DE2329348C3 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufteilen einer Reihe flüssiger Proben in einer Fluidleitungsanordnung zur Analyse der Proben, bei dem die flüssigen Proben nacheinander und durch jeweils mindestens einen, mit den Proben nicht mischbaren Gasschub voneinander getrennt als kontinuierlich fließender Probenstrom durch eine Leitung geschickt werden und der kontinuierlich fließende Probenstrom in mehrere, durch Zweigleitungen fließende, zu analysierende Probenteilströme aufgeteilt wird. Ferner befaßt sich die Erfindung mit einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer die flüssigen Proben und die Gasschübe ansaugenden Sonde, einer den von der Sonde gebildeten Probenstrom durch eine Leitung fördernden Einrichtung, mehreren Zweigleitungen, die zur Analyse der Probe auf je eine Substanz eine Analyseeinheit enthalten, und einer den durch die Leitung geförderten Probenstrom in die durch die Zweigleitungen fließenden Probenteilströme aufteilenden Einrichtung.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung der beschriebe nen Art sind aus der DT-OS 15 23 049 bekannt. Bei dieser bekannten Anordnung wird zur Analyse einer Reihe flüssiger Proben auf mehrere verschiedene Bestandteile aus den flüssigen Proben zunächst ein Probenstrom gebildet, in dem die aufeinanderfolgenden Proben mindestens durch einen Gasschub voneinander getrennt sind, um das Analyseergebnis nachteilig beeinträchtigende Verschleppungen zwischen den einzelnen Proben zy vermeiden. Der kontinuierlich fließende und ι ο durch Gasschübe unterteilte Probenstrom wird dann in mehrere, praktisch gleich aussehende Probenteilströme aufgeteilt, an denen die Analyse vorgenommen wird Bei der Aufteilung des ursprünglich gebildeten Probenstroms in die zu analysierenden Probenteilströme ist es wichtig, daß auch die die einzelnen Probenschübe voneinander trennenden Gasschübe derart auf die Probenteilströme aufgefeilt werden, daß die -ien Gasschüben zukommende Funktion erhalten bleibt, nämlich eine Verseuchung oder Verunreinigung zwischen aufeinanderfolgenden Proben zu vermeiden. Das bedeutet, daß die in dem ursprünglich Probenstrom befindlichen Gasschübe ein hinreichend großes Volumen haben müssen, das auch nach der Aufteilung des Probenstroms in die Probenteilströme ausreicht, um die jetzt aufeinanderfolgenden Teilproben vollständig voneinander getrennt zu halten. Die Größe des Volumens der im ursprünglichen Probenstrom befindlichen Gasschübe hängt somit von der Anzahl der zu analysierenden Probemcilströme ab.

Wenn die Anzahl der zu analysierenden Teilströme sehr hoch ist, beispielsweise vierzig, nimmt die Bereitstellung des ursprünglichen Probenstroms eine sehr lange Zeit in Anspruch, da zwischen den einzelnen Proben ein sehr langer Gasschub ausgebildet werden muß. Das bedeutet, daß eine die Proben und die Gasschübe aufeinanderfolgend ansaugende Sonde zwischen dem Ansaugen von zwei verschiedenen Proben verhältnismäßig lange in einer Gasatmosphäre gehalten werden muß, um ein hinreichend großes Volumen des die Proben voneinander trennenden Gases anzusaugen Dies hat den Nachteil, daß bei einer verhältnismäßig großen Anzahl von Probenteilströmen eine erwünschte hohe Probenverarbeitungsgeschwindigkeit nicht erreicht werden kann.

Es sind bereits Injektoren bekannt, die zu einem passenden Zeitpunkt ein abgemessenes Volumen eines nicht mischbaren Fluids, beispielsweise eines Gases, in einen Flüssigkeitsstrom zu dessen Unterteilung einleiten. Hierzu wird beispielsweise auf der. durch die US-PS 36 54 959 bekannten Injektor verwiesen. Aus der US-PS 35 24 366 ist ein weiterer Injektor bekannt, der von einer solchen Bauart ist, daß er bei der Injektion eines Volumens eines nicht mischbaren Fluids, beispielsweise bei der Injektion von Luft, in den Flüssigkeitsstrom eine Pulsation in dem Strom hervorruft. Dabei wird das Fluid, das zur Zeit der Injektion des Luftschubs aus der Fluidleitung austritt, nachträglich ersetzt. Obwohl diese Art der Vorgehensweise für einige Analyseverfahren geeignet sein mag, ist sie nicht für alle Analyseverfahren verwendbar, insbesondere nicht für diejenigen, bei denen in der Fluidleitung Pulsationen vermieden werden solJen, die sonst unter bestimmten Umständen gewisse Funktionen stören würden, wie die genaue Zusammenführung eines abgemessenen (>.s Flüssigkeitsprobenteils mit einem genau vorgegebenen Volumen eines Reagenzes oder eines Verdünnungsmittels, das dem Probenteil vor dem Luftinjektor zugegeben wird. Dies ist nur eines von vielen Beispielen, bei denen bei der automatisch durchgeführten Flüssigkeksprobenanalyse Pulsationen in einer Fluidleitung unerwünscht sind.

Ausgehend von dem Stand der Technik nach der DT-OS 15 23 049 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ohne Beschränkung der Probenverarbeitungsgeschwindigkeit und unter Beibehaltung der Probenintegrität Maßnahmen anzugeben, nach denen der Probenstrom in zahlreiche Probenteilströme aufgeteilt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das eingangs beschriebene Verfahren nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß vor der Aufteilung des Probenstroms in die Probenteilströme ein Teil des den Strom bildenden Fluids einschließlich sämtlicher Gasschübe aus dem kontinuierlich fließenden Probenstrom entfernt wird und unmittelbar dahinter so viele und so große Gasschübe in den Probenstrom eingeleitet werden, daß sie sowohl in dem Leitungsabschnitt, in den sie eingeleitet werden, als auch nach der danach erfolgenden Aufteilung in Probenteilströme die Probenschübe vollständig voneinander trennen und eine optimale Reinigungswirkung erzielen.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich nach der Erfindung dadurch aus, daß in der den Probenstrom führenden Leitung eine einen Teil des den Strom bildenden Fluids einschließlich sämtlicher Gasschübe aus dem Probenstrom entfernende Ableitvorrichtung vorgesehen ist und daß in der den Probenstrom führenden Leitung unmittelbar hinter der Ableitvorrichtung eine Dosiereinrichtung angeordnet ist, die derart ausgebildet ist, daß sie in den Probenstrom so viele und so große Gasschübe einleitet, daß diese sowohl in dem Leitungsabschnitt, in den sie eingeleitet werden, als auch nach der danach erfolgenden Aufteilung in Probenteilströme die Probenschübe vollständig voneinander trennen und eine optimale Reinigungswirkung erzielen.

Die beanspruchten Maßnahmen ermöglichen es, daß man ohne Störung der fluidmechanischen Verhältnisse großvolumige Gasschübe in den Probenstrom einleiten kann, die zum einen ohne Begrenzung der Probenverarbeitungsgeschwindigkeit und zum anderen ohne die Gefahr von Verschleppungen zwischen den einzelnen zu analysierenden Proben eine Aufteilung des Probenstroms in zahlreiche Probenteilströme gestatten. Die bei der Bildung des Probenstromes zwischen den einzelnen Proben anfangs ausgebildeten Gasschübe brauchen hingegen lediglich so groß im sein, daß sie in dem ursprünglich gebildeten Probenstrom die einzelnen aufeinanderfolgenden Proben sicher voneinander trennen. Das Einleiten der zusätzlichen Gasschübe in den Probenstrom kann derart gesteuert vorgenommen werden, daß sich jeweils mindestens einer der großvolumigen Gasschübe zwischen aufeinanderfolgenden Proben befindet. Das beanspruchte Verfahren und die entspre chende Vorrichtung sind mit großem Vorteil dort ein· oetzbar, wo eine Probe zum Aufteilen in eine sehr große Anzahl von Teilproben vor der Aufteilung verdünni wird. Die in den Probenstrom eingeleiteten Gasschübe haben ein solches Volumen, daß nach dem Aufteilen des Probenstroms in die zahlreichen Probenteilströnic die aus jedem eingeleiteten Gasschub hervorgegangenen Gasteilschübc den Querschnitt der Zweigleitungen vollständig ausfüllen. Sofern zum Zusammenführen des Probenstroms mit einem durch nicht mischbare Gasschübe unterteilten Reagenzstrom eine weitere Leitung

vorgesehen ist, wird die Ableitvorrichtung derart betrieben, daß sie die mit dem Reagenzstrom in den Probenstrom eingeleiteten Gasschübe zusammen mit dem zwischen den aufeinanderfolgenden Proben befindlichen Gasschüben aus dem Probenstrom entfernt. Das Entsprechende gilt für die zusammen mit einem Verdünnungsmittelstrom eingeleiteten Gasschübe. Sofern eine Probenentnahmeeinrichtung derart betrieben wird, daß unter ihrer Steuerung die Ansaugsonde mehrmals aufeinanderfolgend in jede flüssige Probe eintaucht, so daß zumindest der Anfangsabschnitt jeder flüssigen Probe durch kleine Gasschübe unterteilt ist, wird die Ableitvorrichtung derart betrieben, daß sie auch diese kleinen Gasschübe zusammen mit den zwischen den aufeinanderfolgenden flüssigen Proben befindlichen Gasschüben aus dem Probensitrom entfernt.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Fluidentfernung aus dem Probenstrom gleichzeitig mit dem Einleiten der großvolumigen Gasschübe in den Strom. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, daß in dem Probenstrom keine störenden Stöße entstehen, die beispielsweise die genaue Bemessung eines mit der Probe zu mischenden Verdünnungsmittels stören könnten. Dazu ist noch vorzugsweise das Volumen der entfernten Fluidmenge gleich dem Volumen der in den Strom eingeführten Gasschübe. Auf diese Weise werden die Stöße im Probenstrom so gering wie möglich gehalten. Die Periodizität des Einleitens eines Gasschubs in den Probenstrom kann in Übereinstimmung mit dem Auftreten der Probe an einem Punkt gesteuert werden, wo der Fluidteil aus dem Strom entfernt bzw. der Strom entgast wird. Der Zeitpunkt oder die Periodizität der Entfernung eines Fluidteils aus dem Probenstrom kann dann von der Periodizität des Einleitens der Gasschübe in den Strom abhängig gemacht werden. Die Dosiereinrichtung und die Ableitvorrichtung können somit gemeinsam angesteuert werden. Die Dosiereinrichtung kann beispielsweise eine Leitung enthalten, die über die Ableitvorrichtung mit der den Probenstrom führenden Leitung in Verbindung steht. Die Entfernung des Fluidteils aus dem Probenstrom kann durch die Dosiereinrichtung dadurch vorgenommen werden, daß die genannte Leitung mit einem Druck beaufschlagt wird, der niedriger als der Druck in der den Probenstrom führenden Leitung ist

Bei dem abgeführten Fluid kann es sich fast ausnahmsweise um ein Gas handeln.

Weitere Aus- oder Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Fluidanordnung, die zum Einbau in eine ganze Fluidanlage eines Probenanalysiergeräts geeignet ist

F i g. 2 eine teilweise schematisch dargestellte Vorderansicht einer Leitungsanordnung für die in der F i g. 1 dargestellte Fluidanordnung,

F i g. 3 eine Ansicht des Stromunterteilungsmusters in einem Teil der Fluidanordnung der F i g. 1,

F i g. 4 eine Ansicht des Stromunteiteilungsmusters in einem anderen Teil der Fluidanordnung der F i g. 1 und

Fig.5 eine Ansicht des Stromunterteilungsmusters in einem weiteren Teil der Fluidanordnung der F i g. 1.

Die in der F i g. 1 dargestellte Fluidanordnung weist eine Probenquelle in Form einer Probenentnahmeeinrichtung 10 auf. Die Probenentnahmeeinrichtung 10 kann derart aufgebaut sein, wie es aus der US-PS 31 34 263 bekannt ist. Die Probenentnahmeeinrichtung enthält einen Drehtisch 12 und eine Sonde 14, die in aufeinanderfolgende Probenbecher eintaucht, die in einem Kreis auf dem Drehtisch angeordnet sind. Die Probenbecher enthalten eine Reihe verschiedener Proben, bei denen es sich beispielsweise um Blutproben handeln kann. Bei der Drehbewegung des Tisches 12 werden alle Probenbecher nacheinander zur Entnahme der Probe mit der Sonde 14 ausgerichtet So befindet

ίο sich bei der Darstellung nach der Fig. 1 gerade ein Probenbecher 18 an der Entnahmestelle. Der nachfolgende Probenbecher ist mit 20 bezeichnet Die Probenentnahmeeinrichtung enthält ferner einen Waschmittelbehälter 22, der eine Waschlösung enthält, in die die Sonde 14 zwischen der Entnahme aufeinanderfolgender Proben eingetaucht wird, um einen Waschlösungsschub anzusaugen. Dabei kann die Sonde 14 auch mehrmals in die Waschlösung eingetaucht werden, um den gerade vorliegenden Anforderungen zu genügen.

Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, die Sonde periodisch in nicht dargestellte Standardlösungen einzutauchen, die an geeigneten Stellen in der Probenentnahmeeinrichtung gespeichert sind. Jeweils nach dem Austritt der Sonde 14 aus einer Flüssigkeit, beispielsweise einer Probe, der Waschlösung oder einer Standardlösung, wird über das jetzt freiliegende Ende der Sonde Luft angesaugt Die angesaugte Luft bildet in dem durch die Sonde 14 fließenden Strom nach der Wiedereintauchung der Sonde 14 in eine Flüssigkeit einen nicht mischbaren Fluidschub zwischen den Flüssigkeiten. Auf diese Weise wird ein unterteilter Flüssigkeitsstrom gebildet, in dem alle Flüssigkeitsschübe an nicht mischbare Fluidschübe eines Gases, beispielsweise Luft angrenzen. Die Sonde 14 ist mit einem bewegbaren Tragarm 16 ausgerüstet, der es der Sonde ermöglicht, zwischen aufeinanderfolgenden Proben eine Bewegung durchzuführen, beispielsweise zwischen aufeinanderfolgenden Proben in die Waschlösung und ge gebenenfalls auch in irgendeine Standardlösung einzu· tauchen. Die Probenentnahmeeinrichtung kann vor einem nicht dargestellten Rechner angesteuert sein, dei außer der Steuerung der Bewegungen der Sonde 14 auch andere Funktionen inne hat.

Der Auslaß der Sonde 14 ist an einen Pumpen schlauch 24 angeschlossen, der zusammenquetschbai und mit einer Schlauchquetschpumpe 26 zusammenar beiten kann, um über die Sonde 14 die genannten Flui de anzusaugen. Die Pumpe 26 kann derart aufgebau sein, wie es aus der DT-OS 21 45 571 bekannt ist Be der Verwendung derartiger Schlauchquetschpumpei treten bekanntlich in einem gewissen Maß Pulsationei in dem geförderten Fluidstrom auf. Wenn beispielswei se ein nicht dargestellter Druckkörper der Pumpi einen zusammenquetschbaren Pumpenschlauch, bei spielsweise den Schlauch 24, berührt, kommt es kurz zeitig zu einem Staudruck. Dieser Staudruck würde di< Gleichförmigkeit des von der Sonde angesaugten Gas schubs beeinträchtigen, wenn die Sonde beim Auftretei des Staudrucks gerade eine Flüssigkeit verlassen ha und der Umgebungsatmosphäre ausgesetzt ist Da au Bemessungsgründen das Vorhandensein von gleichför migen durch die Sonde 14 angesaugten Luftvolume von hohem Vorteil ist besteht zwischen der Schlauch quetschpumpe 26 und der Probenentnahmeeinrichtun 10 bzw. zwischen der Pumpe 26 und einer die Arbeits weise der Probenentnahmeeinrichtung steuernden Eir heit beispielsweise dem erwähnten Rechner, eine nich dargestellte Steuerverbindung. Diese Steuerverbindun

stellt sicher, daß in der Sonde 14 kein Staudruck auftritt, wenn die Sonde eine Flüssigkeit verlassen hat und ihr Ansaugende gegenüber der Umgebungsatmosphäre freiliegt.

Der Auslaß des zusammenquetschbaren Pumpenschlauchs 24 ist an den Einlaß einer Leitung 28 angeschlossen. Ein zusammenquetschbarer Pumpenschlauch 30, der dem Pumpenschlauch 24 ähnlich ist, ist mit seinem Einlaß an eine nicht dargestellte Fluidquelle angeschlossen, um ein Reagenz oder ein Verdünnungsmittel anzusaugen. Wie es aus der F i g. 1 hervorgeht, ist ferner ein Schlauch 32 vorgesehen, dessen Einlaß an eine nicht dargestellte Druckluftquelle angeschlossen ist. In die Leitung 32 ist ein Schlauchquetschventil 34 eingeschaltet, das beispielsweise derart aufgebaut sein kann, wie es aus der US-PS 36 54 959 bekannt ist. Das Schlauchquetschventil 34 hai die Funktion, zu gesteuerten Zeitintervallen dem einen Zweig eines T-Stücks 36 ein genau vorgegebenes Volumen an Luft zuzuführen. Das Auslaßende des zusammenquetschbaren Pumpenschlauchs 30 ist an einen weiteren Zweig des T-Stücks 36 angeschlossen. Die vom Schlauchquetschventil 34 freigesetzten Luftvolumen haben einen Druck, der höher als der Druck in dem Pumpenschlauch 30 ist, so daß der aus dem verbleibenden Zweig des T-Stücks 36 austretende Verdünnungsmittelstrom durch Gasschübe unterteilt ist. Die Unterteilung des Verdünnungsmittelstroms erfolgt änßerst genau und gleichförmig. An Stelle von Luft kann man dem Schlauch 32 auch ein anderes inertes Gas zuführen.

Wie es aus den F i g. 1 und 2 hervorgeht, steht der Auslaßzweig des T-Stücks 36 mit einem Zweig eines T-Stücks 38 in Verbindung. Ein weiterer Zweig des T-Stücks 38 ist an den Auslaß der Probenleitung 28 angeschlossen. Der noch verbleibende Zweig des T-Stücks 38 stellt den Auslaß für den vereinigten Proben- und Verdünnungsmittelstrom dar und ist an den Einlaß einer Leitung 39 angeschlossen, in die ein stationärer Mischer 40 eingeschaltet ist, bei dem es sich beispielsweise um eine Mischschlange handeln kann. Die Mischung der Probe und des Verdünnungsmittels in dem durch die Leitung 39 fließenden unterteilten Strom Findet in dem Mischer 40 statt. Der Auslaß der Leitung 39 ist, wie es aus den F i g. 1 und 2 hervorgeht, an einen Arm 44 eines Verzweigungsstücks 42 angeschlossen. Ein weiterer Arm 46 des Verzweigungsstücks 42 ist mit dem Einlaß einer Leitung 47 verbunden, durch die der Proben-Verdünnungsmittel-Strom weiterfließt, der jetzt allerdings in einer anderen Weise als der über die Leitung 39 in den Arm 40 des Verzweigungsstücks 42 eintretende Strom unterteilt ist Das Verzweigungsstück 42 weist nämlich einen Arm 48 auf, dessen Funktion darin besteht, den zugeführten unterteilten Strom zu entgasen, d. h„ die in dem Strom vorhandenen Luftschübe, die über die Sonde 14 angesaugt und über den Schlauch 32 von dem Schlauchquetschventil 34 in den Strom eingeführt wurden, zu entfernen. Wie es aus der F i g. 1 hervorgeht, weist das Verzweigungsstück 42 unmittelbar hinter der Ausuittsöffnung des Arms 48 eine öffnung 50 auf, die zu einem weiteren Arm des Verzweigungsstücks 42 fuhrt Die öffnung 50 stellt eine Luftinjektionsöffnung dar. Ober die in den Proben-Verdünnungsmittel-Strom periodisch auftretende Gasimpulse, beispielsweise Luftimpulse, eingeführt werden, die in dem Proben-VerdSnnungsmittel-Strom nicht mischbare Fluidschübe darstellen. Der auf diese Weise unterteilte Strom tritt Ober den Arm 46 in den Einlaß der Leitung 47 ein.

Wie es die F i g. 1 und 2 zeigen, ist eine Leitung 56 mit ihrem Einlaß an den Entgasungsarm 48 des Verzweigungsstücks 42 angeschlossen. Der Auslaß der Leitung 46 ist mit einem Zweig eines T-Stücks 58 verbunden. Ein weiterer Zweig des T-Stücks 58 ist an den Einlaß einer Leitung 60 angeschlossen. Der dem erstgenannten Zweig des T-Stücks 58 gegenüberliegende verbleibende Zweig ist mit dem Einlaß einer Leitung 62 verbunden. Der Auslaß der Leitung 62 ist an eine Pumpe 63 angeschlossen. Während dem Betrieb der Fluidanordnung wird die Pumpe 63 fortwährend betrieben. Der Auslaß der Pumpe 63 ist an den Einlaß einer Leitung 64 angeschlossen. Der Auslaß der Leitung 64 ist mit einem Zweig eines T-Stücks 66 verbunden, dessen Funktion darin besteht, das ihm über die Leitung 64 zugeführte Fluid über eine Leitung 72 einem Abfluß zuzuleiten.

Der in der an den Arm 48 angeschlossenen Leitung 56 auftretende Volumendurchfluß ist geringer als der Volumendurchfluß in den Armen 44 und 46, über die der Proben-Verdünnungsmittel-Strom der Leitung 47 zugeführt wird.

Die Dereits genannte Leitung 60 weist einen zusammenquetschbaren Abschnitt auf, der mit einem nicht dargestellten Druckkörper einer Schlauchquetschpumpe 61 zusammenarbeitet. Wenn die Pumpe 61 arbeitet, pumpt sie durch die Leitung 60 ein Fluid, das sie über das T-Stück 58 erhält. Der Auslaß der Leitung 60 ist an das bereits genannte T-Stück 66 angeschlossen, dessen Auslaßzweig, an den der Einlaß der Leitung 72 angeschlossen ist, zum Abfluß führt. An Stelle eines Abflusses kann auch ein geeigneter Abfallbehälter vorgesehen sein. Die bereits genannte Leitung 52, deren Auslaß an die Luftinjektionsöffnung 50 angeschlossen ist, weist ebenfalls einen zusammenquetschbaren Abschnitt auf, der mit einem nicht dargestellten Druckkörper der Pumpe 61 zusammenarbeitet. Der Einlaß der Leitung 52 kann zu einer Quelle eines geeigneten inerten Gases führen oder gegenüber der Umgebungsatmosphäre offen sein. Wenn die Pumpe 61 in Betrieb ist, wird somit über die Leitung 52 ein Gas angesaugt, das der Injektionsöffnung 50 zugeführt wird.

Die Pumpe 61 wird vorzugsweise zu ungleichförmigen, jedoch gesteuerten Intervallen betrieben, und zwar durch Ansteuerung über eine geeignete Steuereinheit 63/4. Auf diese Weise kann die Pumpe auf Befehl der Probenentnahmeeinrichtung 10 betrieben werden. Zu diesem Zweck ist ein Kabel 65 mit seinem einen Ende an einen Ausgangsanschluß der Probenent-

so nahmeeinrichtung 10 und mit seinem anderen Ende ar einen Eingangsanschluß der Steuereinheit 63a ange schlossen. Ein Kabel 67 ist mit seinem einen Ende ar einen Ausgangsanschluß der Steuereinheit 63a und mi seinem anderen Ende an einen Eingangsanschluß dei Pumpe 61 angeschlossen.

Die Arbeitsweise der Pumpe 61 ist derart daß, wem die Pumpe 61 zur Luftinjektion über die Leitung 52 unc die Luftinjektionsöffnung 50 in den Proben-Verdün nungsmittel-Strom in Betrieb ist die Pumpe 61 gleich zeitig wirksam ist um mit einem proportionalen ode demselben Volumendurchfluß ein Fluid über die Lei tung 60 abzuführen, die mit ihrem Einlaß an da: T-Stück 58 angeschlossen ist durch das das über dei Entgasungsarm 48 und die Leitung 56 dem Proben-Ver

f>5 dünnungsmittel-Strom entnommene Fluid in die Lei tung 62 eintritt wie es aus den F i g. 1 und 2 hervorgehl Das durch die Leitung 56 strömende Fluid kann aucl eine geringe Menge an Flüssigkeit enthaltea Je nacl

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ίο

Wunsch kann man an Stelle der Schlauchquetschpumpe 61 auch eine Pumpe einer anderen Art benutzen. An Stelle einer einzigen mit den Leitungen 52 und 60 zusammenarbeitenden Pumpe kann man auch auf jede der beiden Leitungen eine getrennte Pumpe einwirken lassen. Die Pumpe 61 mit ihren zugehörigen Teilen wird im folgenden auch Luftinjektor genannt. Dabei sei bemerkt, daß diesem Luftinjektor auch eine Fluidentfernungsfunktion zukommt.

Wie es bereits angedeutet wurde, haben die von dem Luftinjektor 61 in den Proben-Verdünnungsmittel-Strom injizierten Luftschübe eine beträchtliche Größe. Ihr Volumen ist beträchtlich größer als das Volumen der Luftschübe in dem Pumpenschlauch 24 und der zusätzlichen Luftschübe in der Leitung 39. Zum Zeitpunkt der Injektion jedes Luftschubs durch den Luftinjektor 61 werden Pulsationen in dem Proben-Verdünnungsmittel-Strom sowohl in der Leitung 39 als auch in der Leitung 47 dadurch wirksam vermieden, daß infolge der oben erwähnten Fluidentfernungsfunktion des Luftinjektors 61 gleichzeitig bei der Injektion eine Fluidentfernung stattfindet.

Der aus dem Verzweigungsstück 52 austretende und in den Einlaß der Leitung 47 eintretende unterteilte Proben-Verdünnungsmittel-Strom wird später in einer geeigneten Weise in mehrere Teilströme aufgeteilt und dient daher für eine größere Anzahl von analytischen Einheiten, die jeweils eine andere Untersuchung durchführen.

So kann der Auslaß der Leitung 47 beispielsweise an das Einlaßende einer vertikal angeordneten Steigleitung 74 angeschlossen sein, an die die Einlasse von mehreren Aufteilungsleitungen 76 angeschlossen sind, die in der dargestellten Weise gegeneinander versetzt sind. In jeder der Leitungen 76 befindet sich jeweils eine Pumpe 78. Die Pumpen 78 fördern das zu untersuchende Fluid über die Leitungen 76 zu analytischen Einheiten 80. Es sei bemerkt, daß diese Anordnung lediglich als Beispiel gedacht ist und keine Einschränkung darstellt.

Die in der F i g. 2 gezeigte Leitungsanordnung ist in derjenigen Lage dargestellt in der sie mit nicht gezeigten Befestigungsmitteln an einer Tafel befestigt werden kann, auf der noch eine große Anzahl von anderen verschiedenen Leitungsanordnungen angeordnet sein kann. Diese anderen Leitungsanordnungen können alle zu einer An^.lyseeinheit gehören und von der in der F i g. 2 dargestellten Verdünnungsmittel-Leitungsanordnung versorgt werden. Die anderen Leitungsanordnungen können derart aufgebaut sein, daß sie verschiedene analytische Untersuchungen an jeder aufgeteilten Probe vornehmen.

Ein mit Rohrstutzen ausgerüstetes Anschlußstück 51 ist in irgendeiner geeigneten Weise am Grundkörper der Leitungsanordnung 29 befestigt Das Anschlußstück 51 ist mit verschiedenartigen Fluidleitungen verbunden, wie es aus der F i g. 2 hervorgeht Ferner ist ein mit Rohrstutzen ausgerüstetes Anschlußstück 70 vorgesehen, das ebenfalls in einer geeigneten Weise am Grundkörper der Leitungsanordnung 29 befestigt ist Auch dieses Anschlußstück ist mit verschiedenen Fluidieitungen entsprechend der Darstellung nach den F i g. 1 und 2 verbunden.

Wie bereits erwähnt ist eine große Anzahl von analytischen Einheiten 80 vorgesehen, die an derselben Probe verschiedene Untersuchungen durchführen. Von den zahlreichen analytischen Einheiten sind lediglich einige dargestellt jeder der Einheiten 80 ist eine der Aufteilungsleitungen 76 zugeordnet. Es sei bemerkt, daß bei der Aufteilung des durch die Leitung 47 fließenden unterteilten Proben-Verdünnungsmittel-Stroms in die einzelnen Stromanteile zwecks Belieferung der analytischen Einheiten 80 die Unterteilung des Stroms in den Teilströmen aufrechterhalten bleibt. An eine einzige Verdünnungsmittel-Leitungsanordnung 29 nach den F i g. 1 und 2 können beispielsweise bis zu zwanzig analytische Einheiten angeschlossen werden,
ίο In den F i g. 3,4 und 5 sind Stromunterteilungsmuster dargestellt, aus denen die Unterteilung des von der Sonde 14 zugeführten und mit anderen Strömen unterteilten Stroms hervorgeht. Im einzelnen ist der Strom in der Leitung 24, in der Leitung 39 und in der Leitung 47 dargestellt. Das Verzweigungsstück 42 erscheint sowohl in der F i g. 4 als auch in der F i g. 5.

Unter Bezugnahme auf die F i g. 3 sei bemerkt, daß bei der dargestellten Anordnung der Eintauchvorgang der Probensonde 14 in den Probenbecher 18 derart stattfindet, daß die in dem Becher befindliche Probe mit der Sonde zunächst kurz abgetatstet wird, bevor im Anschluß daran die Sonde für eine längere Zeit erneut in denselben Probenbecher eintaucht. Während dieser Zeit fließt dann ein größerer Probenschub durch die Sonde als während der vorangegangenen kurzen Abtastung. An dieser Stelle sei noch erwähnt, daß in den einzelnen Bechern verschiedene Proben sein können. Wie bereits ausgeführt, hat jede Abtastung nur einen verhältnismäßig kurzen Probenschub in der Sonde zur Folge. Bevor die Sonde in den Probenbecher eingetaucht wird, strömt durch die Sonde Luft, die über das der Atmosphäre ausgesetzte Sondenende angesaugt wird. Beim Austritt der Sonde aus einer Flüssigkeit wird somit jedesmal ein Gas- bzw. Luftschub angesaugt. Diese Luftschübe unterteilen den Strom bzw. jede Probe in eine Anzahl von Flüssigkeitsschüben. Ferner bilden die Luftschübe Luftblasen, die in an sich bekannter Weise zwischen aufeinanderfolgenden Proben als Trennschub · dienen und während derjenigen Zeitspanne angesaugt werden, in der die Sonde zum letzten Mal aus dem gerade bearbeitenden Probenbecher 18 austritt und zum ersten Mal in die Probe des nachfolgenden Probenbechers 20 eintaucht. Während dieser Zeitspanne kann die Probensonde auch in die in dem Behälter 22 befindliche Waschlösung ein Mal oder mehrmals eingetaucht werden, so daß über die Sonde eine entsprechende Anzahl von Waschlösungsschüber angesaugt werden, die jeweils durch Luftschübe voneinander getrennt sind. Der besseren Obersicht halbei werden die Schübe einer ersten Probe mit Sl. die Schübe einer nachfolgenden Probe mit S 2 und du Schübe einer sich daran anschließenden Probe mit S: bezeichnet Die Gas- bzw. Luftschübe werden mit / und die Waschlösungsschübe mit IVbezeichnet Im folgenden wird auf die F i g. 3 Bezug genommen Wenn die Sonde 14 aus der Waschlösung in dem Behäl ter 22 austritt und das Ansaugende der Sonde jetzt de Umgebungsatmosphäre ausgesetzt ist strömt Gas ii die Sonde und bildet einen Gasschub 85, der in den Schlauch 24 einem gerade zuvor angesaugten Waschtä sungsschub folgt Im Anschluß daran taucht die Sond 14 kurzzeitig in die Probe 1 ein und saugt einen Pro benschub 90 an, dem ein weiterer Luftschub 85 folg Daraufhin tastet die Sende die Probe 1 ein zweites Mt ab. so daß dem Luftschub 85 ein weiterer kurzer Pro benschub 92 folgt Danach wird die Sonde 14 für ein längere Zeit, beispielsweise für 12 und 13 see in di Probe 1 eingetaucht Einem weiteren Luftschub 85 folg

daher jetzt ein sehr langer Probenschub 94, an den sich ein weiterer Luftschub 85 anschließt. Diesem Luftschub 85 folgt dann wiederum ein Waschlösungsschub vom Behälter 22.

Es sei erwähnt, daß die Anzahl der kurzen Probenabtastungen größer oder kleiner sein kann und daß sowohl die Dauer dieser Abtastungen als auch die Dauer der sich an die letzte Abtastung anschließenden viel längeren Aufenthaltszeit der Sonde in der Probe gesteuert sein können. Die Anzahl der Eintauchungen der Sonde in die Waschflüssigkeit zwischen aufeinanderfolgenden Proben kann in Abweichung von der oben beschriebenen Darstellung größer als Eins sein. Die Bewegung der Sonde 14 kann von dem oben erwähnten Rechner bestimmt werden. In dem Schlauch 24 kann der Probendurchfluß etwa 400 ml/min betragen. Die gesamte Entnahmezeit der Sonde für irgendeine Probe kann etwa 18 see dauern.

Ein Verdünnungsmittel kann mit einem Durchfluß von etwa 2100 ml/min infolge der herrschenden Druckdifferenz in den Einlaß der Leitung 30 eintreten. Der Verdünnungsmittelstrom wird mit dem Probenstrom am T-Stück 36 zusammengeführt, wie es aus den F i g. 1 und 2 hervorgeht. Die in den Einlaß der Leitung 32 von einer nicht dargestellten Quelle eintretende Luft kann unter der Steuerung des Schlauchquetschventils 34 dem vereinten Proben-Verdünnungsmittel-Strom mit einer Geschwindigkeit von etwa 90 Luftblasen/min zugegeben werden. In der zum Abfluß führenden Leitung 64 kann der Durchfluß 610 ml/min betragen. Der aus der Leitung 47 der in der F i g. 2 dargestellten Verdünnungsmittel-Leitungsanordnung austretende Strom kann einen Durchfluß von etwa 2020 ml/min haben. Dieser Strom tritt in die Leitung 74 ein. Wie es bereits eingangs erwähnt wurde, sind die Injektionszeitintervalle der Luftblasen des Akkumulators 34 zeitlich mit den Bewegungen der Probensonde 14 abgestimmt. Darüber hinaus wird der Volumendurchfluß der Luft in die Sonde 14 sehr genau geregelt, so daß die in dem Schlauch 24 auftretenden Luftblasen eine gleichförmige Größe haben.

Im Inneren der Leitung 39, die den mit zusätzlichen Luftschüben von der Leitung 32 unterteilten Proben-Verdünnungsmittel-Strom aufnimmt, tritt das in der F i g. 4 dargestellte Unterteilungsmuster aus Flüssigkeitsschüben und Gasschüben auf. In einer einzigen Probe können beispielsweise etwa siebenundzwanzig zusätzliche Luftschübe auftreten. Da der Innendurchmesser der in der F i g. 4 dargestellten Leitung 39 größer als der Innendurchmesser des Schlauchs 24 ist, sind die über die Sonde 14 angesaugten Luftschübe 85 nicht mehr hinreichend groß, um den gesamten Innendurchmesser der Leitung 39 auszufüllen. Dies hat zur Folge, wie es beispielsweise aus der F i g. 4 hervorgeht, daß ein in der Leitung 39 fließender Flüssigkeitsschub eine Kombination aus einem Schub der Probe 1 und einem Waschlösungsschub ist

Wie es die F i g. 4 und 5 zeigen, werden über den in den F i g. 1 und 2 dargestellten Entgasungsann 48 alle Gasschübe aus dem Strom entfernt Wie es in der F i g. 5 zu sehen ist werden unmittelbar hinter dem Entgasungsarm 42 über die in der F i g. 1 gezeigte Luftinjektionsöffnung 50 Luftimpulse in den Proben-Verdünnungsmittel-Strom injiziert Dies geschieht unter der Wirkung der Pumpe 61, die wiederum von der Steuereinheit 63a angesteuert wird Die Steuereinheit 63a steht dabei, wie bereits erwähnt über das Kabel 65 mit der Probenentnahmeeinrichtung in Verbindung und wird daher von dieser angesteuert, und zwar insbesondere in Abhängigkeit von den Bewegungen der Probensonde. Der erst? der Probe 2 zugeordnete Gasschub, der, wie auch alle anderen, verhältnismäßig groß ist, wird in den letzten Flüssigkeitsschub der Probe 1 injiziert. Obwohl es im einzelnen nicht erwähnt wurde, sind die in der F i g. 4 dargestellten zusätzlichen Luftblasen hinreichend groß, um den Querschnitt der Leitung 39 auszufüllen. Die Luftblasen darstellenden Gasschübe, die von dem Luftinjektor 61 injiziert werden, füllen den Querschnitt der Leitung 47 vollkommen aus und sind unter Berücksichtigung der nachfolgenden Aufteilung des Stroms in der Leitung 74 beträchtlich größer. Die erste große Luftblase verhindert eine Verunreinigungswirkung der Probe 2 in dem Strom nach vorne, also eine Verunreinigung der Probe 1 durch die Probe 2. Es sei bemerkt, daß diese erste große Luftblase und die nächste von dem Luftinjektor 61 erzeugte Luftblase einen Teil der Probe 1, die Waschlösung W und einen Teil der Probe 2 umschließen. Dieser besondere, in der F i g. 5 mit 98 bezeichnete Flüssigkeitsschub ist zur Analyse nicht geeignet, da er, wie bereits erwähnt. Teile der Proben t und 2 sowie die Waschlösung enthält. Es handelt sich also um einen verunreinigten Flüssigkeitsschub.

Die beiden nachfolgenden, von dem Luftinjektor 61 eingegebenen Luftblasen folgen, wie es aus der F i g. 5 hervorgeht, in verhältnismäßig kurzen Zeitabständen. Der zweiten dieser zuletzt genannten Luftblasen schließt sich ein langer Schub der Probe 2 an, der von Verunreinigungen praktisch frei und daher zur Analyse geeignet ist. Diesem langen Probenschub 104 geht ein kurzer Schub 102 der Probe 2 voraus. Dem Schub 102 geht ein weiterer kurzer Schub 100 der Probe 2 voraus.

Hinter den zuletzt genannten, von dem Luftinjektor 61 injizierten Luftblasen wiederholt sich der gesa nte Zyklus für die Probe 3. Wie bereits zuvor erwähnt, wird während der Zeitdauer, in der die großen Luftblasen von dem Luftinjektor in den Flüssigkeitsstrom eingegeben werden, aus bereits genannten Gründen vom Injektor 61 Fluid über die an die Leitung 56 angeschlossene Leitung 60 entfernt, wie es aus der F i g. 1 hervorgeht.

Die beschriebene Fluidanordnung bietet den Vorteil.

daß man bei ihrer Verwendung in einem Analysiergerät mit verschiedenartigen analytischen Einheiten, von denen mehr als zwanzig vorhanden sein können und jede analytische Einheit eine andere Untersuchung an derselben Probe ausführt, nur etwa 0,227 ml von jeder Probe benötigt Zum Betrieb der eingangs an Hand dei genannten Patentschriften beschriebenen Analysierge rate sind etwa 2 ml von jeder Probe erforderlich. Dabe ist noch zu berücksichtigen, daß die Anzahl der ver schiedenartigen Analyseuntersuchungen an jeder Pro be bei den herkömmlichen Geräten wesentlich gerin ger ist Darüber hinaus wird bei Verwendung der be schriebenen Anordnung eine Probenanalysierge schwindigkeit von mehr als 150 verschiedener Probei pro Stunde erreicht Bisher war eine Probenanalysier geschwindigkeit von 60 bis 90 Proben/Stunde üblich.

Die über die Sonde 14 in die in den F i g. 1 und : dargestellte Anordnung eingeleiteten Luftschübe übei auf die Sonde und den nachfolgenden Schlauch 24 so wie die Leitung 28 eine in hohem Maß erwünschte Rei nigungswirkung aus. Dadurch wird die Gefahr eine Verseuchung zwischen aufeinanderfolgenden Probei bzw. Probenschüben stark herabgesetzt Ferner sei er wähnt daß das Verdünnungsmittel mit einem hohe;

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Volumenverhältnis den Proben zugeführt wird und daß das Verdünnungsmittel durch zusätzliche Luftschübe unterteilt ist, die auf die Innenwände der Leitungen eine hohe Reinigungskraft ausüben, und zwar von derjenigen Stelle an, bei der der unterteilte Verdünnungs- mittelstrom mit dem Probenstrom zusammengeführt wird, bis zu derjenigen Stelle, bei der in dem Verzweigungsstück 52 alle Gas- bzw. Luftschübe aus dem Proben-Verdünnungsmittel-Strom entfernt werden. Der zwischen diesen Stellen liegende Leitungsabschnitt wird durch den unterteilten Proben-Verdünnungsmittel-Strom in einem solchen Zustand gehalten, daß nahezu keine Veranlassung gegeben ist, eine Verunreinigung zwischen aufeinanderfolgenden Proben bzw. aufeinanderfolgenden Probenschüben befürchten zu müssen.

An dieser Stelle sei nochmals erwähnt, daß die von dem Luftinjektor in dem Verzweigungsstück 42 injizierten Luftschübe dazu dienen, die zuvor i;> dem Proben-Verdünnungsmittel-Strom vorhandenen Luftschübe wirkungsvoll zu ersetzen und dabei hinreichend große Gasblasen vorzusehen, um in einer Verteileranordnung, beispielsweise der Leitung 74, eine Aufteilung des unterteilten Proben-Verdünnungsmittel-Stroms in mehrere ähnlich unterteilte Teilströme vorzunehmen, die verschiedenartigen Analyseeinheiten zugeführt werdea Darüber hinaus bewirken die großen Luftschübe eine wirksame Reinigung der Leitungswände und verhindern eine Verunreinigung zwischen aufeinanderfolgenden Probenschüben. Bei einer Anordnung mit einer derart hohen, oben erwähnten Probenanalysiergeschwindigkeit wäre es bisher schwierig, ja sogar fast unmöglich gewesen, derart große Gasschübe über die Entnahmesonde in die Anordnung einzuleiten, da es viel zu lange dauern würde, bis ein derart großes Gasvolumen durch die Sonde geströmt wäre.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Aufteilen einer Reihe flüssiger Proben in einer Fluidleitungsanordnung zur Analyse der Proben, bei dem die flüssigen Proben nacheinander und durch jeweils mindestens einen, mit den Proben nicht mischbaren Gasschub voneinander getrennt als kontinuierlich fließender Probenstrom durch eine Leitung geschickt werden und der kontinuierlich fließende Probenstrom in mehrere, durch Zweigleitungen fließende, zu analysierende Probenteilströme aufgeteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Aufteilung des Probenstroms in die Probenteilströrr.e ein Teil des den Strom bildenden Fluids einschließlich sämtlicher Gasschübe aus dem kontinuierlich fließenden Probenstrom entfernt wird und unmittelbar dahinter so viele und so große Gasschübe in den Probenstrom eingeleitet werden, daß sie sowohl in dem Leitungsabschnitt, in den sie eingeleitet werden, als auch nach der danach erfolgenden Aufteilung in Probenteilströme die Probenschübe vollständig voneinander trennen und eine optimale Reinigungswirkung erzielen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidentnahme aus dem Probenstrom gleichzeitig mit dem Einleiten der Gasschübe vorgenommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Probenstrom entfernte Fluidteil ein Volumen aufweist, das mit dem Volumen der in den Probenstrom eingeleiteten zusätzlichen Gasschübe etwa übereinstimmt.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Entfernung des Fluidteils aus dem Probenptrom alle im Strom bis dahin vorkommenden Gasschübe ent fernt werden.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden An-Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einleitgeschwindigkeit der zusätzlichen Gasschübe in den Probenstrom gleich der Entfernungsgeschwindigkeit des Fluidanteils aus dem Strom ist.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für jede im Strom vorkommende Probe mehrere der zusätzlichen Gasschübe derart in den Probenstrom eingeleitet werden, daß der vordere Abschnitt jeder Probe in mehrere, voneinander getrennte Probenschübe unterteilt wird.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, sofern die aufeinanderfolgenden Proben durch jeweils einen Waschlösungsschub voneinander getrennt sind, zwei der zusätzlichen Gasschübe derart in den Probenstrom eingeleitet werden, daß sich der Waschlösungsschub zwischen ihnen befindet.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, sofern der Probenstrom mit einem durch nicht mischbare Gasschübe unterteilten Verdünnungsmittelstrom zusammengeführt worden ist, vor dem Einleiten der zusätzlichen Gasschübe in den Probenstrom die mit dem Verdünnungsmittelstrom eingeführten Gasschübe aus dem Probenstrom entfernt werden.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer die flüssigen Proben und die Gasschübe ansaugenden Sonde, einer den von der Sonde gebildeten Probenstrom durch eine Leitung fördernden Einrichtung, mehreren Zweigleitungen, die zur Analyse der Probe auf je eine Substanz eine Analyseeinheit enthalten, und einer den durch die Leitung geförderten Probenstrom in die durch die Zweigleitungen fließenden Probenteilströme aufteilenden Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß in der den Probenstrom führenden Leitung (28, 39, 47) eine einen Teil des den Strom bildenden Fluids einschließlich sämtlicher Gasschübe aus dem Probenstrom entfernende Ableitvorrichtung (48) vorgesehen ist und daß in der den Probenstrom führenden Leitung unmittelbar hinter der Ableitvorrichtung (48) eine Dosiereinrichtung (50) angeordnet ist, die derart ausgebildet ist, daß sie in den Probenstrom so viele und so große Gasschübe einleitet, daß diese sowohl in dem Leitungsabschnitt, in den sie eingeleitet werden, als auch nach der danach erfolgenden Aufteilung in Probenteilströme die Probenschübe vollständig voneinander trennen und eine optimale Reinigungswirkung erzielen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9. dadurch gekennzeichnet, daß mit der Dosiereinrichtung (50) und rcät der Ableitvorrichtung (48) eine Pumpeinrichtung (6t) verbunden ist, die derart ausgelegt und betreibbar ist daß das Einleiten der zusätzlichen Gasschübe in den Probenstrom zur selben Zeit und mit derselben volumetrischen Geschwindigkeit wie die Fluidentnahme aus dem Probenstrom erfolgt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß, sofern die Ansaugsonde (14) derart betrieben wird, daß sie zwischen aufeinanderfolgenden flüssigen Proben einen Waschlösungsschub ansaugt, die Dosiereinrichtung (50) derart betätigt wird, daß sie jeweils zwei, den Waschlösungsschub umschließende, zusätzliche Gasschübe in den Probenstro'm einleitet.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiereinrichtung (50) derart betreibbar ist, daß die zusätzlichen Gasschübe ein beträchtlich größeres Volumen als die von der Sonde (14) angesaugten Gasschübe haben.