekannten Anordnung (DE-AS 12 84 660) in einem Kolben angeordnet, der in einem mit einem drosselnden Auslaß versehenen Zylinder abdichtend beweglich ist. Der Zylinder ist an seiner Stirnfläche mit einer selbstdichtenden Membran versehen. Zwischen der Stirntläche des Zylinders und der des Kolbens ist eine Druckfeder vorgesehen, welche den Kolben in einer solchen Lage zu dem Zylinder zu halten sucht, daß das Ende der Stechkanüle innerhalb des Zylinders liegt. Das ist die Ruhestellung. Das Trägergas strömt dann nur über den gedrosselten Auslaß des Zylinders in einem schwachen Strom in die Atmosphäre ab. Wenn eine Probe aufgegeben werden soll, dann wird das Probengefäß mit seiner selbstdichtenden Membran von unten gegen den Zylinder gedrückt und schiebt den Zylinder gegen die Wirkung der Feder nach oben. Hierbei sticht die Stechkanüle erst durch die den Zylinder abschließende Membran und durchsticht anschließend die Membran des Probengefäßes. Bei dem bekannten

b5 Probengeber nach DE-PS 12 97 904 erfolgt die Fortschaltung und das Anheben des Drehtisches automatisch mit Hilfe von Stellmotoren, die von einem Programmgeber gesteuert sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Probengeber der eingangs definierten Art mit konstruktiv einfachen Mitteln einen Abschluß der Stechkanüle in der Ruhestellung und eine Freigabe einer Ein und Auslaßöffnung beim Aufschieben eines Probengefäßes zu erzielen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Stechkanüle eine seitlich angeordnete Ein- und Auslaßöffnung geführt ist und in Ruhestellung unter dem Einfluß einer die Stechkanüle umgebenden Wendelfeder in einer Stellung gehalten wird, in welcher er die Ein- und Auslaßöffnung dicht abschließt

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung und zeigt die Anordnung und die Schaltung eines Trobengebers in Verbindung mit einem Gaschromatographen.

Der Drehtisch 10 weist als Thermostatisierungsmittel einen Metallblock 12 auf, der durch eine (nicht dargestellte) elektrische Heizung beheizbar ist. Der Metallblock ist um eine nicht-drehbare Achse drehbar gelagert. Er weist um diese Achse herum einen Kranz von axialen Durchgangsbohrungen auf. In diesen Durchgangsbohrungen sind Probengefäße gehaltert, die oben durch eine Membran abgeschlossen sind. Die nichtdrehbare Achse ist in axialer Richtung verschiebbar geführt. Beim Hochschieben des Drehtischs 10 taucht eine an einem Gaschromatographen sitzende Stechkanüle 24 in eine der Druchgangsbohrungen ein und durchsticht die Membran des darin gehalterten Probengefäßes.

Der Aufbau des Drehtischs 10 ist Gegenstand der DE-OS 28 18 251 und daher hier nicht im einzelnen beschrieben.

Die Achse des Drehtischs 10 erstreckt sich unter einem spitzen Winkel zur Vertikalen, so daß der Drehtisch 10 schräg angeordnet ist. Hierdurch wird die Oberfläche 26 der Probenflüssigkeit vergrößert und damit die Einstellung des Gleichgewichts zwischen Probenflüssigkeit und Dampfraum beschleunigt.

Die Stechkanüle 24 weist eine seitlich angeordnete Ein- und Auslaßöffnung 96 auf. Auf der Stechkanüle 24 ist ein Gummistopfen 98 geführt, der in Ruhestellung unter dem Einfluß einer die Stechkanüle 24 umgebenden Wendelfeder 100 in einer Stellung gehalten wird, in welcher er die Ein- und Auslaßöffnung 96 dicht abschließt. Die Wendelfeder 100 stützt sich an einem Widerlager 102 ab.

In der Ruhestellung, wenn also der Drehtisch 10 nach links unten in der Figur zurückgezogen und die S'echkanüle 24 aus dem Probengefäß und der öffnung 74 des Drehtischs 10 herausgezogen ist, wird die Ein- und Auslaßöffnung 96 der Stechkanüle 24 durch den Gummistopfen 98 abgeschlossen. Es Kann dann kein Trägergas ausströmen. Beim Einstechen der Stechkanüle in ein Probengefäß, legt sich der Gummistopfen 98 an die selbstdichtende Membran des Probengefäßes an und wird gegen die Wirkung der Wendelfeder 100 zurückgeschoben, so daß innerhalb des Probengefäßes die Ein- und Auslaßöffnung frei wird.

Die Stechkanüle steht in unmittelbarem wärmeleitenden Kontakt mit einem beheizten Einspritzblock 104 des Gaschromatographen 106, derart, daß sie ausschließlich durch Wärmeleitung von dem Einspritzblock 104 her beheizbar ist und keine gesonderte Heizung für die Stechkanüle vorgesehen zu werden braucht

Der Gaschromatograph 106 enthält den Einspritzblock 104 mit einem Einlaß 108. Der Einlaß 108 des Einspritzblocks 104 ist mit einer Trägergasleitung 110 verbunden. Die Trägergasleitung 110 ist zu einem Trägergasanschluß 112 geführt und enthält einen Regler 114 sowie ein als Magnetventil ausgebildetes Ventil 116. Der Regler 114 kann ein Druck- oder ein Strömungsregltr sein.

ίο Ein Auslaß 118 des Einspritzblocks 104 ist mit einer Trennsäule 120 verbunden, die in einem Ofen 122 angeordnet ist und an deren Auslaß ein Detektor 124 sitzt. Die Arbeitsweise des Gaschromatographen wird von einem Mikroprozessor 126 gesteuert Das Detektorsignal wird in einer Verstärkerschaltung 128 verstärkt und zusammen mit einem Signal des Mikroprozessors 126 einer Signalverarbeitungsschaltung 130 zugeführt. Der Mikroprozessor 126 liefert außerdem ein Signal an ein Steuergerät 132 zur Steuerung des Probengebers.

Von dem Steuergerät 132 ist einmal die Heizleitung für die elektrische Heizung regelbar, wie durch Leitung 134 angedeutet ist. Außerdem wird über eine Leitung 136 das Ventil 116 in der Trägergasleitung UOgesteuert.

Die Stechkanüle 24 mündet in einem Auslaßkanal 138, der ein gesteuertes Ventil 140 in Gestalt eines Magnetventils und eine Drossel 142 enthält. Dieser Auslaßkanal geht von dem Einlaß 108 des Einspritzblocks 104 aus, wobei die Mündung 144 der Stechkanüle 24 dicht stromab von dem Einspritzblock 104 und stromauf von dem gesteuerten Ventil 140 liegt.

Die Dosierung der Probe erfolgt, wie eingangs geschildert, dadurch, daß das Ventil 116 nach dem Einstechen der Stechkanüle 24 in das Probengefäß zunächst geöffnet wird, wodurch sich in dem Probengefäß der Trägergasdruck aufbaut. Wenn dann für eine definierte Zeit das Ventil 116 geschlossen wird, bricht der Druck am Eingang 108 des Einspritzblocks 104 zusammen, und es strömt Gas aus dem Gasraum des Probengefäßes über die Stechkanüle 24 zum Einspritzblock 104. Die Dosierung wird dadurch beendet, daß das Ventil 116 wieder geöffnet wird, wobei der Trägergasstrom die Probe aus dem Einspritzblock 104 durch die Trennsäule 120 transportiert. Wenn dabei, bei Verwendung eines Druckreglers als Regler 114 die Stechkanüle 24 während der Analyse in dem Probengefäß verbleibt, dann könnte auch nach Beendigung der Dosierung Dampf aus dem Dampfraum des Probengefäßes über die Stechkanüle 24 in den Trägergasstrom diffundieren und die Analyse stören. Um das zu verhindern mündet die Stechkanüle 24 nicht unmittelbar im Einlaß 108 des Einspritzblocks sondern in dem Auslaßkanal 138 etwas stromab von diesem Einlaß. Im Betrieb strömt dann bei geöffnetem Ventil 116 und geöffnetem Ventil 140 ständig ein geringer Trägergasstrom über den Auslaßkanal 138, der die über die Stechkanüle 24 eindiffundierten Probendämpfe abführt. Dieser Trägergasstrom fließt ja den Probendämpfen auf ihrem Weg zum Einlaß 108 des Einspritzblocks 104 entgegen. Während der Dosierung ist natürlich das Ventil 140, gesteuert von dem Steuerge-

fao rät 132 über Leitung 145, geschlossen.

Wird als Regler 114 nicht ein Druckregler sondern ein Strömungsregler verwendet, welcher die Trägergasströmung dieser Trägergasleitung 110 regelt, dann erfolgt der Druckaufbau in den Probengefäßen mit einer

b5 relativ großen Zeitkonstante. In diesem Fall ist es zweckmäßig, wenn das in der Trägergasleitung angeordnete Ventil 116 als Magnetventil ausgebildet ist, welches von einem durch das Hochschieben des Drehtischs

10 auslösbaren zeitgesteuerten Schalter nach dem
Hochschieben des Drehtischs 10 für eine an die Zeitkonstante Strömungsreglers 114 angepaßte Zeit aufsteuerbar ist. Es wird dann sichergestellt, daß die Dosierung
durch Schließen des Ventils 116 erst nach einer solchen ■> Zeit erfolgt, nach welcher ein hinreichender Druckaufbau in dem Probengefäß stattgefunden hat. Während
der Analyse wird bei dieser Betriebsweise der Drehtisch
10 nach links unten zurückbewegt, so daß die Ein- und
Auslaßöffnung % durch den Gummistopfen 98 abge- io schlossen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

20

25

30

35

40

45

55

60

Claims

Patentansprüche:

1. Probengeber für Gaschromatographen, bei welchem eine zwecks Entnahme von Proben aus mit selbstdichtenden Membranen abgeschlossenen Probengefäßen als Stechkanüle ausgebildete kapillare Verbindungsleitung mit dem Eingang der Trennsäule verbunden ist und in einer zum Eingang der Trennsäule geführten Trägergasleitung ein Ventil angeordnet ist, das zwecks Probenaufgabe absperrbar ist, und bei welchem ein Drehtisch mit Thermostatisierungsmittein zur Aufnahme einer Mehrzahl von Probengefäßen vorgesehen ist, mittels dessen wahlweise jedes der Probengefäße unter die feststehende Stechkanüle bewegbar ist und der in Richtung auf die Stechkanüle nach oben nxialbeweglich ist um das Probengefäß auf die Stechkanüle aufzuschieben, so daß die Kanüle durch die Membran hindurchsticht, dadurch gekennzeichnet, daß die Stechkanüle (24) eine seitlich angeordnete Ein- und Auslaßöffnung (96) aufweist und daß ein Gummistopfen (98) auf der Stechkanüle (24) geführt ist und in Ruhestellung unter dem Einfluß einer die Stechkanüle (24) umgebenden Wendelfeder (100) in einer Stellung gehalten wird, in welcher er die Ein- und Auslaßöffnung (96) dicht abschließt.

2. Probengeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stechkanüle (24) in unmittelbarem wärmeleitenden Kontakt mit einem beheizten Einspritzblock (104) des Gaschromatographen (106) steht, derart, daß sie ausschließlich durch Wärmeleitung von dem Einspritzblock (104) her heizbar ist.

3. Probengeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stechkanüle (24) in einem ein gesteuertes Ventil (140) und eine Drossel (142) enthaltenden Auslaßkanal mündet, der von dem mit dem Trägergaskanal (110) veroundenen Einlaß (108) des Einspritzblocks (104) ausgeht, wobei die Mündung (144) der Stechkanüle (24) dicht stromab von dem Einspritzblock (104) und stromab von dem gesteuerten Ventil (140) liegt.

4. Probengeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß der Trägergasstrom durch einen Strömungsregler (114) in der Trägergasleitung (UO) geregelt ist und

daß das in der Trägergasleitung (HO) abgeordnete Ventil (116) als Magnetventil ausgebildet ist, welches von einem durch das Hochschieben des Drehtischs auslösbaren zeitgesteuerten Schalter nach dem Hochschieben des Drehtischs (10) für eine an die Zeitkonstante des Strömungsreglers (114) angepaßte Zeit aufsteuerbar ist.