CN1119192C - 流体处理设备 - Google Patents

Abstract

流体处理装置，包括多个设置在一支承框架上的柱，流体被这些柱引导。支承框架相对于外界旋转并借助一个阀与外界连通。该阀包括一个板件，它旋转地定位在支承框架上，在其相对侧设有一板件，其进给与排放口与外界连通。后一个板件或辅助构件可进行有限的往复旋转运动，以达到相对于第一板件的转位运动。这些运动借助于电动机来实现，并设有位置传感器。

Description

流体处理设备

技术领域

本发明涉及一种流体处理设备。

背景技术

这种设备从法国专利说明书1,506,445中是已知的。该说明书公开了一种设备，其中，提供了一个公用驱动装置，用于旋转构件的旋转和辅助构件的转位运动。该驱动装置包括一个电磁铁和一个弹簧。旋转运动是借助弹簧的连续压力实现的。借助一个棘爪机构，旋转构件与弹簧的驱动运动联系起来。通过通电使电磁铁回缩来压缩弹簧。在这种回缩运动过程中，辅助构件也向回运动，但由于上面所述的棘爪机构，旋转构件则不向回运动。这种设备是一种实验室用设备，即，用于分析微量物质。在由于电磁力而向回运动的过程中，旋转构件将缓慢地运动甚至可能停止不动。向回的运动是一种非常快的不受控制的运动。

对于这样一种结构是不能提高它的级别的。这里，提高级别指的是色谱柱在工业上的应用。所用的柱的大小例如有一米高直径为几厘米直到一米或更大。其上分别设置有这种色谱柱的旋转构件和支承框架具有几百千克到上百吨的重量。根据法国专利说明书1,506,445的转位运动在这里是不可能的。在快速的返回运动中，由于它是通过电磁力实现的，因而在旋转构件和辅助构件之间的分离力的作用下将会发生令人难以接受的损坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种设备，它可用于工业上的“大”级别，其中，如上面所描述的辅助构件的往复运动是可能的。

为了实现上述目的，本发明提供了流体处理设备，包括多个柱，所述流体被引导通过这些柱，所述柱设置在一个公用的可旋转的支承框架上，并装配有连接到旋转构件上的进给和排放装置，该旋转构件基本上跟随支承框架的运动，所述旋转构件由一驱动装置驱动，其中，设有一个辅助构件，该辅助构件被一驱动装置驱动以便跟随旋转构件的运动经过一个预定的角度，然后向回运动，其中，所述辅助构件和所述旋转构件设有协同动作的开口，用于进给/排放所述流体，所述旋转构件的协同动作的开口连接到所述柱上，所述辅助构件与所述流体的静态进给/排放装置相连，其特征在于，设有传感装置，其用于确定旋转构件和/或辅助构件的位置，并被连接到控制装置上，以控制所述辅助构件和/或旋转构件的运动。

这里，建议使用传感器，并令这些传感器来分别执行辅助构件和旋转构件的运动，因为在一个工业设备中，旋转构件相对于辅助构件的运动是很难控制的。通过这种方式，就可以实现辅助构件和旋转构件的彼此相对且具有大致相同尺寸的开口的开闭。这与法国专利说明书1,506,445中所描述的结构不同，在该说明书描述的结构中，所述构件之一设有一个环状导管，以使得另一个构件内的开口可被置于不同的位置，以保持流体连接。如果使用大量的开口，这种结构是不能令人满意的。

根据本发明的一个优选实施例，考虑到它的大的质量，旋转构件进行一个连续的旋转运动。这可以简单地用一个电动机或一个伺服电机来实现。转位构件在运动过程中可由旋转构件向前运动，但也可以利用其它的运动。根据本发明的一个实施例，辅助构件向前的运动可用一电动机来实现，利用上面所述的控制装置进行控制。所设置的传感器负责进行控制，以便确保在返回运动之后，辅助构件和旋转构件的一些开口相对精确地对准。借助于传感器在每次返回运动中可以确定位置。对于电机的每次旋转，传感器可产生多个脉冲。这些脉冲被进行计数，并同时控制两个电机的各自的转速和位置。上面所采用的和下面所描述的传感器可包括现有技术中已知的各种装置。

根据本发明，辅助构件，即“静态”阀板可进行一个预定角度的旋转。因此，该阀板实现一个转位运动。这种结构可相对简单地被实现并节省空间。

如果将阀板或辅助构件设置在靠近柱的下侧时，还可进一步进行简化。因此，可用一种紧凑的方式实现该结构并易于进行维修。如果采用较高的设备，例如高度为2～7.5米的设备，就更是如此。

利用辅助构件或静态阀板可分别实现所有重要的运动。即，静态阀板或辅助构件跟随旋转阀板或旋转构件一个确定的角度，然后向回转位一个相同的角度，使得在该运动的第一部分的过程中旋转构件的第一开口与辅助构件的第一开口相对，并实现下一个转位运动，使得旋转构件的第一开口与辅助构件的第二开口相对。

静态阀板被设置成特别借助于软管的帮助与外界连通，从而它可以进行有限的旋转。

根据本发明，相对于现有技术而言，可显著简化对各种运动的控制。这里，很少存在同步的问题。在现有技术中，需要采取特殊的措施，以避免返回运动的信号不能传输或传输过快所造成的问题。在本发明的结构中，简单的装置就足够控制各种相互运动。

为控制上述各种特征，可在支承框架和辅助构件上同时加装传感器。当然，也可以加装锁定装置和其它结构以便实现在辅助构件和支承框架或旋转构件之间的联结。但是，这对于绝大多数应用来说是不必要的，通过控制辅助构件或旋转构件中之一或两者的驱动电机就可以使各个开口精确置于相对的位置。通过把开口设计成狭槽的形状还可进一步消除任何不准确性。

辅助构件相对于外界运动的上述有限的角度由柱的数目来决定。对于数量多的柱，这个角度可以比较小。

根据本发明的一个优选实施例，在辅助构件和旋转构件之间设置一个聚四氟乙烯环。它起着一个轴承环的作用。聚四氟乙烯降低摩擦的性质非常好，同时其密封性也很好。但是，发现在轴承另一侧的物体，即在聚四氟乙烯上滑动的部分的速度不能太大，否则的话聚四氟乙烯环将会发生令人难以接受的损坏。如果采用一个通电的电磁铁的速度的话，例如像法国专利说明书1,506,445所述的那样，将会发生这种损坏，通过例如利用一个旋转电动机就可以避免这种损坏。

下面将借助一个附图中描述的示意性实施例对本发明进行更详细的说明，其中：

附图说明

图1是一个本发明的实施例的横截面视图；

图2表示旋转构件和辅助构件处于第一位置的第一顶视图；

图3表示图2的装置处于第二位置的视图。

具体实施方式

在图1中，根据本发明的设备总体上由标号1表示。其最重要的部分包括多个柱2，在其中对通过这种柱导入的流体进行化学和/或物理反应。柱2被支承在一个支承框架3上，该支承框架借助一个轴承4支承在一个基座5上，所述轴承4是用示意图的方式表示的。支承框架3以及色谱柱以可旋转的方式设置，从而流体可经受各种相继的处理。为了提供与外界的连通，设置用标号6表示的旋转阀。

这里所示的结构可绕轴7旋转。在一侧，该轴7刚性地连接到支承框架3上，在另一侧设有一个皮带轮8。另外，还设有一个适当的轴承。皮带轮8经由一个皮带连接到驱动电机10的皮带轮9上。围绕轴7设有轴套11，该轴套相对于该轴是可旋转的，同时，可借助一个电机14通过皮带轮12和13被驱动。这意味着，在这里所示的结构中，支承框架3可独立于轴套11进行旋转。

柱2上设有管线18和19，它们通入旋转阀6的顶部圆盘或顶部阀板内。该顶部圆盘20优选地用塑料制成。该圆盘以旋转定位的方式连接到轴7上，因此和支承框架3进行同样的旋转运动。该圆盘设有对应于管线18，19的开口，其中两个这样的开口在图2和图3用标号29和30表示。

该圆盘与静止的或辅助圆盘21以密封的方式连接。该辅助圆盘21优选地由金属材料制成，例如钢，耐蚀镍基合金或在本领域中公知的其它材料。更为恰当的是，可在圆盘20和21之间设置另一个圆盘。可以设置一个在图中用标号38表示的聚四氟乙烯环。该环起着一个轴承和在圆盘20与21之间的密封环的作用。可分别在旋转部分20和辅助部分21中的凹槽39和40内提供进一步的密封。例如，这可以是一种由标号41所指出的径向密封件。圆盘21以旋转定位的方式连接到轴套11上。类似地，圆盘21上也设有开口，在图2和图3中，这些开口用33，34，36，37表示。这些开口与有一定柔性的管线22和23连接。所有这些都是以这种方式设计的，即，圆盘21可往复地转动一个有限的角度，而不会对这些管线22，23加上过大的负载。管线22和23分别连接到所涉及的流体源和排出管上。

传感器24测定支承框架3的位置，而传感器26则测定轴套11的位置。所产生的信号被传输到控制单元25上，控制系统25则控制电机14的旋转。控制系统25也可用于控制电机10。

图2和图3以放大的形式示出了圆盘20和21以及上述在圆盘20上的开口29及30和在圆盘21上的开口33，34和36，37。

上述设备的运转方式如下。从图1所示的第一位置开始，电机10连续地旋转，即，支承框架3进行一个连续的旋转运动。该旋转运动在图2中用箭头31表示。

圆盘21跟随这种运动的第一部分，即，电机14借助控制系统25以这样一种方式被控制，以使得在这种运动的第一部分过程中，圆盘21以基本上和圆盘20相同的速度运动。从而，开口29和30与开口33，34对准。这种控制可借助从传感器24和26发出的信号来进行。在圆盘20经过一个预定的角度α(该预定的角度α最好满足下面的公式：α＝360°/n，其中，n是柱的数目)之后，因为支承框架3进行一个连续的旋转运动，因此圆盘20继续它的旋转。但是，圆盘21的运动停止，同时该圆盘沿箭头35的方向迅速地向回运动，从而开口29和30与开口36和37对准(图3)。然后，圆盘21再次跟随圆盘20的较慢的旋转运动，直到经过上述的角度，此后，这种转位运动再次发生。

如果合适，上述开口29，30，33，34和36，37可以是狭槽状的。

应当理解，利用这种方式，流体的中断被限制到最小限度，从而把反应时间最佳化。进而，该设备可以是一种比较简单的设计，不必采取额外的结构上的措施。

同时也可以对现有的设备进行改造而没有太大的困难，从而可提高它们的性能。

尽管上面参照一个优选实施例对本发明进行了描述，但熟悉本领域的人员应当理解，对于熟悉本领域的人员来说，显然可以进行各种改型。特别是，例如，对于转盘或阀6可进行各种设计上的变型。所有这些变化都被认为包含在本申请的范围之内。

Claims (7)

1、流体处理设备(1)，包括多个柱(2)，所述流体被引导通过这些柱，所述柱设置在一个公用的可旋转的支承框架(3)上，并装配有连接到旋转构件(20)上的进给和排放装置(18，19)，该旋转构件基本上跟随支承框架的运动，所述旋转构件由一驱动装置(10)驱动，其中，设有一个辅助构件(21)，该辅助构件被一驱动装置(14)驱动以便跟随旋转构件的运动经过一个预定的角度(α)，然后向回运动，其中，所述辅助构件(21)和所述旋转构件(20)设有协同动作的开口，用于进给/排放所述流体，所述旋转构件(20)的协同动作的开口连接到所述柱(2)上，所述辅助构件(21)与所述流体的静态进给/排放装置(22，23)相连，其特征在于，设有传感装置(24，26)，其用于确定旋转构件和/或辅助构件的位置，并被连接到控制装置(25)上，以控制所述辅助构件和/或旋转构件(20)的运动。

2、如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述辅助构件的驱动装置包括一个被所述控制装置(25)控制的电动机(14)。

3、如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述旋转构件的驱动装置包括一个连续的驱动装置。

4、如权利要求1所述的设备，其特征在于，用于将所述流体向所述辅助构件进给/排放的装置(22，23)包括一个柔性软管。

5、如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述旋转构件连接到所述支承框架(3)上。

6、如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述旋转构件设置在所述柱(2)的下方。

7、如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述预定的角度(α)可以由下式决定：α＝360°/n，其中，n是位于支承框架(3)上的柱的数目。