DE3504130C2

DE3504130C2 - Vorrichtung zum Einbringen einer Flüssigkeitsprobe in eine Gaschromatographen-Säule

Info

Publication number: DE3504130C2
Application number: DE19853504130
Authority: DE
Inventors: Rainer Dr. 5630 Remscheid Fülling
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-02-07
Filing date: 1985-02-07
Publication date: 1986-11-27
Also published as: DE3504130A1

Description

a) mindestens einem in die Verdampfungskammer mündenden Anschluß zur Aufnahme von unter Oberdruck stehendem Trägergas;

b) einer die Verdampfungskammer auf dem der Gaschromatographen-Säule abgewandten Ende gegen die Außenatmosphäre dicht verschließenden Armatur;

c) einem die Armatur axial durchdringenden Nadelführungskanal ;

d) einem axial von der Mündung des Nadelführungskanals in die Verdampfungskammer in den Nadelführungskanal mündenden Querkanal;

e) einer den Nadelführungskanal durchdringenden axial beweglichen, von außen einführbaren Kappillarnadel;

f) einem durch einen vorbestimmten Durchmesserunterschied zwischen dem Innendurchmesser des Nadelführungskanals und dem Außendurchmesser der Kapillarnadel sich bildenden Ringspalt auf mindestens einem Teil der zwischen Verdampfungskammer und Querkanal liegenden Länge des Nadelführungskanals,

dadurch gekennzeichnet, daß

g) die Kapillarnadel (1) zwischen Außenatmosphäre und Querkanal (17) gegenüber dem Nadelführungskanal (11) abgedichtet ist;

h) die Kapillarnadel (1) in eine erste Reinigungsstellung verschiebbar ist, in welcher sich ihr freies Ende (25) in dem Nadelführungskanal (11) im Bereich zwischen Verdampfungskammer (13) und Querkanal (17) befindet und

i) in eine zweite Injektionsstellung verschiebbar ist, in welcher sich ihr freies Ende (25) außerhalb des Nadelführungskanals (11) innerhalb der Verdampfungskammer (20) befindet bzw. in die Gaschromatographen-Säule (23) mündet,

j) wobei der Ringspalt (29), der Überdruck des Trägergases und die Förderrate der Probenoder Reinigungsflüssigkeit so aufeinander abgestimmt sind, daß in der Reinigungsstellung die gesamte aus der Kapillarnadel (1) austretende Proben- oder Reinigungsflüssigkeit durch den Überdruck des Trägergases in den Ringspalt (29) gedruckt wird, von dort zum Querkanal (17) gelangt und aus diesem abgeführt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Armatur (10) einen in die Verdampfungskammer (20) gegebenenfalls bis in den Bereich der Gaschromatographen-Säule (23) reichenden, kanülenartigen Fortsatz (16) aufweist in dessen Inneren der Nadelführungskanal (11) verläuft

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die

to Kapillarnadel (1) außerhalb der Armatur (10) im wesentlichen dicht in einen zylindrischen Probenbehälter (4) eintaucht derart daß durch eine Relativbewegung zwischen Probenbehälter (4) und Kapillarnadel (I) eine Pumpbewegung entsteht, wobei die Kapillarnadel (1) als Kolben und der Probenbehälter (4) als Zylinder dienen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß die Kapillarnadel (1) etwa U-förmig gebogen ist und die Probenbehälter (4) etwa achsparallel zum Nadelführungskanal (11) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet daß ein erster Antrieb zur axialen Bewegung der Kapillarnadel (1) relativ zur Armatur

(10) vorgesehen ist während ein weiterer Antrieb zur axialen Bewegung eines Probenbehälters (4) relativ zur Kapillarnadel (1) dient.

<■» Λ/ :~L* U λ

£.. Tutiii.iiiutig iiai.il ni

L. < J_J L. 1

LH l, uauuiwi gekenn

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einbringen einer Flüssigkeitsprobe in eine Gaschromatographen-Säule mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, daß Verdampfungskammern von Gaschromatographen während der Injektion einer Flüssigkeitsprobe und möglichst auch vorher und nachher von der Außenatmosphäre getrennt sein sollen. Eine althergebrachte Technik, die auch heute noch sehr häufig benutzt wird, besteht in der Verwendung eines Septums, das die Verdampfungskammer hermetisch absperrt und mittels einer Injektionsnadel oder dergleichen durchstoßen werden muß. Nach dem Zurückziehen der Injektionsnadel schließt sich die kleine Öffnung wieder durch die Elastizität des Septummaterials. Obwohl so die Hermetisierung recht gut gelingt können jedoch gewisse Nachteile auftreten, die in erster Linie in thermischen Zersetzungsprodukten des Septums sowie im Ablösen

so kleiner Materialteilchen, die sich ebenfalls zersetzen können, bestehen. Die Zersetzungsprodukte können das Meßergebnis in unzulässiger Weise verfälschen. Außerdem haben Septen nur eine begrenzte Lebensdauer und müssen des öfteren ersetzt werden. Schwierigkeiten bcreitet auch das Reinigen von Probenrückständen, insbesondere von hochsiedenden, die sich an der Injektionsnadel selbst befinden. Man benutzt das Trägergas als Waschgas, muß jedoch im allgemeinen die Injektionsnadel entfernen und extern reinigen. Zumindest die aus der

zeichnet, daß sich der Nadelführungskanal (U) axial um ein vorbestimmtes Maß von seinem inneren und äußeren Ende entfernt zu einem Sammelraum (13) größeren Durchmessers erweitert, in welchen der Querkanal (17) mündet, wobei sich in der Reinigungsstellung das Ende (25) der Kapillarnadel (1) sich zwischen Sammelraum (13) und innerem Ende des Nadelführungskanals (11) befindet.

VCIWClIUUlIg CI1L3LCIIC11UCII Π UUlCIIIC

werden durch eine dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechende Einrichtung nach der DE-OS 30 01 425 beseitigt. Der Nadelführungskanal dieser Einrichtung besitzt ein drehbares Ventil, welches in einer ersten Stellung einen Durchlaß für die Kapillarnadel öffnet und in einer zweiten Stellung bei entfernter Kapillarnadel verschließt. Eine Verbindung zur Außenatmosphäre wird dadurch verhindert, daß in den Durchlaß über ei-

nen Querkanal im Ventil Trägergas mit Oberdruck eingeleitet wird. Der Nachteil besteht hier darin, daß ein drehbares Ventil notwendig ist, die Kapillarnadel entfernt werden muß und keine wirksame Reiiugungsmöglichkeit vorhanden ist Eine solche Einrichtung eignet sich daher kaum für einen automatisierten Ablauf hoher Präzision.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der in Rede stehenden Art so auszugestalten, daß auch ohne Entfernen bzw. Wechseln der Kapillarnadel ein einfacher, wirkungsvoller Reinigungsvorgang nicht nur der Verdampfungskammer selbst, sondern auch der Verunreinigten Nadelteile ermöglicht wird. Dieser Reinigungsvorgang soll mit einem Minimum an bewegten Einzelteilen auskommen, soll automatisiert ablaufen können, im Rahmen üblicher Abmessungen zu verwirklichen sein, keine unnötigen Totvolumina erzeugen bzw. Probenvolumina benötigen und unabhängig davon wirksam sein, ob in die Verdampfungskammer oder die Säule selbst injiziert wird. Weiterhin soll die Ausgestaltung auch dann anwendbar sein, wenn ein Split notwendig ist

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt darin, daß zunächst die Kapillarnadel in der Vorrichtung verbleiben kann. Weiterhin sehr vorteilhaft ist es, daß in der Reinigungsstellung nicht nur die Nadelinnenseite, sondern auch die Nadelaußenseite gereinigt wird. Da n.ur axial gerichtete Bewegungen auszuführen sind, eignet sich die erfindungsgemäße Lösung außerordentlich gut für einen automatischen Ablauf ohne jede Beeinträchtigung der Meßgenauigkeit

Anspruch 2 richtet sich auf die Erweiterung des Nadelführungskanals zu einem Sammelraum.

Anspruch 3 bezieht sich auf einen in die Verdampfungskammer hineinragenden kanülenartigen Fortsatz der Armatur, in welchem der Nadelführungskanal verläuft.

Anspruch 4 beschreibt das Zusammenwirken der Kapillarnadel und eines Probenbehälters für einen Pumpvorgang.

Anspruch 5 bezieht sich auf eine U-förmige Kapillarnadel.

Anspruch 6 richtet sich auf Antriebe zur Bewegung der Kapillarnadel bzw. des Probengefäßes.

U-förmig geformte Kapillarnadeln sind an sich bekannt (DE-AS 22 11 783), wurden jedoch bisher nur zur Durchstoßung eines Septums benutzt. Das Führen einer Kapillarnadel in einer Hilfskanüle, die in den Verdampfungsraum hineinragt ist durch die DE-OS 32 07 386 bekannt, jedoch benutzt auch die dort beschriebene Vorrichtung ein Septum. Die Frage der Reinigung wird nicht angeschnitten, eine durch einen äußeren Antrieb in zwei Stellungen bewegbare allerdings nur partiell hohle, U-förmige Nadel ist durch die DE-AS 23 18 492 bekannt In einer ersten Stellung ist eine öffnung in der Nadelwand mit einer Füllkammer verbunden, in welche eine Einlaß- und eine Auslaßöffnung für die Probenflüssigkeit oder das Probengas münden. Die andere öffnung in der Nadel ist in dieser Stellung mit einer Ableitkammer verbunden. In einer zweiten Stellung der Nadel wird die andere öffnung mit Überdruck beaufschlagt, so daß die Probenflüssigkeit aus dem Inneren der Nadel aus der ersteren öffnung in die Verdampfungskammer gefördert wird, wobei die Füllkammer und die Ableitkammer durch den Mantel der Nadel und entsprechende Dichtungen isoliert werden. Diese Vorrichtungen sind dazu gedacht Proben aus einem größeren Volumen, z. B. einem permanenten Strom ohne Berührung mit der Außenwelt zu entnehmen. Sie ist jedoch nicht dazu geeignet Proben aus Probenbehältern zu entnehmen. Weiterhin kann das in die Verdampfungskammer gelangende Rohr ^ bzw. Stangenstück nicht ausreichend gereinigt werden, da es nur vom Trägergai", jedoch nicht von einer Reinigungsflüssigkeit oder einer zur Reinigung dienenden neuen Probenflüssigkeit benetzbar ist

Anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert

F i g. 1 zeigt die Vorrichtung mit einer U-förmigen Kapillarnadel in der Injektionsstellung.

F i g. 2 zeigt in einem vergrößerten Ausschnitt die in der Reinigungsstellung in den Nadelführungskanal zurückgezogene Kapillarnadel.

Eine Kapillarnadel 1 taucht mit ihrem außen liegenden Ende 2 in einen als Zylinder 3 dienenden und zur Aufnahme einer Proben- oder Reinigungsflüssigkeit bestimmten Hohlraum innerhalb eines Probenbehälters 4 ein. Der Probenbehälter ist in einer nicht näher dargestellten Vorrichtung 5 z. B. einem Proben-Karussell, gehalten und kann zusammen mit dieser axial entsprechend den Richtungen der Pfeile 6 bewegt werden. Die Kapillarnadel 1, die aus Glas, Quarz oder Metall bestehen kann oder auch als durch ein Metallröhrchen armierte Glas- oder Quarzkapillare ausgeführt sein kann, hat entgegen der zeichnerischen Darstellung einen Innendurchmesser im Bereich von einigen hundertstel bis einigen zehntel Millimetern. Die Kapillarnadel 1 ist beiderseits eines Bogens 7 in einer Halterung 8 aufgenommen, die sich in Achsrichtung zusammen mit der Kapillarnadel 1 gemäß den Pfeilen 9 bewegen läßt. Eine Armatur 10 besteht aus mehreren miteinander z. B. durch Verschrauben verbundenen Einzelteilen 10a, 10Z> und 10c. Ein Nadelführungskanal 11 beginnt an der Außenseite des Einzelteils 10a, verläuft durch eine ringförmige, z. B. aus Polytetrafluorethylen bestehende Dichtung 12 zwischen den Einzelteilen 10a und 10ό und gelangt dann zu einem Sammelraum 13 größeren Durchmessers, an dessen entgegengesetzten Ende ein Führungsröhrchen 14 mit seinem Ende 15 in den Sammelraum 13 hineinragt. Das Führungsröhrchen 14 ist fest und dicht z. B.

durch Löten mit dem Einzelteil 10c verbunden, durchdringt dieses und bildet dann einen kanülenartigen Fortsatz 16. Der Nadelführungskanal U verläuft durch das Führungsröhrchen 14. Am unteren Ende des Hohlraums 13 mündet ein Querkanal 17, an den eine Ableitung 18 angeschlossen ist. Die Armatur 10, speziell das Einzelteil 10c, wird an einen hier nicht in allen Einzelheiten dargestellten Heizblock 19 angeschlossen, welcher in seinem Inneren eine Verdampfungskammer 20 besitzt, in welche das Ende des kanülenartigen Fortsatzes 16 hineinragt. In die Verdampfungskammer 20 mündet ein Trägergasanschluß 21, der mit einer Zuleitung 22 verbunden ist. Dem Fortsatz gegenüberliegend ragt das Ende einer Gaschromatographen-Säule, im folgenden kurz Säule 23 genannt, in die Verdampfungskammer 20 hinein. Die Säule 23 kann dabei auch in einem Röhrchen 24 geführt sein. Die Kapillarnadel 1 durchdringt in der in Fig. 1 dargestellten Injektionsstellung den gesamten Nadelführungskanal 11 und ragt über das Ende des Fortsatzes 16 hinaus in die Verdampfungskammer 20 hinein. Es ist leicht ersichtlich, daß das Ende 25 der Kapillarnadel 1 auch bis in oder an die Säule 23 geführt werden kann, so daß auch eine On-Column-Injektion, d. h. eine Injektion in die Säule 23 möglich ist.

10

15

In F i g. 2 ist in einer Ausschnittvergrößerung die Kapillarnadel 1 in der Reinigungsstellung dargestellt Man erkennt, daß das Ende 25 sich nun innerhalb des Nadelführungskanal 11 in dem Führungsröhrchen 14 befindet. Wenn Proben- oder Reinigungsflüssigkeit durch das 5 Innere 26 der Kapillarnadel 1 entsprechend den Pfeilen 27 in Richtung Verdampfungskammer 20 strömt, trifft sie am Ende 25 der Kapillarnadel 1 auf den Überdruck des Trägergases (Pfeile 28), wodurch eine Umlenkung in den zwischen Kapillarnadel 1 und Führungsröhrchen 14 bestehenden Ringspalt 29 erfolgt, durch den das Gas-Flüssigkeitsgemisch entsprechend den Pfeilen 30 bis zum Sammelraum 13 und von dort über den Querkanal 17 zur Ableitung 18 strömt. Die Positionierung der Kapillarnade! 1 in die verschiedenen Stellungen erfolgt durch Bewegung der Halterung 7, deren Antrieb mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder elektro-magnetisch sein könnte. Beim Positionieren werden Halterung 8 und Vorrichtung 5 zweckmäßigerweise gemeinsam relativ zu der ortsfesten Armatur 10 bewegt, während für den eigentlichen Pumpvorgang zum Reinigen oder Injizieren eine Relativbewegung zwischen Vorrichtung 5 mit Probenbehälter 4 und der Kapillarnadel 1 bzw. der Halterung 8 stattfinden muß. Auch hier stehen dem Konstrukteur verschiedene Antriebsmöglichkeiten zur Verfügung.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So muß die Kapillarnadel natürlich nicht U-förmig sein, sondern kann z. B. auch gerade sein. Neben automatisierten Injektionen kann auch manuell in die Kapillarnadel oder eine damit verbundene Erweiterung injiziert werden. Die Gestaltung der Armatur spielt im einzelnen für die Erfindung keine Rolle. Auch einstückige Ausführungen sind denkbar. Alle Einrichtungen, die sonst an Gaschromatographen üblieh sind, wie Kühlungen, Heizungen, Splits usw. körnen unverändert weiter verwendet werden.

Innere Pfeile Pfeile Ringspalt Pfeile

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

	Bezugszeichenliste	Kapillarnadel
1	Ende
2	Zylinder
3	Probenbehälter
4	Vorrichtung
5	Pfeile
6	Bogen
7	Halterung
8	Pfeile
9	Armatur
10	Einzelteil
10a	Einzelteil
iOb	Einzelteil
10c	Nadelführungskanal
11	Dichtung
12	Sammelraum
13	Führungsröhrchen
14	Ende
15	Fortsatz
16	Querkanal
17	Ableitung
18	Heizblock
19	Verdampfungskammer
20	Trägergasanschluß
21	Zuleitung
22	Säule
23	Röhrchen
24	Ende
25

40

45

50

55

60

65

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Einbringen einer Flüssigkeitsprobe in eine Gaschromatographen-Säule über eine mit dem Eingang der Gaschromatographen-Säule verbundene Verdampfungskammer sowie zum Entfernen von Probenrückständen durch einen Reinigungsvorgang mit