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CN107407664B - 旋转阀和色谱系统 - Google Patents

旋转阀和色谱系统 Download PDF

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CN107407664B CN201680019723.3A CN201680019723A CN107407664B CN 107407664 B CN107407664 B CN 107407664B CN 201680019723 A CN201680019723 A CN 201680019723A CN 107407664 B CN107407664 B CN 107407664B
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Abstract

本发明涉及旋转阀和包括这种旋转阀的色谱系统。旋转阀包括带有内定子面的定子,以及带有布置成与内定子面密封接触的内转子面的转子,转子(1)可相对于内定子面(202)围绕旋转轴线(RA)可旋转地移动到多个转子位置,其中定子包括端口和孔且转子包括两个或更多个转子互连通路以用于所述孔相对于转子位置的选择性流体互连,且其中转子互连通路布置成:在旋转位置,将第一孔(S)连接到第四孔(LF),将第二孔(W)连接到第三孔(LE)。并且在旋转位置,将第八孔(SP)连接到第七孔(PCFP)。并且在旋转位置,将第八孔(SP)连接到第五孔(TC),将第六孔(FC)连接到第七孔(PCFP)。并且在旋转位置,将第八孔(SP)连接到第三孔(LE),将第四孔(LF)连接到第五孔(TC),将第六孔(FC)连接到第七孔(PCFP)。

Description

旋转阀和色谱系统
技术领域
本发明涉及色谱系统中的阀。具体而言,本发明涉及旋转阀以及使用这种阀的色谱系统。
背景技术
阀一般用在涉及流体运输的装置中。典型类型的阀(例如用在适中大小的实验室系统中)为旋转阀。
大体上,旋转阀具有固定体(这里称作定子),其与旋转体(这里称作转子)合作。
定子设有一定数量的入口和出口端口。端口经由开孔与内定子面上的对应成组的孔流体连通。内定子面是定子的内表面,其与转子的内转子面流体紧密接触。转子典型地形成为盘,并且在旋转合作中内转子面压靠着内定子面。内转子面设有一个或多个凹槽,取决于转子相对于定子的旋转位置,凹槽使不同的孔互连。
旋转阀可设计为经受高压(例如大于25MPa的压力)。其可由一定范围的材料制成,例如不锈钢、高性能聚合材料和陶瓷。
入口/出口的数量以及转子或定子中的凹槽的设计反映了特定阀的预期用途。普通类型的多用途阀具有一个入口端口(典型地置于阀的旋转轴线上),以及等距地置于入口端口周围的一定数量的出口端口。转子具有单个径向延伸的凹槽,该凹槽具有在旋转中心的一端,由此总是连接到入口,而另一端取决于转子相对于定子的角位置连接到任一个出口。这样的阀对于将流从入口引导到任何出口(一次一个)是有用的。
本领域中已知的色谱系统常常包括单独的注射旋转阀以及单独的柱旋转阀。一些色谱系统包括单个旋转阀,其需要用于注射器和柱的必要连接管道的手动连接和断开。这种手动连接和断开与若干潜在问题(例如,管道/毛细管的连接中的错误的风险,连接件的磨损,将色谱系统的操作自动化的受限的可能性)相关联。
因此,本发明的目标是避免前文提到的一些缺点和劣势。
发明内容
上述目标中的一个或多个以及可从下面的公开构想的另外可能的目标通过本发明的第一方面达到,本发明的第一方面由旋转阀组成,其包括带有内定子面的定子以及带有布置成与内定子面密封接触的内转子面的转子。转子可相对于内定子面围绕旋转轴线可旋转地移动到多个转子位置。定子包括:与内定子面处的第一孔流体接触的第一端口,与内定子面处的第二孔流体接触的第二端口,与内定子面处的第三孔流体接触的第三端口,与内定子面处的第四孔流体接触的第四端口,与内定子面处的第五孔流体接触的第五端口,与内定子面处的第六孔流体接触的第六端口,与内定子面处的第七孔流体接触的第七端口,以及与内定子面处的第八孔流体接触的第八端口。转子包括两个或更多个转子互连通路以用于所述孔相对于转子位置的选择性流体互连,且其中转子互连通路布置成:在第一旋转位置,将第一孔连接到第四孔,将第二空连接到第三孔,并将第八孔连接到第七孔。转子互连通路进一步布置成:在第二旋转位置,将第一孔连接到第四孔,将第二孔连接到第三孔,将第八孔连接到第五孔,并将第六孔连接到第七孔。转子互连通路进一步布置成:在第三旋转位置,将第八孔连接到第三孔,将第四孔连接到第五孔,并将第六孔连接到第七孔。根据本发明的其他方面,转子互连通路中的至少一个包括弯曲凹槽。
上述目标以及另外可能的目标通过本发明的第二方面达到,本发明的第二方面由色谱系统组成,其包括:根据本发明第一方面的旋转阀,连接到第一端口的注射器,连接到第二端口的废料,在第一端连接到第三端口并在第二端连接到第四端口的环路。色谱系统进一步包括:在第一端连接到第五端口并在第二端连接到第六端口的柱,连接到第七端口的柱后流路,以及连接到第八端口的系统泵。旋转阀构造成:在第一旋转位置,将注射器连接到环路的第二端,将废料连接到环路的第一端,将系统泵连接到柱后流路。旋转阀构造成:在第二旋转位置,将注射器连接到环路的第二端,将废料连接到环路的第一端,将系统泵连接到柱的第一端,将柱的第二端连接到柱后流路。旋转阀构造成:在第三旋转位置,将系统泵连接到柱的第一端,将环路的第二端连接到柱的第一端,并将柱的第二端连接到柱后流路。
本发明的优点在于旋转阀避免了对单独的注射阀以及柱阀的需要。
本发明的另一优点在于可提供自动化的色谱系统。
从详细描述和附图,另外的目标与优点将对于本领域技术人员显而易见。
附图说明
图1是旋转阀的示意性透视图;
图2是定子的示意性透视图;
图3是转子的内转子面的视图;
图4是定子和转子之间的对接平面的示意图;
图5是定子和转子之间的对接平面的示意图;
图6是定子和转子之间的对接平面的示意图;
图7是色谱系统的示意图;
图8是色谱系统的示意图;以及
图9是色谱系统的示意图。
具体实施方式
典型旋转阀100的主要部分在图1(其中,没有示出支架或类似的承载或紧固元件)中示意性示出。旋转阀100具有定子101、转子103、旋转轴105(其可选地可设有用于识别其角位置的器件(未示出))以及典型地包括齿轮箱和马达(尽管阀也可手动操作)的驱动单元106。转子可相对于定子围绕阀的旋转轴线RA旋转。
定子101相对于器具固定(定子构建到该器具中),其设有用于与流体源/出口流体连通的端口以及阀与之合作的任何构件。端口可定位在定子的任何适合的部分上,并且沿任何合适的方向。端口设有连接毛细管或管道的器件。这样的器件可为任何适合的类型,例如本领域技术人员公知的常规Valco接头。端口经由通道与内定子面202(即,在操作期间与转子103接触的定子的表面)上的对应成组的孔流体连通。
转子103典型地形成为盘并且具有内转子面401,其在操作期间压靠着平的内定子面202以实现其间的密封接触。内转子面401设有一个或多个互连通路,其取决于转子相对于定子的旋转位置使内定子面202的不同孔互连。互连通路可为能够在两个孔之间提供流体接触的任何类型的通路,并且可包括带有离散孔的内部通道、内转子面中的凹槽等。
图2图示了定子103的实施例。定子103包括内定子面202。在内定子面202上设有八个孔。定子103进一步包括:与内定子面202处的第一孔S流体接触的第一端口104a,与内定子面202处的第二孔W流体接触的第二端口104b,与内定子面202处的第三孔LE流体接触的第三端口104c。定子进一步包括:与内定子面202处的第四孔LF流体接触的第四端口104d,与内定子面202处的第五孔TC流体接触的第五端口104e,与内定子面202处的第六孔FC流体接触的第六端口104f,与内定子面202处的第七孔PCFP流体接触的第七端口104g,与内定子面202处的第八孔SP流体接触的第八端口104g;
第八端口104h与内定子面202的中心的第八孔SP流体接触。
第一孔S至第七孔PCFP可按从第一孔到第七孔的数字顺序围绕第八孔SP呈圆形分布。相邻的孔可等距地呈圆形分布。
图3在端视图中图示了内转子面401。内转子面包括至少一个上文提到的类型的互连通路(402a-402g),其构造成连接内定子面202上的至少两个孔。
图4是内定子面202和内转子面401之间的对接平面的平面视图。该视图图示了第一旋转位置,其中转子互连通路布置成将第一孔S连接到第四孔LF,将第二孔W连接到第三孔LE,并将第八孔SP连接到第七孔PCFP;
图5是内定子面202和内转子面401之间的对接平面的平面视图。该视图图示了第二旋转位置,其中转子互连通路布置成将第一孔S连接到第四孔LF,将第二孔W连接到第三孔LE,将第八孔SP连接到第五孔TC,并将第六孔FC连接到第七孔PCFP。
图6是内定子面202和内转子面401之间的对接平面的平面视图。该视图图示了第三旋转位置,其中转子互连通路布置成将第八孔SP连接到第三孔LE,将第四孔LF连接到第五孔TC,并将第六孔FC连接到第七孔PCFP。
图7是大体上指定为701的色谱系统的实施例的示意图。该系统包括上文描述的类型的旋转阀101。注射器702连接到定子103的第一端口104a,导致流体互连通路形成于注射器702与第一孔S之间。废料(waste)703连接到定子103的第二端口104b,导致流体互连通路形成于废料与第二孔W之间。环路704的第一端连接到定子103的第三端口104c,导致流体互连通路形成于环路704与第三孔LE之间。环路704的第二端连接到定子103的第四端口104d,导致流体互连通路形成于环路703与第四孔LF之间。柱705的第一端连接到定子103的第五端口104e,导致流体互连通路形成于柱705与第五孔TC之间。柱705的第二端连接到定子103的第六端口104f,导致流体互连通路形成于柱与第六孔FC之间。柱后流路706连接到第七端口104g,导致流体互连通路形成于第七孔PCFP与柱后流路706之间。最后,系统泵707连接到第八端口104h,导致流体互连通路形成于第八孔SP与系统泵707之间。
此外,在图7中,转子在第一旋转位置,导致注射器702连接到环路704的第二端,废料703连接到环路704的第一端,并且系统泵连接到柱后流路706。
在图8中,图示了与图7中相同的系统701,根据图7的系统中的构造与根据图8的系统之间的区别在于:在图8中,转子在第二旋转位置,导致注射器702连接到环路704的第二端,废料703连接到环路704的第一端。此外,转子在第二旋转位置,导致系统泵707连接到柱705的第一端,并且柱的第二端连接到柱后流路706。
图9公开了一种系统,其中转子在第三旋转位置,导致系统泵连接到环路704的第一端,环路704的第二端连接到柱705的第一端,并且柱的第二端连接到柱后流路706。
上文论述的色谱系统利用一个常规旋转阀和相关联的手动连接解决了与已知色谱系统相关联的一些问题。

Claims (5)

1.一种旋转阀(100),其包括带有内定子面(202)的定子(101),以及带有布置成与所述内定子面(202)密封接触的内转子面(401)的转子(103),所述转子(103)可相对于所述内定子面(202)围绕旋转轴线(RA)可旋转地移动到多个转子位置,其中所述定子包括:
与所述内定子面(202)处的第一孔(S)流体接触的第一端口(104a);
与所述内定子面(202)处的第二孔(W)流体接触的第二端口(104b);
与所述内定子面(202)处的第三孔(LE)流体接触的第三端口(104c);
与所述内定子面(202)处的第四孔(LF)流体接触的第四端口(104d);
与所述内定子面(202)处的第五孔(TC)流体接触的第五端口(104e);
与所述内定子面(202)处的第六孔(FC)流体接触的第六端口(104f);
与所述内定子面(202)处的第七孔(PCFP)流体接触的第七端口(104g);
与所述内定子面(202)处的第八孔(SP)流体接触的第八端口(104g);
且所述转子(103)包括七个转子互连通路(402a-402g)以用于所述孔相对于转子位置的选择性流体互连,且其中所述转子互连通路布置成:
在第一旋转位置:
将所述第一孔(S)连接到所述第四孔(LF);
将所述第二孔(W)连接到所述第三孔(LE);
将所述第八孔(SP)连接到所述第七孔(PCFP);
在第二旋转位置:
将所述第一孔(S)连接到所述第四孔(LF);
将所述第二孔(W)连接到所述第三孔(LE);
将所述第八孔(SP)连接到所述第五孔(TC);
将所述第六孔(FC)连接到所述第七孔(PCFP);
在第三旋转位置:
将所述第八孔(SP)连接到所述第三孔(LE);
将所述第四孔(LF)连接到所述第五孔(TC);
将所述第六孔(FC)连接到所述第七孔(PCFP)。
2.根据权利要求1所述的旋转阀,其特征在于,所述转子互连通路中的至少一个包括弯曲凹槽。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的旋转阀,其特征在于,来自包括所述第一孔(S)到所述第八孔(SP)的成组的孔中的一个孔设置在所述内定子面的中心,且所述组中的其他孔围绕所述内定子面的中心的所述孔呈圆形设置。
4.根据权利要求3所述的旋转阀,其特征在于,所述第八孔(SP)布置在所述内定子面的中心,且所述第一孔(S)到所述第七孔(PCFP)按从所述第一孔到所述第七孔的数字顺序围绕所述第八孔(SP)呈圆形分布。
5.一种色谱系统,包括根据权利要求1至4中任一项所述的旋转阀,其中,所述系统进一步包括:
连接到所述第一端口(104a)的注射器(702);
连接到所述第二端口(104b)的废料(703);
环路(704),其在第一端连接到所述第三端口(104c)且在第二端连接到所述第四端口(104d);
柱(705),其在第一端连接到所述第五端口(104e)且在第二端连接到所述第六端口(104f);
连接到所述第七端口(104g)的柱后流路(706);以及连接到所述第八端口(104h)的系统泵(707);且
其中,所述旋转阀(101)构造成:
在第一旋转位置:
将所述注射器连接到所述环路的第二端;
将所述废料连接到所述环路的第一端;
将所述系统泵连接到所述柱后流路;
在第二旋转位置:
将所述注射器连接到所述环路的第二端;
将所述废料连接到所述环路的第一端;
将所述系统泵连接到所述柱的第一端;
将所述柱的第二端连接到所述柱后流路;以及
在第三旋转位置:
将所述系统泵连接到所述柱的第一端;
将所述环路的第二端连接到所述柱的第一端;
将所述柱的第二端连接到所述柱后流路。
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