DE3045654C2 - Vorrichtung zum Verbinden von pneumatischen und/oder hydraulischen Kreisen in der Trenntechnik - Google Patents

Description

60

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden von pneumatischen und/oder hydraulischen Kreisen in der Trenntechnik, insbesondere für extern angesteuerte Probenstrom-Umschaltsystemc in der Kapillarsäulen-Gaschromatographie, bei denen lösbare Dichtungen und chemisch inerte Verbindungsstücke verwendet werden, welche Vorrichtung eine pneumatische bzw. hydraulische Schaltleiste mit wenigstens einem einen Kapillarkanal aufweisenden Körper zur Bildung eines Mehrfach-T-Verbindungsstücks mit beliebig vielen seitlichen Anschlüssen in Form von Querbohrungen aufweist, wobei in diese Querbohrungen und in die gegebenenfalls offenen Stirnseiten des Kapillarkanals kapillare Leitungen mit ihren Enden leicht lösbar, dicht und wenigstens annähernd tolvolumenfrei eingesetzt sind.

Für gaschromatographische Trennungen rn einer Trennsäule oder an mehreren hintereinander oder parallel geschalteten Trennsäulen müssen 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 Probcngasstroms von einer Trennsäule auf die andere verbunden werden, wobei sich die entsprechenden Verbindungen gegenüber dem Probengasstrom chemisch inert verhalten und ohne wesentliche Abweichung vom Innendurchmesser von Kapillar-Trennsäulen annähernd totvolumenfrei sichere Dichtung gewährleisten müssen. Unter Totvolumen wird in diesem Zusammenhang der nicht unbedingt für den Transport des Probengases erforderliche Raum zwischen Injektor und Detektor verstanden, in den Teile des Probengases ein- und ausströmen, wodurch der Aufenthalt des Probengases verlängert wird (Peakyerbieiterung), Substanzen verloren gehen (Erhöhung der Nachweisgrenze) und bereits getrennte Fraktionen der Probe wieder durchmischt werden. Totvolumina treten beispielsweise bei lokalen Erweiterungen des Durchmessers von Probengas-Leitungen auf, bei sackförmigen Erweiterungen in diesen Leitungen, bei stumpf aber nicht sclbstdichtend verbundenen Rohrleitungen.

Die sich je nach der speziellen gaschromatographischcn Aufgabenstellung unterscheidenden pneumatischen und/oder hydraulischen 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 der Wechsel der empfindlichen und teuren Glas-Kapiüartrennsäulcn so gestaltet werden muß, daß Beschädigungen nicht zu erwarten sind.

Bekanntlich wird im einfachsten Fall einer gaschromatographischen 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 ihrer höheren Trennleistung gepackten Trennsäulen überlegen. Neben dieser einfachsten pneumatischen Schaltung »Injektor-Trennsäuie-Detektor« sind zahlreiche weitere pneumatische Schaltungen bekannt, bei denen ein bis zwei Injektoren mit ein bis drei Trennsäulen, z.T. unter Zwischenschaltung von Kühlfallcn oder Gasströmungswiderständen an ein bis drei Detektoren betrieben werden, wobei z. T. einzelne Trennsäulen während einer laufenden Analyse rückgespült werden können. Darüber hinaus sind spezielle Techniken der Probcn/.ugabe bekannt, wie beispielsweise die Methoden der Oncoiumn-Injcction oder der Head-spacc-Analyse. Derartige pneumatische Schaltungen wurden beispielsweise von D. R. Dcans, Chromatographie 1 (1968). 18-22; W. Bcrtsch, HRC & CCI (1978). 187-194; W. Bcrlsch, HRC & CCI (1978), 289-299; G. Schomburg, »Gaschromatographic«, 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 1 (1978), 263-267 beschrieben. Diesen Methoden ist gemeinsam, daß eine oder mehrere Kapillar-Trennsäulen mit Injektoren, Detektoren und zusätzlich erforderlichen Gasleitungen verbunden werden müssen. Verbindungsstücke, mit denen diese Aufgabe so gelöst werden kann, daß bedarfsweise unterschiedliche pneumatische Schallungen aufgebaut und wieder geändert werden können, waren bisher nicht bekannt. Daher sind bis auf wenige Ausnahmen gaschromalographische Techniken mit komplizierteren pneumatischen Schaltungen trotz ihrer z. T. großen analytischen Bedeutung noch weitgehend auf wenige Laboratorien mit spezieller Erfahrung beschränkt

Jedoch erfordert bereits in der einfachsten Ausführung der Glas-Kapillarsäulcn-Gaschromatographie die bisher gebräuchliche Methode des Einbaus oder des Wechsels der zerbrechlichen Glas-Kapillartrennsäulen eine erhebliche Kunstfertigkeit Die Enden der gewikkelten Kapillarsäulen müssen nämlich zu ihrer Einführung in die Injektor- und Detektoreingänge in eine gestreckte Form gebracht werden. Bei den meisten derzeit verwendeten Methoden der Probenzugabe, vor allem bei der »on-columnw-Dosierung, nehmen die injektorseitigen Teile der Kapillar-Trennsäulen erhebliche Mengen von flüssigem oder nur teilweise verdampftem Lösungsmittel auf. Um zu vermeiden, daß durch dieses mit der Probe eingebrachte Lösungsmittel die stationäre Phase der Kapillar-Trennsäulen abgelöst wird und dadurch Änderungen der Trenneigenschaften oder Verstopfungen eintreten, muß die stationäre Phase aus den ersten ca. 50 cm der Kapillar-Trennsäule ausgewaschen werden, woran sich eine Behandlung dieses Säulenteils mit einem Desaktivierungsmittel anschließen muß. Aber auch bei der Dosierung vor allem von Proben biologischer Herkunft können nichtflüchtige Komponenten oder gröbere Partikel in dem Anfangsteil der Kapillar-Trennsäulc zurückbleiben und diese verstopfen oder bei späteren Analysen durch Adsorption oder chemische Reaktionen Spurenbestandteile binden oder chemisch verändern. Bei der Vorbereitung einer gewickelten Glas-Kapillartrennsäule zum Einbau in den Gaschromatographen oder bei einem Säulenwechsel wegen Änderung der Trenr.aufgabe, wegen Bruchs oder wegen einer Verstopfung oder Verunreinigung müssen daher umständliche Maßnahmen ergriffen werden, nämlich u. a. Streckung der Enden der Glas-Kapillartrennsäule in der Flamme, Auswaren der stationären Phase und Desakiivierung der in der Hitze veränderten Säulenwandung, die eine erhebliche Kunstfertigkeit und Übung voraussetzen, zumal da alle diese Operationen unter strömendem Inertgas durchzuführen sind. Dabei isi es auch keineswegs unerheblich, daß jeweils ein beträchtlicher Teil der teuren Glas-Kapillartrennsäule abgebrochen oder infolge der Entfernung der stationären Phase verkürzt werden muß. Eine technische Lösung für die direkte Kopplung der unbehandelten gebogenen Enden von gewickelten Glas-Kapillartrennsäulen mit dem übrigen gaschromatographisehen System war bisher nicht bekannt. Verbindungen, bei denen zwei Glas-Kapillartrcnnsäulcn 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 Säulenurn rhallsystemen wie beispielsweise der sogenannten »Zweidimcnsionalen Gaschromalographie« aber erforderlich. Dieser Technik liegt das Prinzip zugrunde, mittels hintereinander geschalteter Trennsäulen nur für die wirklich interessierenden Komponenten eines Probengemisches optimale Trennbedingungen zu 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) vorgetrerinlen Probengemisch beliebige Fraktionen (»Heart

ίο cuts«) auf eine zweite Trennsäule (Hauptsäule) überführt und dort hochauflösend untersucht werden. Beide Trennsäulen können mit Detektoren ausgestattet sein.

Derartige Säulenumschaltungen werden nach den von D. R. Deans in der obenangegebenen Literaturstel-Ie aufgestellten Regeln durch Steuergase bewerkstelligt die durch außerhalb des gaschromatographisehen Ofenraums befindliche timergesteuerte Magnetventile und Gasströmungswiderstände eingestellt werden. Wegen der Gefahr von Zersetzungsreaktionen, Adsorptionseffckten u. dgl. muß verhindert werden, daß die Probe mit heißen Stahlteilen in Berührung ki/ynmL Die nach der angegebenen Literaturstelle von D. R. Pians als »Heart cutting« bezeichnete Methode eignet sich nicht nur zur Verkürzung der Analysenzeiten und zur HochauHösung von Fraktionen aus komplexen Probengemischen. An robust r η Vorsäulen können auch aggressive Probenbestandteile wie Silylierungsmittel, Wasser u. dgl. vor ihrem Eintritt in eine gegen derartige Stoffe empfindlichere Haupt-Trennsäule abgefangen und aus dem analytisehen System ausgespült werden. Für Kopplungsoperationen, wie sie bei den soeben beschriebenen Säulenumschaltsystemen in der Kapillarsäulen-Chromatographie durchgeführt werden müssen, wurde von D. Müller und H. Walther im HRC & CC 3 (1980), 411 -412 folgende technische Lösung vorgeschlagen. Auf eine Lötkonstruktion aus Pt/lr-Kapiliaren, 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/Ir-Stützgerüstes 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, Karlsruhe, bekanntgeworden. Dabei wird die Umschaltung des Probengasstroms von einer Vorsäule auf einen Hilfsdetektor oder eine Haupttrennsäi'le durch Steuergase mitteis eines speziellen Verbindungsstücks bewerkstelligt, das im wesentlichen aus einer PT/ Ir-Kapillare besteht, die über eine Dichtung achsengleich in ein weiteres Rohr eingepaßt ist, aus an seinen beiden durch die Dichtung voneinander isolierten Enden je drei Anschlüsse für die Kopplung von Kapillartrennsäulen und -/eiteren benötigten Zuleitungen aufweist Durch eine geeignete Strömungsführuiig 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

b¹) beschriebene zent.ile Doppelrohr-Verbindungsstück, ist aber als kommerziell fertig installiertes Gerät auf die Durchführung der in dem angegebenen Firmenprospekt näher beschriebenen pneumatischen Funktionen

beschränkt

Alle oben beschriebenen Lösungsvorschläge sind also umständlich und aufwendig, z.T. haben sie auch nur einen beschränkten Anwendungsbereich. Man hat deshalb schon Verbesserungen vorgeschlagen, z. B. in der DE-OS 28 06 123. der DE-OS 28 40 612 oder in »Chromatographie«, VoL 10. No. 8. August 77. S. 473—477, bei denen Einfach- und Mehrfach-T-Stücke zum pneumatischen Schalten vorgesehen sind, und als Verbindungsstück zwischen Kapillarsäulen eine Glaskapillare mit einem gegenüber dem Innendurchmesser größeren Außendurchmesser mit mehreren seitlichen Anschlüssen in Form von Querbohrungen verwendet wird, in welche Querbohrungen die zur pneumatischen Schaltung notwendigen Gasleitungen eingeführt werden. Auch bei diesen bekannten Anordnungen mit recht großem Aufwand ist jedoch das Umschalten und Ändern der Verbindungen umständlich und zeitraubend, ganz abgesehen dsvcn, dsS sin störungsfreier Abisuf der Arbeiten mit dem Gerät mitunter nicht zu vermeiden ist.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der hier in Frage stehenden An aufzuzeigen, mit der bei relativ geringem apparativen Aufwand 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.

Die obige Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der den Kapillarkanal aufweisende Körper als ein aus mechanisch stabilem dickwandigem Quarz oder Silikatglas bestehendes Rohr ausgebildet ist und der Ansatz der Querbohrungen an dem den Kapillarkanal aufweisenden Körper zur Schaffung einer Dichtungsfläche eben angefräst ist, wobei an dem den Kapillarkanal aufweisenden Körper, den Querbohrungen gegenüberliegend befestigbar Führungshülsen angebracht sind, die jeweils eine Druckschraube mit einem an der Dichtungsfläche anliegenden Dichtungskonus aufweisen, so daß das Ende einer in einer Querbohrung eingesetzten kapillaren Leitung abgedichtet ist.

Die Schaltleiste besteht aus Quarzglas- oder Silikatglas-Kapillaren von wenigstens annähernd dem gleichen Kanaldurchmesser wie die Kapillar-Trcnnsäulcn, im Gegensatz zu diesen sind die Kapillaren der Schaltleiste jedoch zur Erzielung mechanischer Stabilität dickwandig, nämlich mit mehr als 4 mm Außendurchmesser ausgebildet, in deren stimseitige öffnungen und/oder in seitlich angebrachten zwei oder mehr Querbohrungen werden die genannten Leitungen wenigstens annähernd totvolumenfrei, leicht lösbar und für jeden Anwendungsfall dicht eingesetzt. Diese dickwandigen, seitlich bis zum zentrosymmetrischen Kapillarenkanal mehrfach aufgebohrten Kapillarrohre werden als »Mehrfach-TVerbindungsstücke« bezeichnet

In die Halter ist jeweils ein unverändert rund belassenes Ende einer Glas-Kapillartrennsäule und ein Ende einer zur Schaltieiste führenden Leitung aus einer Quarzglas-Kapillare ebenfalls dicht und wenigstens annähernd totvolumenfrei eingesetzt Für Gasleitungen, die mit dem Probenstrom in Berührung kommen, werden flexible Quarzglas-Kapillaren verwendet, für andere Gasleitungen eignen sich auch Stahl-Kapil'arcn. Bei kommerziellen Gaschromatographen kann man die Schahleiste in den Ofenraum einbauen. Man kann jedoch auch auf diesen konventionellen gaschromatographischen Ofen verzichten, 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 Säulcnbchei/ung die Polarität von Trennsäulen ändern und mit einem Trcnnsäulensau unterschiedliche analytische Aufgaben lösen, hierzu R.E. Kaiser und R. I. Rieder, »HRC&.CCI (1978), 201-202«. R. K. Kaiser und R. I. Ricdcr, »HRC&CC2 (1979), 416-422«. T.W. Smuts. K. de Clerk und T. G. du Toil, »ΗRC & CC 3 (1980).

ίο 124—128«. Die Beheizung der im geschlossenen Blechgehäuse befestigten Glas-Kapillartrennsäule kann besonders zweckmäßig durch ein Mantcl-Hcizleilcrclcment vorgenommen werden, das ebenso wie die Trennsäule gewickelt und unmittelbar über dieser angebracht wird. Für die erforderliche Luftumwälzung kann der Rotor eines Ventilators in den durch die Wicklungen von Trennsäule und Heizleiter gebildeten Hohlraum eingepaßt, der zugehörige Motor auf der Außenseite des Gehäuses angebracht werden. Zur thermischen Isolierung eignet sich u. a. geschäumtes Aluminiumoxid.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die in der Gaschromalographie üblichen Quarz-, Glas- und Mctallkapillarcn baukastenmäOig mit den Mchrfach-T-Verbindungsstücken und Rundkupplungcn verbunden werden können, wodurch sich unterschiedliche pneumatische Schaltungen verwirklichen lassen, daß gaschromatographische Analysen in e'fcem annähernd totvolumcnfreicn Probcnstromsystem von konstantem innerem Durchmesser aus ehe-

jo misch inertem Material durchgeführt werden, daß beim Wechsel von Glar-Kapillartrcnmäulen die bisher gebräuchlichen umständlichen und teuren Vorbereitungen der Säulencr.den vermieden werden und daß der nach der bisher gebräuchlichen Methode schwierige Einbau oder Wechsel von einer oder mehreren GlasKapillartrennsäulcn wesentlich erleichtert wird. Der vom Injektor ausgehende Probenstrom kann in der für Kapillarsäulcngaschromatographäschc Messungen erforderlichen Weise in der pneumatischen Schaltleiste geteilt werden; daher ist ein bisher gebräuchlicher, üblicherweise in den Injektor integrierter Splitter, also ein teurer Bauteil, nicht mehr erforderlich. Die verwendete Schaltieiste ermöglicht neben ihrem Einbau in beliebige konventionelle Gaschromatographen eine neuartige gaschromatographische Gcrätckonzcption, bei der auf den bisher üblichen Ofen verzichtet werden kann, wenn die vier Baugruppen »lnjcklor(en) - Detektoren) Schaltieiste - Trennsäulen)« unabhängig beheizt werden. Dadurch ergibt sich zugleich die Möglichkeit einer räumlichen Trennung der genannten Baugruppen, die bisher in den zentralen Ofen eines Gaschrom^ographen integriert waren: das erbringt den Vorteil einer Vereinfachung der Montage beim Aufbau pneumatischer Schaltungen unabhängig von den räumlichen Bcgrenzungen eines gegebenen Ofenraums, beim Säulenwechsel, dem Zwischenschalten von Kühlfailcn und der Kopplung des Gaschromatographen mit anderen Analysengeräten, beispielsweise einem Massenspektrometer. Weitere Vorteile ergeben sich aus der Trennung der Glas-Kapillartrennsäule(n) von dem oder den Injektoren) und Detektoren) durch die Zwischenstücke aus flexiblen Quarzglas-Kapillaren und deren Verbindung mit der Schaltieiste: Durch diese Zwischenstücke wird die Montage der empfindlichen Glas-Kapillartrennsäulen erleichtert Ein besonderer Vorteil ergibt sich bei der Methode der On-column-Injeclion aus der Verbindung des Injektors mit der Schaltleiste durch eine flexible Quarzglas-Kapillare: In der bisher üblichen Ausführung

dieser Methode, vgl. die angegebene Arbeil von G. Grob, ist die Glaskapillartrennsäule mit dem Injektor direkt verbunden und muß an diesem Eingang in eine Länge von ca. 2 Metern durch Lösungs- und Desaktivierungsmittcl von der stationären Flüssigkeit befreit werden. Die teure Glas-Kapillarlrennsüule kann in dieser Anordnung, beispielsweise durch Schmul/partikcl aus den Puobcnlösungen, sehr leicht beschädigt werden und inuU dann ausgewechselt und wesentlich gekür/.t werden. Dies ist nicht erforderlich, wenn man den Injektor zur Aufnahme der in der Kälte injizierten Probcnlösung mit einem ausreichend langen Stück einer flexiblen Quarzglas-Kapillare verbindet, die über eines der crfindungsgcmiißcn Mehrfach-T-Verbindungsstücke und eine weitere flexible Quarzglas-Kapillare mit der Trennsäule gekoppelt ist. Im Fall einer Verschmutzung kann die lange Quarzglas-Kapillare leicht ausgewechselt werden.

Zur Unterstreichung der wesentlichen Merkmale der Erfindung beschränken sich die nachfolgenden Ausführungsbcispiclc auf die eingehende Darstellung eines Säiilenschaltsystems nach dem weiter oben bereits ausführlich erläuterten Prinzip der »Zweidimensional Gaschromatographie«, bestehend aus einem Injektor und zwei hinicrcinandcrgesehalteten Trennsäulen, die jeweils mit einem Detektor verbunden sind. Das Baukastensystem ermöglicht jedoch den Aufbau zahlreicher weiterer pneumatischer Schaltungen, die aber z. B. durch die angegebenen Utcraturstcllen bekanntgeworden sind. Der Zusammenbau dieser pneumatischen Sch 'Itungen ergibt sich daher aus den am gewählten Schaltbeispiel dargestellten Prinzipien für die Verwendung des Bausatzes.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiclc des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. I ein Säulenumschaltsystem mit Hilfe einer Vorrichtung gemäß der Erfindung in schema tischer Darstellung,

Fig.2a—d Einzelheiten von verschiedenen Ausführungsformen der Anordnung nach F i g. 1 im Schnitt,

F i g. 3 Leitungsverzweigungen mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung jeweils aus einem Mehrfach-T-Vcrbindungsstück und lösbar angeschlossenen kapillaren Leitungen und

Fig. 4 eine weitere Einzelheit der beanspruchten Vorrichtung im Schnitt.

Ein Beispiel für den prinzipiellen Aufbau eines Säulenumschaltsystems ist in der F i g. 1 dargestellt. Die Schaltleiste SI, durch Strichclung eingefaßt, besteht aus drei Mehrfach-T-Verbindungsstücken K 1. K 2 und K 3, an deren seitlich angebrachten Bohrungen die Gasleitungen Q zum Injektor /. zu den Detektoren D1 und DZ zur Vorsäule VS, zur Hauplsäule HS, zum Splitter SP, das Make-up-Gas M und die beiden Steuergasleitungen 51 und S 2 angeschlossen sind. W bedeutet einen Gasströmungswiderstand vor D1, Ss die Septumspülung, TG die Trägergas-Zuführung.

Die in / verdampfte Probe wird vom Trägergas in Richtung K 1 befördert und entsprechend dem eingestellten Spulverhältnis zum Teil an die Atmosphäre abgegeben, zum anderen Teil durch die Vorsäule nach K 2 transportiert. Von K 2 gelangt sie dann zum Detektor D1, wenn der Druck des Sleuergases S1 größer als der von 52 gewählt wird. Bei einer Umkehr dieses Druckverhältnisses (S 2 > S1) wird solange eine Fraktion des aus V5 austretenden Probenstroms über die Haupt-Trennsäule HS zum Detektor D 2 geführt, bis das Druckverhältnis der Steuergase erneut umgekehrt wird (S 1 > S2). Bei den beschriebenen Operationen, bei denen der Probengasstrom entweder im Detektor D\ oder in D 2 analysiert werden kann, ist der Druck des aus der Vorsäule in K 2 austretenden Probengasstroms größer als die Drucke der jeweils wirksamen Steuergasc 51 und 52. Durch Abstellen des Trägergases kann die Vorsäule durch den an 51 oder 52 anliegenden Überdruck über die Septumspülung 5s rückgespült und somit besonders rasch für eine folgende Analyse vorbereitet werden, während noch ein Teil der gerade untersuchten Probe über die Hauptsäule zum Detektor D 2 strömt.

In Fig. 1 sind nur die wesentlichen Merkmale der erfindungsgemäßen Schaltleiste für das gewählte Schaltbeispiel hervorgehoben. Die für den Betrieb und die Schaltung der verschiedenen Gasströme erforderlichen Druckregler, timergesteuerten Magnetventile, Gasströmungswiderstände und By-pass-Schaltungen sind nicht in die Figur eingetragen, da ihre Anordnung prinzipiell bekannt ist, vgl. z. B. das obenangegebene 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 Rundkupplungen angeschlossenen Glas-Kapillartrennsäulen, vgl. auch F i g. 4. Für die mit 51,52, M und Sp bezeichneten Leitungen können Stahlkapillaren verwendet werden.

jo Die F i g. 2a und 2b geben ein Ausführungsbeispiel für die Gestaltung der Mehrfach-T-Verbindungsstücke AC1, K 3 bzw. K 2 gemäß dem in F i g. 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 Quarzglasbzw. Stahl-Kapillaren angepaßt. Der Ansatz der Bohrungen 2 ist zur Schaffung einer Dichtungsfläche 3 eben angefräst.

Es hat sich als Vorteil erwiesen, daß beim Anbohren der Verbindungsstücke, z. B. mit Hartmetallbohrern von 0,5 oder 0,6 mm 0 an der Anschlußstelle zum Kapillarenkanal 1 von ca. 03 mm 0 eine Verengung 2a erhalten bleibt; siehe die vergrößerte Darstellung in F i g. 2c und 2d. Diese Verengung 2a verhindert, daß die Quarzglas- oder Stahlkapillaren Q in die Bohrungen 2 zu weit eingeführt werden und den Kapillarenkanal der dickwandigen Rohre verschließen. Außerdem hat sich gezeigt, daß beim Herausziehen des Hartmetallbohrers in der Höhe der angefrästen Dichtfläche 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 Kapillarkanal-Durchmesser von ca.

03 mm und einem Außen-Durchmesser von mehr als

4 mm. Die Rohre können aber auch aus anderen Silikatgläsern oder aus Quarzglas bestehen. Die in F i g. 2 mit Kl bis K 3 bezeichneten Mehrfach-T-Verbindungsstükke können unabhängig von der Anzahl der seitlich angebrachten Bohrungen 2 auch in gleichen Längen gefertigt sein. Außer den in F i g. 2 zur Erläuterung eines Säulenumschaltsystems gemäß F i g. 1 dargestellten Mehrfach-T-Verbindungsstücken 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 werden.

Ein Ausfuhrungsbeispiel für die Ausbildung annähernd totvolumenfreier und dichter Verbindungen von Leitungen gemäß Fig. I mit einem der Mehrfach-T-Verbindungsstücke gemäß F i g. 2 ist in F i g. 3 dargestellt. Jede der eingezeichneten drei übergeschobenen Führungshülsec· F ist durch eine Madenschraube Ma über einen Kunststoffeinsatz Pam Mehrfach-T-Verbindungsstück (im gezeichneten Beispiel K I oder K 3) festgeklemmt Die kapillaren Quarzglas- oder Stahl-Leitungen Q sind in die seitlichen Bohrungen 2 des Mehrfach-T-Verbindungsstückes bis fast zu dessen Kapillarenkanal 1 eingesetzt und mittels eines Dichtkonus L und einer Druckschraube E an der angefrästen Fläche 3 des Mehrfach-T-Verbindungsstückes K I, if 3 oder K 2 gedichtet. Diese Mehfach-T-Verbindungsstücke sind jeweils durch Halter H an einer Montageplatte B befestigt. Zur Vereinfachung der Montage ist es besonders vorteilhaft, die Anschlüsse für die Trennsäulc(n) nach unten, alle anderen Gasleitungen nach oben aus den Mehrfach-T-Verbindungsstücken herauszuführen. Für die Dichtungen L wird vorteilhaft Graphit verwendet. Durch die Kunststoffeinsätze P und ihre besondere An-Ordnung soll die Gefahr eines Bruchs der Mehrfach-T-Verbindungsstücke vermindert werden. Außer der in F i g. 3 dargestellten Anordnung kann ein Teil der externen Gasleitungen auch stirnseitig an die in diesem Fall offenen Enden der Mehrfach-T-Verbindungsstücke an- jo geschlossen werden; die im Ausführungsbeispiel gezeichneten Schraubverbindungen können vielfältig abgewandelt oder in besonderen Fällen wenigstens teilweise durch Lötungen (beispielsweise mit Silberchlorid), Schmelzverbindungen (beispielsweise über Zwischenstücke aus Pt/Ir-Kapillaren) oder durch Klebungen ersetzt werden, wobei allerdings der erfindungsgemäße Vorteil einer baukasicnmäoig variablen Verbindung geschmälert 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 von etwa 500 bar. Die Mehrfach-T-Verbindungsstücke können daher auch für hydraulische Schaltungen oder als Probenteiler in der Hochdruck-Flüssigkeits-Chromatographie (HPLC) oder anderen verwandten Trenntechniken verwendet werden. Soweit bei diesen Anwandungen Glas als inertes Material nicht erforderlich ist, können die Mehrfach-T-Verbindungsstücke auch aus Metall bestehen.

Ein Ausführungsbeispiel für die Verbindung von gewickelten Glas-Kapillartrennsäulen mit flexiblen Quarzglas-Kapillaren durch Rundkupplungen gibt die Fig.4 an. Die Glas-Kapillartrennsäule wird an ihren unverändert rund belassenen Enden G stumpf mit je einer Quarzglas-Kapillare Q verbunden 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 Einsät/, eines kurzen Stücks Pt/lr-Kapillare Pk an der Verbindungsstelle der Kapillaren G und Q hat sich als vorteilhaft erwiesen. Die insgesamt als Rundkupplung bezeichnete Vorrichtung ermöglicht auch Ungeübten in einfacher ns Weise den Wechsel von Gias-Kapiiiarircnnsäuicn ohne jede Beschädigung derselben. Das gemäß Fig.4 offene Ende der Quarzglas-Kapillare Q wird gemäß den F i g. 1 und 3 mil der Schaltlcistc verbunden. Die Malter Fh werden in einem Drahtgestell oder einem Blechkasten gefaßt, wodurch zugleich die zerbrechliche Glas-Kapillartrennsäule befestigt und mechanisch geschützt ist und wo ihre vom konventionellen gaschromutographischen Ofen unabhängige Beheizung vorgenommen werden kann.

Außer Kapillar-Trcnnsüulen können auch gepackte Trennsäulen aus Glas oder Metall mit der oben beschriebenen Schaltleiste verbunden werden. Zu diesem Zweck sind lediglich Übergangsstücke aus Metall- oder Quarzglas-Kapillaren erforderlich, die mit den F.ndcn der gepackten Trennsäule verschmolzen oder in bekannter Weise mittels kommerzieller Dichtungen lösbar verbunden sind.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Verbinden von pneumatischen und/oder hydraulischen Kreisen in der Trenntechnik, insbesondere für extern angesteuerte Probenstrom-Umschaltsysteme in der Kapillarsäulen-Gaschromatographie, bei denen lösbare Dichtungen und chemisch inerte Verbindungsstücke verwendet werden, welche Vorrichtung eine pneumatische bzw. hy- ίο draulische Schaltleiste mit wenigstens einem einen Kapillarkanal aufweisenden Körper zur Bildung eines Mehrfach-T-Verbindungsstücks mit beliebig vielen seitlichen Anschlüssen in Form von Querbohrungen aufweist, wobei in diese Querbohrungen und in is die gegebenenfalls offenen Stirnseiten des Kapillarkanales kapillare Leitungen mit ihren Enden leicht lösbar,'dicht und wenigstens annähernd totvolumenfrei eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet daß der den Kapillarkanal aufweisende Körper (Ki. K 2, K 3) als ein aus mechanisch stabilem dickwandigem Quarz oder Süikatglas bestehendes Rohr ausgebildet ist und der Ansatz der Querbohrungen (2) an dem den Kapillarkanal aufweisenden Körper (Ki, K 2, K 3) zur Schaffung einer Dichtungsfläche (3) eben angefräst ist wobei an dem den Kapillarkanal aufweisenden Körper (K 1, K 2, K 3), den Querbohrungen (2) gegenüberliegend befestigbar Führungshülsen (F) angebracht sind, die jeweils eine Druckschraube (E) mit einem an der Dichtungsfläche (3) anliegenden Dichtungskonus (L) aufweisen, so daß das Ende einer in einer Querbohrung (2) eingesetzten kapillL.en Leitung (Q) abgedichtet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruc.i 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Querbohrung (2) in dem den Kapillarkanal aufweisenden Körper(K \,K2,K3)eine Verengung (2a) an der Anschlußstelle zum Kapillarkanal (1) aulweist, gegen die die eingesetzte kapillare Leitung (Q) anliegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die mit dem Probengasstrom in Berührung kommenden kapillaren Leitungen (Q) flexible Quarzglas-Kapillaren verwendet werden.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem den Kapillarkanal aufweisenden Körper (K i,K2, K 3) die Führungshülsen (F) übergeschoben und durch je eine Madenschraube (Ma) befestigt sind, die der Druck- so schraube ^gegenüberliegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Madenschraube (Ma) zur Befestigung der Führungshülse (F) auf dem den Kapillarkanal aufweisenden Körper (K 1, K 2, K 3) über einen Kunststoffeinsatz (T⁷J festgeklemmt ist.