DE2933512C2

DE2933512C2 - Proben-Einspritzventil

Info

Publication number: DE2933512C2
Application number: DE2933512A
Authority: DE
Inventors: Carl L. San Pablo Calif. Shakelford
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-08-23
Filing date: 1979-08-18
Publication date: 1986-11-13
Also published as: GB2028276A; US4243071A; DE2933512A1; FR2434383B1; GB2028276B; CH643360A5; JPS5530599A; FR2434383A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Proben-Einspritzventil gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Proben-Einspritzventile sind aus der US-PS 27 57 541 bekannt und dienen dem Einspritzen von Proben in Flüssigkeitschromatographen, die mit sehr hohem Druck arbeiten.

Bei dem bekannten Proben-Einspritzventil besteht der Rotor aus einer Kunststoffplatte, insbesondere aus Trifluorchloräthylen, welche unter Druck an dem Stator anliegt und auf ihrer Rückseite durch eine weitere Platte abgestützt ist Die öffnungen im Rotor bestehen aus drei in Umfangsrichtung verlaufender, bogenförmigen Nuten, welche jeweils lang genug sind, um jeweils zwei von insgesamt sechs öffnungen des Stators miteinander zu verbinden, an dessen vom Rotor ubgewandter Seite die Strömungsmiitelrückhalteeinrichtung in Form einer Leitung wählbarer Länge montiert ist

Bei dem bekannten Proben-Einspritzventil ist es ein Nachteil, daß einerseits am Stator insgesamt sechs Öffnungen für die Trägerflüssigkeit und die Probeflüssigkeit vorgesehen werden müssen, da die Kanten jeder öffnung bezüglich des Rotormaterials eine Schleifwirkung erzeugen, die zu einem Abrieb führt. Weiterhin ist es ein Nachteil, daß im Strömungspfad des Druckmittelsystems stets mindestens eine der bogenförmigen Nuten liegt, da diese Nuten in Umfangsrichtung relativ weit außen liegen müssen, so daß bei den hohen Systemdrükkcn Dichtungsprobleme entstehen.

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Proben-Einspritzventil der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, daß am Rotor ein verringerter Abrieb erreichbar ist und daß gleichzeitig eine zuverlässige Abdichtung der im Rotor vorgesehenen Öffnungen erzielt wird.
Diese Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen Proben-Einspritzventil gemäß der Erfindung durch die - Merkmale des Kennzeichenteils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel eines Proben-Einspritzventils gemäß der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigt
Fig. 1 eine Draufsicht auf das Ventil;

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in F i g. 1,

F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in F i g. 1,

Fig.4 eine Ansicht, gesehen von der Linie 4-4 in Fig. 3,

Fig.5 eine schematische Explosionsdarstellung für die Beschickungsposition des Ventils und

Fig.6 eine schematische Explosionsdarstellung für die Probeneinspritzposition des Ventils.

Im einzelnen besitzt das Proben-Einspritzventil 10 gemäß F i g. 1 bis 6 einen Stator 12 mit einer ersten Öffnung 14, die bei Einsatz des Ventils 10 in einem Flüssigkeits-Chromatographen dem Anschluß einer Hochdruckdosierpumpe (nicht gezeigt) dient Eine zweite Öffnung 16 des Stators 12 dient als Proben-Einlaßöffnung, während eine dritte Öffnung 18 eine Auslaßöffnung des Ventils 10 darstellt an die im Betrieb die Pakkung des Flüssigkeits-Chromatographen angeschlossen ist Eine vierte Öffnung 20 des Stators 12 dient als Entlüftungsöffnung. Die vier Öffnungen 14, 16, 18, 20 des Stators 12 besitzen sämtlich, wie dies aus F i g. 2 deutlich wird, einen äußeren Abschnitt mit einem Innengewinde 2Z einen inneren, rohrförmigen Abschnit' 26 mit im wesentlichen gleichförmigem, verringertem Durchmesser und ein konisches Zwischenstück 24.

Das Ventil 10 besitzt ferner einen Rotor 30. der gegenüber dem Stator 12 um eine Schwenkachse 76 schwenkbar ist. Der Rotor 30 ist aus zwei in Richtung seiner Schwenkachse 76 axial hintereinander liegenden Bauteilen 38.58 aufgebaut Das an den Stator 12 angrenzende erste Bauteil 38 besitzt eine erste Öffnung 40, eine zweite Öffnung 42, eine dritte Öffnung 44 und eine vierte Öffnung 46. Diese Öffnungen können fluchtend gegenüber den öffnungen 14,16,18 und 20 des Stators 12 ausgerichtet werden, wobei in F i g. 1,2 und 3 jeweils die erste öffnung 14 des Stators 12 mit der ersten öffnung 40 des ersten Bauteils 38 fluchtet In entsprechender Weise fluchten die Öffnungen 16 und 42,18 und 44 sowie 20 und 46 miteinander. Bei der betrachteten Stellung des Rotors 30 kann ein flüssiges Medium vom Auslaß der Dosierpumpe über die Öffnungen 14 und 40 zu einem Nebenschluß 48 des ersten Bauteils 38 gelangen und von dort über die öffnungen 44 und 18 zur Säule eines Flüssigkeitschromatographen. Der Nebenschluß 48 ist in einer vorgegebenen Entfernung von der Grenzfläche zwischen dem Stator 12 und dem ersten Bauteil 38 angeordnet, wjbei die Elemente 12 und 38 an der Grenzfläche mit ihren Stirnflächen 50 bzw. 52 aneinander liegen. Beim Ausführungsbeispiel ist der Nebenschluß 48 eine Nur 54 an der vom Stator 12 abgewandien unteren Stirnfläche 56 des erstei. Bauteils 38. Das zweite Bauteil 58 besitzt eine obere Stirnfläche 60. welche dichtend an der unteren Stirnfläche 5G des ersten Bauteils 38 anliegt. Auf diese Weise wird die Nut 54 zu einem geschlossenen Strömungsmittelkanal zwischen der ersten Öffnung 40 und der dritten öffnung 44 des ersten Bauteils 38.

Das erste Bauteil 38 besitzt beim Ausführungsbeispiel einen relativ harten, ringförmigen äußeren Abschnitt 62, beispielsweise aus Metall, insbesondere aus Edelstahl, sowie einen verhältnismäßig weichen inneren Abschnitt 62. der in die Mittelöffnung des ersten Abschnitts 62 eingesetzt und dort durch Stifte 66 und 68 festgelegt ist, • die nach oben aus dem zweiten Bauteil 58 vorstehen (siehe F i g. 3 und 4). Das erste Bauteil 38 und das zweite Bauteil 58 sind starr miteinander verbunden. Der innere Abschnitt des ersten Bauteils 38 kann aus Polytetrafluoräthylen oder anderen Materialien mit selbstschmierenden Eigenschaften hergestellt sein. Die obere Stirnfläche 52 des ersten Bauteils 38 ist Teil des inneren Abschnitts 64 und besitzt somit selbstschmierende Eigenschaften gegen die relativ harte Stirnfläche 50 des Stators 12. Beim Ausführungsbeispiel sind die beiden Bauteile 38 und 58 mittels Schrauben 70 miteinander verbunden.

Der Rotor 30 ist mit einem Handgriff 74 versehen. Wenn der Handgriff 74 aus der in F i g. 1 mit ausgezogenen Linien gezeichneten Stellung in die in F i g. 1 mit gestrichelten Linien gezeichnete Stellung geschwenkt ίο wird, dann werden die Öffnungen 44 und 46 des ersten Bauteils 38 fluchtend gegenüber den Öffnungen 14 bzw. 18 des Stators 12 ausgerichtet In dieser Position des Ventils 10 kann eine zuvor gespeicherte Probe in einen angeschlossenen Flüssigkeits-Chromatographen eingespritzt werden, wie dies nachstehend erläutert wird.

Das zweite Bauteil 58 besitzt eine erste Öffnung 78 und eine zweite Öffnung 80, wobei diese beiden Öffnungen ähnlich ausgebildet sind wie zum Beispiel die Öffnung 20 des Stators 12. Mit den Öffnungen 78,80 ist eine Proben-Rückhalteeinrichtung 32 v-bunden, welche eine eine Dosierschleife bildende Leitung 86 und zwei Gewindefittings 82, 84 umfaßt, die in die öffnungen 78 bzw. 80 eingeschraubt sind.

Während des normalen Betriebes nimmt der ilotor 30 die in Fig. 1, 2 und 5 gezeigte Lage ein, wobei die Einlaßöfinung 14 des Stators 12 mit der Pumpe verbunden ist und über die Öffnungen 14 und 40, den Nebenschluß 48 und die Öffnungen 44 und 18 mit der Säule des Flüssigkeits-Chromatographen verbunden ist Ferner ist die zweite Einlaßöffnung 16 mit der Probe bzw. mit einer Quelle für die Probenflüssigkeit verbunden, so daß die Proben-Rückhalteeinrichtung 32 bzw. die Leitung 86 über die Öffnungen 16, 42, 80 mit Probenflüssigkeit gefüllt werden kann, wobei über die öffnungen 78, 46, 20 eine Entlüftung erfolgt. Das flüssige Medium des Druckmittelsystems kann also frei von der Pumpe zum Chromatographen fließen, während gleichzeitig die Rückhalteeinrichtung 32 mit einer Probe gefüllt wird. Wenn dann der Rotor 30 in die in F g. 6 gezeigte Stellung geschwenkt wird, dann gelangt das flüssige Medium des D-uckmittelsystems von der Einlaßöffnung 14 über die Öffnungen 46 und 78 zu der Proben-Rückhalteeinrichtung 32 und drückt die gespeicherte Probenflüssigkeit über die Öffnungen 80,42,18 zur Säule des Flüssigkeits-Chromatographen. Auf diese Weise wird die Möglichkeit geschaffen, im Flüssigkeits-Chromatographen ein exakt dosiertes Probenvolumen zu analysieren.

Bei dem betrachteten Proben-Einspritzventil 10 kann die Leitung 86 leicht gegen eine Leitung mit einem größeren oder kleineren Volumen ausgewechselt werden, so daß die Größe des zu analysierenden Probenvolumens variabel ist.

Bei dem betrachteten Ventil 10 ist das zweite Bauteil 58 des Rotors 30 mittels eines Kugellagers 77 drehbar in ringförmigen GeKäuseteilen 90.95 gelagert die mit dem Stator 12 und miteinander durch Schrauben 92, 96 fest verbunden sind Dabei ist das zweite Bauteil 58 mittels eines O-Rings 94 gegenüber der Innenwand des Gehäuseteils 90 abgedit.itet

Wie aur F i g. 1 und 3 deutlich wird, ist die Schwenkbewegung des Rotors 30 durch einen Paßstif«, 100 begrenzt, welcher mit dem zweiten Bauteil 58 des Rotors 30 verbunden ist und in einen bogenförmigen Schlitz 98 an der Unterseite des Stators 12 eingreift. Durch den Paßstift 100 ist gewährleistet, daß die Öffnungen des Rotors 30 in den beiden Endstellungen desselben jeweils mit den zugeordneten Öffnungen des Stators 12 fluchten, wobei die öffnungen 40 und 44, die mit dem Neben-

schluß 48 verbunden sind, in der in F i g. 6 gezeigten
zweiten Stellung des Rotors durch die Stirnfläche 50 des
Stators 12 blockiert sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

10

15

215

30

4(1

55

60·

65

Claims

Patentansprüche:

1. ?roben-Einspritzventil zum Einspritzen einer flüssigen Probe in einen Strömungskanal eines ein flüssiges Medium enthaltenden Druckmittelsystems, mit einem Stator mit einer ersten Öffnung und einer dritten Öffnung, die in dem Strömungskanal liegen, sowie mit einer Einlaßöffnung für die flüssige Probe und einer Auslaßöffnung, mit einem unmittelbar an den Stator angrenzenden, eine dem Stator zugewandte Dichtfläche aufweisenden und gegenüber dem Stator drehbaren Rotor mit Öffnungen, die in einer ersten Position des Rotors mit den vier öffnungen des Stators fluchten, mit einem Nebenschluß, welcher in der ersten Position des Rotors einen Verbindungskanal zwischen der ersten Öffnung und der dritten Öffnung des Stators bildet, mit einer Strömungsmittelrückhalteeinrichtung in Form einer Leitung wählbarer Länge, die in einer zweiten Position des Rotors einen Verbindungskanai zwischen der ersten Öffnung und der dritten Öffnung des Stators bildet, und mit einem Handgriff, der mit dem Rotor verbunden ist und mit dessen Hilfe der Rotor gegenüber dem Stator zwischen der ersten und der zweiten Position verdrehbar ist. dadurch gekennzeichnet, daß die eine Dosierschleife bildende Leitung als Proben-Rückhalteeinrichtung (32) ausgebildet ist. die auf der vom Stator (12) abgewandten Seite des Rotors (30) mit zwei öffnungen (42, 46) desselben v^rbunden ist, die in der ersten Position des Rotors (30) mit der Einlaßöffnung (16) und der als Entlüftungsöffnung dienenden Auslaßöffnung (20) des Stators (12) fluchte-i.

2. Proben-Einspritzventil nai.h Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Rotor (30) mit vier Öffnungen (40, 42, 44, 46) versehen ist, nämlich mit einer ersten öffnung (40). einer zweiten Öffnung (42), einer dritten Öffnung (44) und einer vierten Öffnung (46), die in einer ersten Position des Rotors (30) mit den vier öffnungen (14, 16, 18, 20) des Stators (12) fluchten, und daß der Nebenschluß (48) in dei\ Rotor (30) als Verbindungskanal zwischen der ersten Öffnung (40) und der dritten Öffnung (44) des Rotors (30) im Abstand von der Ebene vorgesehen ist, in der der Stator (12) und der Rotor (30) aneinander grenzen.

3. Proben-Einspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor aus zwei in Richtung seiner Schwenkachse (76) axial hintereinander liegenden Bauteilen (38,58) aufgebaut ist, daß die vier Öffnungen (40.42, 44,46) des Rotors (30) als durchgehende öffnungen in dem ersten ?.n den Stator (12) angrenzenden Bauteil (38) ausgebildet sind, und daß der Verbindungskanal als Nut (54) an der Kontaktfläche zwischen den beiden Bauteilen (38, 58) des Rotors ausgebildet ist und dessen erste öffnung (40) mit dessen dritter öffnung (44) verbindet.

4. Proben-Einspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Stator (12) abgewandte zweite Bauteil (58) des Rotors (30) eine erste öffnung (78) und eine zweite öffnung (80) umfaßt, die mit der vierten öffnung (46) bzw. mit der zweiten Öffnung (46) des ersten Bauteils (38) des Rotors fluchten und auf ihrer von dem ersten Bauteil (38) abgewandten Seite mit der Proben-Rückhalteeinrichtung (32) verbunden sind.

5. Proben-Einspritzventii nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (30) bezüglich des Stators (12) mittels einer mit letzterem verbundenen Gehäuseanordnung (90, 95) in axialer Richtung festgelegt ist

6. Proben-Einspritzventil nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (30) in der Gehäuseanordnung (90, 95) mittels eines Lagers (77) bezüglich seiner Schwenkachse (76) drehbar gelagert ist

ίο

7. Proben-Einspritzventil nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (30) einen von einem relativ harten ersten Abschnitt (62) umgebenen verhältnismäßig weichen zweiten Abschnitt (64) mit selbstschmierenden Eigenschaften aufweist, in

dem die vier Öffnungen (40, 42, 44, 46) vorgesehen sind.

8. Proben-Einspritzventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Handgriff (74) mit dem ersten Abschnitt (62) des Rotors (30) verbunden ist