Brevet FR2256411A1 — publié le 19750725

La présente invention concerne un ensemble mécanique à cassettes -destiné à faciliter le raccordement, la connexion, l'accouple- ment et l'interchangeabilité, de colonnes de séparation et de capillaires de séparation dans la chromatographie à gaz et à colonnes de liquides. Il est connu que la technique actuelle de raccordement, de connexion, accouplement et échange de dispositifs séparateurs dans la chromatographie gazeuse ou à colonne liquide exige, par emploi de raccords tubulaires à vis étanches aux gaz, des conditions difficiles du point de vu-e qualité de surface, ainsi qu'habileté et connaissance pratique de ltutilisateur. Ces techniques chromato--graphiques posent en effet de telles conditions difficiles pour l'étanchéité, la géométrie et les espaces morts dans des raccords tutulaires de ce genre. Be branchement et l'interchangeabilité répondant aux exigences chimiques, résistant à la température, et de fonctionnement mécanique sûr, notamment pour des colonnes de séparation en verre et capillaires en verre, sont tellement difficiles à réaliser qutil reste encore de larges domaines d'application de la technique où le travail n'est pas possible. 1l est connu de réaliser des raccords de branchement d'appareils de séparation qui soient étanches aux gaz ou aux liquides par emploi d'une ou plusieurs bagues de joint insérées dans les raccords tubulaires vissés, ces bagues deve:n-ant en règle générale inutilisables déjà après un premier emploi, si des exigences sévères sont posées. Les raccords tubulaires vissés ne peuvent etre employés qu'à l'aide dlun outil, ce qui conduit à la construction de thermostats de grand volume pour pouvoir manipuler à leur intérieur, même dans le cas de très hautes températures. Les éléments de construction d'étanchéité souffrent des variations de température.Plus spécialement, les appareils de séparation du type en verre exigent des garnitures étanches en matière synthétique déformables, irréversibles à la chaleur qui doivent être montées avec précision sur des pièces de construction en verre. Ceci impose pour les deux matériaux des limitations sévères. En p3us des inconvénients mentionnés, la déformabilité méconique, qui n'est que très limitée d'appareils de séparation en verre ou également en acier exige de prévoir des points de branche ment à haute résistance mécanique. D'autre part, la multiplicité et la diversité de dimensions d'instruments exige la prévision d'une même diversité de dimensions de dispositifs de séparation. Pour ces raisons, il est compréhensible qu'un grand nombre desutilisateurs de techniques chromatographiques redoutent d'avoir à séparer à nouveau un accouplement étanche aux gaz et aux liquides, une fois réalisé et en état, entre un dispositif de séparation et un instrument, de sorte qu'ils renoncent à l'échange et au choix optimal de dispositifs de séparation, opérations qui impliqueraient principalement des connexions, des accouplements et des échanges. Ainsi est freiné ou rendu difficile l'emploi d'appareils de séparation en verre ou en quartz dans la chromatographie, notamment dans legomaine des analyses biochimiques et médicinales. La présente invention a pour but d'obvier à ces limitations et difficultés mentionnées, d'ordre mécanique, chimique et de ma- tériaux, notamment pour ce qui concerne l'interchangeabilité, l'accouplement et le branchement d'appareils de séparation en rendant ces opérations plus faciles et exécutables sans outillages spéciaux. Le.dispositïf à colonne de séparation à cassettes ou capillaires à cassettes permet, en outre, de remplacer une multiplicité de colonnes de séparation et de capillaires, causée par des opérations mécaniques devenues inutiles, par deux ou seulement quelques types fondamentaux, de sorte que la possibilité de comparaison, particulièrement avantageuse des résultats de mesures et d'analyses par chromatographie, est considérablement facilitée. Pour résoudre ce problème, l'invention est caractérisée en ce que l'appareil de séparation est réalisé suivantle type à cassettes, dans lequel les pièces de raccord en T d'entrée et de sortie possèdent des pans d'extrémité de forme conique qui se trouvent centrées automatiquement à l'aide de force mécanique ou pneumatique, avec utilisation de matériaux de joint appropriés étanches au gaz et aux liquides adaptés sur les entrées et les sorties d'un instrument chromatographique, ces éléments pouvant également, selon le désir, être accouplés entre eux sans espace mort intermédiaire. Les pièces intermédiaires d'accouplement utilisées pour cela permettent en même temps la mise en jeu de processus de séparation suivant des procédés connus à l'aide de gaz ou liquides en écou lement. L'interchangeabilité du ou des appareils de séparation consiste simplement à relacher la pression d'accouplement et à remplacer l'appareil par un autre ou par une paire d'appareils. La configuration en T des entrées et sorties de l'appareil permet d'effectuer sans espace mort intermédiaire toutes les operations d'accouplement et de connexion envisageables dans la pratique. En même temps, ce dispositif remplit toutes les conditions exigées en chromatographie capillaire, telles que le partage avant l'entrée de la substance dans les capillaires, la dilution à la sortie, et, pour le cas de chromatographie avec température programmée, il permet les corrections nécessaires dans le dispositif de détection par addition ou mélange d'une phase mobile derrière l'appareil de séparation et avant l'entrée dans le dispositif de détection. Un autre avantage réside en ce qutun balayage par gaz de protection des endroits d'accouplement est particulièrement simplifié par rapport aux appareils connus pour ce but, car la forme et la position des endroits d'accouplement sont constantes et connues. Cela évite la destruction d'appareils de séparation particulièrement sensibles à l'égard de ltattaque par l'oxygène ou la vapeur d'eau. Les avantages obtenus par l'invention peuvent se résumer comme suit - montage et démontage de l'appareil mécaniquement simples sans exiger d'outils - absence d'espaces morts intermédiaires, en raison du mode d'accouplement avec liberté de choix des matériaux individuels ou appariés, si nécessaire chimiquement inertes - sécurité à ltégard des ruptures, étant donné l'absence de manoeuvre de rotation ou de courbure - indépendance de la température en l'absence de garnitures d'étanchéité à entourage - accouplement facile à balayer avec gaz protecteur - éléments normalisables en raison dtentrées et de sorties toujours identiques - facilité d'accouplement et de connexion, et d'équipement avec des dispositifs auxiliaires tels que diviseurs de substance, addition de gaz ou de liquide, en raison de la prévision de raccords en T à l'entrée et à la sortie du dispositif. La description ci-après se rapporte à un exemple de réalisation de l'invention et à un exemple compliqué d'emploi, donnés à titre non limitatif et expliqués avec référence aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue en coupe suivant le plan A-B de la figure 2 la figure 2 est une vue en élévation de l'appareil conforme à l'invention la figure 3 est une vue en coupe suivant le plan C-B de la figure 2 la figure 4 est une représentation schématique de l'appareil conforme à l'invention, en plan et en coupe la figure 5 est une vue schématique en coupe d'une pièce intermédiaire pour le branchement de deux ensembles de colonnes de séparation la figure 6 représente schématiquement un cas normal d'utilisation de l'appareil, et la figure 7 représente schématiquement un cas d'utilisation plus compliqué. La colonne de séparation chromatographique 1 ou capillaires de séparation est raccordée à deux pièces 2 en forme de X qui sont constituées chacune comme un tuyau compact à paroi épaisse 3, et qui sont fixées inécaniquement dans la paroi de cassette 4 -dans une position et un espacement définitifs non modifidles. L'accouplement à d'autres appareils de séparation, à l'entrée d'échantillon, à l'amenée de gaz de balayage, de gaz de commande, à un raccord pour un diviseur d'échantillon ou à une résistance d'écoulement, ainsi qu a un détecteur, s'effectue par l'intermédiaire de la pièce de forme 5 qui possède une garniture de joint étanche 6 et une aiguille de branchement 7 s'opposant à la formation d'un espace mort intermédiaire et empochant en même temps une obstruction de la pièce d'accouplement par la garniture de joint conique 6. L'amenée et l'évacuation de gaz ou de liquide s'effectuent à travers le tuyau de branchement 8. La figure 2 représente un cas normal d'utilisation de l'appareil de séparation à cassettes. Par l'intermédiaire de la pièce de construction 5 visible dans la figure 1, la cassette est raccordée au dispositif distributeur d'échantillon 9 ainsi qu'à un détecteur 10. Le raccord 11 peut servir à une conduite vers un dispositif divi seur d'échantillon, mais il peut également servir au branchement de la conduite de sortie de balayage. Le raccord 12 peut servir au gaz protecteur pour le détecteur, ou à un régulateur de pression pour équilibrer l'écoulement dans le cas d'une programmation des températures ou encore au branchement de la conduite d'amenée pour le balayage. La figure 3 représente un cas d'emploi plus compliqué pour une chromatographie pluri-dimensionnelle, dans laquelle plusieurs colonnes de séparation ou capillaires de séparation sont accouplés ou connectés simultanément ou à des intervalles de temps déterminés. L'échantillon est introduit en 9. I1 est séparé en constituants dans la colonne de séparation de gauche, et s' écoule dans le détecteur 10, tant qutaucun flux plus important de phase mobile n'est ajouté en 13. Du gaz de protection ou gaz de commande est introduit en 14. Si l'on connecte le flux de phase mobile en 14 sur un faible débit, et en 13 sur un fort débit, la substance qui sort de la colonne séparatrice de gauche passe dans la colonne séparatrice de droite jusqutau détecteur D2 (10). Son gaz protecteur ainsi que le gaz de balayage en retour dans le cas de chromatographie gazeuse, ou d'autres additions dans le cas de chromatographie à liquide, sortent de 12 ainsi que de 11 selon qu'est connecté un diviseur d'échantillon ou un dispositif pour le balayage en retour de la colonne de gauche. La connexion en commun des deux ensembles de colonnes de séparation est réalisable simplement en adaptant la pièce de construction 15 entre les ensembles aux endroits 11, 12 et 14. On peut monter deux raccords d'arrivée ou un raccord en T. De cette manière, on peut effectuer toutes les opérations de connexion et les jonctions entre un et plusieurs ensembles de séparation, de manière simple et sûre. L'étanchéité nécessaire est obtenue au moyen d'une force constante suffisante, produite de ma- nière connue (boulons de serrage, ressort pneumatique, ressort pneumatique avec levier amplificateur, etc...) agissant en direction de l'axe des raccords en T 3 (figure 1). Un dispositif de dilution, un réacteur intermédiaire, un réfrigérant et un enrichisseur peuvent eAtre connectés dans le circuit de séparation par une constitution appropriée de la pièce de construction au point 14 ou aux points 11 et 12. Par un choix judicieux du matériau et des dimensions, il est possible de prévoir une programmation de la température avec un mode de construction cependant compact. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés. Diverses modifications restent possibles sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. -REVENflICATIONS-- 1o- Appareil de séparation pour la chromatographie à gaz et à colonne de liquide, caractérisé en ce que la colonne de séparation ou les capillaires de séparation sont raccordés à leurs extrémités à deux raccords tubulaires comprenant des pièces en T avec faces creuses coniques qui constituent avec une enveloppe générale de l'ap pareil une forme de cassette, la direction et la position de quatre entrées et sorties de l'appareil de séparation étant déterminées mécaniquement et pouvant etre raccordées à joint étanche; au moyen de pièces conjuguées appropriées à des canalisations de branchement par pression mécanique ou pneumatique. 2.- Appareil de séparation chromatographique, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les pièces d'accouplement permettent, par des raccords à double entrée et raccords en f-orme de T, l'accouplement et la connexion de plusieurs appareils de séparation entre eux et avec d'autres dispositifs essentiels pour la séparation, tels que diviseur d'échantillon, dispositif de dilution, réacteur intermédiaire, réfrigérant, enrichisseur. 3.- Appareil de séparation chromatographique, suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la cassette elle-même est constituée en un matériau bon conducteur de la chaleur de très faible densité, mais de résistance mécanique suffisante qui permet d'appliquer des processus de travail avec programmation de température.