DE20303749U1 - Probenaufgabesystem - Google Patents

Description

Probenaufgabesystern

Die Erfindung bezeichnet ein Probenaufgabesystem zur reproduzierbaren Aufgabe eines zu analysierenden Mediums oder Substanzgemisches in eine Analyseapparatur.

Aus dem Stand der Technik sind eine Reihe von Probeaufgabesystemen bzw. Injektoren zur reproduzierbaren Aufgabe eines zu analysierenden Mediums oder Substanzgemisches in ein Analysegerät, wie eine HPLC-Maschine bekannt. Diese, insbesondere in der Chromatographie zur Analyse löslicher fester und flüssiger Substanzgemische benutzten Probenaufgabesysteme weisen verbreitet ein, zwischen zwei Stellungen umschaltbares, manuell oder automatisch betätigtes Sixportventil auf, bei dem zwischen zwei Anschlüssen eine äußere Verbindung mit einem Kapillarschlauch als Probenschleife besteht. Das aufzugebende Volumen .wird hierbei vom Volumen der Probenschleife bestimmt. Das Sixportventil ist auf Grund der notwendigen Abdichtungen und enthaltenen Verbindungskanäle aufwändig herzustellen und komplex aufgebaut.
In der Druckschrift DE 39 34 699 Al wird beispielsweise eine Dosiereinrichtung für Analysengeräte, insbesondere für die Flüssig-Chromatographie, mit einer Dosierschleife , einem Umschaltventil und einer in den Probeneinlass des Umschaltventils einführbaren Dosiernadel, über welche mittels einer Probenpumpe Probenflüssigkeit in den Probeneinlass und in die Dosierschleife dosierbar ist, offenbart. Zur sicheren Abdichtung zwischen der Dosiernadel und dem Probeneinlaß ist die Dosiernadel mit einer speziellen Dichtfläche versehen, die mit einem Dichtkörper im Probeneinlass zusammenwirkt. Das verwendete Umschaltventil als Sixportventil besteht aus einem Rotor und Stator, wobei die Umsteuerung zwischen einer ersten und einer zweiten Stellungen mittels einer aufwändigen Mechanik erfolgt.

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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Probenaufgabesystem mit reproduzierbarem und definiertem Volumen eines Mediums als Substanzgemisch in der chemischen Analytik zu entwickeln, das einen sicheren und störungsfreien Betrieb gewährleistet, zwischen zwei Stellungen einfach umzuschalten, leicht zu spülen und kostengünstig herstellbar ist.

Die Aufgabe wird durch die im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Probenaufgabesystem mit einer Probenschleife zum Einsatz in der chemischen Analytik besteht erfindungsgemäß im Wesentlichen aus vier elektrisch ansteuerbaren Zwei-Wege-Ventilen, die an einem Ventilblock mit zugehörigen internen Verbindungskanälen angeordnet sind, so dass ein Sixportventil mit zwei vorgegebenen Stellungen, Füllen und Injizieren, gebildet wird. In bekannter Weise sind damit vier Ports für je zwei Ein- und Ausgänge von Medien und zwei Ports für eine Probenschleife vorhanden. Als Probenschleife wird, wie allgemein üblich, ein Kapillarschlauch benutzt.

Als elektrisch ansteuerbaren Ventile werden insbesondere bistabile, Zwei-Wege- Magnetventile eingesetzt. Die Medien sind ein Eluens, wie beispielsweise ein Lösungsmittel, und ein Probenmedium.
In der Stellung Füllen fließt das Eluens vom ersten Medieneingang über den ersten Medienausgang in bekannter Weise zum Eingang einer Analyseapparatur, beispielsweise eine Trennsäule einer HPLC-Maschine, wobei über den zweiten Medieneingang eine zu analysierende Probe im Überschuß aufgegeben wird, die über die Probenschleife, deren ersten und zweiten Port zum zweiten Medienausgang strömt. Die Probenschleife ist mit dem Analyten gefüllt. Das Sixportventil, das aus den elektrisch ansteuerbaren Ventilen besteht, wird in die Stellung Injizieren bzw. Probenaufgabe umgeschaltet.

Die Probenschleife ist dadurch über deren zweiten Port mit dem ersten Medieneingang für das Eluens verbunden und der erste Port über den ersten Medienausgang mit dem Eingang der Analyseapparatur, wodurch somit die Probe mittels des anstehenden Drucks des Eluens in diese gefördert wird.

Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere im einfachen und kostengünstigen Aufbau der Ventilanordnung für das Probenaufgabesystem aus bistabilen, üblichen Magnetventilen aus inertem Material mit geringem Totraum.

Der Aufwand zum Spülen des ausgebildeten Sixportventils bei einem Probenwechsel ist geringer als bei herkömmlichen Ventilen .

Das Umschalten zwischen den beiden Stellungen, Füllen und Injizieren, erfolgt energiesparend mit lediglich einem Impuls. Es lassen sich unter Verwendung der beschriebenen Lösung automatische Analyseapparaturen realisieren, die aus Modulen aufgebaut, handlich, für rauhe Umweltbedingungen geeignet und als autarkes System einsetzbar sind.

Die Erfindung wird als Ausführungsbeispiel an Hand von
Fig. 1 als schematische Darstellung der Anordnung der elektrisch ansteuerbaren Zwei-Wege-Ventile an einem Ventilblock als Probenaufgabesystem
näher erläutert.

Nach Fig. 1 besteht ein Probenaufgabesystem 1 in bekannter Weise aus einem Sixportventil 2 und einer Probenschleife 3. Das Sixportventil 2 wird im Wesentlichen aus einem Ventilblock 4 mit einem daran angeordnetem ersten 5, zweiten 6, dritten 7 und vierten 8 Zwei-Wege-Magnetventil gebildet. Die Zwei-Wege-Magnetventile 5; 6, 7; 8 weisen zwei stabile Zustände auf, so dass zwischen den zwei erforderlichen Positionen „Füllen" und „Injizieren" mittels eines elektrischen Impulses umgeschaltet werden kann.

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In bekannter Weise verfügt das Sixportventil 2 über einen Probeneingang 9 zur Probeninjektion am Eingangsport des ersten Zwei-Wege-Magnetventils 5, einen Probenausgang 10 am Ausgangsport des zweiten Zwei-Wege-Magnetventils 6, einen Eluenseingang 11 am Eingangsport des dritten Zwei-Wege-Magnetventils 7, einen Ausgang 12 am vierten Zwei-Wege-Magnetventil 8. Zum Anschluss der Probenschleife 3 steht ein erster Probenschleifenport 13 zwischen dem ersten Zwei-Wege-Magnetventil 5 und dem dritten Zwei-Wege-Magnetventil 7 in Verbindung sowie ein zweiter Probenschleifenport 15 mit einem zweiten Verbindungskanal 16 zwischen dem zweiten Zwei-Wege-Magnetventil 6 und dem vierten Zwei-Wege-Magnetventil 8. Des Weiteren sind im Ventilblock 4 ein dritter Verbindungskanal 17 zwischen dem ersten Zwei-Wege-Magnetventil 5 und dem zweiten Zwei-Wege-Magnetventil 6 sowie vierter Verbindungskanal 18 zwischen dem dritten Zwei-Wege-Magnetventil 7 und dem vierten Zwei-Wege-Magnetventil 8 ausgebildet.
In der Position „Füllen" sind das erste 2-Wege-Magnetventil 5 und das zweite 2-Wege-Magnetventil 6 so geschaltet, dass der Probeneingang 9 über diese und die Probenschleife 3 mit dem Probenausgang 10 in Verbindung steht, wobei die Probe in den Probeneingang 9 im Überschuss injiziert wird und die nicht zur Füllung der Probenschleife benötigte Menge als Abfall' über den Probenausgang 10 austritt. Das dritte Zwei-Wege-Magnetventil 7 und vierte Zwei-Wege-Magnetventil 8 stehen in dieser Position so, dass der Eluenseingang 11 über den vierten Verbindungskanal 18 mit dem Ausgang 12 verbunden ist und ein Eluens unter Druck einem, mit dem Ausgang 12 verbundenen, Analyseapparatur zugeführt und diese gespült wird.

Mit einem elektrischen Impuls werden alle Zwei-Wege-Magnetventile 5; 6; 7; 8 in die zweite Position „Injizieren" umgeschaltet, wobei das dritte Zwei-Wege-Magnetventil 7 und vierte Zwei-Wege-Magnetventil 8 so ste-

hen, dass der Eluenseingang 11 über diese, den ersten Verbindungskanal 14, den ersten Probenschleifenport 13, die Probenschleife 3, den zweiten Probenschleifenport 15 und dem zweiten Verbindungskanal 16 mit dem Ausgang 12 in Verbindung steht.

Die in der Probenschleife 3 befindliche Menge der Probe wird mittels des über den Eluenseingang 11 unter Druck einströmenden Eluens durch den Ausgang 12 einer angeschlossenen, bekannten Analyseapparatur, wie einer HPLC-Maschine zugeführt.

Das Probenaufgabesystem 1 kann in der beschriebenen Anordnung als geschlossenes Modul ausgeführt sein, wobei der Ventilblock 4 mit den Zwei-Wege-Magnetventilen 5; 6; 7; 8 als auch die Probenschleife 3 in einem entsprechenden Gehäuse untergebracht sind. Die Anschlüsse für den Probeneingang 9, Probenausgang 10, Eluenseingang 11 sowie der Ausgang 12 als auch eine Schnittstelle zum Einspeisen des Umschaltimpulses einschließlich eines optionalen Rückmeldebus sind als Anschlüsse nach Außen geführt.

Es wäre auch im Sinne der Erfindung, pneumatisch umschaltbare Zwei-Wege-Ventile an Stelle der Zwei-Wege-Magnetventile 5; 6; 7; 8 einzusetzen.

Verwendete Bezugszeichen

1 Probenaufgabesystem

2 Sixportventil

3 Probenschleife 4 Ventilblock

5 erstes Zwei-Wege-Magnetventil

&bgr; zweites Zwei-Wege-Magnetventil

7 drittes Zwei-Wege-Magnetventil

8 viertes Zwei-Wege-Magnetventil 9 Probeneingang

10 Probenausgang

11 Eluenseingang

12 Ausgang

13 erster Probenschleifenport 14 erster Verbindungskanal

15 zweiter Probenschleifenport

16 zweiter Verbindungskanal

17 dritter Verbindungskanal

18 vierter Verbindungskanal

Claims (3)

1. Probenaufgabesystem mit reproduzierbarem und definiertem Volumen eines Mediums als Substanzgemisch in der chemischen Analytik mit einem zwischen zwei Stellungen umschaltbaren Sixportventil und einer Probenschleife, dadurch gekennzeichnet, dass das Sixportventil (2) aus vier elektrisch ansteuerbaren Zwei-Wege-Ventilen (5; 6; 7; 8) besteht, die an einem Ventilblock (4) mit zugehörigen internen Verbindungskanälen (14; 16; 17; 18) angeordnet sind.

2. Probenaufgabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch ansteuerbaren Zwei-Wege-Ventile (5; 6; 7; 8) bistabile Zwei-Wege-Magnetventile sind.

3. Probenaufgabesystem nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Probenaufgabesystem (1) als geschlossenes Modul ausgeführt ist, wobei der Ventilblock (4) mit den Zwei- Wege-Magnetventilen (5; 6; 7; 8) als auch die Probenschleife (3) in einem entsprechenden Gehäuse untergebracht und, wobei die Anschlüsse für den Probeneingang (9), Probenausgang (10), Eluenseingang (11) sowie der Ausgang (12) als auch eine Schnittstelle zum Einspeisen eines Umschaltimpulses als Anschlüsse nach Außen geführt sind.