DE2931017A1

DE2931017A1 - Druckverstaerkersystem, insbesondere zur fluessigkeitsfoerderung in fluessigkeitschromatographen

Info

Publication number: DE2931017A1
Application number: DE19792931017
Authority: DE
Inventors: Ruskewicz Stephen John; Magnussen Jun Haakon Trygve
Original assignee: MAGNUSSEN JUN HAAKON TRYGVE; RUSKEWICZ STEPHEN JOHN
Current assignee: MAGNUSSEN JUN HAAKON TRYGVE; RUSKEWICZ STEPHEN JOHN
Priority date: 1979-01-02
Filing date: 1979-07-31
Publication date: 1980-07-03
Also published as: DE2931017C2; JPS5593988A; GB2039091A; GB2039091B; FR2445902B1; JPS6318036B2; CH634230A5; FR2445902A1

Description

OR.-ING. DIPL.-ING. M. SC. CJI PL.-PHVS. DR. OIPL-PHYS. DIPL-PHYS DR

HÖGER - STELLRECHT - GRiESSBACH - HAECKER BOEHME

P A T E N T A N vV Ä LV = I N S ι" U T T G A Rl ? 9 3 1 O 1

A 43 529 b Anmelder: Haakon Trygve Magnussen Jr.

k - 177 2645 Chapparal Court

18. JuIi 197 9 Pinole, Calif. 94564, USA

Stephen John Ruskewicz 193 Ardmore Road Kensington, Calif. 94707, USA

Beschreibung

Druckverstärkersystem, insbesondere zur Flüssigkeitsförderung in Flüssigkeitschromatographen

Die Erfindung betrifft ein uruckverstärkungssystem für Flüssigkeiten, insbesondere zur Flüssigkeitsförderung in Flüssigkeitschromatographen. In derartigen Systemen ist es erforderlich, Flüssigkeiten mit hohem Druck bei minimaler Pulsation und genau dosierter Flüssigkeitsmenge zu fördern.

Bei einem typischen Flüssigkeitschrömatographensystem arbeitet man mit einer dicht gepackten Kolonne, um eine Trennung gelöster Bestandteile einer flüssigen Probe zu erreichen. Mit Hilfe eines Detektors wird dann die Flüssigkeit auf der Auslasseite der Kolonne analysiert, um die einzelnen Bestandteile der Lösung zu identifizieren. Viele chemische Komponenten besitzen hinsichtlich der Löslichkeit sehr ähnliche Eigenschaften und erscheinen daher am Auslass der Kolonne nahezu gleichzeitig. Aus diesem Grunde muß die Flüssigkeit sehr gleichmäßig, kontinuierlich und mit genau definierter Strömungsmenge austreten, damit genaue Analysenergebnisse erhalten werden können. Bei vorbekannten Flüssigkeitschromatographen werden nun Hochdruckpumpen mit zwangsläufiger Verdrängung verwendet, um die flüssige Probe durch die Kolonne zu pressen. Unglücklicherweise ergibt sich aber bei Kolbenpumpen und vergleichbaren Pumpen zwangsläufig eine pulsierende Strömung am Ausgang. Ausserdem sind Hochdruckkolbenpumpen von einem präzisen Arbeiten von Rückschlagventilen abhängig, wenn die Fördermenge genau eingehalten werden soll. Obwohl die Verwendung von Doppelkolbenpumpen mit überlappender Nockensteuerung zu einer gewissen Reduzierung des Pulsierens führt, sind dennoch komplizierte rückgekoppelte Regeleinrichtung^} ijjf/bjfdjpgljijh, um das Pulsieren wei-

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ter zu verringern»

In der US-PS 3 917 531 ist ein System beschrieben, das mit einer Strömungsrückkopplung arbeitet, wobei ein Strömungswandler verwendet wird, um die Drehzahl des Pumpenmotors in Abhängigkeit vom Rückkopplungssignal zu ändern. Bei einem anderen System, welches in der US-PS 3 398 689 beschrieben ist und welches für die Verwendung in Verbindung mit Flüssigkeitschromatographen gedacht ist, erfolgt eine Rückkopplung eines von der Drehzahl des Motors abgeleiteten Signals zum Verändern der Fördergeschwindigkeit für die Flüssigkeit. Gemäß der US-PS 3 932 078 werden Regeleinrichtungen verwendet, die den Druck während des Förderhubes eines Kolbens messen und aus dem gemessenen Druck einen Druck-Bezugswert für einen zweiten Kolben ableiten, der phasenverschoben bzw. überlappend durch eine Kurvensteuerung gesteuert wird.

Bei sämtlichen vorbekannten Systemen der betrachteten Art müssen sehr genaue Hochdruck-Dosierpumpen verwendet werden und Regeleinrichtungen vorgesehen werden, welche in Abhängigkeit vom Verhalten der Flüssigkeiten bei hohen Drücken eine Vielzahl von Korrekturgrößen berücksichtigen. Ausserdem sind die vorbekannten Präzisions-Lösungsmittel-Dosierpumpen teuer und weit weniger zuverlässig als die anderen Bauelemente eines Flüssigkeitschromatographen.

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Druckverstärkungssystem, insbesondere für Flüssigkeitschromatographen anzugeben, welches vergleichsweise einfach und billig aufgebaut ist und sehr zuverlässig arbeitet.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Druckverstär-

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kungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß dem völlig neuartigen Konzept, das der Erfindung zugrunde liegt, wird also mit Injektionseinrichtungen, insbesondere mit einer Niederdruckpumpe gearbeitet, die bei sehr exakter Dosierung Flüssigkeit mit relativ geringem Druck fördert. Die Injektionseinrichtung arbeitet also mit einem sehr geringen Druck, so dass sich nur wenige der Probleme ergeben, die bei Hochdruckdosierpumpen der gleichen Art auftreten. Die Injektionseinrichtungen können eine einzige Pumpe oder mehrere Pumpen umfassen, welche dann gemeinsam ein einziges Lösungsmittel oder mehrere verschiedene Lösungsmittel fördern.

Die von den Injektionseinrichtungen geförderte Flüssigkeit wird einem Sammler zum Sammeln einer Flüssigkeitsmenge zugeführt. Der Sammler kann dabei einen Flüssigkeitsbehälter aufweisen, der teilweise durch eine flexible Membran gebildet wird. Bei einem solchen Sammler führt eine Zunahme des Volumens der Flüssigkeit in der Sammelkammer dazu, dass die Membranan der einen Richtung ausgelenkt wird, während eine Abnahme der Flüssigkeitsmenge zu einer Auslenkung der Membran in der anderen Richtung führt. Dabei können nun Detektoreinrichtungen vorgesehen sein, die eine Änderung der Flüssigkeitsmenge in dem Sammler gegenüber einer vorgegebenen Flüssigkeitsmenge feststellen, wobei das Volumen, die Dichte, der Druck und dergleichen berücksichtigt v/erden.

Die auf der Auslasseite des Sammlers austretende Flüssigkeit wird Hochdruck-Pumpeinrichtungen bzw. Pumpeinrichtungen zugeführt, die mit relativ hohem Druck arbeiten und die den exakt dosierten Flüssigkeitsstrom an ihrem Einlass in einen Flüssigkeitsstrom an ihrem Auslass umsetzen, der unter einem relativ hohen Druck steht, wobei die exakte Dosierung der Flüssigkeits-

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menge jedoch aufrecht erhalten wird. Die Hochdruck-Pumpeinrichtungen werden dabei durch Regeleinrichtungen geregelt, mit deren Hilfe die Fördermenge in Abhängigkeit von einem Mengensignal der Detektoreinrichtungen geregelt wird, wobei das Mengensignal die Differenz zwischen der Flüssigkeitsmenge in dem Sammler und"einem vorgegebenen Bezugswert angibt. Auf diese Weise bildet der Sammler einen Knotenpunkt hinsichtlich des mechanischen Aufbaus und der Rückkopplungsregelung des Systems. Dabei können die Regeleinrichtungen elektrische, mechanische, pneumatische oder andere Signalübertrajgungseinrichtungen aufweisen, welche den Regelvorgang ermöglichen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand von Unteransprüchen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Injektionseinrichtung eines Systems gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 eine Ansicht, gesehen von der Linie 3-3 in Fig. 1, teilweise im Schnitt;

Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Sammler eines Systems gemäß der Erfindung;

Fig. 5 eine Draufsicht auf den Sammler gemäß Fig. 4;

Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine Hochdruckpumpe für ein System gemäß der Erfindung;

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Fig. 7 einen Querschnitt durch die Pumpe gem. Fig. 6, längs der Linie 7-7 in dieser Figur;

Fig. 8 eine vergrößerte Darstellung des rechten Teils der Querschnittsdarstellung gemäß Fig. 6;

Fig. 9 einen Querschnitt längs der Linie 9-9 in Fig. 8;

Fig. 1o ein Gesamt-Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Druckverstärkungssystems;

Fig. 11 ein Blockschaltbild der Regeleinrichtungen aes Systems gemäß Fig. 1o und

Fig. 12 ein schematiscnes elektrisches Schaltbild der Regeleinrichtungen des Systems gem. Fig.

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Das erfindungsgemäße System ist in den Zeichnungen insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet (Fig. 10). Das System 10 umfaßt als eines seiner Elemente Injektionseinrichtungen 12 (Fig. 1), die dazu dienen, einen Lösungsmittelstrom anzuliefern. Die Injektionseinrichtungen 12 weisen einen Elektromotor 14 auf, der einen Getriebezug (nicht dargestellt) innerhalb eines Getriebes 16 antreibt. Der Elektromotor 14 treibt eine Welle 18 mit einer vorgegebenen Drehzahl an. Eine Kupplung verbindet die Welle 18 mit einer Welle 22, welche sich mit der gleichen Drehzahl wie die Welle 18 dreht. Ein Lager 24 mit einem Flansch 26 ermöglicht die Verlängerung der Welle bis zu einer Kurvenscheibe 28. Wie Fig. 1 zeigt, steht die Kurvenscheibe 28 in Kontakt mit Kurvenabtastern 30 und 32. Die Welle 22 durchgreift ferner ein Lager 34 mit einem Flansch Eine Kurvenscheibe 38 auf einer Verlängerung der Welle 22 hinter dem Lager 34 dient der Betätigung zweier Kurvenabtaster und 42. Das dem Motor 14 abgewandte Ende der Welle 22 ist schließlich in einem Lager 44 gelagert. Die Funktion der Kurvenabtaster 30, 32 der ersten Kurvenscheibe 28 und der Kurvenabtaster 40 und 42 der zweiten Kurvenscheibe 38 wird weiter unten noch näher erläutert.

Die Injektionseinrichtungen 12 weisen eine erste Pumpe 46 und eine zweite Pumpe 48 auf. Aus Fig. 1 wird deutlich, dass die zweite Kurvenscheibe 38 der Steuerung der Pumpen 4 6 und 48 dient. Fig. 2 zeigt Einzelheiten der zweiten Pumpe 48, deren Aufbau mit dem der ersten Pumpe 46 identisch ist. Wie erwähnt, ist der zweiten Pumpe 48 der Kurvenabtaster 32 zugeordnet. Eine Unterlagsscheibe 52 und eine Platte 54 bilden die Widerlager einer Schraubenfeder 56, die dazu dient, den Kurvenabtaster in Kontakt mit der Kurvenscheibe 28 zu halten. Die Platte 54 bildet ein Ende eines Gehäuses 58 des Flüssigkeitsförderteils der Pumpe 48. Die Unterlagsscheibe 52 wird ihrerseits durch

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einen Ring 50 abgestützt. Der Kurvenabtaster 32 steht in Kontakt mit einem Kolben 62, welcher in einer Kolbenkammer 64 hin- und herbewegbar ist. Der Kurvenabtaster 32 wird von Führungseinrichtungen 66 mit Lagern 68 und 70 geführt» Aus Fig. wird ferner deutlich, dass der Kolben eine Buchse 72 durchgreift, die durch die Platte 54 bezüglich des Gehäuses 58 festgelegt ist. Der Kolben 62 ist unabhängig von dem Kurvenabtaster 32 durch Lagereinrichtungen 74 gelagert und geführt. Die Lagereinrichtungen 74 können als Kohlenstoffbuchse innerhalb der Buchse 72 ausgebildet sein, derart, dass der Kolben durch die Lagereinrichtungen geschmiert wird. Dichtungseinrichtungen 76 mit einem becherförmigen Dichtungselement 78 dienen dazu, ein Lecken der Kolbenkammer 64 wirksam zu verhindern. Der Förderteil 60 weist einen Einlass 80 und einen Auslass 82 auf, denen keine Rückschlagventile zugeordnet sind, wie dies normalerweise bei Flüssigkeits-Chromatographiesystemen der Fall ist. Das Gehäuse 58 ist mittels Befestigungseinrichtungen (Schrauben 88) derart mit der Platte 54 verbunden, dass auch die Buchse 72 und die Dichtungseinrichtungen 76 festgelegt werden. Bezüglich der ersten Pumpe 46 ist noch anzumerken, dass diese eine Auslassleitung 90 und eine Einlassleitung (nicht dargestellt) aufweist.

Von der Welle 22 werden über die zweite Kurvenscheibe 38 Ventileinrichtungen 92 betätigt, die ein erstes Ventil 94 und ein zweites Ventil 96 umfassen. Diesen Ventilen sind die oben erwähnten Kurvenabtaster 40 bzw. 42 zugeordnet. Fig. 3 zeigt Einzelheiten des zweiten Ventils 96, welches mit dem ersten Ventil 94 identisch ist. Die Ventile 94 und 96 sind als doppelte Zweiwegschieberventile dargestellt, wie sie in ähnlicher Form von der Fa. Altex Scientific Inc.,USA, unter der Typenbezeichnung 201-00 hergestellt werden. Beispielsweise arbeitet

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das zweite Ventil 96 so, dass letztlich von der Pumpe 48 geförderte Flüssigkeit aus einem Flüssigkeitsvorrat (nicht dargestellt) in eine' Einlassleitung 98 eintritt, der in Fig. 3 der Richtungspfeil 100 zugeordnet ist. Der Kurvenabtaster 42 betätigt das Ventil 96 derart, dass die Flüssigkeit das Ventilgehäuse 102 zur Einlassleitung 84 des Flüssigkeitsförderteils 60 passiert. An diesem Punkt fließt die Eaissigkeit durch den Einlass 80 in die Kammer 64, wo der Kolben 62 sie durch den Auslass 82 hinaiisdrückt. Da die Schieberanordnung des Ventils 96 an sich bekannt ist, soll die Funktion des Ventils hier nicht näher erläutert werden. In entsprechender Weise wird die am Auslass 82 des Flüssigkeitsförderteils 60 austretende Flüssigkeit durch eine Auslassleitung 86 und durch das Ventilgehäuse 102 hindurch zu einer Auslassleitung 104 gefördert (Richtungspfeil 108), die zu einem Sammler 106 (Fig. 4) führt. Der Rückwärtshub des Kolbens 62 der Pumpe 48 fällt mit dem Flüssigkeitsfluß durch die Einlassleitung 98 des Ventils 96 und die Einlassleitung 84 des Flüssigkeitsförderteils 60 zusammen. In entsprechender Weise fällt der Flüssigkeitsfluß durch die Auslassleitung 104 des Ventils 96 und die Auslassleitung 86 des Flüssigkeitsförderteils 60 mit dem Vorwärtshub des Kolbens 62 zusammen, bei dem die Kolbenkammer 64 geleert wird.

Betrachtet man nunmehr wiedei|Fig. 1, so wird deutlich, dass die Kurvenabtaster 42 und AA die Schiebermechanik 110 bzw. der Ventile 94 bzw. 96 betätigen. Schraubenfedern 114 und 116 , die sich an Widerlagern 118 bzw. 120 abstützen, dienen dazu, die Gruppenabtaster 40 bzw. 42 in Kontakt mit der zweiten Kurvenscheibe 38 zu halten. Weiterhin ist zu beachten, dass die Kurvenscheibe 38 die Ventile 94 und 96 derart betätigt, dass über das Ventil 94 dem Sammler 106 Flüssigkeit zugeführt wird,

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während über das Ventil 96 Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsvorrat angesaugt wird und umgekehrt. Auf diese Weise wird dem Sammler 106 stetig ein Flüssigkeitsstrom mit relativ niedrigem Druck, jedoch mit sehr genauer Dosierung von den Injektionsbzw. Pumpeinrichtungen 12 zugeführt.

Der in Fig. 4 gezeigte Sammler 106 empfängt die von den Injektionseinrichtungen 12 und den Ventileinrichtungen 92 angelieferte Flüssigkeit an einer Einlassöffnung 115, die mit der Auslassleitung 104 und einer weiteren Auslassleitung (nicht dargestellt) der Ventile 96 bzw. 94 verbunden ist. Der Sammler 106 besitzt ein Gehäuse 117. Ein Kanal 119 verbindet die Einlassöffnung 115 mit einer Kammer 121, der somit Flüssigkeit von den Ventileinrichtungen 92 zugeführt werden kann. Ein magnetischer Rührwerkflügel 122 mischt unter Verwendung eines Dipolrührers 124 sorgfältig die Flüssigkeit von den Injektionseinrichtungen 12 und weiteren Injektionseinrichtungen 139,auf die unten noch eingegangen wird. Die Flüssigkeit von der Einlassöffnung 1 1 5 gelangt auch in einen Teil einer mit der Kammer 121 verbundenen und in Fig. 4 über dieser befindlichen Kammer 126. Die Kammer 126 ist mittels einer Membran 132 in einen Systemflüssigkeitsbereich 128 und einen Kapazitätsbereich 130 unterteilt. Die von den Injektionseinrichtungen 12 geförderte Flüssigkeit trifft auf die Membran 132, ehe sie in einen Auslasskanal 134 und zu einer Auslassöffnung 136 gelangt. Im allgemeinen kann der Rührflügel 122 aus einem reaktionträgen Kunststoffmaterial, wie z. B. Teflon oder KeI-F oder dergleichen, bestehen.

Fig. 10 zeigt schematisch abgewandelte Injektionseinrichtungen 139, mit deren Hilfe einer Einlassöffnung 138 des Sammlers 106 ein weiterer Flüssigkeitsstrom zuführbar ist. Die Injektionseinrichtungen 139 können ähnlich aufgebaut sein wie die Injektionseinrichtungen 12.

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Die gewünschte Lösungsmittelzusanimensetzung bzw. der Gradient werden durch das Verhältnis der Flüssigkeitsmengen von den In-

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jektionseinrichtungen und 139 bestimmt. Der Sammler 106 kann also mehrere Flüssigkeitsströme von mehreren Injektionseinrichtungen aufnehmen. Das Mischen in der Mischkammer 121 ermöglicht dabei ein Durchmischen der Flüssigkeiten von den Injektionseinrichtungen 12 und 139, wobei diese Flüssigkeiten im Falle der Flüssigkeitschromatographie aus verschiedenen Lösungsmittelströmen bestehen können. Fig. 4 zeigt ferner Detektoreinrichtungen 140 für das Feststellen der Flüssigkeitsmenge in dem Sammler 106. Wie die Zeichnung zeigt, besitzt die Membran 132 einen leitfähigen Bereich 142, der elektrisch geerdet ist. Die Membran 132 wird zwischen dem Gehäuse 117 und einem Element 144 mittels Befestigungseinrichtungen (Schrauben 146) festgelegt. Die Detektoreinrichtungen 140 weisen eine Kapazitätselektrode 148 auf, welche an der Unterseite einer gedruckten Schaltung 150 befestigt ist. Gem. Fig. 5 sind an der Oberseite der gedruckten Schaltung 150 Bauelemente 150 und 154 sowie ein Verbindungsanschluß 156 vorgesehen. Einzelheiten der elektrischen Schaltung des Systems 10 werdenweiter unten noch näher beschrieben. An dieser Stelle soll jedoch darauf hingewiesen werden, dass das Auftreffen der Systemflüssigkeit auf die flexible Membran 132 zu einer veränderlichen Kapazität zwischen dem leitfähigen Bereich 142 und der Kapazitätselektrode 148 führt. Änderungen der Flüssigkeitsmenge in dem Sammler 106 können also von den Detektoreinrichtungen 140 erfaßt werden. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Flüssigkeitsmenge jeweils in einen entsprechenden Kapazitätswert umgewandelt; es ist also ein kapazitiver Wandler vorhanden. Es ist jedoch zu beachten, dass auch mit optischen oder mechanischen Einrichtungen der gleiche Zweck erreicht werdenkönnte.

Wie die Fig. 6 bis 9 zeigen, treten die den Sammler 106 passieren-

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den Flüssigkeiten in Hochdruck-Pumpeinrichtungen 158 ein. Beim Ausführungsbeispiel bestehen die Pumpeinrichtungen 158 aus einer Kolben-Membranpumpe. Es können jedoch auch andere Hochdruckpumpen verwendet werden, beispielweise Magnetanker-Membranpumpen,*" Doppelkolbenpumpen und dergleichen, um den Druck der aus dem Sammler 106 zugeführten Flüssigkeit zu erhöhen. Beispielsweise kann der Flüssigkeitsdruck von einem geringen positiven Absolutwert auf Werte von über 700 bar erhöht werden. Die Pumpeinrichtungen 158 v/eisen ein Gehäuse 160 auf, welches einen Mantel 162 besitzt, der eine Kammer 164 begrenzt, Die Kammer 164 enthält ein flüssiges Schmiermittel, welches in Fig. 6 als ölbad 166 dargestellt ist. Ein üblicher Motor M - 10 (Fig. 12) mit veränderlicher Drehzahl treibt eine Welle 168 mit einer durch Regeleinrichtungen 24 2 vorgegebenen Drehzahl an. Die Welle 168 ist im Inneren des Mantels 162 in einem Lager 170 gelagert und durchgreift eine Öffnung 172 des Mantels. Eine Dichtung 174 verhindert bei laufender Welle 168 das Austreten von öl aus der Kammer 164. Mit Hilfe von Befestigungseinrichtungen 178 ist eine Kurvenscheibe 176 drehfest mit der Welle 168 verbunden. Ein Kurvenabtaster

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liegt mit einem drehbaren Element/an der Kurvenscheibe 176 an. .Das Element 181 ist mit Hilfe von Befestigungseinrichtungen 184 an einem Abtaststössel 182 befestigt. Der Abtaststössel 182 ist in einem Lager 186, welches er durchgreift, gelagert und steht in Kontakt mit einem Kolben 188. Der Mantel 162 besitzt gemäß Fig. 7 auf seiner Innenseite eine Führungsfläche 189, auf der eine Führungsrolle 192 läuft. Die Führungsrolle 192 verhindert eine Drehung des Abtaststössels 182 um seine Achse.

Die Hochdruck-Pumpeinrichtungen 158 weisen einen Flüssigkeitsförderteil 190 auf, der mit Hilfe von Befestigungseinrichtungen (Schrauben 194) mit dem Mantel 162 verbunden istr Wie Fig. zeigt, ist an einer Einfüllöffnung 200 eine Einfüllschraube 196

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mit einem Belüftungssieb 198 vorgesehen. Auf diese Weise kann der Pegel des Ölbades 166 leicht aufrecht erhalten werden. Der Kolben 188 ist in einem Führungselement 202 hin- und herbewegbar. £ine öffnung 204 stellt sicher, dass eine Kolbenkammer ständig öl enthält. Der Kolben 188 arbeitet derart, dass er bei seinem Vorwärts- bzw. Arbeitshub über die öffnung 204 hinaus reicht und diese verschließt (gestrichelt eingezeichnet), während er bei seinem Rückwärtshub die öffnung 204 freigibt. Das Führungselement 202 wird durch eine Platte 208 in seiner Lage gehalten, welche Bestandteil des» Mantels 162 ist. Die Platte 208 besitzt ausserdem eine Oberfläche 210, die als Widerlager für FedeJELemente 212 und 214 dient. Das eine Federelement 212 sorgt dafür, dass der Kurvenabtaster 180 in Kontakt mit der Kurvenscheibe 176 bleibt. Zu diesem Zweck ist an dem Abstaststössel 182 ein fester Kragen 216 zum Abstützen der Feder 212 vorgesehen. Die Feder 212 drückt also den Abtaststössel 182 von der Oberfläche 210 der Platte 208 weg. In entsprechender Weise ist an dem Kolben 188 ein Kragen 218 mittels eines Ringes 220 befestigt. Dementsprechend drückt die Feder 214 den Kolben 188 ständig gegen aas kolbenseitige Ende 222 des Abtaststössel 182. Die Kolbenkammer 206 ist an ihrem einen Ende mit einem relativ starren Element 224 abgeschlossen, welches für das von dem Kolben 188 geförderte öl aufgrund seiner Porosität durchlässig ist. Angrenzend an das poröse Element 224 ist eine relativ flexible Membran 226 vorgesehen, welche für das geförderte öl undurchlässig ist. Die flexible Membran 226 bildet die eine Seite einer Flüssigkeilskammer 228 'des Flüssigkeitsförderteils 190. Die Membran 226 ist gemäß Fig. 9 in der Kammer 228 mit einer Druckfeder 230 beaufschlagt. Der Flüssigkeitsförderteil 190 besitzt eine Einlassöffnung 232 und eine Auslassöffnung 234. Der Einlassöffnung 232 wird Flüssigkeit von der Auslassöffnung 136 des Sammlers 106 zugeführt. Die Ein-

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lassöffnung 232 und die Auslassöffnung 234 sind in an sich bekannter Weise mit Rückschlagventilen versehen, welche gewährleisten, dass die Flüssigkeit nur in Richtung der in Fig. 8 eingezeichneten Pfeile fHessen kann. Die an der Einlassöffnung 23 2 eintretende Flüssigkeit fließt über einen Kanal 236 in die Kammer 228. Wenn eine Bewegung der Membran 226 aufgrund der Pumpwirkung des Kolbens 188 zu einer Verringerung des Volumens der Kammer 228 führt, dann wird die darin befindliche Flüssigkeit in einen Kanal 238 gedrückt, der mit der Auslassöffnung 234 in Verbindung steht, die ihrerseits mit dem gewünschten Anschluß verbunden ist. Bei einem Flüssigkeitschromatographiesystem tritt die die Auslassöffnung 234 verlassende Flüssigkeit in eine dicht gepackte Kolonne 240 ein, wie dies in Fig. 10 schematisch angedeutet ist. Beim Versagen eines Rückschlagventils kann sich die Membran 226 an dem porösen Element 224 abstützen, so dass sie nicht zerstört wird.

Fig. 10 zeigt das erfindungsgemäße System 10 schematisch. Man erkennt, dass die Injektoreinrichtungen 12 mit den beiden Pumpen 46 und 48 und den Ventilen 94 und 96 und/oder ähnlich aufgebaute Injektoreinrichtungen 139 Flüssigkeit zu dem Sammler 106 liefern, wo eine Flüssigkeitsmenge angesammelt wird. Der Flüssigkeitsstrom aus dem Sammler 106 wird den Hochdruck-Pumpeinrichtungen 158 und dann der Kolonne 240 zugeführt. Die Detektoreinrichtungen 140 erfassen die Flüssigkeitsmenge im Sammler 106 und erzeugen ein der erfaßten Flüssigkeitsmenge entsprechendes Signal, welches den Regeleinrichtungen 242 zugeführt wird. Die Regeleinrichtungen 242 vergleichen das Mengensignal mit einem Bezugssignal und erzeugen ein Fehlersignal, welches die Fördermenge der Hochdruck-Pumpeinrichtungen 158 regelt. Dabei ist es Ziel dieser Regelung, die Flüssigkeitsmenge im Sammler 106 auf einem vorgegebenen Wert zu halten. Beim betrachteten Ausführungsbeispiel wird die Fördermenge der Hochdruck-Pump-

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einrichtungen 158 durch die Höhe der Spannung,für den die Welle 168 antreibenden Motor geregelt. Die von der Hochdruck-Pumpeinrichtung 158 geförderte Flüssigkeitsmenge ist also gleich der von den Injektionseinrichtungen 12 und/oder weiteren Injektionseinrichtungen geförderten Flüssigkeitsmenge. Dabei kann eine überwachungsvorrichtung 268 die Zusammensetzung und/oder den Gradienten der von beliebig vielen Injektionseinrichtungen gelieferten Lösungsmittel bestimmen. Ausserdem sind Proben-Injektionseinrichtungen 270 vorgesehen, mit dere Hilfe dem Lösungsmittelstrom auf der Ausgangsseite der Pumpeinrichtungen 158 die zu analysierende Probe zugesetzt werden kann.

Fig. 11 zeigt ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Regeleinrichtungen 242. Wie oben beschrieben, wird den Regeleinrichtungen 242 von den Detektoreinrichtungen 140 ein Mengensignal zugeführt und in ein Signal umgesetzt, welches die Fördermenge auf der Auslasseite der Hochdruckpumpeinrichtungen 158 regelt. Im einzelnen umfassen die Regeleinrichtungen einen Oszillator 244, der ein Signal 252 liefert, dessen Frequenz umgekehrt proportional zur Kapazität zwischen der Kapazitätsdiode 142 und dem leitfähigen Bereich 142 der Membran 132 ist. Das Frequenzsignal 252 wird mit Hilfe eines Frequenz/Spannungs-Wandlers 246 in ein Spannungssignal 253 umgewandelt, welches einem Summierverstärker 248 zugeführt wird. Ein Bezugsspannungsgenerator 250 liefert für den Summierverstärker 248 ein weiteres Spannungssignal 256, welches einer vorgegebenen Flüssigkeitsmenge im Sammler 106 entspricht. Der Summierverstärker 248 erzeugt daraufhin ein Spannungssignal 258, welches die Geschwindigkeit bzw. Drehzahl des Motors für die Hochdruck-Pumpeinrichtungen bestimmt. Dabei ist zu beachten, dass der Motor ein einfacher bekannter Gleichstrommotor sein kann. Aus Vorstehendem wird deutlich, dass ein Anstieg der Fördermenge

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der Injektionseinrichtung 12 zu einem Anstieg der Flüssigkeitsmenge in dem Sammler 106 führt. Ein solcher Anstieg wird von dem Detektor 140 erfaßt und den Regeleinrichtungen 242 signalisiert, die daraufhin die Fördermenge der Hochdruck-Pumpeinrichtungen 158 erhöhen. Das Ansteigen der Fördermenge der Pumpeinrichtungen 158 hat die Tendenz die Flüssigkeitsmenge im Sammler 106 zu verringern. Die Nullschleife der vorstehend beschrieb benen Regeleinrichtungen 242 regelt also die Pumpeinrichtungen 158 als Nebenaggregat in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Injektionseinrichtung 12 und/oder weiterer Injektionseinrichtungen als Hauptaggregat bzw. Hauptaggregaten.

Fig. 12 der Zeichnung zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer elektrischen Schaltung für eine Nullregelschleife der vorstehend erläuterten Art mit Detektoreinrichtungen 140 und Regeleinrichtungen 242. Die in Fig. 12 gezeigte Schaltung ist aus den in der nachfolgenden Tabelle aufgeführten Bauelementen aufgebaut:

	200	Tabelle I
R 10	10	kOhm
R 12	100	Il
R 14	8,2	Il
R 16	100	Il
R 18	82	Il
R 20	10	It
R 22	39	Il
R 24	22	Il
R 26	30	Il
R 28	10	Il
R 30	3,	Il
R 32	200	9 "
R 34	47	It
R 36	2,2	Il
R 38	4,7	Il
R 40	1	Il
R 42	68	Il
R 44	470	Il
R 46	1,5	Il
R 48	O 3Γ O O ί



















IJ/Qt

- 24 a -

A 43.529 b

18. Juli 1979 - y

R 50 0,3 kOhm

R 52 56 "

VC 10 10 - 100 pF (variabel)

620	F
0,02	A"
0,02	/ Il
0,001	Il
0,01	Il
15	Il
0,1	Il
100	11
2,2	Il

RCA CA - 3130

National Semi-conductor LM 2907 N

1/4 National Semi-conductor LM 339 N

1/4 National Serai-conductor LM 339 N

1/4 National Semi-Conductor L'l 339 N

MPS 6531 MPS 36 38A MPS 3 638A 2N 5189 RCA 40375 2N6386

IN914 IN914 ΙΝ9Ί4 IN914 IN914 IN914 MR85O MR85O

300/uH

Printed Motors, Inc. Model U-9

030027/0553

A 43 529 b

k - 177

18. JuIi 1979

k - 177 0ι_Λ

In der Schaltung gem. Fig. 12 dient die veränderliche Kapazität VC 10 bzw. die Detektoreinrichtung 140 als ein Summierknotensensor. Die Kapazität VC 10 ist Teil des Oszillators 244,der seinerseits durch den Verstärker Z 10 und Widerstände R 10, R 12 und R 14 gebildet wird. Das Frequenzsignal 252 am Ausgang des Oszillators 244 ist eine Rechteckimpulsfolge mit einer Impulsfolgefrequenz zwischen 1 und 10 kHz. Das Frequenzsignal 252 wird einer integrierten Schaltung Z 12 zugeführt, welche eine Ladungspumpe 260 auf v/eist. Die integrierte Schaltung Z 12 dient als Bestandteil des Frequenz/Spannungs-Wandlers 246, welcher mit Frequenzverdopplung arbeitet. Kondensatoren C 12 und C 14 und Widerstände R 14 und R 18 bilden ein zweipoliges Tiefpassfilter. Das Signal 254 wird der integrierten Schaltung Z 14 zugeführt. Die Größe der Kapazität C 10 bestimmt die Ladungsmenge, die von der Ladungspumpe 260 bei jedem Nulldurchgang des Frequenzsignals 252 abgegeben wird. Der Widerstand R 22 dient zur Vorspannungserzeugung für den Ausgangstransistor des Operationsverstärkers der integrierten Schaltung 2 12. Die Widerstände R 16, R 20 und der Kondensator C 26 bestimmen die Spannungsverstärkung des Operationsverstärkers der integrierten Schaltung Z 12. Der Widerstand R 16 und der Kondensator C 26 sorgen für eine Erdung, welche die Verstärkung des Operationsverstärkers der integrierten Schaltung Z 12 erhöht. Der Widerstand R 20 dient in dieser Rückkopplungsschleife des Operationsverstärkers der Stabilisierung. Die passiven Bauelemente C 16, R 28 , R 30, R 24, R 26 und CR 10 dienen in Verbindung mit der integrierten Schaltung Z 16 der Erzeugung eines Dreieckwellensignals 262 mit einem gleichstrommäßig versetzten Spannungssignal 256, dem Ausgangssignal des Bezugsspannungsgenerators 250. Die integrierte Schaltung Z 14 vergleicht das Signal 254 mit den Signalen 262 und 256 und erzeugt ein pulslängenmoduliertes Signal 258, das dem Spannungssignal 254 direkt proportional ist.

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k - 177 Ζ+ ZOOIUI/

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Die integrierte Schaltung Z 14 dient somit als Summierverstärker 248.

Die Transistoren Q 10, Q 12, Q 14 und Q 16 steuern den Transistor Q 18 synchron "leitend" und "nicht leitend" mit sehr hoher Geschwindigkeit. Dabei dient der Widerstand R 38 als Hochziehwiderstand für die Schaltung Z 14, während der Kondensator C 2O die dieser Schaltung zugeführte Spannung filtert. Der Widerstand R 40 dient der Spitzenstrombegrenzung über den Transistor Q 10. Die Transistoren Q 1o und Q 12 werden im Gegentakt leitend gesteuert und gesperrt. Das pulslängenmodulierte Signal 258 besteht aus positiven Pulsen mit einer ziemlich hohen Spannung und sorgt somit für einen Stromfluß über die Diode CR 12, den Kondensator C 22, die Widerstände R 42 und R 44 und den Transistor Q 14 zur Basis des Transistors Q 16.

Jeglicher überstrom vom Transistor Q 10 wird vom Transistor Q 14 über die Diode CR 16 nach Erde abgeleitet. Der nicht abgeleitete Strom über den Widerstand R 44 wird der Basis des Transistors Q 16 zugeführt, der hierdurch leitend gesteuert wird. Die Begrenzerwirkung des Transistors Q 14 verhindert beim Einschalten des Systems eine Übersteuerung des Transistors Q 16, welcher folglich schneller gesperrt werden kann. Nach dem Aufladen des Kondensators C 22 begrenzt der Widerstand R 42 den Steuerstrom über den Transistor Q 10 derart, dass vom Transistor Q 14 anschließend kein messbarer Strom mehr nach Erde abgeleitet wird. Der Kollektor des Transistors Q 18 erreicht kurze Zeit nach dem Beginn des Einschaltvorgangs ein niedriges Potential. Wenn das pulslängenmodulierte Signal sich einem niedrigen Pegel nähert, wird der Transistor Q 12 leitend gesteuert, während der Transistor Q 10 gesperrt wird, so dass die Spannung am Emitter des Transistors Q 12 auf einen niedrigen Pegel absinken kann. Der Kondensator C 22 liefert eine negative Vorspannung,mit deren

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- 27 -

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Hilfe hohe Ströme sehr schnell von den Basen der Transistoren Q 16 und Q 18 über die Diode CR 20 abgezogen werden können. Die Transistoren Q 16 und Q 18 können somit sehr schnell gesperrt werden, wobei die Spannung an ihren Kollektoren auf einen hohen Pegel ansteigt. Diese Ein/Aus-, Hoch/Niedrig-Folge hat eine relativ hohe Frequenz , wodurch die Notwendigkeit entfällt, für die Vernichtung der Verlustwärme des Transistors Q 18 ein grosses Kühlblech vorzusehen.

Das schematische Schaltbild gemäß Fig. 12 zeigt ferner, dass zur Strombegrenzung für den Transistor Q 18 ein Messwiderstand R 50 vorgesehen ist, dessen Spannungsabfall von der integrierten Schaltung Z 18 mit ihren zugehörigen Bauelementen ausgewertet wird. Im einzelnen vergleicht die Schaltung Z 18 eine Bezugsspannung, welche mit Hilfe der Widerstände R 32, R 34 und R 36 erzeugt wird, mit der von der Spannung über dem Messwiderstand R 50 abgeleiteten Spannung über dem Kondensator C 18. Diese Signalspannung entspricht dem Mittelwert des Spannungsabfalls über dem Messwiderstand R 50 unter Berücksichtigung der doppelten Zeitkonsfcnte des RC-Gliedes aus den Widerständen R 46 und R 48 und dem Kondensator CR Wenn beispielsweise der Spannungsabfall über dem Messwiderstand 50 geringer ist als der Spannungsabfall über dem Kondensator C 18, dann ist die Diode CR 18 gesperrt, so dass die Widerstände R 46 und R 48 die dem Kondensator C 18 zugeordnete Zeitkonstante bestimmen. Wenn die Signalspannung die Bezugsspannung an der als Vergleicher dienenden Schaltung Z übersteigt, dann macht deren Ausgangssignal das pulslängenmodulierte Signal der Schaltung Z 14 unwirksam, so dass der Treiberteil der Schaltung gesperrt wird. Dabei senkt der Widerstand 36 die Bezugsspannung auf einen so niedrigen Pegel ab, dass gewährleistet ist, dass der Treiberteil für ein vorgegebenes Zeitintervall gesperrt bleibt. Wenn die Signalspan-

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nung über dem Kondensator C 18 dann auf einen Wert unterhalb der abgesenkten Bezugsspannung entladen ist, kann der Treiberteil der Schaltung durch die integrierte Schaltung Z 14 wieder aktiviert werden. Die Ein-/Aus-Schaltwirkung der Strombegrenzung erfolgt mit vorgegebener Frequenz.

Die Spule L 10 und der Kondensator C 24 bilden zusammen ein Tiefpassfilter, welches langsam auf Spannungsänderungen des Treiberteils der Schaltung anspricht. Hierdurch wird das pulslängenmodulierte Signal in ein Gleichstrorasignal umgewandelt, welches dem Motor M 10 zugeführt wird, der als Gleichstrommotor ausgebildet ist und die Hochdruck-Pumpeinrichtungen 158 antreibt. Der Widerstand R 52, der Transistor 20 und die Diode 24 bilden eine dynamische Bremse, welche verhindert, dass der Motor M 10 eine vorgegebene Höchstgeschwindigkeit überschreitet. Wenn die Diode CR 24 leitend ist, dann ist also der Transistor Q 20 gesperrt und der Motor M 10 erhält seine Spannung über das Tiefpassfilter L 10, CR 22. Wenn jedoch eine von dem Motor M 10 erzeugte Gleichspannung die Gleichspannung über dem Kondensator C 24 übersteigt, dann ergibt sich für die Diode CR 24 eine Sperrspannung, so dass der Transistor Q 20 leitend gesteuert wird. Hierdurch wird der Motor M 10 kurzgeschlossen und damit abgebremst. Die Diode CR 22 dient als Klammerdiode, welche das Potential an den Kollektoren der Transistoren Q 16 und Q 18 auf der Ausgangsspannung der Spannungsquelle 264 (35 V) hält, solange der Transistor Q 18 gesperrt ist.

Betrachtet man nunmehr wieder die Fig. 1, so erkennt man , dass der Elektromotor 14 die Antriebsenergie für die Injektionseinrichtung 12 liefert. Der Motor 14 kann ein Schrittschaltmotor sein, wie er beispielsweise von der Fa. Copal unter der Typenbezeichnung SP 45 vertrieben wird. Stellsinrichtungen 266 bestimmen eine ausgewählte Geschwindigkeit des Motors 14 und

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damit eine ausgewählte Fördermenge der Injektionseinrichtungen 12. Die Ste1ieinrichtungen 266 können einen Antriebsmodul aufweisen, der beispielsweise von der Fa. Copal unter der Typenbezeichnung DM 402 X in Verbindung mit einem Pulsgenerator PG-01 vertrieben wird. Der Antriebsmodul und der Pulsgenerator können dabei ihrerseits mit einem einfachen veränderlichen Widerstand oder Potentiometer eingestellt werden, welches einen Einstellbereich von 500 kOhm aufweist. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, dass der Benutzer die Geschwindigkeit des Schrittmotors 14 an einem Potentiometer einstellt. Die Einstellung der Motordrehzahl kann aber auch automatisch gemäß einem vorgegebenen Programm erfolgen.

Beim Arbeiten mit dem erfindungsgemäßen System stellt der Benutzer zunächst über die Einstelleinrichtung 266 die gewünschte Geschwindigkeit des Schrittmotors 14 ein. Auf diese Weise wird die Fördergeschwindigkeit für die Injektionseinrichtungen 12 vorgewählt, welche einem Druckwert entsprechen kann, der erforderlich ist, um Flüssigkeit durch die Kolonne 240 zu pressen. Der Motor 14 treibt nun die Welle 18, welche ihrerseits die Pumpen 46 und 48 und die Ventile 94 und 96 derart antreibt, dass eine sorgfältig dosierte Flüssigkeitsmenge mit geringem Druck zu dem Sammler 106 gefördert wird. Diese Flüssigkeit passiert den Sammler 106 und tritt in die Hochdruck-Pumpeinrichtungen 158 ein. Dabei bildet der Sammler 106 den Knoten für ein Rückkopplungssystem, welches die Geschwindigkeit des Motors M 10 regelt, der die Pumpeinrichtungen 158 antreibt. Der Detektor 140 und die Regeleinrichtungen 242 bilden dabei eine Nullregelschleife,mit deren Hilfe die richtige Fördermenge für die Hochdruck-Pumpeinrichtungen 158 aufrecht erhalten wird. Die von den Pumpeinrichtungen 158 geförderte Flüssigkeit wird dann durch die Kolonne 240 eines Flüssigkeitschromatographen gepreßt.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines bevorzugten Ausfüh-

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- 30 -

A 43 529 b 7931017

k - 177 %/t - ^⁰ ^{IU f} '

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rungsbeispiels erläutert. Die Erfindung ist jedoch keineswegs auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr stehen dem Fachmann, ausgehend vom Ausführungsbeispiel, zahlreiche Möglichkeiten für Änderungen und/oder Ergänzungen zu Gebote, ohne dass er dabei den Grundgedanken der Erfindung verlassen müßte.

Θ30027/0553

Claims

d:pl-pbys- dr. dr.-ing. dipl.-ins.m. sc. dipl.-phys. dr. dipl.-phys.

HÖGER - STELLRECHT - QRIESSBACH - HAECKER BOEHME

PATENTAN W ÄLTriN3TU~TGART OQQ 1 Π1

A 43 529 b Anmelder: Haakon Trygve Magnussen Jr.

k-177 2645 Chapparal Court

18. JuIi 1979 Pinole, Calif. 94564 , USA

Stephen John Ruskev/icz 193 Ardmore Road Kensington, Calif. 94707 , USA

Patentansprüche

f 1 .j Druckvers tärkungs sys tem für Flüssigkeiten, insbesondere zur Flüssigkeitsförderung in Flüssigkeitschromatographen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Es ist eine Injektionseinrichtung (12) zur Förderung einer vorgegebenen Flüssigkeitsmenge mit relativ niedrigem Druck vorgesehen;

b) es ist ein Sammler (106) zum Sammeln von von der Injektionseinrichtung (12) mit relativ niedrigem Druck geförderter Flüssigkeit und mit einem Auslass für die Flüssigkeit vorgesehen;

c) es sind Detektoreinrichtungen (140) zum Erfassen der Flüssigkeitsmenge in dem Sammler (106) und zum Erzeugen eines der Flüssigkeitsmenge entsprechenden Mengensignals vorgesehen;

d) es sind Hochdruck-Pumpeinrichtungen (158) vorgesehen, denen Flüssigkeit vom Auslass des Sammlers (106) zuführbar ist und an deren Auslass eine Flüssigkeitsströmung mit hohem Druck erzeugbar ist;

e) es sind Regeleinrichtungen (242) vorgesehen, mit deren Hilfe die Förderleistung der Hochdruck-Pumpeinrichtungen (158) in Abhängigkeit vom Mengensignal der Detektoreinrichtungen (140) regelbar ist.

030027/0S S3

ORIGINAL

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2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammler (106) eine Flüssigkeitskammer mit einem Einlaß (115) und einem Auslass (116) aufweist, die teilweise durch eine flexible Membran (132) begrenzt ist.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoreinrichtungen (140) Einrichtungen zum Erfassen der Lage der flexiblen Membran (132) aufweisen.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zum Erfassen der Lage der flexiblen Membran (132) Wandlereinrichtungen zum Umwandeln der erfaßten Lage der flexiblen Membran (132) in das Mengensignal aufweisen.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zum Erfassen der Lage der flexiblen Membran (132) ein elektrisch leitfähiges Element (142) aufweisen, welches gemeinsam mit der flexiblen Membran (132) beweglich ist sowie eine Kapazitätselektrode (148), welche sich bei einer vorgegebenen Flüssigkeitsmenge in dem Sammler in einem vorgegebenen Abstand von dem elektrisch leitfähigen Element (142) befindet und dass Messeinrichtungen vorgesehen sind, mit deren Hilfe die Kapazität zwischen dem leitfähigen Element (132) und der Kapazitätsdiode (148) messbar und ein entsprechendes Mengensignal erzeugbar ist.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtungen (242) zur Regelung der Fördermenge der Hochdruck-Pumpeinrichtungen (158) folgende Einrichtungen umfassen:

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a) einen Oszillator (244J, dem das Mengensignal der Messeinrichtungen zuführbar ist und mit dessen Hilfe ein entsprechendes Signal und ein ausgangsseitiges Frequenzsignal erzeugbar sind;

b) Frequenz/Spannungs-Wandlereinrichtungen (246> zum Umsetzen des Frequenzsignals in ein entsprechendes Spannungssignal und

c) Summierverstärkereinrichtungen (248) zum Vergleichen des Spannungssignals mit einem Bezugsspannungssignal und zum Erzeugen eines dem Vergleichsergebnis entsprechenden Steuersignals für die Hochdruck-Pumpeinrichtungen (158),

7. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruck-Pumpeinrichtungen (158) folgende Elemente aufweisen:

a) es ist ein Kolben (188) vorgesehen, der in einer ersten für die Aufnahme einer ersten Flüssigkeit geeigneten Kolbenkammer (206) hin- und herbewegbar ist;

b) es sind Antriebseinrichtungen (168, 176, 180) zum Antreiben des Kolbens (188) zu einer Hin- und Herbewegung vorgesehen;

c) es ist eine flexible Membran (226) vorgesehen, die einen Wandbereich der ersten Kammer (206) und einen VJandbereich einer zweiten für die Aufnahme einer zweiten Flüssigkeit geeigneten Kammer (228) bildet und die in Abhängigkeit von einem Arbeitshub des Kolbens (188) auslenkbar ist;

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18. Juli 1979 - 4 -

d) es sind Ventileinrichtungen vorgesehen, mit deren Hilfe das Füllen und Leeren der zweiten Kanuner (228) in Abhängigkeit von den Bewegungen der flexiblen Membran (226) steuerbar ist;

e) es sind Federeinrichtungen (230) vorgesehen, mit deren Hilfe die Membran (226) entgegen einer durch den Kolben (188) verursachten Auslenkung in ihre Ausgangslage rückführbar ist;

f) an dem Dämmembran (226) zugewandten Ende der ersten Kammer (206) ist ein für die erste Flüssigkeit durchlässiges, relativ starres, poröses Element (224) vorgesehen.

8. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektionseinrichtung (12) folgende Elemente aufweist:

a) eine Welle (18) ,

b) Antriebseinrichtungen (14) zum Antreiben der Welle (18) mit vorgegebener Drehzahl;

c) erste Pumpeinrichtungen (46) mit einem hin- und hergehenden Element, die durch eine erste Kurvenscheibe (28) betätigbar sind, welche drehfest mit der Welle (18) verbunden ist;

d) zweite Pumpeinrichtungen (48) mit einem hin- und herbeweglichen Element, die durch die erste Kurvenscheibe (28) betätigbar sind;

e) einen Flüssigkeitsvorrat;

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f) erste Ventileinrichtungen (94), die durch eine zweite drehfest auf der Welle (18) sitzende Kurvenscheibe (38) betätigbar sind und mit deren Hilfe während des Ansaughubes der ersten Pumpeinrichtungen (46) diesen Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsvorrat zuführbar ist und mit deren Hilfe während des Förderhubes der ersten Pumpeinrichtungen (46) ein Flussigkeitsausstoss aus diesen freigebbar ist und

g) zweite Ventileinrichtungen (96) , die durch die zweite Kurvenscheibe (38) betätigbar sind und mit deren Hilfe während des Ansaughubes der zweiten Pumpeinrichtungen

(48) diesen Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsvorrat zuführbar ist und mit deren Hilfe während des Förderhubes der zweiten Pumpeinrichtungen (48) ein Flussigkeitsausstoss aus diesen freigebbar ist.

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kurvenscheibe(28) und die zweite Kurvenscheibe(38) der Injektionseinrichtung (12) derart auf der Welle (18) angeordnet sind, dass mit Hilfe der ersten und zweiten Pumpeinrichtungen (46 und 48) Flüssigkeit während verschiedener Zeitintervalle förderbar ist.

10. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruck-Pumpeinrichtungen (158) zusätzlich folgende Elemente aufweisen:

al eine Kurvenscheibe (176), die durch die Antriebseinrichtungen zu einer Drehbewegung antreibbar ist;

b) einen Kurvenabtaster (180), der durch die Kurvenscheibe (176) zu einer Hin- und Herbewegung antreibbar ist und

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k - 177

18. JuIi 1979 - 6 -

sich derart an dem Kolben (188) abstützt, dass auf diesen eine Hin- und Herbewegung übertragbar ist;

c) erste Federmittel (212), mit deren Hilfe der Kurvenabtaster (180) federnd gegen die Kurvenscheibe (176) vorspannbar ist und

d) zweite Federmittel (214), mit deren Hilfe der Kolben (188) federnd gegen den Kurvenabtaster (180) vorspannbar ist.

11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurvenabtaster (180) ein längliches Element (182) aufweist und dass Sicherungseinrichtungen (189, 192) vorgesehen sind, mit deren Hilfe eine Drehbewegung des Kurvenabtasters (180) um die Längsachse des länglichen Elements (182) verhinderbar ist.

12. Hochdruck-Pumpeinrichtung, insbesondere zur Verwendung in einem System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Elemente vorgesehen sind:

a) es ist ein Kolben (188) vorgesehen, der in einer ersten für die Aufnahme einer ersten Flüssigkeit geeigneten Kolbenkammer (206) hin- und herbewegbar ist;

b) es sind Antriebseinrichtungen (168, 176, 180) zum Antreiben des Kolben (188) zu einer Hin- und Herbewegung vorgesehen;

c) es ist eine flexible Membran (226) vorgesehen, die einen Wandbereich der ersten Kammer (206) und einen Wandbereich

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einer zweiten für die Aufnahme einer zweiten Flüssigkeit geeigneten Kammer (228) hildet und die in Abhängigkeit von einem Arbeitshub des Kolbens (188) auslenkbar ist;

d) es sind Ventileinrichtungen vorgesehen, mit deren Hilfe das Füllen und Leeren der zweiten Kammer (228) in Abhängigkeit von den Bewegungen der flexiblen Membran (226) steuerbar ist;

e) es sind Federeinrichtungen (230) vorgesehen, mit deren Hilfe die Membran (226) entgegen einer durch den Kolben

(188) verursachten Auslenkung in ihre Ausgangslage rückführbar ist;

f) an dem der Membran(226) zugewandten Ende der ersten Kammer (206) ist ein für die erste Flüssigkeit durchlässiges, relativ starres, poröses Element (224) vorgesehen.

13. Pumpeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeinrichtung folgende Elemente aufweist:

a) eine Kurvenscheibe (176), die durch die Antriebseinrichtungen zu einer Drehbewegung antreibbar ist;

b) einen Kurvenabtaster (180?, der durch die Kurvenscheibe (176) zu einer Hin- und Herbewegung antreibbar ist und sich derart an dem Kolben (188) abstützt, dass auf diesen eine Hin- und Herbewegung übertragbar ist;

c) erste Federmittel (212), mit deren Hilfe der Kurvenabtaster (180) federnd gegen die Kurvenscheibe (176) vorspannbar ist und

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d) zweite Federmittel (214), mit deren Hilfe der Kolben (188) federnd gegen den Kurvenabtaster (180) vorspannbar ist.

14. Pumpeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurvenabtaster (180) ein längliches Element (182) aufweist und dass Sicherungseinrichtungen (189, 192) vorgesehen sind, mit deren Hilfe eine Drehbewegung des Kurvenabtasters (180) um die Längsachse des länglichen Elements (182) verhinderbar ist.

15. Niederdruckdosierpumpe, insbesondere zur Verwendung in einem System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Elemente vorgesehen sind:

a) eine Welle (18) ,

b) Antriebseinrichtungen (14) zum Antreiben der Welle (18) mit vorgegebener Drehzahl;

c) erste Pumpeinrichtungen (46) mit einem hin- und hergehenden Element, die durch eine erste Kurvenscheibe (28) betätigbar sind, welche drehfest mit der Welle (18) verbunden ist;

d) zweite Pumpeinrichtungen (48) mit einem hin-'und herbeweglichen Element, die durch die erste Kurvenscheibe (28) böätigbar sind;

e) einen Flüssigkeitsvorrat;

f) erste Ventileinrichtungen (94), die durch eine zweite drehfest auf der Welle (18) sitzende Kurvenscheibe (38) betätigbar sind und mit deren Hilfe während des Ansaughubes der ersten Pumpeinrichtungen (46) diesen Flüssig-

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keit aus dem Flüssigkeitsvorrat zuführbar ist und mit deren Hilfe während des Förderhubes der ersten Pumpeinrichtungen (46) ein Flüssigkeitsausstoss aus diesen freigebbar ist und

g) zweite Ventileinrichtungen (96), die durch die zweite ' Kurvenscheibe (38) betätigbar sind und mit deren Hilfe während des Ansaughubes der zweiten Pumpeinrichtungen (48) diesen Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsvorrat zuführbar ist und mit deren Hilfe während des Förderhubes der zweiten Pumpeinrichtungen (48) ein Flüssigkeitsausstoss aus diesen freigebbar ist.

16. Dosierpumpe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kurvenscheibe (28) und die zweite Kurvenscheibe (38) der Injektionseinrichtung (12) derart auf der Welle (18) angeordnet sind, dass mit Hilfe der ersten und zweiten Pumpeinrichtungen (46 und 48) Flüssigkeit während verschiedener Zeitintervalle förderbar ist.

17. Dosierpumpe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtungen einen Schrittmotor (14) aufweisen.

18. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Injektionseinrichtungen (12, 139) vorgesehen sind, aus denen die geförderte Flüssigkeit dem Sammler (106) zuführbar ist.

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