DE3045654A1 - Bausatz fuer pneumatische und/oder hydraulische schaltungen in der saeulen-chromatographie - Google Patents

Description

BAUSATZ FÜR PNEUMATISCHE UND ODER HYDRAULISC IN DER SÄ'ULEN-CHROMATOGRAPHIE

Die Erfindung betrifft einen Bausatz für pneumatische und/oder hydraulische Schaltungen in der Gas-Trenntechnik, insbesondere für extern angesteuerte Probenstrom-Umschaltsysteme in der Kapillarsäulen-Gaschromatographie, bei denen lösbare Dichtungen und chemisch inerte Verbindungsstücke, sowie Trennsäulen von weniger als 1mm Innendurchmesser für den Probenstrom verwendet werden.

Für gaschromatographische Trennungen an einer Trennsäule oder an mehreren hintereinander oder parallel geschalteten Trennsäu= len nüssen diese Trennsäulen mit einem oder mehreren Injektoren und Detektoren und gegebenenfalls zusätzlichen Gasleitungen, beispielsweise für Make-up-Gas, Probenteiler oder Steuergase zur zeitlich geregelten Umlenkung des Probengasstroms von einer Trennsäule auf die andere verbunden werden, wobei sich die ent= sprechenden Verbindungen gegenüber dem Probengasstrom chemisch inert verhalten und ohne wesentliche Abweichung vom Innendurch= nesser von Kapillar-Trennsäulen annähernd totvolumenfrei sichere Dichtung gewährleisten müssen. Unter Totvolumen wird in diesem Zusammenhang der nicht unbedingt für den Transport des Proben= _t;ases erforderliche Raum zwischen Injektor und Detektor verstan= ien, in den Teile des Probengases ein-und ausströmen, wodurch ier Aufenthalt des Probengases verlängert wird (Peakverbreite= rung), Substanzen verloren gehen (Erhöhung der Nachweisgrenze) und bereits getrennte Fraktionen der Probe wieder durchmischt werden. Totvolumina treten beispielsweise bei lokalen Erweite= rungen des Durchmessers von Probengas-Leitungen auf, bei sack= förnigen Erweiterungen in diesen Leitungen, bei stumpf aber nicht selbstdichtend verbundenen Rohrleitungen.

Die sich je nach der speziellen gaschromatographischen Aufgaben= stellung unterscheidenden pneumatischen Schaltungen beim Betrieb von einer oder mehreren Trennsäulen müssen vom Benutzer der Anlage selbst zusammengestellt und optimiert werden können,

ohne daß hierfür eine besondere Kunstfertigkeit vorausgesetzt werden muß, wobei insbesondere auch der Einbau oder Wechsel von empfindlichen und teuren Glas-Kapillartrennsäulen so ge= staltet werden muß, daß Beschädigungen nicht zu erwarten sind.

Bekanntlich wird im einfachsten Fall einer gaschromatographi= sehen Analyse eine im Injektor verdampfte oder dort bereits als Gas eingebrachte Probe vom Trägergasstrom durch eine Trennsäule geleitet, an deren anderem Ende sich der Detektor befindet. Dabei sind Kapillar-Trennsäulen wegen iherer höheren Trennlei = atung gepackten Trennsäulen überlegen. Neben dieser einfachsten pneumatischen Schaltung: Injektor -> Trennsäule -> Detektor sind zahlreiche weitere pneumatische Schaltungen bekannt, bei denen ein bis zwei Injektoren mit ein bis drei Trennsäulen, z.T. unter Zwischenschaltung von Kühlfallen oder Gasströmungswider= ständen an ein bis drei Detektoren betrieben werden, wobei z.T. einzelne Trennsäulen während einer laufenden Analyse rückge= spült werden können. Darüber hinaus sind spezielle Techniken der Probenzugabe bekannt, wie beispielsweise die Methoden der Oncolumn-Injection oder der Head-space-Analyse. Derartige pneuma= tische Schaltungen wurden beispielsweise von D.R.Deans, Chroma= tographia ± (1968), 18-22; W.Bertsch, HRG & CC ± (1978), 187-194·; W.Bertsch, HRC & CC J. (1978), 289-299; G.Schomburg, »Gas = Chromatographie", Verlag Chemie GmbH, Weinheim 1977; R.E.Kaiser, "Vorsäule in der Gaschromatographie", Selbstverlag Institut für Chromatographie, Postfach 1308, D-6702 Bad Dürkheim-1; G.Grob, HRC & CC χ (1978), 263-267 beschrieben. Diesen Methoden ist ge= meinsam, daß eine oder mehrere Kapillar-Trennsäulen mit Injekto= ren, Detektoren und zusätzlich erforderlichen Gasleitungen ver= bunden werden müssen. Verbindungsstücke, mit denen diese Aufgabe so gelöst werden kann, daß bedarfsweise unterschiedliche pneu= matische Schaltungen aufgebaut und wieder geändert werden kön= nen, waren bisher nicht bekannt. Daher sind bis auf wenige Aus= nahmen gaschromatographxsche Techniken mit komplizierteren pneumatischen Schaltungen trotz ihrer z.T. großen analytischen Bedeutung noch weitgehend auf wenige speziell erfahrene Labora= torien beschränkt.

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Aber bereits in der einfachsten Ausführung der Glas-Kapillar= säulen-Gaschromatographie erfordert die bisher gebräuchliche Methode des Einbaus oder Wechsels der zerbrechlichen Glas-Kapillartrennsäulen eine erhebliche Kunstfertigkeit. Die Enden der gewickelten Kapillarsäulen müssen nämlich zu ihrer Einfüh= rung in die Injektor- und Detektoreingänge in eine gestreckte Form gebracht werden. Bei den meisten derzeit verwendeten Me= thoden der Probenzugabe, vor allem bei der "on-column"-Dosierung, nehmen die injektorseitigen Teile der Kapillar-Trennsäulen er= hebliche Mengen von flüssigem oder nur teilweise verdampftem Lösungsmittel auf. Um zu vermeiden, daß durch dieses mit der Probe eingebrachte Lösungsmittel die stationäre Phase der Ka= pillar-Trennsäulen abgelöst wird und dadurch Änderungen der Trenneigenschaften oder Verstopfungen eintreten, muß die statio= näre Phase aus den ersten ca. 50cm der Kapillar-Trennsäule aus= gewaschen werden, woran sich ein Behandlung dieses Säulenteils mit einem Desaktivierungsraittel anschließen muß. Aber auch bei der Dosierung vor allem von Proben biologischer Herkunft können nichtflüchtige Komponenten oder gröbere Partikel in dem Anfangs= teil der Kapillar-Trennsäule zurückbleiben und diese verstopfen oder bei späteren Analysen durch Adsorption oder chemische Re= aktionen Spurenbestandteile binden oder chemisch verändern. Bei der Vorbereitung einer gewickelten Glas-Kapillartrennsäule zum Einbau in den Gaschromatographen, oder bei einem Säulenwechsel wegen Änderung der Trennaufgabe, wegen Bruchs oder wegen einer Verstopfung oder Verunreinigung müssen daher umständliche Maß= nahmen ergriffen werden, nämlich u.a. Streckung der Enden der Glas-Kapillartrennsäule in der Flamme, Auswaschen der statio= nären Phase und Desaktivierung der in der Hitze veränderten Säulenwandung, die eine erhebliche Kunstfertigkeit und übung voraussetzen, zumal da alle diese Operationen unter strömendem Inertgas durchzuführen sind. Dabei ist es auch keineswegs uner= heblich, daß jeweils ein beträchtlicher Teil der teuren Glas-Kapillartrennüäule abgebrochen werden oder infolge der Entfer= nung der stationären Phase verkürzt werden muß. Eine technische Lösung für die direkte Kopplung der unbehandelten gebogenen Enden von gewickelten Glas-Kapillartrennsäulen mit dem übrigen gaschromatographischen System war bisher nicht bekannt.

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Verbindungen, bei denen zwei Glas-Kapillartrennsäulen gemeinsam mit zusätzlichen Gasleitungen im Ofenraum installiert werden müssen, sind naturgemäß noch schwieriger zu bewerkstelligen als der bloße Wechsel einer Trennsäule. Sie sind für den Aufbau von Säulenumschältsystemen wie beispielsweise der sogenannten "Zweidimensionalen Gaschromatographie" aber erforderlich. Dieser Tech= nik liegt das Prinzip zugrunde, mittels hintereinander geschalte= ter Trennsäulen nur für die wirklich interessierenden Komponen= ten eines Probengemisches optimale Trennbedingungen ~u schaffen, um den hohen Zeitaufwand für die optimale Trennung sämtlicher Bestandteile komplex zusammengesetzter Proben zu reduzieren. Dabei können von einem an einer ersten Trennsäule (Vorsäule) vorgetrennten Probengemisch beliebige Fraktionen ("Heart cuts") auf eine zweite Trennsäule (Hauptsäule) überführt und dort hoch= auflösend untersucht werden. Beide Trennsäulen können mit De= tektoren ausgestattet sein.

Derartige Säulenumschaltungen werden nach den von D.R.Deans in der angegebenen Literaturstelle aufgestellten Regeln durch Steu= ergase bewerkstelligt, die durch außerhalb des gaschromatqgra= phischen Ofenraums befindliche timergesteuerte Magnetventile und Gasströ'mungswiderstände eingestellt werden. Wegen der Gefahr von Zersetzungsreaktionen, Adsorptionseffekten u. dgl. muß verhindeifc werden,daß die Probe mit heißen Stahlteilen in Berührung kommt. Die nach der angegebenen Literaturstelle von D.R.Deans als "Heart cutting" bezeichnete '.Methode eignet sich nicht nur zur Verkürzung der Analysenzeiten und zur Hochauflösung von Fraktio= nen aus komplexen Probengemischen. An robusten Vorsäulen können auch aggressive Probenbestandteile wie Silylierungsmittel, Was= ser u. dgl. vor ihrem Eintritt in eine gegen derartige Stoffe empfindlichere Haupt-Trennsäule abgefangen und aus dem analyti= sehen System ausgespült werden.

Für Kopplungsoperationen, wie sie bei den soeben beschriebenen Säulenumschältsystemen in der Kapillarsäulen-Chromatographie durchgeführt werden müssen, wurde folgende technische Lösung vorgeschlagen, D.Müller und H.Walther, HRC & CC J3 (1980), 4-11> 4-12: Auf eine Lötkonstruktion aus Pt/Ir-Kapillaren, durch die

eine gewünschte Verbindung von drei oder mehr Rohrleitungen vorgeprägt wird, werden Glaskapillaren aufgeschoben und an den Nahtstellen miteinander verschmolzen. Nach dem Weglösen des Pt/lr-Stiitzgeriists mit aqua regia erhält man ein starres Gefüge von miteinander durchgängig verbundenen Glaskapillaren, das u.U. durch aufgeschobene und ebenfalls miteinander verschmolzene Glasrohre mechanisch stabilisiert werden kann. Dieser aufwendige Lösungsvorschlag kennzeichnet die besonderen Schwierigkeiten, die bei der mehrfachen Verbindung von Kapillarrohren zu lösen sind.

Ein spezielles gaschromatographisches Säulenumschaltsystem ist durch den Prospekt Bestell-Nr. E 699/1004 der Siemens AG, Post= fach 21 1262, 7500 Karlsruhe, bekannt geworden. Dabei wird die Umschaltung des Probengasstroms von einer Vorsäule auf einen Hilfsdetektor oder eine Haupttrennsäule durch Steuergase mit= tels eines speziellen Verbindungsstüeks bewerkstelligt, das im wesentlichen aus einer Pt/Ir-Kapillare besteht, die über eine Dichtung achsengleich in ein weiteres Rohr eingepaßt ist, das an soinen beiden durch die Dichtung voneinander isolierten En= den je drei Anschlüsse für die Kopplung von Kapillartrennsäu= len und weiteren benötigten Zuleitungen aufweist. Durch eine ge= eignete Strömungsführung der Steuergase werden Totvolumina, die bei dieser Konstruktion unvermeidbar sind, unwirksam gemacht. Diese Anlage erlaubt auch die Rückspülung der Vorsäule und den Anschluß .von gepackten Trennsäulen an das beschriebene zentra= Ie Doppelrohr-Verbindungsstück, ist aber als kommerziell fertiginstalliertes Gerät auf die Durchführung der in dem angegebenen Firmenprospekt näher beschriebenen pneumatischen Funktionen be= schränkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung auf= zuzeigen, mit der pneumatische und/oder hydraulische Schaltungen in der Trenntechnik, insbesondere Probenstrom-Umschaltsysteme in der Kapillarsäulen-Chromatographie, auf einfache Weise schnell und zuverlässig aufgebaut und geändert werden können.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lei= tungsanschlüsse für Injektor(en), Detektor(en), Trennsäule(η), Steuergase, Make-up-Gas und ggfs. weitere Leitungsanschlüsse ganz oder teilweise in einer Schaltleiste zusammengefaßt sind. Diese Schaltleiste besteht aus Quarzglas- oder Silikatglas-Kapillaren von wenigstens annähernd dem gleichen Kanaldurch= messer wie die Kapillar-Trennsäulen; im Gegensatz zu diesen sind die Kapillaren der Schaltleiste jedoch zur Erzielung me= chanischer Stabilität dickwandig, nämlich mit mehr als 4-mrn Außendurchmesser ausgebildet, in deren stirnseitige Öffnungen und/oder in seitlich angebrachten zwei oder mehr Querbohrungen werden die genannten Leitungen wenigstens annähernd totvolumen= frei, leicht lösbar und für jeden Anwendungsfall dicht einge= setzt. Diese dickwandigen, seitlich bis zum zentrosymmetrischen Kapillarenkanal mehrfach aufgebohrten Kapillarrohre werden im folgenden als "Mehrfach-T-Verbindungsstücke bezeichnet.

Zur Erfindung gehören ferner wesentlich Halter, in die jeweils ein unverändert rund belassenes Ende einer Glas-Kapillartrenn= säule und ein Ende einer zur Schaltleiste führenden Leitung aus einer Quarzglas-Kapillare ebenfalls dicht und wenigstens annä= hemd totvolumenfrei eingesetzt ist. Diese spezielle Verbin= dung einer gewickelten Glas-Kapillartrennsäule an ihren unver= ändert rund belassenen Enden mit Quarzglas-Kapillaren wird im folgenden mit "Rundkupplung" bezeichnet.

Für Gasleitungen, die mit dem Probenstrom in Berührung kommen, werden erfindungsgemäß flexible Quarzglas-Kapillaren verwendet, für andere Gasleitungen eignen sich auch Stahl-Kapillaren.

Bei kommerziellen Gaschromatographen wird die erfindungsgemäße Schaltleiste in den Ofenraum eingebaut. In einer weiteren Aus= bildung der -Erfindung kann auf diesen konventionellen gaschro = matographischen Ofen verzichtet werden, wenn jede der durch flexible Quarzglas-Kapillaren verlängerten Trennsäulen in einem geschlossenen, thermisch isolierten Gehäuse unabhängig beheizt wird. Bekanntlich kann man durch diese Methode der unabhängigen Säulenbeheizung die Polarität von Trennsäulen ändern und mit

einem Trennsäulensatz unterschiedliche analytische Aufgaben lö= sen; siehe hierzu R.E.Kaiser und R.I.Rieder, HRC & CC ± (1978), 201-202; R.E.Kaiser und R.I.Rieder, HRC & CC 2 (1979), 4-16-4-22; T.W.Smuts, K. de Clerk u. T.G. du Toit, HRC & CC 3 (1980), 124-128..Die Beheizung der im geschlossenen Blechgehäuse befestigten Glas-Kapillartrennsäule kann besonders zweckmäßig durch ein Mantel-Heizleiterelement vorgenommen werden, das ebenso wie die Trennsäule gewickelt und unmittelbar über dieser angebracht wird. Für die erforderliche Luftumwälzung kann der Rotor eines Venti = Inters in don durch dio Wicklungen von Trennsäule und Heizleiter gebildeten Hohlraum eingepaßt, der zugehörige Motor auf der Außenseite des Gehäuses angebracht werden. Zur thermischen Iso= lierung eignet sich u.a. geschäumtes Aluminiumoxid.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die in der Gaschromatographie üblichen Quarz-, Glas- und Metallkapillaren baukastenmäßig mit den erfindungsgemäßen Mehrfach-T-Verbindungsstücken und Rundkupplungen verbunden wer= den können, wodurch sich unterschiedliche pneumatische Schal= tungen verwirklichen lassen, daß gaschromatographische Analysen in einem annähernd totvolumenfreien Probenstromsystem von kon= stantera innerem Durchmesser aus chemisch inertem M-aterial durchgeführt werden, daß beim Wechsel von Glas-Kapillartrenn= säulen die bisher gebräuchlichen umständlichen und teuren Vor= bereitungen der Säulenenden vermieden werden und daß der nach der bisher gebräuchlichen Methode schwierige Einbau oder Wech= sei von einer oder mehreren Glas-Kapillartrennsäulen wesentlich erleichtert wird. Der vom Injektor ausgehende Probenstrom kann in der für Kapillarsäulen-gaschromatographische Messungen er= forderlichen Weise in der pneumatischen Schaltleiste geteilt werden; daher ist ein bisher gebräuchlicher, üblicherweise in den Injektor integrierter Splitter, also ein teuer Bauteil, nicht mehr erforderlich. Die erfindungsgemäße Schaltleiste er= möglicht neben ihrem Einbau in beliebige konventionelle Gas= Chromatographen eine neuartige gaschromatographische Geräte= konzeption, bei der auf den bisher üblichen Ofen verzichtet werden kann, wenn die vier Baugruppen: Injektor(en) - Detekto=

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r(en) - Schaltleiste - Trennsäule(n) unabhängig beheizt werden. Dadurch ergibt sich zugleich die Möglichkeit· einer räumlichen Trennung der genannten Baugruppen, die bisher in den zentralen Ofen eines Gaschromatographen integriert waren; das erbringt den Vorteil einer Vereinfachung der Montage beim Aufbau pneuma= tischer Schaltungen unabhängig von den räumlichen Begrenzungen eines gegebenen Ofenraums, beim Säulenwechsel, dem Zwischen= schalten von Kühlfallen und der Kopplung des Gaschromatogra= phen mit anderen Analysengeräten, beispielsweise einem Massen= spektrometer.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Trennung der Glas-Kapil= lartrennsäule(n) von dem oder den Injektor(en) und Detektor(en) durch die erfindungsgemäßen Zwischenstücke aus flexiblen Quarz= glas-Kapillaren und deren Verbindung mit der Schaltleiste: Durch diese Zwischenstücke wird die Montage der empfindlichen Glas-Kapillartrennsäulen erleichtert. Ein besonderer Vorteil ergibt sich bei der Methode der On-column-Injection aus der · erfindungsgemäßen Verbindung des Injektors mit der Schaltleiste durch eine flexible Quarzglas-Kapillare: In der bisher üblichen Ausführung dieser Methode, vgl. die angegebene Arbeit von G.Grob, ist die Glaskapillartrennsäule mit dem Injektor direkt verbunden und muß an diesem Eingang in einer Länge von ca 2 Me= tern durch Lösungs- und Desaktivierungsmittel von der stationä= ren Flüssigkeit befreit werden. Die teure Glas-Kapillartrennsäu Ie kann in dieser Anordnung, bespielsweise durch Schmutzpar= tikel. aus den Probenlösungen, sehr leicht beschädigt werden und muß dann ausgewechselt und wesentlich gekürzt werden. Dies ist nicht erforderlich, wenn man den Injektor zur Aufnahme der in der Kälte injizierten Probenlösung mit einem ausreichend langen Stück einer flexiblen Quarzglas-Kapillare verbindet, die über eines der erfindungsgemäßen Mehrfach-T-Verbindungsstücke und eine weitere flexible Quarzglas-Kapillare mit der Trennsäule ge koppelt ist. Im Fall einer Verschmutzung kann die lange Quarz= glas-Kapillare leicht ausgewechselt werden.

Zur Unterstreichung der wesentlichen Merkmale der Erfindung

beschränken sich die nachfolgenden Ausführungsbeispiele auf die eingehende Darstellung eines Säulenumschaltsystems nach dem weiter oben bereits ausführlich erläuterten Prinzip der "Zweidiraensionalen Gaschromatographie", bestehend aus einem Injektor und zwei hintereinandergeschalteten Trennsäulen, die jeweils mit einem Detektor verbunden sind. Das erfindungsgemäße Baukasten= system ermöglicht jedoch den Aufbau zahlreicher weiterer pneuma= tischer Schaltungen, die aber z.B. durch die angegebenen Litera= turstellen bekannt geworden sind. Der Zusammenbau dieser pneuma= tischen Schaltungen ergibt sich daher aus den am gewählten Schaltbeispiel dargestellten Prinzipien für die Verwendung des erfindungsgemäßen Bausatzes.

Ein Ausführungsbeispiel für den prinzipiellen Aufbau eines Sau= lenumschaltsystems ist in der Figur 1 dargestellt. Die Schalt= leiste Sl, durch Strichelung eingefaßt, besteht aus drei Mehr= fach-T-Verbindungsstücken K1, K2 und K3, an deren seitlich ange= brachten Bohrungen die Gasleitungen Q zum Injektor I, zu den Detektoren D1 und D2, zur Vorsäule VS, zur Häuptsäule HS, zum Splitter Sp, das Make-up-Gas M und die beiden Steuergasleitungen S1 und S2 angeschlossen sind. W bedeutet einen Gasströmungs= widerstand vor D1, Ss die Septumspülung, TG die Trägergas-Zu= führung.

Die in I verdampfte Probe wird vom Trägergas in-Richtung K1 be = fördert und entsprechend dem eingestellten Splitverhältnis zum Teil an die Atmosphäre abgegeben, zum anderen Teil durch die Vorsäule nach K2 transportiert. Von K2 gelangt sie dann zum Detektor D1, wenn der Druck des Steuergases S1 größer als der von S2 gewählt wird. Bei einer Umkehr dieses Druckverhältnisses (S2 > S1) wird solange eine Fraktion des aus VS austretenden Probenstroms über die Haupt-Trennsäule HS zum Detektor D2 ge= führt, bis das Druckverhältnis der Steuergase erneut umgekehrt wird (S1 > S2). Bei den beschriebenen Operationen, bei denen der Probengasstrom entweder im Detektor D1 oder in D2 analysiert werden kann, ist der Druck des aus der Vorsäule in K2 austreten= den Probengasstroms größer als die Drucke der jeweils wirksamen Steuergase S1 und S2. Durch Abstellen des Trägergases kann die

Vorsäule durch den an S1 oder S2 anliegenden überdruck über die Septumspülung Ss rückgespült und somit besonders rasch für eine folgende Analyse vorbereitet werden, während noch ein Teil der gerade untersuchten Probe über die Hauptsäule zum Detektor D2 strömt.

In Fig.1 sind nur die wesentlichen Merkmale der erfindungsge= mäßen Schaltleiste für das gewählte Schaltbeispiel hervorgeho= ben. Die für den Betrieb und die Schaltung der verschiedenen Gasströme erforderlichen Druckregler, timergeste.uerten Magnet= ventile, Gasströmungswiderstände und By-pass-Schaltungen sind nicht in die Figur eingetragen, da ihre Anordnung prinzipiell bekannt ist, vgl. z.B. das oben angegebene Buch von G.Schomburg. Die vom Injektor und von'den beiden Detektoren zur Schaltleiste führenden Gasleitungen sind in der erfindungsgemäßen Ausführung aus flexiblen Quarzglas-Kapillaren hergestellt, ebenso die Zwischenstücke zwischen der Schaltleiste und den durch Rund= kupplungen angeschlossenen Glas-Kapillertrennsäulen, vgl. auch Fig. U' Für die mit S1, S2, M und Sp bezeichneten Leitungen können Stahlkapillaren verwendet werden.

Die Figuren 2a und 2b geben ein Ausführungsbeispiel für die Ge= staltung der erfindungsgemäßen Mehrfach-T-Verbindungsstücke KI, K3 bzw. K2 gemäß dem in Fig. 1 gewählten Schaltbeispiel. Die drei dickwandigen Kapillarrohre dieser Verbindungsstücke sind im dargestellten Beispiel stirnseitig verschlossen und mit seitlichen, bis zum Kapillarenkanal 1 reichenden Bohrungen 2 versehen. Die Bohrungen 2 sind an den Durchmesser der zu koppelnden Quarzglas- bzw. Stahl-Kapillaren angepaßt. Der An= satz der Bohrungen 2 ist zur Schaffung einer Dichtungsfläche 3 eben angefräst.

Es hat sich als Vorteil erwiesen, daß beim Anbohren der Verbin= dungsstücke, z.B. mit Hartmetallbohrern von 0.5 oder 0.6mm 0 an der Anschlußstelle zum Kapillarenkanal 1 von ca. 0.3mm 0 eine Verengung 2a erhalten bleibt; siehe die vergrößerte Dar= stellung in Fig. 2c und 2d. Dioso Voronfturitf Pa vorhirulort, daß die Quarzglas- oder Stahlkapillaren Q in die Bohrungen 2 zu weit

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eingeführt werden und den Kapillarenkanal der dickwandigen Rohre verschließen. Außerdem hat sich gezeigt, daß beim Heraus= ziehen des Hartmetallbohrers in der Höhe der angefrästen Dicht= fläche 3 eine geringfügige Ausmuschelung eintritt, also eine Erweiterung der Bohröffnung; durch diese wird das Einführen der kapillaren Leitungen Q erleichtert.

Für die Herstellung der Mehrfach-T-Verbindungsstücke eignen sich vorteilhaft Kapillaren aus Borsilikatglas mit einem Kapillakanal-Durchmesser von ca. 0.3mm und einem Außen-Durchmesser von mehr als 4mm. Die Rohre können aber auch aus anderen Silikatgläsern oder aus Quarzglas bestehen.. Die in Fig. 2 mit K1 bis K3 be = zeichneten Mehrfach-T-Verbindungsstücke können unabhängig von der Anzahl der seitlich angebrachten Bohrungen 2 auch in gleichen Längen gefertigt sein. Außer den in Fig.2 zur Erläuterung eines Saulenumschaltsystems gemäß Fig.1 dargestellten Mehrfach-T-Ver= bindungsstücken mit drei bzw. fünf Leitungsanschlüssen können für den baukastenmäßigen Aufbau anderer pneumatischer Schaltungen nach dem gleichen Prinzip auch Mehrfach-T-Verbindungsstücke mit zwei, vier oder mehr als fünf Leitungsanschlüssen verwendet wer= den.

Ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Ausbildung annähernd totvolumenfreier und dichter Verbindungen von Leitungen gemäß Fig.1 mit einem der Mehrfach-T-Verbindungs= stücke gemäß Fig. 2 ist in Fig.3 dargestellt. Jede der einge= zeichneten drei übergeschobenen Führungshülsen F ist durch eine Madenschraube Ma über einen Kunststoffeinsatz P am Mehrfach-T-Verbindungsstück (im gezeichneten Beispiel K1 oder K3) festge= klemmt. Die kapillaren Quarzglas- oder Stahl-Leitungen Q sind in die seitlichen Bohrungen 2 des Mehrfach-T-Verbindungs= Stückes bis fast zu dessen Kapillarenkanal 1 eingesetzt und mittels eines Dichtkonus L und einer Druckschraube E an der an= gefrästen Fläche 3 des Mehrfach-T-Verbindungsstückes K1, K3 oder K2 gedichtet. Diese Mehrfach-T-Verbindungsstücke sind je= weils durch Halter H an einer Montageplatte B befestigt. Zur Vereinfachung der Montage ist es besonders vorteilhaft, die Anschlüssefür die Trennsäule(n) nach unten, alle anderen Gas=

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leitungen nach oben aus den Mehrfach-T-Verbindungsstiicken her =

auszuführen. Für die Dichtungen L wird vorteilhaft Graphit verwendet. Durch die Kunststoffeinsätze P und ihre besondere Anordnung soll die Gefahr eines Bruchs der Mehrfach-T-Verbin= dungsstücke vermindert werden. Außer der in Fig.3 dargestellten Anordnung kann ein Teil der externen Gasleitungen auch stirn= seitig an die in diesem Fall offenen Enden der Mehrfach-T-Ver= bindungsstücke angeschlossen werden; Die im Ausführungsbeispiel gezeichneten Schraubverbindungen können vielfältig abgewandelt oder in besonderen Fällen wenigstens teilweise durch Lötungen (beispielsweise mit Silberchlorid), Schmelzverbindungen (bei= spielsweise über Zwischenstücke aus Pt/Ir-Kapillaren) oder durch Klebungen ersetzt werden, wobei allerdings der erfindungsge= mäße Vorteil einer baukastenmäßig variablen Verbindung ge= schmälert wird.

Die in Fig.3 dargestellten Leitungsverzweigungen aus jeweils einem Mehrfach-T-Verbindungsstück und lösbar angeschlossenen dünnwandigen kapillaren Leitungen Q eignen sich außer für den Transport von Gasen auch für Flüssigkeiten und dichten bis zu Drucken vonetwa 500 bar. Die Mehrfach-T-Verbindungsstücke können daher auch für hydraulische Schaltungen oder als Proben= teiler in der Hochdruck-Flüssigkeits-Chromatographie (HPLC) oder anderen verwandten Trenntechniken verwendet werden. So= weit bei diesen Anwendungen Glas als inertes Material nicht . erforderlich ist, können die Mehrfach-T-Verbindungsstücke auch aus Metall bestehen.

Ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Verbindung von gewickelten Glas-Kapillartrennsäulen mit flexiblen Quarz= glas-Kapillaren durch Rundkupplungen gibt die Fig.Λ an. Die Glas-Kapillartrennsäule wird an ihren unverändert rund belasse= nen Enden G stumpf mit je einer Quarzglas-Kapillare Q ver= bunden und in einer Dichtung D mit konischen Enden gefaßt, die in einem Halter Fh durch eine Druckschraube Ps über ein Zwischenstück Z zusammengepreßt wird. Der Einsatz eines kurzen Stücks Pt/lr-Kapillare Pk an der Verbindungsstelle der Kapilla= ren G una Q hat sich als vorteilhaft erwiesen. Die insgesamt

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als Rundkupplung bezeichnete Vorrichtung ermöglicht auch Unge= übten in einfacher Weise den Wechsel von Glas-Kapillartrenn= säulen ohne jede Beschädigung derselben. Das gemäß Fig. 4- offene Ende der Quarzglas-Kapillare Q wird gemäß den Figuren 1 und 3 mit der Schaltleiste verbunden. Die Halter Fh werden in einem Drahtgestell oder einem Blechkasten gefaßt, wodurch zugleich die zerbrechliche Glas-Kapillartrennsäule befestigt und mecha= nisch geschützt ist und wo ihre vom konventionellen gaschromato= graphischen Ofen unabhängige Beheizung vorgenommen werden kann.

Außer Kapillar-Trennsäulen können auch gepacke Trennsäulen aus Glas oder Metall mit der erfindungsgemäßen Schaltleiste verbunden werden. Zu diesem Zweck sind lediglich Übergangs= stücke aus Metall- oder Quarzglas-Kapillaren erforderlich, die mit den Enden der gepackten Trennsäule verschmolzen oder in bekannter Weise mittels kommerzieller Dichtungen lösbar ver= bunden sind.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Bausatz für pneumatische und/oder hydraulische Schaltungen in der Trenntechnik, insbesondere für vorzugsweise extern ange= steuerte Probenstrom-Umschaltsysteme in der·Kapillarsäulen-Gaschromatographie, bei denen lösbare Dichtungen und chemisch inerte Verbindungsstücke sowie Glassäulen von weniger als 1mm Innendurchmesser für den Probenstrom verwendet werden, gekenn= zeichnet durch eine pneumatische bzw. hydraulische Schaltleiste (Sl) mit wenigstens einer mechanisch stabilen, dickwandigen Quarzglas- oder Silikatglas-Kapillare (K1, K2, K3) von mehr als 4-mm Außendurchmesser für den Probenstrom, deren Kapillaren= kanal (1) zur Bildung eines Mehrfach-T-Verbindungsstücks be= liebig viele seitliche Anschlüsse in Form von Querbohrungen (2) aufweist, wobei in diese Bohrungen und ggfs. in die in die= sem Fall offenen Stirnseiten des Kapillarkanals zur pneumati= sehen bzw. hydraulischen Schaltung führende kapillare Gasbzw. Flüssigkeitsleitungen (Q) mit ihren Enden leicht lösbar, für jeden Anwendungsfall dicht und wenigstens annähernd' tot= volumenfrei eingesetzt sind (Fig.1 bis 3)» ferner gekennzeich= net durch Halter (Fh), in die jeweils ein unverändert rund belassenes Ende (G) einer gewickelten Glas-Kapillartrennsäule (VS, HS) und ein Ende einer zur Schaltleiste führenden Leitung (Q) ebenfalls dicht und wenigstens annähernd totvolumenfrei eingesetzt ist (Fig. 4-).

   2. Bausatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innen= durchmesser des Kanals (1) der dickwandigen Kapillaren (K1, K2, K3) und der Verbindungsleitungen (Q) mit dem der Glas-Kapillar= trennsäulen (VS, HS) übereinstimmt.

   3. Bausatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querbohrungen (2) in den dickwandigen Kapillaren (K1, K2, K3) an

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   der Anschlußstelle zum Kapillarkanal (1) eine Verengung (2a) aufweisen, gegen die die eingesetzte Leitung (Q) anliegt (Fig. 2a, 2b).

   Bausatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3i dadurch gekennzeich= net, daß der Ansatz der Bohrungen (2) an den dickwandigen Kapillaren (K1, K2, K3) zur Schaffung einer Dichtungsfläche (3) eben angefräst ist (Fig. 2, 3).

   5- Bausatz nach Anspruch 4·» dadurch gekennzeichnet, daß an den dickwandigen Kapillaren (K1, K2, K3) Führungshülsen (F) ange= bracht, insbesondere übergeschoben und durch je eine Madenschrau= be (Ma) unter Zwischenlage eines .Kunststoffeinsatzes (P) fest= geklemmt sind und daß in jeder Führungshülse, vorzugsweise der Madenschraube gegenüberliegend, eine Druckschraube (E) mit einem an der Dichtungsfläche (3) anliegenden, vorzugsweise aus Graphit bestehenden Dichtungskonus (L) je ein Ende einer in eine Querbohrung (2) eingesetzten Leitung (Q) dicht über= greifend, angebracht ist.

   Bausatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeich= net, daß die Leitungsenden (G, Q) innerhalb einer im Halter (Fh) angebrachten Dichtung (D) mit konischen Endflächen, ggfs. unter Zwischenlage eines kurzen Pt/Ir-Kapillarstücks (Pk), aneinander anliegen und durch eine Druckschraube (Ps) über ein Zwischenstück (Z) zusammengespannt sind (Fig. i).

   7. Bausatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich= net, daß für die mit dem Probengasstrom in Berührung kommenden Gasleitungen (Q) flexible Quarzglas-Kapillaren verwendet wer= den.

   8. Bausatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich=

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   net, daß die Glas-Kapillartrennsäulen (VS, HS) in einem ge= schlossenen, thermisch isolierten Blechgehäuse unabhängig vom gaschromatographischen Ofen beheizbar sind.

   9» Bausatz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich= net, daß die Schaltleiste (Sl) ebenfalls, und zwar unabhängig, beheizbar ausgebildet ist.