DE3223852A1

DE3223852A1 - Probeneinspritzventil

Info

Publication number: DE3223852A1
Application number: DE19823223852
Authority: DE
Inventors: David George 94022 Los Altos Calif. Ogle; John Tad 95051 Santa Clara Taylor
Original assignee: Beckman Instruments Inc
Current assignee: Beckman Coulter Inc
Priority date: 1981-06-29
Filing date: 1982-06-25
Publication date: 1983-01-13
Also published as: JPS586263U; JPH0128457Y2; DE3223852C2; US4444066A

Description

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Patentanwalts.'. DI ρ ί.]-i η jgV C'u.pt Wallach

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Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-lng. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

- £- Datum; 25- Juni 1982

Unser Zeichen: 17 ^61 H/Nu

Beckman Instruments, Inc., Fuller-ton, CaI., USA

Probeneinspritzventil

Die Erfindung betrifft ein Hochd.ruck-Pr'obeneinspritzventil Lind im besonderen ein Einspritzventil zur Verwendungin einem Analysatorsystem, wie beispielsweise einem mit Ionenaustausch-Plüssigkeits-Kolonnenchromatographie arbeitenden Aminosäurenanalysator.

In derzeitigen, beispielsweise für die Flüssigkeitschromatographie verwendeten Systemen ist es außerordentlich wichtig, daß eine Probe, die in die Kolonne eingespritzt wird, nicht mit irgendeinen anderen Stoff oder einer anderen Flüssigkeit vermischt oder verdünnt wird. Sie soll lediglich mit einem Puffer in Berührung gelangen, der sie von anderen Proben brennt und eine Abgrenzung zwischen verschiedenen in das System eingespritzten Proben bildet. Jedoch ist es auch wichtig, daß jeweils nach Einspritzung jeder Probe in die Flüssigkeitskolonne das gesamte Probeneinspritzsystem mit einer Spüllösimg

gewaschen wird, um zu gewährleisten, daß keine Unreinheiten oder Probenüberträge in die nächste Probe, die in das System und die Kolonne einzuspritzen ist, gelangen.

Durch diesen Waschprozeß wird zwar eine Kontamination durch in dem System verbliebene Rückstände der vorhergehenden Probe vermieden, jedoch ergibt sich durch diesen Waschprozeß ein weiteres Problem, insofern etwas Spüllösung nach dem Waschzyklus in dem Ventil verbleiben könnte. Beim Einspritzen der nächsten Probe durch das-Ventil kann daher etwas Spüllösung durch die Probe in die Flüssigkeit skolonne eingetragen werden, was eine Vermischung und/oder Verdünnung der Probe und eine Beeinträchtigung der in der Plüssigkeits-Kolonnenchromatographie durchzuführenden Analyse zur Folge haben kann.

Da ferner die Ventilanordnung in einem Hochdrucksystem Anwendung findet, wird dem Ventilteil eine gewisse Schwenk- oder Drehbewegung zur Umschaltung der Stellung des Ventilteils zwischen einer Einspritz- oder einer Nebenschlußstellung erteilt. Viele der derzeit verwendeten Ventile in einem derartigen System benötigen jedoch eine verhältnismäßig große Verschwenkung oder Verdrehung um etwa 60 bis 90 . Infolge der für die Wirkungsweise eines derartigen Hochdruck-Probeneinspritzventils erforderlichen hohen Vorspannkräfte bewirkt eine derartige ziemlich große Schwenk- bzw. Drehbewegung einen beträchtlichen Verschleiß an den bei den meisten Ventilbauarten verwendeten Gleitflächen. Außerdem bedingt das Erfordernis einer derartigen großen Schwenk- oder Drehbewegung in dem Ventil ziemlich komplexe und aufwendige Gelenk- und Gestängeverbindungen y.uv Erzeugung dev erforderlichen

-sr -

Drehbewegung, mit entsprechendem beträchtlichem Raumbedarf.

Der Erfindung liegt als Aufgabe die Schaffung eines Probeneinsprit zvent ils der eingangs genannten Art zugrunde, bei dem die vorstehend erläuterten Nachteile der bekannten Ventile vermieden sind; insbesondere soll durch die Erfindung trotz der Anwendung einer Reinigungsspülung zwischen den einzelnen Probeneinspritzungen jeglicher Eintrag von Spüllösung in das Analysesystem zuverlässig vermieden werden, und das Ventil soll, bei einfacher Bauweise und Konstruktion, trotz der Anwendung unter hohen Einspritzdrücken einem geringeren Verschleiß unterliegen als bekannte Ventile.

Das erfindungsgemäße Ventil ist so aufgebaut, daß keinerlei Spüllösung in das Analysesystem, beispielsweise die Plüssigkeitskolonne, eintreten kann. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß in dem Ventil ein Kanal vorgesehen, der gegen jeglichen Eintritt von Spüllösung blockiert und gesperrt ist. Dieser besondere Kanal steht in der Nebenschlußstellung des Ventils in Strömungsverbindung mit der Flüssigkeitskolonne, um eine Strömung des Eluierpuffers zu ermöglichen. In der Einspritzstellung des Ventils zur Einbringung der Probe in die Kolonne befindet sich der Eluierpuffer-Kanal des Ventils in einer isolierten, gegen Strömungsverbindung mit irgendeinem der Ventilkanäle blockierten Stellung. Wird das Ventil sodann wieder in die Nebenschlußstellung überführt, so kann nur der in dem isolierten Kanal befindliche Puffer in die Flüssigkeitskolonne gelangen. Die nachfolgende Waschung bzw. Spülung des Gesamtsystems nach dem Einspritzen der Probe hat

keinen Zutritt zu dem erwähnten isolierten Kanal des Ventils. Somit kann keinerlei restliche Spüllösung aus irgendwelchen Ausnehmungen oder Kanälen des Ventils, welche restliche Spüllösung enthalten können, in die Flüssigkeitskolonne gelangen.

Das erfindungsgemäße Ventil ist so ausgebildet, daß es mit einer relativ kleinen Schwenk- oder Drehbewegung von*) annähernd 36 ° arbeitet, mit entsprechend begrenztem und verringertem Verschleiß an den in Eingriff miteinander stehenden Flächen des Ventils. Dieser kleine Drehwinkel ermöglicht die direkte Verwendung eines einfachen und billigen Linearantriebs zur Erzeugung der erforderlichen Ventilverstellung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Ventil ferner Mittel für eine Waschspülung der Außenflächen der beweglichen Ventilteile auf, um eine Ansammlung von Salzkristallen aus der Pufferlösung, welche eine Verkratzung der Ventilteile zur Folge haben oder die Ventilbetätigung erschweren könnte, zu verringern bzw. zu vermeiden.

Nach seiner Gesamtkonstruktion bildet das erfindungsgemäße Einspritzventil eine kompakte, einheitliche Vorrichtung zur Druckausübung und -haltung an den Gleitflächen des Ventils, um einen ausgeglichenen und gleichförmigen Kontakt zwischen den Gleitflächen zu gewährleisten. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine einstellbare Vorrichtung zur Erzeugung des gewünschten Anpreßdrucks an den miteinander in Eingriff stehenden Platten des Ventils vorgesehen, um dessen ordnungsgemäße Wirkungsweise zu gewährleisten.

*) be>i spielswpi ne

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen

Pig. 1 in schematischer Darstellung eine Gesamtansicht eines Aminosäuren-Analysatorsystems zur Verwendung in der Flüssigkeits-Chromatographie-Analyse mit einem Ventil gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 in schematisierter Teildraufsicht den Drehtisch der Probenbeschickungsvorrichtung,

Fig. 3 in. schematisierter Teilschnittansicht den Drehtisch in einer Drehstellung für den Arbeitsgang. Trocknen der Probenschlange,

Fig. 4- in Schnittansicht ein Ventil gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 eine Ansicht des Statorteils des Ventils im Schnitt längs der Linie 5-5 in- Fig. 4·,

Fig. 6 eine Ansicht des Rotorteils des Ventils im Schnitt längs der Linie 6-6 in Fig. 4·,

Fig. 7 in Teilschnittansicht das Aggregat aus den beweglichen Ventilteilen,

Fig. 8 in vergrößerter Ansicht die Kanäle in dem Rotorteil unter Veranschaulichung der alternierenden Ventilstellungen,

Fig. 9 eine Ansicht der Anschlagvorrichtungen für die Begrenzung der Drehbewegung der Ventilspindel im Schnitt längs der Linie 9-9 in J¹Xg. 4-,

Fig. 10 in Draufsicht den Betätigungsmechanismus für das Ventil.

Fig. 1 veranschaulicht in schematischer Darstellung das vollständige Probeninjiziersystem für einen Aminosäure-Analysator; dieses System bewirkt die automatische Einspritzung vorbeschickter Proben in einen Flüssigkeitsstrom in vorgegebenen Intervallen zur Analyse mittels Flüssigkeits-Kolonnenchromatographie. Ein Probendrehtisch 10 ist außer in Fig. 1 auch in den Figg. 2 und 3 dargestellt. Die Seitenansicht des Tisches in Fig. 1 zeigt die Stellung für die Überführung der Probe in die Dosierschleife und nachfolgende Spülung, während die Seitenansicht gemäß Fig. 3 den Tisch in der Stellung zur Trocknung der Probenschlange bzw. -spirale nach der Probeninjektion zeigt. Diese Arbeitsgänge werden weiter unten im einzelnen beschrieben. Die einzelnen Probenschlangen bzw. -spiralen 12 enthalten jeweils eine in einem vorgegebenen Zeitpunkt in das System zu injizierende Probe. Unter Verwendung des Drehtisches 10 können mehrere Probenschlangen 12 radial in Umfangsrichtung entlang dem Tisch angeordnet werden, derart, daß mittels entsprechender Schrittfortschaltung des Tisches jeweils jede Probenschlange in die in den Figg. 1 und 2 gezeigte Probenüberführungsstellung A des Tisches bewegt wird. Die Probenschlange 12 stellt im wesentlichen eine Spiralanordnung mit zwei überstehenden Enden dar.

-A -

Unterhalb des beweglichen Tisches 10 befindet sich eine stationäre Platte 11, welche eine Überführungs- und Spül-Dichtungsöffnung 13 sowie eine Probenschlangentrocknungs-Dichtungsöffnung 15 aufweist. In der in den Figg. 1 und 2 dargestellten Überführungs- und Spülstellung A der Probenschlange 12 auf dem Tisch 10 befindet sieh das Dichtungsende 14 der Probenschlange zum Eingriff mit einer Dichtungsverbindung 17 in dem Drehtisch, zur Überführung der Probe in das System. Das andere Ende 16 der Probenschlange steht durch eine vergrößerte Öffnung 19 über, zur Abgabe von überschüssigem Abfallmaterial in einen Abfalltrichter 21 während des Spülvorgangs. Dieses Spülende 16 der Probenschlange ist ferner auch das Beschickungsende der Probenschlange für die anfängliche Beschickung der Probe in die Schlange vor deren Einsetzen in die Drehtischanordnung. Es sei darauf hingewiesen, daß das in Dichtungseingriff mit der Dichtungsverbindung 17 in dem Drehtisch stehende Dichtungsende 14 der Probenschlange mit der Überführungs- und Spülöffnung 13 der stationären Platte 11 ausgerichtet ist. Zum Dichtungseingriff zwischen der stationären Platte 11 und dem Drehtisch 10 sind O-Ringe 23 vorgesehen. Mit der Überführungs- und Spülöffnung steht eine Probenzufuhrleitung 20 des Systems in Verbindung.

In der Überführungsstellung A der Probenschlange ist das Dichtungsende 14 durch die Probenzufuhrleitung 20 mit einem Einspritz- oder In^izierventil 18 verbunden. Eine nähere Beschreibung des "Ventils 18 mit Einzelheiten folgt weiter unten. Das Ventil 18 ist außer mit einer Dosierschleife 22 auch mit einer Austrittsleitung 24 verbunden, die über ein T-Verbindungsstück 28, das seinerseits mit

einer üTDerführungspumpe 30 in Verbindung steht, mit einem Absperrventil 26 verbunden ist. In einem Vorratsbehälter 32 ist eine Spüllösung 34- enthalten. Ebenfalls mit dem Ventil 18 ist eine Puffermittelleitung 36 verbunden, die in Strömungsverbindung mit einer Pufferpumpe 38 steht, zur Zufuhr eines Eluier-Puffers mit hohem Druck (2000 bis 5000 psig) zu dem Ventil 18. Des weiteren steht das Hochdruckventil 18 in Strömungsverbindung mit einer Flüssigkeits-Ionentauscherkolonne 40. Mit der Flüssigkeitskolonne 40 steht ein Nachweissystem 42 in Strömungsverbindung.

Bei der Verstellung der Probenschlange 12 in die in den Fig. 2 und 3 gezeigte Probenschlangen-Trocknungsstellung B auf dem Drehtisch steht das Dichtungsende 14 der Probenschlange in Ausrichtung mit der Probenschlangentrocknungs-Dichtungsöffnung 15 der Platte 11. Mit der Dichtungsöffnung 15 ist eine Stickstoff-Leitung 44 verbunden; ein Elektromagnetventil 48 steuert den Zufluß der Stickstoff strömung in die Probenschlange 12 zur Trocknung des Inneren der Probenschlange nach der Probeneinspritzung.

Die nachfolgend beschriebene Fig. 4 zeigt in teilweise geschnittener Ansicht das Ventil 18 mit einer Reihe von Eintrittsöffnungen 50 zur Strömungsverbindung mit den verschiedenen Teilen des: .in Fig. 1 gezeigten und beschriebenen Aminosäure-Analysators. Das Ventil 18 weist einen Kopf 52 und ein Gehäuse 54 auf. Der Kopf 52 ist mittels mehrerer Schraubbolzen 56 an dem Gehäuse 5^- befestigt. In einer insgesamt zylindrischen Ausnehmung 58 innerhalb des Gehäuses 54 ist ein oberes lager 60 und ein unteres Lager 62 vorgesehen. Diese Lager dienen zur

geeigneten Ausrichtung und Halterung der hauptsächlichen "beweglichen Teile des Probeneinspritzventils 18. In den Lagern 60 und 62 ist eine Spindel 64 angeordnet, die an ihrem oberen Ende eine ballige oder Kugelfläche 65 aufweist sowie zwei Zapfen 66 zum Eingriff mit entsprechenden öffnungen 68 in einem Rotorhalterungsteil 70* Der Eingriff der Zapfen 66 mit den öffnungen 68 in dem Halterungsteil 70 ermöglicht die Übertragung eines Drehmoments von der Spindel 64 auf das Rotorhalterungsteil 70. Pig. 7 zeigt in teilweise geschnittener Ansicht die Schnittstelle zwischen der Spindel 64 und dem Rotorhalterungsteil 70 in einer bezüglich der Ansicht in Fig. 2 um 90 versetzten Richtung. Die Kugelfläche 65 liegt mit ihrer Oberfläche gegen die ebene Unterseite 7Ί des Rotorhalterungsteils 70 an, unter Bildung einer Berührungsstelle zwischen der Spindel und dem Rotorhalterungsteil. Diese besondere Ausbildung und Anordnung ermöglicht ein gewisses Maß an Selbstausrichtung des Rotorhalterungsteils 70 relativ bezüglich dem Rotorteil 74 und dem stationären oder Statorteil 88. In Fig. 7 ist auch ein kleiner metallischer Einfaßring 75 dargestellt, zur zusätzlichen Verstärkung des Rotors 74, der sehr großen Druckkräften ausgesetzt ist.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist das Rotorhalterungsteil 70 und der Rotor 74 mittels zwei Ausrichtzapfen 76 verbunden. Da eine Verstellung der Spindel 64 zu einer Verstellung des Rotorhalterungsteils 70 führt, bewirken ihrerseits die Ausrichtzapfen 76 eine Verdrehung des Rotors 74 in Übereinstimmung mit dem Rotorhalterungsteil 70. An der Oberseite 78 des Rotors 74 sind mehrere Nuten 80, 82 und 84 vorgesehen, die in Fig. 6 näher ersichtlich sind.

Wie aus Fig- 4 ersichtlich, steht der Rotor 74 mit seiner Oberseite 78 in flächiger Anlage mit der zugewandten Fläche SG eines stationären Statorteils 88, das mehrere vertikale Öffnungen oder Kanäle 90 aufweist. Die Kanäle 90 sind in Fig. 5 näher dargestellt. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Kanäle 90 mit ihren an der Berührungsfläche 86 des Statorteils 88 mündenden Enden mit den verschiedenen Kanälen bzw. Nuten 80, 82 und 84- des Rotorteils 74- (gemäß Fig. 6) in Verbindung stehen. Entsprechend stehen, wie aus Fig. 4 ersichtlich, die Kanäle 90 in Strömungsverbindung mit den Fitting- oder Anschlußenden 92 des Ventilkopfes 52. Diese Fittings dienen zur Anschlußverbindung von Strömungsleitungen mit den entsprechenden Kanälen bzw. Durchlässen 90 in dem Ventil 18. Wie ersichtlich, weist der Ventilkopf 52 an seiner Anschlußoder Fittingseite zwei einspringende ebene Flächen 41 und 43 in geneigter Anordnung auf, um den Abstand zwischen den Rohrleitungsanschlussen 92 zu erhöhen und leichter für Schraubschlüssel zugänglich zu machen, während gleichzeitig die Öffnungen 50 eng benachbart sein können.

An der Grenzfläche zwischen den Fitting- oder Anschlußenden 92 und den Kanälen 90 sind O-Ringe 94 zur Abdichtung zwischen dem Ventilkopf 52 und dem Stator 88 vorgesehen. Der Stator ist gegen eine Verdrehung in dem Ventilkopf 52 durch einen Paßstift oder -zapfen 96 gesichert.

Fig. 5 zeigt mit näheren Einzelheiten das stationäre Statorteil 88, Fig. 6 das Rotorteil 74-. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zur Verwendung in einem als Anwendungsbeispiel dienenden Aminosäure-

Analysator weist das Statorteil 88 eine Anordnung von sechs Durchlässen oder Kanälen 90a bis 9Of auf. Das Statorteil 88 ist insgesamt zylindrisch und mit einer öffnung 98 ausgebildet, in welcher der Halterungs- oder Sicherungszapfen 96 zu liegen kommt, welcher das Statorteil 88 in seiner stationären Lage festhält. Dies ist im einzelnen aus Fig. 4 ersichtlich. Das in Fig. 6 näher gezeigte Rotorteil 74 weist an seiner Oberseite 78 eine Anordnung "von drei Nuten 80, 82 und 84 auf. In der aus Fig. 4 ersichtlichen ausgerichteten.Montagestellung des Rotorteils 74 und des Statorteils 88 sind die verschiedenen Kanäle bzw. Durchlässe 90a bis 9Of mit den Enden der Kanäle oder Nuten 80, 82 und 84 des Rotors 74 ausgerichtet. Dies wird weiter unten noch im näheren erläutert.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, weist das Gehäuse 54 an seinem unteren Ende 100 eine Innenausnehmung 102 zum Schraubeingriff mit einer Vorspannschraube 104 auf. Die Vorspannschraube weist eine öffnung 106 zur Aufnahme der Spindel 64 auf. Die Spindel 64 ist mit einem Schulterteil 108 ausgebildet, entsprechend dem Unterschied des Durchmessers zwischen dem unteren Teil 110 der Spindel und dem größeren Oberteil 112 der Spindel. Im Inneren der Vorspannschraube 104 ist eine erste Schulter 114 vorgesehen, entsprechend dem Durchmesserunterschied zwischen der Öffnung 106 und der Innenausnehmung 116, die zum Aufnehmen des Lagers 118 ausgebildet ist. Außerdem ist eine zweite Schulter 120 vorgesehen, und zwar innerhalb der Vorspannschraube 104, welche eine vergrößerte Ausnehmung 122 zur Aufnahme von vorzugsweise als Belleville-Scheiben ausgebildeten Tellerfedern 124 bildet. Diese Belleville-Tellerfedern 124 liegen zwischen der Schulter 108 der

Spindel 64- und der Schulter 120 der Vorspannschraube 104. Beim Einschrauben der Vorspannschraube 104- in das untere Ende 100 des Gehäuses 54- werden die Scheiben- bzw. Tellerfedern 124- zusammengedrückt, derart, daß sie auf die Spindel 64- einen Druck in Richtung auf das Rotorhaiterungsteil 70 ausüben und der Rotor 74· in strammer flächiger Anlage gegen den Stator 88 gehalten wird. Der mit dem Gehäuse 54- verbundene Ventilkopf 52 bildet dabei eine Lagerfläche 51> gegen welche der Stator beim Anziehen der Vorspannschraube 104- angedrückt wird. Mittels der Vorspannschraube 104- kann der Anpreßdruck zwischen dem Stator und dem Rotor eingestellt werden, um die erforderliche gegenseitige flächige Anlage für die richtige Wirkungsweise des Ventils zu gewährleisten.

In dem Gehäuse 100 ist eine Stell- oder Madenschraube 125 zur Anlage gegen die Vorspannschraube 104- vorgesehen, um diese in ihrer richtigen Stellung zu sichern, nachdem der erforderliche Anpreßdruck vermittels der Tellerfedern 124-gegen die Spindel 64- und den Rotor 74- eingestellt ist. Die Spitze der !Feststellschraube 125 besteht vorzugsweise aus ITyIon, um eine Beschädigung der Gewindegänge der Vorspannschraube 104- zu vermeiden.

Zur Kontrolle des Bogens der Drehbewegung der Spindel 64-erstreckt sich, wie aus Fig. 4- ersichtlich, vom Oberteil 112 der Spindel ein Anschlagbolzen 13O radial auswärts in eine ringförmige Ausnehmung 132 oberhalb der Vorspannschraube 104-, Der Anschlagbolzen I30 wirkt mit zwei gegenüberliegenden einstellbaren Kontakt anschlagen 134- zusammen. Wie aus Fig. 9 ersichtlich, begrenzen die Anschläge 134- den Bogen der Verdrehung der Spindel 64-,

- w-

indem der überstehende Ansohlagbolzen I30 zui¹ Anlage gegen die Anschläge 134 gelangt. Diese Anschläge 134- sind mit dem Gehäuse 54- verschraubt; auf diese Weise ist eine Einstellbarkeit des Bogenbetrags gewährleistet, um welchen die Spindel sich verdrehen kann.

Wie aus Fig. 4- ersichtlich, ist benachbart dem Stator 88 eine Ausnehmung 140 vorgesehen, die über einen (nicht dargestellten) Kanal ein Lösungsmittel, wie beispielsweise Wasser, zugeführt erhält und dieses gegen die zylindrischen Flächen des Stators 88 und des Rotors 74- lenkt, um die Bildung irgendwelcher Salze aus den Proben oder aus der Pufferlösung zu verhindern, welche die Ventilbetätigung erschweren könnte. Als Austritt für das Spülwasser dient ebenfalls ein (nicht dargestellter) Kanal. Zur Verhinderung einer Leckströmung aus der Ausnehmung 140 entweder zum Ventilbetätigungsmechanismus oder nach außerhalb des Ventils ist eine unter Federvorspannung stehende Abdichtung 142 in Verbindung mit dem O-Ring 95 vorgesehen.

Zwischen der Schulter 146 des Gehäuses 54- und dem Lager 62 ist eine Federscheibe 144 vorgesehen. Diese Federscheibe 144 bewirkt einen zusätzlichen Druck auf das Lager 62 und gegen das Lager 60 und die 0-Ringdichtung 95·

Fig. 10 veranschaulicht einen Drehantriebsmechanismus 150, der einen Pneumatikzylinder 152 mit Kolbenstange 154 und einem zylindrischen Joch 156 aufweist. Die axiale Verschiebung der Kolbenstange 154 in Richtung der Längsachse wird durch die Betätigung des Pneumatik- oder Hydraulikzylinders 152 gesteuert. Das zylindrische Joch

156 weist eine Eingnut 158 auf. In dieser Ringnut 158 ist ein mit einem Hebel 162 verbundenes Kugelgelenk 160 angeordnet. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist ata unteren Erde der Spindel 64 ein Spindelfortsatζ 65 vorgesehen, mit welchem der Hebel 162 in der aus Fig. 10 ersichtlichen Weise verbunden ist. Wie aus Fig. 10 ersichtlich, weist der Spindelfortsatz 65 einen überstehenden Anschlagbolzen 164 auf, der zur Anlage gegen zwei Anschlagspitzen 166 gelangen kann. Eine Betätigung der Kolbenstange 154 entlang ihrer Längsachse bewirkt daher die Beaufschlagung des Spindelfortsatzes 65 und der Spindel 64 mit einer bogenförmigen oder Drehbewegung. Dies hat, wie aus Fig. 4 ersichtlich, eine Relativverstellung des Rotors 74 bezüglich dem Stator 88 zur Folge. Sowohl die Anschläge 134 aus den Figg. 4 und 9 als auch die Anschläge 166 in Fig. 10, welche den Hub der Kolbenstange 154 begrenzen, sind einstellbar, um die Aufrechterhaltung der gegenseitigen Ausrichtung und des Wirkungseingriffs der verschiedenen Ventilteile auch bei Abnutzung und entsprechender Lockerung der verschiedenen Teile zu gewährleisten.

Zur Beschreibung der Yerstellbewegung des Hochdruck-Ein— spritzventils wird speziell Bezug auf Fig. 8 genommen, welche den Rotor 74· mit seiner Oberseite 78 und den mehreren Kanälen 80, 82 und 84 zeigt. Die voll ausgezogen dargestellte Stellung der Kanäle zeigt ihre Orientierung, wenn sich das "Ventil in der Nebenschlußstellung befindet. Die gestrichelt dargestellte Lage der Kanäle zeigt die Stellung, die sie einnehmen, wenn das Yentil in die Einspritzstellung verdreht wurde. Die Relativlagen der Kanäle 90a bis 9Of des Statorteils sind durch die verschiedenen Kreise an den Enden der Kanäle wiedergegeben,

wenn sich das Ventil in der Nebenschlußstellung befindet. Die verschiedenen Kanäle 90a bis 90f bleiben stationär, während die Kanäle 80, 82 und 84 verdreht werden. Wird daher der Rotor 74 in die Einspritzstellung verdreht, so wird der Kanal 80, bezogen auf Fig. 8, nach links verdreht, derart, daß seine Enden in Strömungsverbindung mit den Kanälen 90a und 90b stehen. Der zentrale Kanal 82 wird, in der Blickrichtung von Fig. 8, entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht, derart, daß seine Enden nicht mehr in Strömungsverbindung mit irgendeinem der Kanäle 90a bis 9Of stehen. Ferner wird der Kanal 84 nach rechts verschoben (gegenüber Fig. 6), derart, daß seine Enden nunmehr in Strömungsverbindung mit den Kanälen 9Oe und · 9Of stehen.

Das Gesamtsystem des Aminosäuren-Analysators, mit welchem die verschiedenen Kanäle 90a bis 9Of des Hochdruckventils 18 verbunden sind, ist im einzelnen in Fig. 1 veranschaulicht. In der Darstellung des Ventils 18 in Fig. 1 entspricht wiederum die voll ausgezogen dargestellte Stellung der Kanäle 80, 82 und 84 dem Zustand des Ventils in Webenschluß-Stellung, während die gestrichelt gezeigte Lage der Einspritzstellung entspricht. In der Nebenschlußstellung des Ventils 18 steht daher der zentrale Kanal 82 an seinen Enden mit den Kanälen 90a und 9Of in Verbindung, derart, daß eine Strömung von Pufferlösung aus der Pufferlösungsleitung 3>6 durch den Kanal 90a, den Kanal 82, den Kanal 9Of und in die Chromatographiekolonne 40 erfolgt. Entsprechend ist in der Nebenschluß-Stellung des Ventils 18 der Kanal 80 mit der Dosierschleife 22 und mit der Spüllösungsleitung 24 verbunden. Des weiteren ist der Kanal 84 mit den Kanälen 9Od

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■und 9Oe zum .Anschluß an die Probenzufuhrleitung 20 und die Dosierschleife 22 verbunden. In der Nebenschluß-Stellung wird durch ein von der Überführungspumpe 30 erzeugtes Vakuum eine Probe in die Probenzufuhrleitung 20 durch den Kanal 9Od, den Kanal 84, den Kanal 9Oe und in die Dosierschleife 22 aufgezogen. Die Probe wird vollständig in die Dosierschleife 22 und geringfügig bis über den Kanal 90c aufgezogen, um eine vollständige Füllung der Dosierschleife 22 zu gewährleisten.

Nachdem die gesamte Probe in die Dosierschleife eingeführt ist, wird das Ventil 18 durch das in Fig. 10 veranschaulichte Betätigungssystem so betätigt, daß das Rotorteil 74- in die Einspritz st el lung verdreht wird, in welcher die Kanäle die in Fig. 1 gestrichelt gezeigte Lage einnehmen. In dieser Stellung ist der zentrale Kanal 82, der eine Pufferlösung enthält, gegen eine Verbindung mit irgendeinem der Kanäle 90a bis 9Of gesperrt oder blokkiert. Der Kanal 80 steht nunmehr in Strömungsverbindung mit den Kanälen 90a und 90b. Des weiteren steht der Kanal 84 in Verbindung mit den Kanälen 9Oe und 9Of. Die in der Dosierschleife 22 befindliche Probe wird sodann unter einem sehr hohen Druck von bis zu 5000 psig vermittels der Pufferlösung, die aus der Leitung 36und durch die Hochdruckpumpe J8 durch den Kanal 90a, den Kanal 80, den Kanal 90b und in die Dosierschleife 22 gefördert wird, durch den Kanal 9Oe, den Kanal 84 und den Kanal 9Of in die Chromatographiekolonne 40 gepumpt.

Sobald die Probe vollständig in die Kolonne 40 eingebracht wurde, wird das Ventil 18 nach einer gewissen Zeitverzögerung durch den in Fig. 10 veranschaulichten

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Betätigungsmechanismus in seine Nebenschlußstellung zurückverstellt, in welcher die Kanäle die voll ausgezogen gezeichnete Stellung einnehmen. An dieser Stelle wird zur Reinigung des Systems vor der Einbringung der nächsten Probe eine Spüllösung 3^ ^aus dem Vorratsbehälter 32 durch die Leitung 24 in den Kanal 90c, durch den Kanal 80, den Kanal 90b und in die Dosierschleife 22 gedrückt. Die Spüllösung strömt weiter durch den Kanal 9Oe, den Kanal 84 und den Kanal 9Od. Des weiteren verläuft die Spüllösung durch die Probenleitung 20 und durch die Probenschlange 12 nach außen in eine Abfallsaramelvorrichtung 21. Sodann wird der Probentisch 10 fortgeschaltet und hierdurch die Probenschlange 12 in die Trockenstellung B zur Verbindung mit der Leitung 44 verbracht. Nunmehr wird Stickstoff über das Regelventil 48 durch die Probenschlange 12 geführt, um diese zu trocknen.

Nachdem das Ventil in seine Nebenschlußstellung zurückverstellt wurde, strömt der in dem zentralen Kanal 82 befindliche Puffer zusammen mit dem Puffer aus der Puffervorrat sieitung 36 wiederum in die Säule 40. Dabei gelangt keine Spüllösung in den zentralen Kanal 82 und keinerlei Waschlb'sung kann daher in die Säule 40 gelangen. Dies ist sehr bedeutsam, um eine .Verdünnung durch die Spül- bzw. Waschlösung, oder eine Vermischung mit der Probe oder die Einbringung eines Fremdstoffs in das Chromatogramm zu vermeiden, das sich in der Flüssigkeitssäule 40 zur Analyse mittels Flüssigkeits-Kolonnenchroraatographie befindet, welche mit einem im sichtbaren Wellenläügenbereich arbeitenden Nachweissystem 42 zur Bestimmung der Aminosäurezusammensetzung arbeitet. In periodischen Abständen kann Wasser in die Ausnehmung 140 (Fig. 4) eingeführt

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werden, -um irgendwelche Salzkristalle des Puffers oder des Probenmaterials auszuspülen, die sich an der Außenoder Umfangsfläche des Rotors und des Stators angesammelt und "verfestigt haben können.

Der gesamte Zyklus wird sodann unter Einbringung einer neuen Probe aus einer nachfolgenden Probenschlange wiederholt. Die Probenschlangen 12 in Fig. 1 werden auf einem Drehtisch 10 angeordnet, derart, daß eine größere Anzahl von Proben aufeinanderfolgend in die Kolonne 40 eingebracht werden kann. Das System arbeitet in automatischer Sequenz unter Verwendung einer Mikroprozessor-Programmsteuerung für die verschiedenen Elemente in dem System zur Einspritzung der Probe, Verstellung des Ventils, Spülung des Systems usw.

Es sei besonders darauf hingewiesen, daß für die speziell aus Fig. 8 ersichtliche Betätigung des Ventilrotors 74 eine Verschwenkung bzw. Verdrehung des Rotors 74- um nur etwa 36 benötigt wird. Hierdurch verringert sich der Verschleiß an den Gleitflächen des Rotors und Stators. Dies ermöglicht die Verwendung eines einfachen und kompakten Betätigungssystems nach Art des in Fig. 10 gezeigten Systems zur Betätigung und Verstellung des Ventils 18.

Der Rotor 74 ist vorzugsweise aus einem Material hergestellt, das aufgrund seiner Eigenschaften in der Anlage gegen den Stator 88 bei geringer Reibung eine Hochdruckdichtung gewährleistet. Ein derartiges geeignetes Material kann beispielsweise ein mit Graphit gefülltes (elastisches) Polymermaterial sein. Die Lager 60 und 62 bestehen

vorzugsweise aus einem Pluorkohlenstoffmaterial. Der Ventilkopf 52 "besteht vorzugsweise aus einer hochwertigen rostfreien. Stahl legierung, während der Gehäusekörper ^M-aus einer weniger teuren, leichter zu bearbeitenden Legierung (wie beispielsweise Aluminium) bestehen kann, da der Gehäusekörper nicht in Kontakt mit irgendwelchen korrodierenden Lösungsmitteln gelangt.

Das Statorteil 88 ist vorzugsweise aus einem Werkstoff hoher Druckfestigkeit hergestellt, der zur Erzielung einer sehr ebenen tind glatten Oberfläche geläppt und poliert werden kann und ausreichend korrosionsbeständig ist, wie beispielsweise Aluminiumoxid. Die für die Zwecke der Erfindung verwendeten Werkstoffe gestatten die Verwendung des erfindungsgemäßen Ventils in Verbindung mit praktisch jedem beliebigen Puffer oder Lösungsmittel als beweglicher Phase, im Gegensatz zu den derzeit bekannten und gebräuchlichen Systemen. In vielen Fällen muß bei den derzeit verfügbaren Systemen die Verwendung von Halogenidionenpuffern ausgeschlossen werden^ Bei dem erfindungsgemäßen Ventil wird für den Ventilkopf 52 eine rostfreie Stahllegierung mit hohem Nickel- und Chromgehalt (Carpenter 20C-,-3) verwendet, für das Statorteil 88 ein Aluminiumoxid-Keramikmaterial und für das Rotorteil ein mit Graphitfaser gefülltes Polyphenylensulfid-Material.

Die benachbart den Kanälen 90 zwischen dem Kopf 52 lind dem Stator 88 vorgesehene Reihe von O-Ringen 9^;-l- kann durch die Verwendung einer Dichtungsplatte aus einem polymeren Kunststoffmaterial ersetzt xirerden. Diese Platte könnte aufgrund der durch die Vorspannschraube 104 aufgebrachten Vorspannung des Gesamtaggregats eine

	Dichtung sten.	-•20 -	Kopf	52	und	322	3852
	- 2ύ' -
ausreichende 88 gewährlei	zwischen dem			dem	Stator

Claims

Pat entansprüclie

1J Probeneinspritzventil zur Verwendung in einem Proben- ~" analysatorsystem, mit einem Statorteil (88), das mehrere mit dem Analysatorsystem in Strömungsverbindung stehende Kanäle (90) aufweist, und mit einem Rotorteil (74), das mehrere Kanäle (80, 82, 84) aufweist und zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet , daß einer (82) der Kanäle des Rotorteils (74), der in der einen Stellung des Rotorteils mit wenigstens einem der Kanäle (90) des Statorteils (88) verbunden ist, in der anderen Stellung des Rotorteils (74) gegen eine Strömungsverbindung mit den Kanälen (90) des Statorteils (88) blockiert und gesperrt ist.

Probeneinspritzventil nach Anspruch 1, zur Verwendung in einem Analysatorsystem, das eine Probenquelle (12), eine Pufferlösungsquelle (36), eine Meß- bzw.' Dosierschleife (22), eine Analysatorvorrichtung, insbesondere Analysatorkolonne (40), und eine Spüllösungsquelle (24) aufx^eist, wobei das Probeneinspritzventil (18) ein Gehäuse (54), ein in dem Gehäuse angeordnetes Statorteil (88) mit mehreren Öffnungen bzw. Kanälen (90), die jeweils mit der Probenquelle, der Pufferquelle, der Meß- bzw. Dosierschleife, der Analysatorkolonne bzw. der Spüllösungsquelle in Verbindung stehen, sowie ein in dem Gehäuse in Ausrichtung gegenüberliegend dem Statorteil

angeordnetes Rotorteil (74-) aufweist, das mit einer Koritaktfläche (78) in Anlage gegen eine entsprechende Kontaktfläche (86) des Statorteils anliegt und eine Reihe von Kanälen (80, 82, 84) aufweist, wobei das Rotorteil zwischen einer Nebenschluß- und einer Probeneinspritzstellung verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet , daß der eine (82) der Kanäle des Rotorteils (74-) in der Nebenschlußstellung des Rotorteils in Strömungsverbindung mit der Pufferlösungsquelle (36) und der Analysatorvorrichtung, insbesondere Analysatorkolonne (4-0) steht, während dieser betreffende Rotorkanal (82) in der Probeneinspritzstellung mit keinem der Kanäle (90) des Rotorteils in Strömungsverbindung steht, derart, daß der betreffende (82) Kanal des Rotorteils ausschließlich Pufferlösung zur Einführung in den Analysatorbereich, insbesondere die Analysatorkolonne, zugeführt erhält, wenn sich das Rotorteil (74-) in der Nebenschlußstellung befindet; und weiter gekennzeichnet durch ein Halterungsaggregat zur Halterung des Statorteils (88) und des Rotorteils (74-) in dem Gehäuse sowie ein Drehantriebsaggregat (150) zur Verstellung des Rotors zwischen der Nebenschluß- und der Probeneinspritzstellung.

Probeneinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Halterungsaggregat Lagerteile (60, 62) zur Halterung des Statorteils (88) und des Rotorteils (74-) in Ausrichtung miteinander aufweist, einen Ventilkopf (52) mit einer Lagerfläche (51)» sowie eine Vorspannfeder

(124) in dem Gehäuse zur Aufbringung einer in Richtung gegen die Lagerfläche (51) wirkenden Kraft, wobei der Rotor (74-) und der Stator (88) zwischen der Vorspannfeder (124) und der Lagerfläche (51) angeordnet sind.

4. Probeneinspritzventil nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine mit dem Gehäuse verschraubte Vorspannschraube (104), die beim Einschrauben in Richtung auf die Lagerfläche (51) zu eine Zusaminenpressung der Vorspannfeder (124) bewirkt, derart, daß diese eine größere Kraft auf den Rotor und den Stator ausübt.

5· Probeneinspritζventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Drehantriebsaggregat eine Spindel (64), einen mit der Spindel verbundenen Hebel (162) sowie eine Betätigungsvorrichtung zur Verstellung des Hebels aufweist, und daß die Spindel (64) mit dem Rotor (64) zur Übertragung einer Drehbewegung der Spindel in eine entsprechende Verdrehung des Rotors verbunden ist.

6. Probeneinspritzventil nach Anspruch 5? dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsaggregat für den Hebel (162) eine Kolbenstange (154), einen Antrieb (152) zur Erzeugung einer Linearverschiebung der Kolbenstange, eine Ringnut (158) an der Kolbenstange sowie ein in der Ringnut der Kolbenstange gelagertes, mit dem Hebel (162)

verbundenes Kugelgelenk (160) aufweist.

7· Probeneinsprit ζ ventil nach Anspruch. $ oder 6, gekennzeichnet durch einen mit der Spindel (64) verbundenen Anschlagbolzen (164, Fig. · 10), zwei in Drehrichtung in einem vorgegebenen Abstand voneinander angeordnete Berührungsanschläge (166), zwischen denen der mit der Spindel verbundene Anschlagbolzen (184) angeordnet ist, derart, daß die beiden Berührungsanschläge bei einer Verdrehung der Spindel in der einen oder der anderen Richtung von einem bestimmten Punkt der Bewegung die weitere Verstellung des mit der Spindel verbundenen Anschlagbolzens (164) blockieren.

8. Probeneinspritzventil zur Anwendung in einem Analysatorsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

- daß eine Probenquelle (12, Fig. 1) in Strömungsverbindung mit einem ersten (9Od) der Reihe von Kanälen (90) des Statorteils (88) steht, daß eine Meßbzw. Dosierschleife (22) in Strömungsverbindung mit einem zweiten und einem dritten Kanal (90b, 9Oe) des Statorteils steht, daß eine Pufferlösungsquelle (J8, 36) in Strömungsverbindung mit einem vierten (90a) der Reihe von Kanälen des Statorteils steht, daß eine Analysatorvorrichtung, insbesondere eine Analysatorkolonne (40) in Strömungsverbindung mit einem fünften Kanal (9Of) der Reihe von Kanälen des Rotors steht -und daß eine Spüllösungsquelle (34, 24) in Strömungsverbindung mit einem sechsten Kanal

(9Oc) des Statorteils steht,

daß der erwähnte eine Kanal (82) des Rotorteils (74-) in einer ersten Stellung (in Pig. 1 voll ausgezogen) eine Strömungsverbindung zwischen der Pufferlösungsquelle (38, 36) und der Analysatorvorrichtung, insbesondere Analysatorkolonne (40) herstellt, daß die Reihe von Kanälen (90) des Statorteils so angeordnet ist, daß in der ersten Stellung des Rotors entweder die Spüllösungs- oder die Probenquelle in Strömungsverbindung mit der Meß- bzw. Dosierschleife (22) steht, daß der betreffende eine Kanal (82) des Rotorteils in der zweiten Stellung des Rotorteils gegen jede Strömungsverbindung mit irgendeinem der Kanäle (90a bis 9Of) des Statorteils gesperrt ist, daß die Probenquelle (12) in der zweiten Stellung des Rotors in Strömungsverbindung mit der Analysatorvorrichtung, insbesondere Analysatorlcolonne (40) steht und daß der erwähnte eine Kanal (82) des Rotorteils in der ersten und in der zweiten Stellung des Rotorteils lediglich Pufferlösung enthält, derart, daß keine Spüllösung in die Analysatorvorrichtung, insbesondere Analysatorkolonne (40) gelangt.