DE7333009U

DE7333009U - Flow cell

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Publication number: DE7333009U
Application number: DE7333009U
Authority: DE
Original assignee: BP PLC
Current assignee: BP PLC
Priority date: 1972-09-15
Publication date: 1974-03-07

Description

PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

DR.-SNG. VON KREISLER DR.-ING. SCHÖN WALD DR.-ING. TH, MEYER DR. FUES D! PL.-CHEM. ALEK VON KREI SLER DIPL-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLDPSCH ÜIPL.-ING. SELTINGDR.-SNG. BY KREISLER DR.-ING. BEAUTIFUL FOREST DR.-ING. TH, MEYER DR. FUES D! PL.-CHEM. ALEK FROM KREI SLER DIPL-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLDPSCH ÜIPL.-ING. SELTING

KÖLN 1, DEICHMANNHAUSCOLOGNE 1, DEICHMANNHAUS

Köln, den 12. Sept. 1973 Ax/Ke/KlCologne, September 12, 1973 Ax / Ke / Kl

The British Petroleum Company Limited, Britannic House, Moor Lane, London EC2Y 9BU (UK)

undand

Applied Research Laboratories Limited, Wlngate Road, Luton, Bedfordshire (UK)

DurchflussküvetteFlow cell

Die Erfindung betrifft Durchflußküvetten für Analyseninstrumente, insbesondere die .Röntgenfluoreszenz-Analyse.The invention relates to flow-through cuvettes for analytical instruments, in particular X-ray fluorescence analysis.

Die Röntgenfluoreszenz-Analyse ist eine Analysenmethode zur Bestimmung cer Konzentration bestimmter Elemente in einem Gemisch. Eine Probe des zu analysierenden Gemisches wird mit einem Röntgenstrahl bestrahlt, wodurch jedes Element im Gemisch sekundäre Röntgenstrahlen einer charakteristischen Wellenlänge emittiert. Die Intensität dieser sekundären Strahlung (Fluoreszenzstrahlung) steht zur Konzentration des Elements, von dem sie emittiert wird., in Beziehung.The X-ray fluorescence analysis is an analytical method for determining the concentration of certain elements in a mixture. A sample of the mixture to be analyzed is irradiated with an X-ray beam, whereby each Element in the mixture emits secondary X-rays of a characteristic wavelength. The intensity this secondary radiation (fluorescent radiation) is related to the concentration of the element from which it is emitted., in relationship.

Diese Analystnmethode ist interessant und vorteilhaft, weil es keine Zerstörung der Probe gibt und die Methode schnell und äußerst spezifisch ist. Die Methode ist auf die ver-1') ischiederiElon Elemente und einen sehr weiten Bereich von Konzentrationen in festen oder flüssigen Proben anwendbar.This analyst method is interesting and beneficial because there is no destruction of the sample and the method is quick and extremely specific. The method is on the ver- 1 ') ischiederiElon elements and a very wide range of Concentrations applicable in solid or liquid samples.

In gewissen Fällen darf der Sehwefelgehalt in Kohlenwasserfraktionen, die in der Erdölindustrie erzeugt werden, nicht über eir.e bestimmte Konzentration hinausgehen. Aus diesem Grunde ist es in den Raffinerien zweckmäßig, den Sehwefelgehalt der Kohlenwasserstofföle während des Betriebs unter Verwendung voll automatischer Instrumente, die Messungen an Proben vornehmen, die aus dem Prozeßstrom entnommen werden, laufend zu überwachen. Die Röntgenfluoreszenz-Analyse itst eine geeignete Analysenmethode für die Anpassung an solche kontinuierlichen laufenden Messungen während des Betriebs und hat gewisse Vorteile gegenüber einigen zur Zeit angewandten Methoden, z.B. die Absorptionsanalyse,In certain cases, the sulfur content in hydrocarbon fractions, that are produced in the oil industry do not exceed a certain concentration. the end For this reason it is advisable in the refineries to check the sulfur content of the hydrocarbon oils during operation using fully automated instruments that take measurements on samples emerging from the process stream are taken, to be monitored continuously. X-ray fluorescence analysis is a suitable analytical method for adapting to such continuous running Measurements during operation and has certain advantages over some currently used methods, e.g. absorption analysis,

Gegenstand der Erfindung ist eine Durchflußküvette, die sich für Röntgenfluoreszenzmessungen an Proben, die von einem Prozeßstrom entnommen werden, beispielsweise für die Besti. mung. des Schwefelgehalts von Kohlenwasserstoffen, eignet.The invention relates to a flow cuvette which is suitable for X-ray fluorescence measurements on samples from be taken from a process stream, for example for the determination. mung. the sulfur content of hydrocarbons, suitable.

Die für die Röntgenfluoreszenz-Analyse geeignete Durchflußküvette gemäß der Erfindung besteht aus einem Körper, einer Hinterwand oder Rückplatte, einem Eintrittsrohr, einem Austrittsrohr, einem für die Strahlung durchlässigen Fenster mit Auflage oder Halterung und einem Eauteil zur Veränderung des Volumens der Küvette oder Zelle.The flow cell suitable for X-ray fluorescence analysis according to the invention consists of a body, a rear wall or back plate, an inlet pipe, an outlet pipe, a window permeable to the radiation with a support or holder and an Eauteil to change the volume of the cuvette or cell.

Die Strömungswege und die ?.ückplatte sind vorzugsweise so ausgebildet, daß die Durchflußküvette wirksam durchspült und ausgeschwemmt wird. Die Auflage des Fensters der Küvette besteht vorzugsweise aus einem Metallnetz.The flow paths and backplate are preferred designed so that the flow cell is effectively flushed through and flushed out. The edition of the window the cuvette preferably consists of a metal mesh.

Die Konstruktionswerkstoffe der Durchflußküvette werden zweckmäßig üo gewählt, daß nur eine minimale störende Strahlung im Instrument auftritt.The construction materials of the flow cell are expediently chosen so that only a minimal amount of disturbing radiation occurs in the instrument.

Ein geeignetes Mittel zur Veränderung des KUvettenvolumfcris ist die Verwendung auswechselbarer RUckplatten von unterschiedlicher Dicke.A suitable means of changing the cell volume is the use of interchangeable back plates of different Thickness.

Das Fenster der Küvette muß so dünn sein, daß es für die Strahlung durchlässig ist. Gleichzeitig muß es so robust sein* daß es den Arbeitsdrücken und -temper λtüren der Flüssigkeit ohne wesentliche Deformierung und Formänderung widersteht, damit eine Beeinträchtigung der Genauigkeit des Instruments vermieden wird. Das Fenster kann aus Kunststoff bestehen. Geeignet ist beispielsweise eine Polyimidfolie.The window of the cuvette must be so thin that it is transparent to the radiation. At the same time it has to be robust be * that it is the working pressures and temperatures of the liquid resists without significant deformation and change in shape, thus impairing the accuracy of the instrument is avoided. The window can be made of plastic. A polyimide film, for example, is suitable.

Vorzugsweise ist die Durchilußküvette als Vorsichtsmaßnahme für den Fall einer Undichtigkeit der Durchflußküvette mit einem Absperrorgan versehen.Preferably the flow through cuvette is used as a precaution provided with a shut-off device in the event of a leak in the flow cell.

In der Durchflußküvette ist eine Heizvorrichtung vorgesehen, um Verstopfung beim Stillstand des •Probendurchflusses bei Verwendung von viskosen Materialien zu ver-. meiden und viskose Materialien, die zur Erzielung guter · Fließeigenschaften vorerhitzt werden müssen, analysieren zu können.A heating device is provided in the flow cell, in order to avoid blockages when the sample flow • comes to a standstill when using viscous materials. avoid and analyze viscous materials which have to be preheated to achieve good flow properties to be able to.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, das -in den Abbildungen dargestellt ist.The invention is described below using an exemplary embodiment that is shown in the figures is.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine in einem Analysergerät angeordnete Durchflußküvette, Fig. 2 zeigt uinen Schnitt durch die Küvette und veranschaulicht im einzelnen die Konstruktion des Fensters der Küvette.Fig. 1 shows a cross section through a flow cell arranged in an analyzer, Fig. 2 shows a section through the cuvette and illustrates in detail the construction of the window the cuvette.

Fig. J> ist eine Draufsicht auf den Zelienkörper und veranschaulicht die Form der Probenkammer und die JiO Abschlüsse.Figure J> is a top plan view of the panel body illustrating the shape of the sample chamber and the JiO closures.

In Fig. 1 ist ein typisches Röntgenfluoreszenz-Analysengerät dargestellt. Die flüssige Probe gelangt in die Durchflußküvette durch das Eintrittsrohr 1, fließt in die Probenkammer 2 und verläßt das Gerät durch das Austrittsrchr J>. Der KUvettenkörper ist dampfbeheizt. Der Dampf tritt durch das Rohr 4 ein und durch das Rohr 5 aus. Es ist auch möglich, die Küvette mit einem elektrischen Heizgerät, vorzugsweise mit einer Temperaturregelvorrichtung, zu erh'tzen.In Fig. 1, a typical X-ray fluorescence analyzer is shown. The liquid sample enters the flow cell through the inlet tube 1, flows into the sample chamber 2 and leaves the device through the outlet tube. The cuvette body is steam heated. The steam enters through pipe 4 and exits through pipe 5. It is also possible to heat the cuvette with an electrical heater, preferably with a temperature control device.

Eine Quelle 6 für primäre Röntgenstrahlung i^t vorgesehen und so eingestellt, daß die Röntgenstrahlen auf das Zellenfenster 7 fallen. Die hierdurch erzeugte sekundäre Fluoreszenzstrahlung wird durch den Detektor 8 gemessen und cas Signal durch eine (nicht dargestellte) zugehörige Apparatur verarbeitet und wiedergegeben. Die 'Küvette ist mit einer besonderen Sicherheitsvorrichtung versehen, die den Proben^ufluß absperrt, wenn das Fenster undicht wird oder bricht. Unmittelbar unter dem Ftnrtor '■■' ist ein kleiner Trog 9 angesetzt, der eine gegebenenfalls auslaufende flüssige Probe aufnehmen würde. Ein Meßfühler in Form eines pneumatischen Tauchrohrs stellt fest, wenn sich ein bestimmtes F1Ü.T ::>igke'j.tsvolurr.en angesammelt hat, und betätigt das Stillegungssystem.A source 6 for primary X-rays is provided and adjusted so that the X-rays are incident on the cell window 7. The resulting secondary Fluorescence radiation is measured by the detector 8 and cas signal by an associated (not shown) Apparatus processed and reproduced. The 'cuvette is Equipped with a special safety device that shuts off the sample flow if the window leaks will or break. Immediately below the door is '■■' a small trough 9 is attached, the one possibly leaking would absorb liquid sample. A measuring sensor in the form of a pneumatic immersion tube determines if a certain F1Ü.T ::> igke'j.tsvolurr.en has accumulated and operates the decommissioning system.

Figur 2 zeigt die Durchflußküvette in größerem Detail, insbesondere die Fensterkonstruktion. Der Küvettenkö^pcr 11 ist mit Schraublöchern verseher., um Hilf sappar;i türen (nicht dargestellt) anbauen zu könr.on.Figure 2 shows the flow cell in greater detail, especially the window construction. The cuvette head 11 is provided with screw holes. To help sappar; i doors (not shown) to be able to grow on.

Die Probenkammer 2 Ιου mit einer abnehmbarer! Rüeknl? tte ■i 12 versehen, die mit einer Schraube 13 am Kiivetter.korperThe sample chamber 2 Ιου with a removable! Rüeknl? tte ■ i 12 provided with a screw 13 on the Kiivetter.korper

11 befestigt sein kann. Die Dick? der Rückplatte ? '^y bestimmt (durch Differenz) die Tiefe dex¹ Probe (z.B. öl), 11 can be attached. The Dick? the backplate? ' ^y determines (by difference) the depth dex ¹ sample (e.g. oil),

die der Strahlung ausgesetzt wird. Es ist wichtig, daß guter Durchgang und gute Durchspülung mit der Probe während des Gebrauchs des Instruments stattfinden, d.h. es dürfen keine "toten Räume" in der Küvette vorhanden sein.exposed to radiation. It is important that there is good continuity and good flushing with the sample during the use of the instrument, i.e. there must be no "dead spaces" in the cuvette.

Dies wird erleichtert, indem den öleintritts- und ölaustrittsöffnungen ein elliptischer Querschnitt verliehen wird, wobei der größere Durchmesser linear zwischen Eintritt und Kammer größer wird (Fig. J>), und indem der Strömungsweg und die Rückplatte so ausgebildet werden, daß die Küvette von der Probe gut durchspült wird. Diese Voraussetzung wird im vorliegenden Beispiel dadurch erreicht, daß die Rückplatte 12 mit Ecken von 45° versehen wird, so daß die Strömung der Probe in die Ecken der Kammer 2 geleitet wird (s. Pig. l). Durch diese Ausbildung ist es möglich, die Tiefe der Probe zu verändern,, indem Rückplatten 12 mit unterschiedlicher Dicke eingesetzt werden. Die Probentiefe kann ein wichtiger Faktor bei der Gesamtleistung und -funktion des Instruments sein. Beispielsweise wurde festgestellt, daß eine Probentiefe von 1,5 mm die optimale Tiefe ist, mit der maximale Empfind-• lichkeit bei der Analyse auf den Schwefelgehalt von Kohlenwasserstoffölen bei minimalem Einfluß des Kohlenstoff/Wasserstoff-Verhältnisses erzielt wi.d. Die Rückplatte 12 besteht aus Messing, das im vorliegenden Fall der Bestimmung des Schwefelgehaltsin Kohlenwasserstoffölen die geringste störende'Sekundärstrahlung erzeugte.This is facilitated by giving the oil inlet and outlet openings an elliptical cross-section, with the larger diameter increasing linearly between the inlet and the chamber (Fig. J>) , and by designing the flow path and the back plate so that the cuvette from the Sample is rinsed well. This requirement is achieved in the present example in that the back plate 12 is provided with corners of 45 ° so that the flow of the sample is directed into the corners of the chamber 2 (see Pig. 1). This design makes it possible to change the depth of the sample by using back plates 12 of different thicknesses. The sample depth can be an important factor in the overall performance and function of the instrument. For example, it has been found that a sample depth of 1.5 mm is the optimum depth with which maximum sensitivity is achieved in the analysis of the sulfur content of hydrocarbon oils with a minimum influence of the carbon / hydrogen ratio. The back plate 12 is made of brass, which in the present case of determining the sulfur content in hydrocarbon oils generated the least disruptive secondary radiation.

Die Fensterbaugruppe besteht aus zwei geformten Messingplatten (eine obere Platte lh und und eine untere Platte 15), zwischen die eine dünne Kunststoffolie oder ein Fe r.-ster 16 und ein Metallstütznetz 17 eingeklemmt sind. Das im vorliegenden Beispiel verwendete Fenster bestand aus einer Polyimidfolie der Handelsbezeichnung "Kapton" (Hersteller Du Pont) und hatte eine Dicke von Qn. Die Folie lag (zur Seite der oberen Platte hin) auf einemThe window assembly consists of two shaped brass plates (an upper plate 1h and and a lower plate 15) between which a thin plastic film or a window 16 and a metal support net 17 are clamped. The window used in the present example consisted of a polyimide film with the trade name "Kapton" (manufacturer Du Pont) and had a thickness of Qn. The foil lay on top of one (towards the side of the top plate)

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fotomechanisch hergestellten Nickelnetz 17 einer Dicke von j$8 u.photomechanically produced nickel mesh 17 with a thickness of j $ 8 u.

Das Profil der sich gegenüberliegenden Flächen der Messingplatten ist so ausgebildet, daß die Pensterfolie nicht nur eingeklemmt wird, sondern die Kunststoffolie auch reproduzierbar gespannt werden kann. Eine sehr dünne Zwischenlage 18 aus Polyäthylen einer Dicke von 25 η ist zwischen der Polyimidfolie 16 und dem Nickelnetz 17 um den Einklemmring eingelegt, um zu verhindern, de3 die Metallkanten 'n die. Folie schneiden. Die obere Fensterplatte 14 und die untere Fensterplatte 15 werden durch Schrauben 19 zusammengehalten.The profile of the opposing surfaces of the brass plates is designed so that the penster film is not only clamped, but the plastic film can also be tensioned in a reproducible manner. A very thin intermediate layer of polyethylene η a thickness of 25 18 is sandwiched between the polyimide film 16 and the nickel mesh 17 around the Einklemmring, de3 the metal edges' n to prevent the. Cut foil. The upper window panel 14 and the lower window panel 15 are held together by screws 19.

Die gesamte Fensterbaugruppe ka^r.n vorfabriziert werden, so daß der Ausbau aus der Küvette und die Erneuerung erleichtert werden. Ein flüssigkeitsdichter Abschluß zwischen der Fensterbaugruppe und dem Körper der Durchflußküvette wird mit einem Dichtungsring 22 erreicht. Die Fensterbaugruppe wird mit Schrauben 20 an der Küvette befestigt.The entire window assembly ka ^r .n be prefabricated, so that the removal from the cuvette and the regeneration are facilitated. A sealing ring 22 provides a liquid-tight seal between the window assembly and the body of the flow cell. The window assembly is attached to the cuvette with screws 20.

Claims

Protection claims

I 1.) flow cell, characterized by a body (11),

a back plate (12). an inlet pipe (1), an outlet pipe (J), a radiation-clear window (7) with

;; a support and a component to change the volume

i of the cuvette.

|, 2.) Flow cell according to claim 1, characterized by \ arch,

Ji? that a metal net (17) as a support for the window (7,16)

['; is arranged. »

I J '.) Flow cell according to claim 1 or 2, characterized in that

; | 'draws that as a means of changing volume

|; the cell replaceable back plates (12) from below

j; of different thicknesses are arranged.

j, 4.) flow cell according to claim 1 to 3, characterized

shows that the window (7> l6) is made of plastic.

5.) Flow cell according to claim 4, characterized in that the window (7 »l6) consists of a polyimide film.

6.) flow cell according to claim 1 to 5 »characterized in that that the flow paths and the back plate (12) are formed so that the walls of the cuvette are effective be rinsed.

7.) Durchflußlcüvette according to claim 1 to 6, characterized in that that the inlet pipe (i) and the outlet pipe

j (3) have an elliptical cross-section.

; 8e) flow cell according to claim 1 to 7, characterized in that that the Ecker, the RiJokpilatte (12) an angle have ν from 40 to 50 °, so that convergence of the occurs

Flow into the cell is generated.

9.) DurchflußkUvette according to claim 1 to 8, characterized by a shut-off device, which as a result of the occurrence of a leak in the Durohflusskiivette in action occurs.

7333ÜÖ9-7.3.74