流體連接器密封件的制作方法
【專利說明】流體連接器密封件
[0001]相關(guān)申請(qǐng)
本申請(qǐng)要求2012年12月20日提交的名為“流體連接器密封件”的共同未決的美國臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/739, 798的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)，該美國臨時(shí)申請(qǐng)的全部內(nèi)容通過參引的方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明總的涉及流體連接器。更具體地，本發(fā)明涉及用于高壓流體連接器的連接器密封件。
【背景技術(shù)】
[0003]化學(xué)分析系統(tǒng)通常包括容納高壓的流體通道。例如，液相色譜系統(tǒng)(liquidchromatography system)如針對(duì)超高效液相色譜(UPLC)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能夠在可能超過
18,OOOpsi的壓力下工作。這種系統(tǒng)中的流體通道可以包括連接至其他部件的管道或者使用常規(guī)的連接器如標(biāo)準(zhǔn)壓縮配件的管道。
[0004]UPLC系統(tǒng)的改進(jìn)的性能包括分離功率的極大提升。不利的色譜效果例如記憶效應(yīng)(carryover)和拖尾峰(peak tailing)可以源自于用來實(shí)現(xiàn)不透流體的密封的常規(guī)的連接器的使用，并且在系統(tǒng)測量中更容易觀察到。在一般的連接器中，沿著毛細(xì)管的側(cè)部形成密封。例如，很多連接器使用具有圓錐形外表面的環(huán)狀密封件例如套圈。為了形成不透流體的連接，將具有遠(yuǎn)離端面設(shè)置的環(huán)狀密封件的毛細(xì)管插入連接器本體的插口中。該插口由圓柱形孔限定，該圓柱形孔過渡成圓錐形孔，該圓錐形孔過渡成直徑較小的圓柱形孔。流體通道從直徑較小的圓柱形孔的底部處的表面延伸到連接器本體中。圓錐形孔的錐角大于環(huán)狀密封件的錐角，從而形成沿著環(huán)狀密封件與圓錐形孔的錐面之間的周向接觸的密封。在實(shí)現(xiàn)了環(huán)狀密封件與圓錐形孔表面之間的初始接觸之后由壓縮螺釘施加的附加的力產(chǎn)生了環(huán)狀密封件與毛細(xì)管的外表面之間的接觸密封。如果毛細(xì)管的端面不與圓柱形孔的底部接觸，那么毛細(xì)管的外表面與直徑較小的圓柱形孔的側(cè)壁之間在周向接觸密封以下的區(qū)域表示非工作容積(unswept volume)。在色譜測量期間，分析物可能被捕獲在非工作容積中，并且逐漸地?cái)U(kuò)散到流體流中，因而使色譜測量數(shù)據(jù)降級(jí)。另外，在毛細(xì)管界面處可能發(fā)生腐蝕，從而導(dǎo)致色譜測量的進(jìn)一步降級(jí)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種連接器密封件，例如與用于毛細(xì)管的流體連接器使用的連接器密封件。該連接器密封件包括聚合物本體，該聚合物本體具有:第一端；與第一端相反的第二端；從第一端延伸并且具有圓柱形形狀的第一外表面；以及從第一外表面延伸至第二端的第二外表面。聚合物本體具有從第一端延伸至內(nèi)部密封表面的孔并且還具有從內(nèi)部密封表面延伸至第二端的流體通道。所述孔構(gòu)造成接收具有流體通道的管，使得管的端面與內(nèi)部密封表面接合。聚合物本體的第二端構(gòu)造成與具有從密封表面延伸的流體通道的連接器本體的密封表面接合。聚合物本體的第二外表面和連接器本體的內(nèi)表面限定了變形容積，該變形容積接收聚合物本體在處于壓縮狀態(tài)下時(shí)的變形。當(dāng)聚合物本體處于壓縮狀態(tài)時(shí)，在管的流體通道與連接器本體的流體通道之間形成了流體密封。
[0006]在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種流體連接器，例如用來將毛細(xì)管的流體路徑連接至另一個(gè)流體路徑的流體連接器。該流體連接器包括管、連接器本體以及連接器密封件。所述管具有流體通道和端面。連接器本體具有外表面、內(nèi)部密封表面、至少一個(gè)孔以及從內(nèi)部密封表面延伸到連接器本體中的流體通道。所述至少一個(gè)孔從外表面延伸至內(nèi)部密封表面。連接器密封件包括聚合物本體，該聚合物本體具有:第一端；與第一端相反的第二端；從第一端延伸并且具有圓柱形形狀的第一外表面；以及從第一外表面延伸至第二端的第二外表面。聚合物本體具有從第一端延伸至內(nèi)部密封表面的孔。聚合物本體還具有從內(nèi)部密封表面延伸至第二端的流體通道。所述管的一部分設(shè)置在聚合物本體的孔中，使得端面與內(nèi)部密封表面接觸。聚合物本體設(shè)置在連接器本體的孔中，使得第二端與連接器本體的內(nèi)部密封表面接觸。聚合物本體的第二外表面和連接器本體的內(nèi)表面限定了變形容積，該變形容積接收當(dāng)聚合物本體處于壓縮狀態(tài)時(shí)聚合物本體的變形。當(dāng)聚合物本體處于壓縮狀態(tài)時(shí)，在管的流體通道與連接器本體的流體通道之間形成了流體密封。
【附圖說明】
[0007]通過結(jié)合附圖來參照下文的描述，可以更好地理解本發(fā)明的上述及其他優(yōu)點(diǎn)，其中在各個(gè)圖中相同的附圖標(biāo)記指代相同的元件和特征。為了清楚起見，不是每個(gè)元件在每幅圖中都被標(biāo)注。附圖不一定按比例繪制，反而是將重點(diǎn)放在了說明本發(fā)明的原理上。
[0008]圖1是用于液相色譜系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式剪切密封閥的定子部分處的毛細(xì)管連接器的圖示。
[0009]圖2A是用來將兩個(gè)流體通道彼此連接的常規(guī)的配件的橫截面圖。
[0010]圖2B是圖2A的常規(guī)的配件的一部分的放大的截面圖，示出了密封界面。
[0011]圖3A是根據(jù)本發(fā)明的流體連接器的實(shí)施方式的橫截面圖。
[0012]圖3B是圖3A的流體連接器的放大的橫截面圖，示出了未被壓縮的連接器密封件。
[0013]圖3C示出了在連接器密封件處于壓縮狀態(tài)時(shí)的圖3B的流體連接器。
[0014]圖4是圖3B的連接器密封件的橫截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本文中對(duì)“一個(gè)實(shí)施方式”或“實(shí)施方式”的描述意指關(guān)于該實(shí)施方式描述的細(xì)節(jié)、特征、結(jié)構(gòu)或特性被包括在根據(jù)該教導(dǎo)的至少一個(gè)實(shí)施方式中。本文中對(duì)特定實(shí)施方式的描述并不一定全部涉及同一個(gè)實(shí)施方式。
[0016]現(xiàn)在將參照如附圖所示的本發(fā)明的示例性實(shí)施方式對(duì)本教導(dǎo)進(jìn)行更詳細(xì)的描述。盡管結(jié)合多種實(shí)施方式和示例描述了本教導(dǎo)，但無意使本教導(dǎo)局限于這些實(shí)施方式。相反，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，本教導(dǎo)涵蓋了多種替代設(shè)置、改型和等同替換。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在學(xué)習(xí)了本文的教導(dǎo)后將認(rèn)識(shí)到處于如本文描述的本公開的范圍內(nèi)的附加的執(zhí)行方案、修改和實(shí)施方式以及其他使用領(lǐng)域。
[0017]簡要地概述，本發(fā)明涉及一種能夠例如在用于毛細(xì)管的流體連接器中使用的連接器密封件。該連接器密封件包括聚合物本體，該聚合物本體具有從第一端延伸至內(nèi)部密封表面的孔以及從內(nèi)部密封表面延伸至第二端的流體通道。所述孔構(gòu)造成接收具有流體通道的管，使得管的端面與內(nèi)部密封表面接合。聚合物本體的第二端構(gòu)造成與具有從密封表面延伸的流體通道的連接器本體的密封表面接觸。當(dāng)連接器密封件被壓縮在管的端面與連接器本體的密封表面之間時(shí)，實(shí)現(xiàn)了流體密封。聚合物本體的外表面與連接器本體的內(nèi)表面之間的空隙用作變形容積，該變形容積接收連接器密封件在處于壓縮狀態(tài)下時(shí)的變形，從而防止管的流體通道被擠壓或堵塞。
[0018]盡管其他形式的連接器可用于減小記憶效應(yīng)和擴(kuò)散，但這種連接器不具備與采用了本發(fā)明的連接器密封件的連接器相關(guān)聯(lián)的使用便利。另外，如果在連接器處發(fā)生泄漏的話，那么這些其他形式的連接器通常使用起來較為昂貴，這是因?yàn)樾枰鼡Q整個(gè)毛細(xì)管組件，并且如果連接器過緊的話，則毛細(xì)管的端部能夠被堵塞。
[0019]如在本文中使用的，連接器本體指的是如下的本體:其具有接收管組件的孔以及接收來自管組件的流體或者向管組件提供流體的流體通道。例如，連接器本體可以是設(shè)置在兩個(gè)毛細(xì)管(或管組件)的端面之間的結(jié)構(gòu)，以使得流體能夠從一個(gè)毛細(xì)管到達(dá)另一個(gè)毛細(xì)管?？商娲?，系統(tǒng)部件可以包括連接器本體。作為示例，用于液相色譜系統(tǒng)的噴射器閥或噴射器柱可以包括如下的連接器本體:其將流體連接至液相色譜系統(tǒng)的毛細(xì)管或另一個(gè)部件或者連接來自液相色譜系統(tǒng)的毛細(xì)管或另一個(gè)部件的流體。
[0020]如在本文中使用的，詞語“管”和“毛細(xì)管”被可互換地使用?！肮芙M件”指的是包括附加的結(jié)構(gòu)例如套筒或外管的管或毛細(xì)管，其中所述套筒或外管附接至或者通過其他方式緊固至管或毛細(xì)管。
[0021]圖1示出了在用于液相色譜系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式剪切密封閥的定子部分12處的毛細(xì)管連接器10的視圖。流體連接器10包括壓縮螺母14和附加的部件(未示出)。管16限定了流體通道，該流體通道將來自色譜系統(tǒng)部件的流體引導(dǎo)至其中一個(gè)定子端口 18，或者將來自定子端口 18的流體引導(dǎo)至色譜系統(tǒng)部件。作為示例，色譜系統(tǒng)部件可以是噴射閥或者是色譜柱。第二流體通道限定在定子部分12的內(nèi)部并與旋轉(zhuǎn)式剪切密封閥的轉(zhuǎn)子部分接合，以使第二流體通道與第三流體通道連接或分離，其中第三流體通道與其他定子端口 18中的另一個(gè)連通。
[0022]圖2A示出了能夠例如用來連接兩個(gè)流體通道22和24的常規(guī)的配件20的橫截面圖。例如，配件20能夠用來將圖1的管16連接至旋轉(zhuǎn)式剪切密封閥中的內(nèi)部流體通道。管26包括連接至連接器本體28內(nèi)的第二流體通道24的第一流體通道22。圖2B是圖2A的一部分的放大視圖，示出了密封界面。兩部分式的套圈30A和30B與連接器本體28的內(nèi)部圓錐表面和管26的外表面接合。產(chǎn)生的流體密封能夠經(jīng)受高流體壓力(例如，大于15，OOOpsi);然而，非工作容積32形成在圍繞管26的孔的未被占據(jù)的區(qū)域中，并且在圖中位于接觸區(qū)域34 (即，套圈部分30B與圓錐形表面接觸的位置)的右邊。非工作容積32的存在可能導(dǎo)致樣本記憶效應(yīng)。例如，當(dāng)樣本從第一流體通道22移動(dòng)到第二流體通道24中時(shí)，一些樣本可能擴(kuò)散到非工作容積32中。隨后，非工作容積32中存在的樣本能夠擴(kuò)散回到主流體流中并且進(jìn)入第二流體通道24。如果配件20與例如圖1所示的液相色譜系統(tǒng)的部件使用，則擴(kuò)散回到流體流(即，記憶效應(yīng))中的流體樣本能夠不利地影響色譜測量。
[0023]圖3A是根據(jù)本發(fā)明的原理的流體連接器40的實(shí)施方式的橫截面圖。圖3B是連接器密封件42的區(qū)域中的流體連接器40的放大的橫截面圖。流體連接器40包括連接器密封件42、管組件、壓縮螺釘44以及連接器本體46。連接器本體46具有插口，插口包括從外表面47延伸的第一孔、直徑小于第一孔的第二孔、以及位于第一孔與第二孔之間的圓錐形腔。第一流體通道49從第二孔的與圓錐形腔相反的端部處的內(nèi)部密封表面48延伸穿過連接器本體46。管組件包括限定第二流體通道51的