DE3322488A1

DE3322488A1 - Fluidmesszelle

Info

Publication number: DE3322488A1
Application number: DE19833322488
Authority: DE
Inventors: Alan Keith Brentwood Essex HUlme
Original assignee: STARNA Ltd; Optiglass Ltd
Current assignee: STARNA Ltd; Optiglass Ltd
Priority date: 1982-06-22
Filing date: 1983-06-22
Publication date: 1983-12-22
Also published as: GB2122368A

Description

-S.

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Zelle, die als Teil einer Vorrichtung Verwendung findet, die eine Eigenschaft eines Fluids mißt, indem ein Lichtstrahl durch eine in der Zelle enthaltene Fluidprobe hindurchgeleitet wird.

Solche Zellen (im folgenden als Fluidmeßzellen bezeichnet) werden, z.B., in Spektrofotometern, Fluorimetern, Colorimetern, Absorptionsmetern, Fotometern und Hochdruckflüssigkeitschromatographen verwendet.

In einigen Anwendungen ist es notwendig, eine Fluidmeßzelle mit Fluidzuführ- und rückführleitungen zu verbinden.

Das ist dann erforderlich, wenn z.B. ein Fluid, das analysiert wird, ununterbrochen durch eine Analysekammer der Zelle fließt oder wenn es durch einen Hilfsdurchlauf der Zelle fließt, um die Analysekammer auf einer konstanten Temperatur zu halten.

Verbindungen zu einer solchen externen Vorrichtung erfolgten herkömmlich unter Verwendung einer Rohrleitung, die an ein an der Zelle angebrachtes Verbindungsstück angeschlossen war, wobei das Verbindungsstück röhrenförmig ausgebildet war und einen Bereich mit einem erhöhten AuBendurchmesser aufwies, der von der Rohrleitung umfaßt wurde, und die Rohrleitung und öas Verbindungsglied an der Schnittstelle miteinander verklammert waren.

Ein Hauptproblem mit solchen "Durchfluß"-Fluidmeßzellen, insbesondere bei einem hohen Fluiddruck in der Zelle, lag darin, daß die Verbindungen keine hoch wirksame Dichtung gewährleisten, was zu Leckverlusten von möglicherweise toxischen oder korrosiven Testfluiden führen konnte. Darüber hinaus macht das Verklammern der Rohrleitungen und des Verbindungsgliedes eine schnelle Trennung der Zelle von der externen Vorrichtung unmöglich.

Das Anbringen der Rohrleitung über dem Verbindungsglied hinterläßt weiterhin eine "tote Zone", d.h., ein Volumen an

der Spitze des Verbindungsgliedes aber außerhalb des Hauptdurchflußweges des Fluids. Das ist, wegen der Gefahr der Kontamination durch vorher verwendetes Fluid in der toten Zone, ein Nachteil bei der Messung der Charakteristika von verschiedenen Fluiden oder von Fluiden mit unterschiedlichen Eigenschaften.

Ein Aspekt der Erfindung besteht in einer Fluidmeßzelle, die einen Fluiddurchlauf mit Einlaß- und Auslaßenden aufweist, von denen zumindest eines zum Anschluß an eine externe Leitung mit einem Gewinde versehen ist.

Die Verwendung eines Gewindeanschlusses schaltet die Notwendigkeit von Klammervorrichtungen im Zusammenhang mit der Verbindung aus, wodurch die Vorrichtung vereinfacht und eine schnelle Trennung der Zelle ermöglicht wird.

Die Erfindung weist besondere Nutzanwendungen für Anlagen mit einer Fluidmeßzelle auf, wo hohe Drücke Verwendung finden (z.B. zur Verwendung in einem Hochdruckflüssigkeitschromatographen) , da die Erfindung eine Einlaß- und/oder Auslaßdichtung mit sehr hoher Widerstandskraft ermöglicht.

Es sind standardisierte Fluidleitungskopplungen für den Laborgebrauch erhältlich, um verschiedene Teile der Vorrichtung miteinander zu verbinden. Vorzugsweise wird die Zelle der Erfindung zur Verwendung mit solchen Kopplungen ausgelegt, wozu sie mit einem standardisierten Gewinde an ihrem Einlaß- und/oder Auslaßende angeboten wird.

Standardfluidkopplungen sind oft so ausgeführt, tote Zonen zu vermeiden, und durch den Entwurf der Zelle zur Anwendung mit solchen Kopplungen können damit die mit den toten Zonen zusammenhängenden Probleme vermieden werden. Einige Standardkopplungen umfassen hohle, mit Innengewinde versehene Muffen, bei denen in jedes Ende ein Gewindestück am Ende einer Fluidleitung eingeschraubt werden kann. Eine Zelle nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung v/eist ein Ende auf, das so ausgelegt ist, daß ein Ende der Muffe auf dieses Ende anstatt auf die Fluidleitung

aufgeschraubt werden kann.

Ausführungen der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben: Figur 1 zeigt eine Durchflußfluidmeßzelle gemäß der Erfindung. Figur 2 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung angewandt auf eine Durchflußfluidmeßzelle des in Figur 1 gezeigten Typs.

Figur 3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung angewandt auf eine Fluidmeßzelle mit konstanter Temperatur.

Unter Bezugnahme auf Figur 1 weist eine Durchflußfluidmeßzelle 1 einen Hauptteil 2 auf, der aus zwei miteinander verschmolzenen Blöcken aus homogenem und korrosionsbeständigem Material 3, 4, gewöhnlich Glas oder Quarz,zusammengesetzt ist. Der Block 4 enthält eines schwarzes Pigment und weist in ihm ausgebildete Kanäle oder Durchlässe 5, 6, 7 auf. Die Durchlässe 5 und 7 sind an der Außenseite des Teilstückes 4 und der Durchlaß 6 ist zwischen diesen ausgebildet. Der Block 3 ist transparent und weist zwei in ihm ausgebildete Durchlässe 8, 9 auf.

Die verschiedenen Durchlässe können durch eine spanabhebende Bearbeitung und/oder durch Ultraschallbohren hergestellt werden.

Die zwei Blöcke 3 und 4 sind miteinander verschmolzen, so daß zwischen einer Öffnung 10 und einer Öffnung 11 in der oberen Oberfläche des Blockes 3 über die Durchlässe 8, 5, 6, 7 und 9 ein Durchflußweg festgelegt ist. Zwei transparente Platten 12, 13 mit polierten optischen Oberflächen sind nach der Verschmelzung der Blöcke 3, 4 auf die Vorder- und Rückseite des Hauptteils 2 aufgeschmolzen.

Die Verbindungsglieder 14, 15 werden an den öffnungen 10, 11 der Durchlässe 8, 9 am Block 3 befestigt, um einen Anschluß der Fluidmeßzelle 1 an eine externe Vorrichtung zu gestatten. Die Verbindungsglieder 14, 15 sind aus dem gleichen Material wie der Hauptteil 2 hergestellt und sind daran durch Verschmelzen befestigt.

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Jedes Verbindungsglied 14, 15 weist einen mit Gewinde versehenen Teil 16, 17 zum Anschluß an eine Standardfluidleitungskopplung 30 auf. Die Kopplung 30 umfaßt ein röhrenförmiges Verbindungsstück 21, das mit einem Innengewinde versehen ist und auf den Gewindeteil 16 oder 17 aufgeschraubt werden kann. Das Verbindungsstück 21 weist eine hexagonale Außenfläche auf, um seine Griffigkeit zu erhöhen. In das andere Ende des Verbindungsgliedes 21 wird ein Anschlußstück 32 geschraubt. Das Anschlußstück 32 umfaßt einen Gewindeteil 23, durch den das Ende einer Röhre 22 läuft. Die Röhre endet in einem Anschlußstück 29, das einen flachen äußeren Abschluß 26 mit einer Mittenöffnung, durch die das Fluid fließt, aufweist.

Das Teilstück 23 wird so in das Verbindungsglied 21 geschraubt, daß die Oberfläche 26 an die obere Stirnseite 24 oder 25 eines Teilstücks 14 oder 15 anstößt. Das vermeidet jegliche tote Zone zwischen der Röhre 22 und dem Einlaß oder Auslaß der Zelle. Die Verbindung kann durch die Verwendung einer Gegenmutter 27 gesichert werden, um die Möglichkeit des Auslaufens von oftmals toxischem oder korrosivem Testfluid aus der Zelle zu minimieren.

Geeignete Kupplungen 30 werden unter dem Warenzeichen OMNIFIT hergestellt. Die Kupplungen 30 haben Standardgewinde von entweder 1/4 χ 28 (Imperial) oder 6x1 (metrisch).

Die Verbindungsstücke 14, 15 sind vorzugsweise gegeneinander geneigt, so daß beliebige jeweils an die Verbindungsstücke 14, 15 angebrachte Anschlüsse einander nicht im Wege sind.

Im Betrieb ist die Fluidmeßzelle 1 in einem Gerät, wie z.B. einem Spektrofotometer, angeordnet und die Anschlußstücke 14, 15 sind mit der Zuführ- und Rückführleitung für das Testfluid verbunden. Das Fluid durchläuft die Fluidmeßzelle von der an das Anschlußstück 14 angebrachten Zuführleitung bis zu der an das Anschlußstück 15 angebrachten Rückführleitung über den Durchlauf 6. Der Durchlauf 6 ist eine

Analysekammer mit präzisen Abmessungen, durch die während des Gebrauchs der Zelle Licht übertragen wird, um optische Charakteristika eines Fluids in der Zelle zu messen.

Aufgrund der Verwendung der mit Gewinde versehenen Teilbereiche 16, 17 der Verbindungsstücke 14, 15 kann ein erheblich zuverlässigerer Anschluß an eine Zuführ- oder Rückführleitung durchgeführt werden, als dies früher möglich war.

Unter Bezugnahme auf Figur 2 hat eine. Durchflußfluidmeßzelle ihre Öffnungen 10, 11 in relativ geneigten Stirnflächen 18, 20 ausgebildet, zu denen die Verbindungsstücke 14, 15 senkrecht sind, so daß sie voneinander weg geneigt angeordnet sind.

Figur 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, in der eine Fluidmeßzelle 100 einen Testfluideinlaß 101 aufweist, der zu einer auf drei Seiten 103, 104, 105 von einem Fluidmantel 106 umgebenen Analysekammer 102 führt. Der Mantel 106 hat Einlaß- und Auslaßöffnungen, die mit den Anschlußstücken 114, 115 in Verbindung stehen, durch die Fluid eintreten kann, um die Testkammer 102 auf einer konstanten Temperatur zu halten» Die Anschlußteile 114, 115 sind aus demselben Material wie die Fluidmeßzelle 100 ausgebildet und auf sie aufgeschmolzen. Sie sind vorzugsweise voneinander weg geneigt, um einen einfachen Anschluß an eine externe Vorrichtung zu erleichtern. Sie weisen Gewindeteile 116, auf, über die ein Anschluß an herkömmliche mit Gewinde versehene Laborverbinder (nicht gezeigt) herstellt wird.

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Leerseite

Claims

. I 'ATE NTA N ίν'ΛΤτ Κ STREHL "SCITÜBEL-HÖPF SCHULZ 3322488 WIDENMAYKKSTRASSK 17. D-8000 MÜNCHEN 22 STARNA. LIMITED und OPTIGLASS LIMITED DEA-26 149 22. Juni 1983 Fluidmeßzelle PATENTANSPRÜCHE

1.7 Fluidmeßzelle (1), dadurch ge kenn ze i c h net, daß sie einen Fluiddurchlaß (5 bis 11) mit Einlaß-(14) und Auslaßenden (15) aufweist, von denen wenigstens
eines zum Anschluß an eine externe Leitung mit einem Gewinde versehen ist.

2. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßende (14) zum Anschluß an
eine externe Leitung mit einem Gewinde versehen ist.

3„ Zelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßende (15) zum Anschluß an
eine externe Leitung mit einem Gewinde versehen ist.

4- Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekenn zeichnet, daß wenigstens eines der mit einem Gewinde versehenen Enden (14, 15) aus einem mit einem

Gewinde versehenen Teilstück ausgebildet ist, das mit einem Hauptteil der Zelle (2) verbunden ist.

5. Zelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das mit einem Gewinde versehene Teilstück (14, 15) mit dem Hauptteil der Zelle (2) verschmolzen ist.

6. Zelle nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das mit einem Gewinde versehene Teilstück (14, 15) ein Außengewinde aufweist.

7. Zelle nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das mit einem Gewinde ver sehene Teilstück (14, 15) und der Hauptteil (2) aus dem glei chen Material angefertigt sind.

8. Zelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß das genannte Material Quarz oder Glas ist.

9. Zelle nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß sie ein mit Gewinde
versehenes Teilstück für jedes der Einlaß- oder Auslaßenden (14, 15) aufweist und die Teilstücke relativ

geneiat sind.

10. Zelle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilstücke (14, 15) geneigte Endstücke aufweisen, die auf einer planaren Oberfläche des Hauptteils angebracht sind.

11. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Durchlaß (5 bis 11) eine Analysekammer (6) umfaßt.

12. Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß (106) dazu dient, Fluid um die Zelle herumzuleiten, um die Zelle auf einer konstanten Temperatur zu halten.

13. Zelle nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen weiteren Durchlaß (106) aufweist, durch den Fluid geleitet werden kann, um die Zelle auf einer konstanten Temperatur zu halten, wobei dieser Durchlaß Einlaß-(116) und Auslaßenden (117) aufweist, von denen wenigstens eines zum Anschluß an eine externe Leitung mit einem Gewinde versehen ist.

14. Kombination einer Leitung und einer Zelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e η η ze ich η e t , daß die Leitung ein Endstück aufweist, das mit dem Einlaß (14, 114) oder Auslaß (15, 115) des Fluiddurchlasses (5 bis 11) verschraubt ist.

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15. Kombination nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Verbindung (30) aufweist, die an einem Ende mit dem Einlaß oder Auslaß und am anderen Ende mit einem mit Gewinde versehenen Element am Ende der genannten Leitung verschraubt ist.

16. Kombination nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Leitung an ihrem Ende ein Anschlußstück (32) mit einer flachen Grenzfläche aufweist, das mit einer flachen Oberfläche des Einlasses (14) oder Auslasses (15) eine Verbindung herstellt, um zwischen der Leitung und dem Einlaß oder Auslaß toten Raum zu vermeiden.

17. Vorrichtung zur Messung eines Fluidmerkmals durch Hindurchsenden eines Lichtstrahls durch das Fluid, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 13 beinhaltet.