DE9209419U1

DE9209419U1 - Pumpvorrichtung

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Publication number: DE9209419U1
Application number: DE9209419U
Authority: DE
Original assignee: Vermoegensverwaltungs-Kommanditgesellschaft Dr Ing Herbert Knauer & Co & Cie 1000 Berlin De GmbH
Current assignee: Vermoegensverwaltungs-Kommanditgesellschaft Dr Ing Herbert Knauer & Co & Cie 1000 Berlin De GmbH
Priority date: 1992-07-14
Filing date: 1992-07-14
Publication date: 1992-08-27
Anticipated expiration: 2002-07-15

Description

EUROPEAN PATENTATTORNEYS "PATENTANWALTe,

DIPL.HNG. JOACHIM RICHTER DIPL.-ING. HANNES GERBAULET DlPL-ING. FRANZ WERDERMANN

-1986

NEUER WALL 1O KURFÜRSTENDAMM

2OOO HAMBURG 36 10OO BERLIN

«V (0 40)34 00 45/34 00 56 -3- (0 30)8 82 74

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V.92209-III-4972 Mai /Sa

HAMBURG 13.07.1992

Anme L de r:

Vermögensverwa Ltung-Kommanditgesell schaft Dr. Ing. Herbert Knauer & Co. GmbH 8 Cie. Hegauer Weg 38 Berlin 37

Titel

Pumpvorrichtung Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Pumpvorrichtung zum Transport von fließfähigen Medien mittels einer in einer Saugleitung angeordneten einstufigen, einfach wirkenden Kolbenpumpe aus einem Vorratsbehälter in eine Förderleitung, insbesondere zur Förderung von Eluenten bei der Säulenchromatographie.

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Nach dem Stand der Technik sind verschiedene Arten von HydrauLikpumpen bekannt, beispielsweise Zahnradpumpen, FLügeL2eLL en pumpen und KoLbenpumpen.

Zahnradpumpen arbeiten mit zwei kämmenden Zahnrädern, deren Zähne mit der Kapselwand Hohlräume umgrenzen, in denen das Medium transportiert wird. Zur Förderung großer Fluidströme bei niedrigen Drücken werden häufig auch Schraubenpumpen eingesetzt, die rotierende Spindeln aufweisen, die wie schrägverzahnte Zahnräder das Hydraulikmedium in den Gewinde I ücken entlang der Gehäusewand fördern. Bei F I üge I &zgr;e I I en pum pen bewegen sich &rgr; I a11enförmige Verdränger dicht anliegend in einem Rundgefäß rotierend. Bei den Kolbenpumpen werden die Verdrängungsräurne durch einen Zylinder und einen hierin hin- und herbewegbaren Kolben gebildet (einfach wirkende Kolbenpumpen). Darüber hinaus sind noch Kolbenpumpen mit mehreren Kolben in Form von Axialkolbenpumpen und Radialkolbenpumpen bekannt, jedoch sind diese konstruktiv sehr aufwendig und vornehmlich auch für große Fördermengen geschaffen.

Bei der Säulenchromatographie haben diese Kolbenpumpe den Vorteil, daß während des Pumpenhubes pro Zeiteinheit gleichmäßige Volumenmengen bei konstantem Druck gefördert werden können. Nachteilig ist jedoch, daß während des Ansaugtaktes die Förderung unterbrochen wird. Die K onstantförderpumpen , wie beispielsweise eine Flügelzellenpumpe, die grundsätzlich in Betracht kämen,

haben jedoch den Nachteil, daß Druckschwankungen auftreten, die sich störend auswirken und nicht ausgleichbar sind.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pumpvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die konstruktiv einfach aufgebaut ist und die über einen beliebig einstellbaren, vom Kolbenhub unabhängigen Zeitraum bei gleichbleibendem Druck eine Förderung auch von kleinsten F I üssigkeits mengen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmal gelöst; hiernach besteht die Erfindung in der Kombination von zwei S &rgr;rit&zgr; en pumpen, von zwei elektronischen Druckmeß system en und von zwei elektronisch steuerbaren Ventilen, wobei die Kolbengeschwindigkeit zum Ansaugen oder zum Fördern von jeder Spritze unabhängig elektronisch regelbar ist. Des weiteren ist zur Steuerung und Regelung eine zentrale Steuereinheit vorgesehen.

Vortei I hafterweise kann mit einer solchen einfachen Anordnung ohne Unterbrechung die Fördermenge z.B. eines Lösemittels, insbesondere eines Eluenten beliebig dosiert und ohne Druckschwankungen abgegeben werden. Die S &rgr;rit&zgr; en pumpen fördern das Lösemittel jeweils über eine Saugleitung, mit der sie über das jeweilige Dreiwegeventil verbunden sind, aus einem Vorratsbehälter und geben das Lösemittel über eine

Förderleitung, die wiederum von dem jeweiligen Dreiwegeventil abgeht, zu z.B. einer Ana I ysena&rgr;aratur. Dabei vereinigen sich die Förderleitungen beider Spritzenpumpen nach dem jeweiligen Dreiwegeventil zu einer gemeinsamen Leitung. Um eine konstante pulsfreie Förderung des Lösemittels zu erreichen ist die Kontrolle des Arbeitsdruckes beider Spritzenpumpen über das Druckmeßsystem erforderlich. Hierbei wird die Spritzenpumpe, die Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter angesaugt hat, durch das Dreiwegeventil verschlossen und die Flüssigkeit in der Spritzenpumpe so komprimiert, daß der Druck in der S &rgr;rit&zgr; en pumpe dem Arbeitsdruck der anderen Spritzenpumpe, die gerade das Lösemittel zum Analysengerät fördert, entspricht. Dann erfolgt die Umschaltung des DreiwegeventiIs vom Verschluß auf Förderung zum Analysengerät. Zur gleichen Zeit wird die Bewegung des S &rgr;rit&zgr;e&eegr;k&ogr; I bens der zur Zeit arbeitenden Spritzenpumpe gestoppt und das zugehörige Dreiwegeventil geht auf Ansaugposition. Die Druckmeßsysteme müssen elektronisch sein, damit sie mit ihren Signalen in die F ö r de r s t e ue r ung der Spritzenpumpen eingreifen können. Mit dieser erfindungsgemäßen Anordnung wird erreicht, daß ein kontinuierlicher Eluentenfluß ohne PuIsationsstöße während der Umschaltung der S &rgr;rit&zgr; en pum pe &eegr; gewährleistet ist.

Nach einer weiteren erfindungsgemä&bgr; en Anordnung ist es möglich, gleichzeitig zwei verschiedene Lösemittel zu fördern und so einen Gradienten zu fahren. Dabei sind zwei Saug I eitungen aus getrennten Vorratsbehältern vor-

gesehen, so daß jede S &rgr;rit&zgr; en pumpe aus einem anderen Vorratsbehälter ansaugt, womit die Möglichkeit geschaffen ist, entweder zwi schenze i t i g einen Vorratsbehälter auszutauschen, während aus dem anderen noch gesaugt werden kann oder, wie bereits angesprochen, zwei verschiedene Lösemittel in den Vorratsbehältern vorzusehen, so daß beide Flüssigkeiten in einem frei wählbaren Verhältnis gefördert werden können und daß das Verhältnis während des Förderganges verändert werden kann. Dabei erfolgt die Steuerung der Pumpen derart, daß zu beliebiger Zeit mit beliebiger Geschwindigkeit jedes der beiden Lösemittel von einer Pumpe gefördert werden kann. Die Verwendung von Gradienten ist für in der HPLC auftretende Trennungsprobleme notwe'nig.

Steuerungstechnisch kann das Umschalten der Förderung von der ersten Spritzenpumpe auf die zweite Spritzenpumpe über die Ventile auf verschiedene Arten, jeweils nach dem Stand der Steuerungstechnik gelöst werden. Insbesondere bietet es sich jedoch an, eine wie vorangehend beschriebene Drucksteuerung vorzusehen, wobei auch andere Möglichkeiten wie eine Zeit- oder Wegsteuerung, bezogen auf den Kolbenhub im Zylinder wählbar sind. Die Zeitsteuerung, die selbstverständlich auf den Kolbenhub abgestimmt ist, arbeitet unabhängig davon, ob der Kolben tatsächlich seine Umsteuerposition erreicht hat oder ob noch ein Resthub gefahren werden kann. Die Ko I ben hubsteuerung arbeitet hingegen zeit-

unabhängig und wir dadurch bestimmt, daß der KoLben eine bestimmte Stellung erreichen muß, bevor auch die Förderung durch die andere Kolbenpumpe übernommen wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 und 2 jeweils Blockdiagramme der Pumpvorrichtung in zwei verschiedenen Ausführungsf&ogr;rmen

Die Pumpvorrichtung gemäß Fig. 1 besteht aus einem Vorratsbehälter 10 sowie parallel geführten Saugleitungen 11 und 12 mit Dreiwegeventi I en 13 und Diese Dreiwege venti I e 13 und 14 sind mit jeweiligen einfach wirkenden S &rgr;rit&zgr; en pumpen 15 und 16 verbunden und können drei Stellungen, wie Einlaß-, Schließ- und Aus I aßste I Iung , einnehmen. In der Darstellung, gekennzeichnet durch Pfeil 17, ist die Leitung 18 der S &rgr;rit&zgr; en pumpe 15 mit der Förderleitung 19 verbunden, die in die HauptförderIeitung 20 mündet. Gleichzeitig ist die Förderleitung 21 zwischen dem Dreiwegeventil 14 und der HauptförderIeitung 20 nicht geöffnet. Das Dreiwegeventil 14 ist, dargestellt durch den Pfeil 22, auf den Einlaßstellung geschaltet, d.h. der Vorratsbehälter ist über Leitung 12 mit dem Zylinderraum der Kolbenpumpe 16 verbunden, so daß die Spritzenpumpe 16 das Lösemittel einsaugen kann. Während dieser

Zeit fördert die Spritzenpumpe 15 über das Dreiwegeventil 13 in die FörderLeitung 19. Die Hauptförderleitung 20 ist mit dem nicht dargestellten Analysensystem verbunden. Das Druckmeßsystem 24 registriert den Arbeitsdruck. Wenn die Ansaugphase der Spritzenpumpe 16 beendet ist, schließt das Dreiwegeventil den Ausgang der Spritzenpumpe 16. Die elektronische Steuerung des Kolbens der Spritzenpumpe 16 bewirkt einen Vorschub des Kolbens, bis das Druckmeßsystem den gleichen Druck anzeigt wie das Druckmeßsystem der zur Zeit fördernde S &rgr;rit&zgr; en pumpe 15. Bei jetzt gleichem Druck der S &rgr;rit&zgr; en pumpe 15 und 16 können die Dreiwegeventi I e 13 und 14 nunmehr gleichzeitig oder nacheinander umgeschaltet werden ohne zu vernachlässigen, daß stetig Lösemittel durch die Hauptfederleitung 20 gefedert werden muß, so daß keine Drucksteigung oder ein Druckimpuls auftritt. Die Spritzenpumpe 16 übernimmt nun die Förderung, während die Spritzenpumpe 15 aus dem Vorratsgefäß ansaugt. Die Druckmeßsysteme 24 und 25 müssen elektronisch sein, damit sie mit ihren Signalen in die Fördersteuerung der Spritzenpumpen 15 und 16 eingreifen können. Mit dieser Anordnung gemäß Fig. 1 wird erreicht, daß ein kontinuierlicher Eluentenfluß ohne Pu I sationsstöße während der Umschaltung der Spritzenpumpen gewährleistet ist.

Die Anordnung nach Fig. 2 dient hauptsächlich der Gradienten Elution mit zwei Eluenten.

Hierbei sind in den VorratsbehäLtern 26 und 27 verschiedene Lösemittel eingebracht. Beide Spritzenpumpen 15 und 16 können unabhängig voneinander elektronisch gesteuert werden. Die beiden Druckmeßsysteme 24 und 25 gestatten es, wenn ein Dreiwegeventil geschlossen ist, die Pumpen jeweils auf den gleichen Druck der anderen Spritzenpumpe einzustellen, so daß beim öffnen der Dreiwegeventi I e 13 und 14 auf Forder I eitungen und 21 beziehungsweise 20 immer gleicher Druck vorliegt ohne daß D ruekschwa&eegr;kungen auftreten. Die beiden S &rgr;rit&zgr; en pum pe &eegr; 15 und 16 können gleichzeitig oder zu beliebiger Zeit das Lösemittel einsaugen und zu beliebiger Zeit und beliebiger Geschwindigkeit die Lösemittel in die Förder I eitungen 19 und 21 bzw. 20 abgeben, so daß sich ein Gradient ergibt.

Claims

Schutzansprüche:

Pumpvorrichtung zum Transport von fließfähigen Medien mittels zweier einstufigen, einfach wirkenden Pumpen aus einem Vorratsbehälter in eine Förderleitung, insbesondere zur Förderung von Eluenten bei der Sau I enchromatographie ,
dadurch gekennzeichnet,

daß zwei in getrennten Saugleitungen (11, 12) angeordnete elektronisch steuerbare DreiwegeventiIe mit Einlaß-, Schließ-, AusIaßste I Iung (13, 14) jeweils einer unabhängig voneinander elektronisch geregelten Spritzenpumpe vorgeschaltet sind, wobei zwischen den Dreiwege&ngr;e&eegr;ti I en (13, 14) und den Spritzenpumpen (15, 16) jeweils ein Druckmeßsystem (24, 25) vorgesehen ist und daß der Hub der beiden in dieselbe Förderleitung (20) pumpenden Spritzenpumpen (15, 16) druckgesteuert ist.

Pumpvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreiwege venti I e (13, 14) erst in Aus I aßste I Iung gehen die die Förderung des Eluenten durch die Förderleitung (20) ermöglicht, wenn der Arbeitsdruck, der über die Druckmeßsysteme (24, 25) ermittelt wird, bei beiden S &rgr;rit&zgr; en pumpen (15 und 16) gleich ist.

3. Pumpvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Saug Leitungen (11, 12) Eluenten aus einem Vorratsbehälter (10) fördern.

. Pumpvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß über die SaugLeitungen (11, 12) aus jeweils unterschiedlichen Vorratsbehältern (26, 27) Eluenten gefördert werden.

5. Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzenpumpen (15, 16) gleichzeitig oder zu beliebiger Zeit den oder die Eluenten einsaugen können und daß die beiden Spritzenpumpen (15, 16) zu beliebiger Zeit mit beliebiger Geschwindigkeit die oder den Eluenten fördern können.

6. Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine zentrale Steuereinheit vorgesehen ist, die die Förderung durch die S &rgr;rit&zgr; en pumpen (15, 16) sowie das Schalten der Dreiwegeventile (13, 14) mit den von den D r u c kme ß sy s t einen (24 und 25) gelieferten Signalen koordiniert.