DE2017242A1 - Dosierventil und Verfahren zur Einfuhrung einer bestimmten Menge eines unter Druck stehenden Mediums in eine Anah sierapparatur - Google Patents

Description

PATEN ΓΑ Ν WALV

DR. HANS ULRICH MAY

D 8 MÜNCHEN 2, OTTOSTRASSEIa 2 £Π 7 / A

TELEGRAMME: MAYPATENT MÜNCHEN TELEFON CO81O 09 36 82

^{B 3132 MEM} München» 10. April 197©

E-14-P-1/846 . .

Entreprise de Recherches et d*Activities Petroliires

in Paris / Prankreich

Dosierventil und Verfahren zur Einführung einer bestimmten Menge eines unter Druck stehenden Wedrums in eine Analysierapparatus

Die instrumenteile Analyse von Medien maß sehr genaue quantitative Ergebnisse liefern, was eine der Gründe ist, weshalb die Gas.«?: ;, Chromatographie mehr und mehr verwendet wird. Diese Genauigkeit hängt von Einflüssen ab, die sehr häufig mit der Qualität der Apparatur zusammenhängen, wobei einer der wichtigsten Einflüsse die repräsentative Einführung .der zu analysierenden Probe ist.

Es besteht nämlich die große Gefahr, die Druck« und Temperaturbedingungen des Mediums während der Probenahme «ad deir Einführung in die Analysierapparatur zu verändern, und-wenn sich die Probe bsi verhältnismäßig hohem Druck und verhältnismäßig hoher Temperatur befindet, besteht die Gefahr» daB eine vom Original-material" erheblich verschiedene Probe analysiert wird- Außerdem ist.es notwendig, die Probe in solcher weiss einzuführen» daß sie am Kopf der Analysierkolonne so "kompakt" wie möglich eintrifft, dar

sonst die Analyse des Gases oder der verdampfte» Flüssigkeit. viel weniger wirksam ist»

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Außerdem muß das Volumen der Probe möglichst gering sein, da zu voluminöse Proben die Kolonne überladen und eine Veränderung der Retentionsvolumina herbeiführen können. Ferner muß das Volumen der Probe möglichst reproduzierbar sein.

Gegenwärtig erfolgt diese Einführung von Proben im allgemeinen mittels ©ines Ventils, das mit einer Probenahmenebenleitung von bekanntem Volumen versehen ist» oder mit Hilfe einer Injektionsspritze (für subkutane Injektion)

Das erstgenannte System ermöglicht zweifellos eine bessere Reproduzierbarkeit der Proben, jedoch ist weder beim einen noch beim anderen dieser Systeme die abgenoiamene und in die^/Analysierapparatur eingeführte Probe wirkliefe repräsentativ.

Andererseits stellt die Analyse von unter Druck stehenden Gasen schwierige Probleme hinsichtlich der quantitativen Bestimmung von darin enthaltenen schweren Kohlenwasserstoffen- Diese Bestimmung, die gelegentlich vernachlässigt werden kann, muß jedoch in bestimmten Fällen mit größter Genauigkeit durchgeführt werden, beispielsweise bei der geaauen Betriebskontrolle eines Gasbehandlungszentrums oder der Bestissiraiig des rlickgewonnenen Benzins in der Dampfphase einer stufenweise*! (differentiellen) Freisetzung von Kondensatgas (de gaa ä condensat}.

Die Erfindung bezweckt die Erfüllung dieser Bedingungen durch ein Dosierventil sur einführung ein©s unter-Druck stehenden Mediums in eine Analysierapparatur, das die abgenommene Probe unter Temperatur- und PruckfoedingnEgeji ähnlich den im Kreis, wo sie abgenommen wurde» fe@»setesöeii hält und gleichzeitig die ge-

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naue Dosierung dieser Probe und infolgedessen deren Reproduktion ermöglicht·

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß erfüllt durch ein Dosierventil, das ein rohrförmiges Gehäuse besitzt, welches am einen seiner Enden durch eine feststehende Nadel und am anderen. Ende durch eine bewegliche Nadel verschlossen und zwischen diesen Nadeln mit einem Einlaß und einem Auslaß für das Medium versehen ist und eine in diesem Gehäuse gleitend gehaltene und durch die bevegliche Nadel gegen die feste Nadel und durch ein elastisches System gegen einen inneren, mit dem Gehäuse fest verbundenen Anschlag gedrückte, von einem der Dosierung dienenden Mittelkanal durchbohrte Falle aufweist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung besitzt dieses Dosierventil Führungsvorrichtungen, welche die bewegliche Nadel bei der Verschiebung zwischen einer Öffnungstellung des Ventils, vo das Medium eintritt, und einer Einspannstellung der Falle, wo die

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Falle gegen die feste Nadel gedrückt und die Dosis des au an^-L. sierenden Mediums isoliert ist, führen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Falle mit Längskanälen für den Durchlaß eines Ventilspülmediums ausgebildet, die durch die Berührung der Falle mit dem mit dem Ventilgehäuse fest verbundenen Anschlag verschlossen werden.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Dosierung und Einführung von Proben mittels dieses oder jedes entsprechenden Dosierventils, welches darm besteht,- nach erfolgtem Spülen des Ventils das zu analysierende Medium in die Gesamtheit des Ventils einzuführen, das Ventil zu schließen und so eine bestimmte Menge des Mediums in einer Falle zu isolieren, das Ventil rings um

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diese Falle mittels eines Lösungsmittels oder neutralen Gases bis zur vollständigen Entfernung des außerhalb der Falle befindlichen su analysierenden Mediums zu spülen* das Ventil mit der Analysierapparatur zu verbinden, ein Trägergas einzuführen und die Falle zu öffnen, wodurch das Trägergas praktisch sofort die Probe in die Analysierapparatur mitnimmt.

Die Probe wird so in das Innere des Mittelkanals der Falle eingeführt und dort eingeschlossen, ohne komprimiert noch dekomprimiert und ohne erwärmt oder gekühlt zu werden. Sie wird anschließend durch ein ihr gegenüber chemisch neutrales Trägergas sehr rasch in die Analysierapparatur mitgenommen, wobei ihr Zustand und ihre Eigenschaften nicht verändert sind.

Außerdem besitzen die später gezogenen Proben genau die gleichen Werte, da der Hittelkanal eine bestimmte Abmessung und ein ganz bestimmtes Volumen besitzt. Vegen der leichten Reinigung vor und nach der Dosierung bzw. Bestimmung oder Probenahme wird tatsächlich nur die in der Falle isolierte Dosis des Mediums in die Analysierapparatur eingeführt.

Dieses Dosierventil besitat außerdem geringe Abmessungen, wodurch es vor und nach dem Füllen des Dosierkanals gewogen werden kann.

Verschiedene weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich im übrigen aus der folgenden Beschreibung einer nur als Beispiel angegebenen Ausführungsform, die im Längsschnitt in der beigefügten einzigen Figur gezeigt ist.

Das erfindungsgemäße Dosierventil besitzt ein Gehäuse 1, das vorzugsweise die Form eines. Prismas mit quadratischer Basis hat und eine Mittelbohrung 2 aufweist, die an ihrem unteren Ende

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durch einen Einschraubstopfen 4 verschlossen ist, der eine Nadel oder einen Zentrierkonus 6 trägt» der in das Gehäuse 1 eingeschraubt und diesem gegenüber unbeweglich gehalten ist. An seinem oberen Teil ist das Gehäuse 1 durch eine zweite Nadel 8 verschlossen, die sich in einer Stange 10 fortsetzt, welche frei durch einen auf das Gehäuse 1 geschraubten Kappe 12 geführt ist, die eine Stopfbüchse 14 gegen die Stange 10 drückt und so die Durchführung der Stange abdichtet. Oberhalb der Nadel 8 bildet diese Stange 10 eine Spindel 16, die in ein Innengewinde der Bohrung 2 eingeschraubt ist. .

Das Gehäuse 1 weist im Übrigen eine Einlaßöffnung 18 auf> die durch dieGehäusewand führt und unterhalb der Nadel 8 mündet, sowie eine Auslaßöffnung 20 in der Nähe der Nadel 6. Jede dieser Öffnungen 18 und 20 setzt sich in einem Anschlußstück 19 bzw. 21 fort, welches die abnehmbare Verbindung der Einlaßöffnung mit dem Kreislauf des zu analysierenden Mediums oder einem Kreislauf des Trägermediums fczw der Auslaßöffnung 20 mit der Analysierapparatur oder einer Absaugeinrichtung für die Medien ermöglicht. Diese beiden Anschlußstücke 19 und 21 ermöglichen auch, mehrere Ventile auf einem entsprechenden Bügel in Reihe zu verbinden. Zwischen diesen beiden öffnungen, d.h. zwischen den Nadeln 6 und 8,besitzt das Gehäuse eine Schulter 22, die einen nach innen vorspringenden Anschlag bildet, gegen den in der in der Figur gezeigten Stellung eine zylindrische Falle 24 anschlägt, die eine Mittelbohrung 26 besitzt und durch eine rings um die Nadel 6 gehaltene Feder 28 gegen den Anschlag 22 gedrückt wird.

Die Falle 24 weist'auch an ihrem Umfang Längskanäle 30 von geringem Durchmesser auf, beispielsweise 3 solcher Lähgskanäle, welche an den beiden gegenüberliegenden Stirnseiten der Falle

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münden und durch Berührung der Falle mit dem Anschlag 22 verschlossen werden.

In der gezeigten Stellung ist die Nadel 8 bis zur Berührung mit dem Einlaß des Kanals 26 eingeschraubt und verschließt diesen, während die Feder 28 die Falle 24 gegen den Anschlag 22 drückt, wodurch die Längskanäle 30 ebenfalls verschlossen sind.

Vor Beginn der Abnahme einer Probe, welche der Analysiervorrichtung zugeführt werden soll, wird die Nadel 8 durch Herausschrauben der Spindel 16 nach oben gebracht, und das Ventil wird nach Anschluß der Auslaßöffnung 20 an die Absaugleitung gespült. Die Kanäle 30 sind durch die Berührung der Falle 24 mit dem Anschlag 22 unter der Wirkung der Feder 28 verschlossen, während der Dosierkanal 26 offen ist.

Dann wird die Einlaßleitung 18 mit dem Kreis des zu analyierenden Mediums verbunden, das in das Innere des Ventils eindringt und insbesondere durch den Kanal 26 hindurchfließt und diesen füllt. Wenn das Ventilgehäuse gefüllt ist, wird die Nadel 8 durch Einschrauben nach unten gebracht» sodaß sie die Falle 24 gegen die feststehende Nadel 6 drückt. Der Dosierkanal 26 ist so an seinen beiden Enden geschlossen, und das darin enthaltene Medium ist isoliert und abgeschlossen, Es bildet die anschließend zu analysierende Probe.

Da dieses Medium völlig frei in das Ventil eingetreten ist und weder einer Kompression noch einer Entspannung ausgesetzt wurde, befindet es sich im Dosierkanal 26 unter den gleichen Bedingungen wie in dem. Kreis, aus dem es entnommen wurde» Sein Druck und seine Temperatur .bleibe» MaverSnder-t. Das Volumen d&w Probe ist genau bekannt, da ieg .dsr ICapasitit des Besiorkanals 26 entspricht. Bei

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Bedarf kann das Ventil isoliert und zur überprüfung des Gewichts der Probe gewogen werden.

Außerdem ist der Dosierkanal 26 durch die Nadeln 6 und 8 fest verschlossen* Man kann daher die Einlaßöffnung 18 mit einer Quelle eines Trägermediums verbinden, d.h. eines bezüglich des zu analysierenden Mediums neutralen Mediums, beispielsweisφin Petroläther, das in das Ventil eindringt, es vollständig spült und durch die mit der Auslaßöffnung 20 verbundene Äbsaugleitung entweicht. Da die Falle gegen die Nadel 6 gedrückt ist, sind die Längskanäle 30 offen, und das Spülmedium kann frei durch das Ventil strömen. Diese Spülung wird fortgesetzt, bis im Ventil absolut keine Spur des zu analysierenden Mediums mehr vorhanden ist. Gegebenenfalls kann durch Untersuchung des austretenden Sptilmediums in einer überwachungsapparatur der Erfolg der Reinigung kontrolliert werden.

Wenn das Ventil so gereinigt ist und in seinem Innenraum nur noch die im Dosierkanal 26 eingeschlossene Probe vorhanden ist, wir, das Ventil sowohl von den beiden Quellen von Medium wie von der AnalysierApparatur isoliert. Es wird mit Druckluft und im Trockenschrank getrocknet. Anschließend wird es von neuem mit der .Trägergasquelle verbunden, und das Trägergas wird durch das Ventil hindurchgeleitet, während es, beispielsweise auf einem mit Heizwiderständen versehenen Bügel, bis auf die gewünschte Temperatur erwärmt wird, um dieFalle 24 und die Probe auf die Temperatur des Kreises des zu untersuchenden Mediums zu bringen..

Nach Stabilisierung der Temperatur wird die Auslaßöffnung 20 mit der Analysierapparatur, beispielsweise einer Chromatographiereinrichtung, verbunden und die Nadel 8 nach oben bewegt. Der Dosierkanal 26 wird so geöffnet und das durch die Einlaßöffnung 18

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darin eintretende Trägergas nimmt die Probe des zu analysierenden Mediums in Richtung der Auslaßöffnung 20 mit, wodurch die Einführung der Probe in die Analysierkolonne im wesentlichen augenblicklich erfolgt.

Da die Probe durch die Abmessungen des Dosierkanals genau begrenzt ist und im Ventil keinerlei Teilchen, Tasche oder Rest des zu analysierenden Mediums verblieben ist, können leicht so oft wie nötig identische Proben reproduziert werden. Außerdem befindet sich diese Probe unter genau den gleichen Bedingungen wie in dem Kreis, aus dem sie entnommen wurde.

Zahlreiche Injektionen reiner Verbindungen, die mit Hilfe dieses Dosierventils bei Drücken bis zu 200 kg/cm durchgeführt wurden, haben bewiesen^ daß die Reproduzierbarkeit der Proben tatsächlich ausgezeichnet ist*

Außerdem ist das Dosierventil klein und sehr handlich und besitzt auch ein sehr geringes Gewicht in der Größenordnung von 35 g > wodurch es leicht gewogen und infolgedessen die Masse der Probe ganz genau bestimmt werden kann.

Das gleiche Dosierventil ermöglicht die Dosierung von Proben mit verschiedenem Volumen, da die Abmessungen der Falle sowohl hinsichtlich ihrer Länge wie des Durchmessers des Mittelkanals (Dosierkanals) verändert werden können. Es können beispielsweise Proben von 5 bis 311 Mikroliter mit Fällen von 6 oder 10 mm Länge» die einen Mittelkanal von 1 bis 2 mm Durchmesser aufweisen, abgenommen werden.

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Claims (9)

1. Patentansprüche

   J Dosierventil zur Einführung eines unter Druck stehenden Mediums in eine Analysier Apparatur, gekennzeichnet durch ein rohrförmiges Gehäuse, das an einem seiner Enden durch eine feststehende Nadel und am anderen Ende durch eine bewegliche Nadel verschlossen und zwischen ,diesen Nadeln mit einer Einlaß- und einer Auslaßöffhung für das Medium versehen ist, und eine in diesem Gehäuse verschiebbare, einen der Dosierung dienenden Mittelkanal aufweisende Falle, die durch die bewegliche Nadel gegen die feste Nadel und durch ein elastisches System gegen einen mit dem Gehäuse fest verbundenen inneren Anschlag gedrückt wird.
2. 2. Dosierventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Führung der beweglichen Nadel bei ihrer Verschiebung zwischen einer Öffnungsstellung des Ventils, in welcher das Medium eindringt, und einer Schließstellung, in der sie die Falle gegen die feststehende.-. Nadel drückt und die Dosis des zu analysierenden Mediums isoliert,
3. 3. Dosierventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Falle von Längskanälen für den Durchtritt eines Reinigungsmediums des Ventils durchbohrt ist, welche durch die Berührung der Falle mit dem Anschlag verschlossen werden,, welcher mit dem Ventilgehäuse fest verbunden ist.
4. 4. Dosierventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß drei Längskanäle in regelmäßigen Abständen über den Umfang der Falle

   verteilt vorgesehen sind.
5. 5. Dosierventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Nadel durch eine Stange verlängert ist, die durch einen ¥er^chj.ui|stopfan am Ende des Ventils geführt

   BAD

   ist, in diesem Stopfen verschiebbar und von einer Stopfbüchse umgeben ist. .
6. 6. Dosierventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag aus einer inneren Schulter des zylindrisch ausgebildeten Gehäuses besteht.
7. 7. Verfahren zum Dosieren und Einführen eines Mediums in eine Analysierapparatur mittels eines Dosierventils, insbesondere eines Dosierventils gemäß den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach Spülen des Dosierventils das zu analysierende

   " Medium in die Gesamtheit des Dosierventils eingeführt wird, das Dosierventil geschlossen und dabei eine bestimmte Menge des Mediums in einer Falle isoliert wird, das Dosierventil rings um diese Falle mittels eines neutralen Mediums gespült wird, bis das außerhalb der Falle befindliche zu analysierende Medium vollständig entfernt ist, dann das Dosierventil mit der Analysierapparatur verbunden, ein Trägergas eingeführt und die Falle geöffnet wird, wodurch das Trägergas die Probe praktisch augenblicklich in die Analysierapparatur überführt.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dai3 das Dosierventil vor dem Anschließen an die Analysierapparatur mit dem Trägergas gespült und erhitzt wird.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach Isolierung der dosierten Probe das isolierte Dosierventil gereinigt und gewogen wird*

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