具有底切錐形部的一件式套圈的制作方法
【專利摘要】一種用于裝配件(200)的一件式套圈(100)，所述裝配件(200)用于將毛細管(202)聯接到流體裝置(400)的另一個組件(202’)，其中，所述套圈(100)包括套圈主體(102)；其中，所述套圈主體(102)具有構造成用于容納所述毛細管(202)的至少一部分的管腔(104)；其中，所述套圈主體(102)具有構造成用于與所述裝配件(200)的殼體(204，206)形成密封連接的錐形前部(106)；其中，所述錐形前部(106)的背側具有環(huán)形底切(108)。
【專利說明】具有底切錐形部的一件式套圈

【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及用于裝配件的套圈，該裝配件用于流體裝置。

【背景技術】
[0002]在液相色譜法中，含有流體分析物的流體相可以被泵送經過柱，該柱包含能夠分離流體分析物的不同成分的材料。這種材料(所謂的珠(bead)，可以包括可以化學改性的硅膠)可以被填充在管柱中，該管柱可以連接到其它元件(例如，控制單元、含有樣品和/或緩沖劑的容器)。在操作過程中，這種柱會受到例如高達600bar和更高的高壓。液相色譜法包括將流體相和分析物混合，以及將該混合物引入到具有連續(xù)流的柱管(column tube)中。樣品中不同的溶質與柱中的硅膠的反應不同，并且因此以不同的速率運動經過柱，從而使得溶質分離。然后，分離的溶質可以被各種檢測器檢測。
[0003]在氣體色譜法中，分析物樣品的溶質或組分被分離。一般來說，氣體色譜裝置包括下游柱系統(tǒng)，該下游柱系統(tǒng)包括用于分離溶質的一個或多個毛細柱。柱通常由具有薄膜涂層或固定相的金屬、玻璃或石英制成，該柱可以連接到其它元件(例如壓力控制單元、氣體供應單元和樣品容器)。氣體色譜法包括將分析物樣品與載氣(例如，氫或氦)混合，并且將樣品/載氣混合物引入到使用連續(xù)流的一個(或多個)柱中。樣品中各種溶質與穩(wěn)定相的相互反應不同，并且因此以不同的速率運動經過一個(或多個)柱，從而使得溶質分離。然后，分離的溶質可以例如被各種檢測器檢測或者被設置為質譜儀裝置的輸入。
[0004]流體裝置(例如，氣體色譜裝置或液體色譜裝置)的用于聯接不同組件(例如，分離柱和導管)可商購得到并例如由Swagelok公司提供(例如參見http://www.swagelok.com)。
[0005]傳統(tǒng)上，使用多套圈系統(tǒng)(例如，US7，108，288,US 7，367，595,US 2009/0295156、US 7，735，878)?？梢允褂脝翁兹ο到y(tǒng)(例如，US 6，056，331、US 5，669，637、US6, 575, 50UUS 7, 316, 777,W0 2012/009726,US 3, 893, 716,US 4, 205, 417,US 4,586,731、US 6，926，313、US 7，066，496、US 8，038，180、US 2008/0054626、US 6，131，963、US6, 629, 708)以簡化設計。
[0006]具體地，如在氣體色譜法中使用的用于玻璃毛細管的連接系統(tǒng)在US 8，128，131和TO 2001/73338中被公開。
[0007]為了制造免泄露連接，套圈可以與相應的螺母或殼體一起使用。這種系統(tǒng)在US5，595，406、US 6，102，449、US 5，540，464、US 5，288，113 中被公開。
[0008]對于流體測量裝置的裝配件的密封性能和機械穩(wěn)定性有嚴格的需求。


【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明的目的是在流體裝置的不同組件之間形成流體聯接時提供可靠的密封性能以及高的機械穩(wěn)定性。通過獨立權利要求來解決該問題。通過從屬權利要求示出進一步的實施例。
[0010]根據本發(fā)明的示例性實施例，提供一種用于裝配件(或連接器)的一件式套圈(即僅由一個主體組成的套圈)，所述裝配件用于將毛細管(例如具有內流體管腔的管)聯接到流體裝置(例如氣體色譜裝置)的另一個組件(諸如另一個毛細管或另一個導管)，其中，所述套圈包括套圈主體，所述套圈主體具有構造成用于容納所述毛細管的至少一部分的管腔，其中，所述套圈主體具有構造成用于與所述裝配件的殼體(殼體可以由凸形件和凹形件形成)形成密封連接的錐形前部(其中，術語“前”可以指裝配件面向其它組件的端部)，其中，所述錐形前部的背側(或后側)具有環(huán)形底切(例如向后的環(huán)形凹口、凹槽、或凹部)。
[0011]根據另一個示例性實施例，提供用于將毛細管聯接到流體裝置的另一個組件的裝配件，所述裝配件包括殼體(例如兩件式殼體)、和具有上述特征的套圈，其中，所述套圈的所述錐形前部構造成用于與所述殼體形成密封連接(具體地，當在所述殼體內安裝所述套圈時)。
[0012]根據又一個示例性實施例，提供用于處理流體樣品(流體樣品可以具有氣態(tài)組分和/或液體組分)的流體裝置，所述流體裝置包括用于引導所述流體樣品的毛細管，聯接到所述毛細管的一端的另一個組件(其中，其它組件可以包括流體導管，例如另一個毛細管或襯底上的流路)，聯接到所述毛細管的其它端并且構造成用于與所述流體樣品相互反應以處理所述流體樣品的處理元件(例如色譜柱)，以及具有上述特征的用于將所述毛細管聯接到其它組件的裝配件(具體用于在所述毛細管和所述其它組件之間建立密封流體連通)。
[0013]根據又一個示例性實施例，提供一種用于裝配件的一件式套圈，所述裝配件用于將毛細管連接到流體裝置的另一個組件，其中，所述套圈包括套圈主體。這樣的套圈可以通過以下方式來設計:通過構造(具體為成形和/或加工)用于容納所述毛細管的至少一部分的所述套圈主體的管腔，通過構造(具體為成形和/或加工)所述套圈主體的錐形前部以用于與所述裝配件的殼體形成密封連接，以及通過構造(具體為成形和/或加工)所述錐形前部的背側的環(huán)形底切，從而調節(jié)所述套圈和所述殼體之間的摩擦接觸特性。
[0014]根據又一個示例性實施例，提供一種通過裝配件將毛細管聯接到流體裝置的另一個組件的方法，其中，所述方法包括以下步驟:將所述毛細管的至少一部分容納在所述裝配件的一件式套圈的套圈主體的管腔中；以及在所述一件式套圈的錐形前部和所述裝配件的殼體之間形成密封連接，其中，所述錐形前部的背側具有環(huán)形底切。
[0015]由于根據本發(fā)明的示例性實施例的套圈一體形成為單一件，所以允許用于緊湊設計。另外，由于用戶無需處理多個部分，所以這樣的套圈基本上免維護并且便捷用戶。除此之外，這樣的套圈可靠地確保(一方面)容留在套圈的管腔內的毛細管和(另一方面)連接的另一個組件的流體導管之間的密封連接。當套圈安裝在裝配件的殼體中時，可以使得這些其它的流體組件與管腔流體連通。當套圈安裝在這樣的殼體中(例如容納在由殼體的凸形件和相配合的凹形件限定的裝配件容留空間中)時，由殼體從所有側面施加到套圈的壓縮力可以將套圈密封到殼體并且同時可以將毛細管密封到套圈。在套圈的后側處的圓環(huán)槽或環(huán)形底切允許精確地調節(jié)壁摩擦接觸特性，從而允許材料在壓縮期間流入環(huán)形底切的凹槽，以便大幅度的收縮。有利的是，在套圈的前部中的底切或凹口減少了套圈的材料，其中，壓縮力一定作用在該套圈上。
[0016]接著，將說明套圈的又一個示例性實施例。然而，這些實施例還應用到裝配件、流體裝置并且應用到方法。
[0017]流體分離柱毛細管(或甚至相應分離柱的至少一部分)可以延伸通過整個套圈的一部分或甚至通過整個套圈。在這樣的實施例中，密封區(qū)域可以在套圈的末端。例如V形肋可以具有減小體積剛度的目的。
[0018]在實施例中，在沿包括管腔的延伸方向的平面的橫截區(qū)域中，環(huán)形底切具有大致三角形的形狀。三角形可以具有倒角邊或可以輕微地偏離精確的三角形形狀。這樣的形狀保持了高的機械穩(wěn)定性，同時提供了足夠大的空間以用于在壓縮步驟期間容納材料。
[0019]在實施例中，錐形前部具有前面(例如可以被倒角的圓環(huán))、背面(例如比形成前面的圓環(huán)的面積大的圓環(huán))和從背面向前面變成錐形的橫向(例如錐形)區(qū)域或表面。然后，環(huán)形底切可以形成為沿或平行于管腔的延伸方向延伸到背面的周向凹部(該凹部可以沿管腔的延伸方向變成錐形)。因此，環(huán)形底切可以位于套筒的外部軸環(huán)和中心縱向套筒狀部分之間。
[0020]在實施例中，錐形前部具有位于倒圓末端和喙形(或尖形)區(qū)之間的錐形區(qū)。喙形區(qū)可以進入(或換接)到環(huán)形底切中。錐形區(qū)可以對準或可以鄰接殼體的配合表面，具體為這樣的殼體的凹形件。通過在前部的背面構造喙形區(qū)，提供了環(huán)形翼狀結構，該結構朝向喙形區(qū)的端部機械強度連續(xù)變弱。因此，以下將成為可能:具體地，該端部基本上可以采用任一形狀并且當向套圈施加壓縮力時該端部還可以被按壓到殼體內的中空空間中。
[0021 ] 在實施例中，環(huán)形底切構造成在壓縮套圈時尺寸徑向減小以用于與殼體形成密封連接。因此，底切提供了空的空間，被壓縮的材料可以被推入到該空間中，而不會有破壞密封性能的風險。
[0022]在實施例中，套圈主體具有直接并置到錐形前部的環(huán)形底切的錐形中間部。錐形前部可以比錐形中間部變錐的程度更大。因此，套圈的直接鄰接殼體的部分可以比錐形中間部傾斜更大的坡度。前部產生的突出的箭頭狀形狀可以促使套圈在組裝期間在殼體內定心。
[0023]在實施例中，頸部角形成為在錐形中間部的表面和在環(huán)形底切內的錐形部分的表面之間的交會角，該環(huán)形底切鄰接喙形區(qū)。因此，通過在與錐形中間部相切的第一直線或平面和與錐形表面部相切的第二直線或平面之間相交來限定頸部角，該錐形表面部在與喙形區(qū)鄰接的底切內。因此，兩個基本為平面或線性的區(qū)域可以通過其虛擬相交來限定這樣的頸部角。這樣的頸部角的存在有助于減小或甚至消除壁摩擦接觸以允許材料流入空隙區(qū)域內從而得以大幅度的收縮。
[0024]在實施例中，頸部角被設計為銳角頸部角，具體地在約5°和約45°之間的范圍內，更具體地在約15°和約35°的范圍內，并且甚至更具體地在約20°到約30°的范圍內。例如，頸部角可以為約25°。給定的范圍結果為(一方面)在壓縮期間套圈的材料流入到底切的足夠的自由度和(另一方面)為了提供充分的密封套圈所需的足夠的硬度之間的適當權衡。
[0025]在實施例中，套圈主體包括具有后表面的背部，所述后表面構造成被所述裝配件的殼體壓縮，從而將前向力傳遞到所述前部，以用于將所述前部密封到所述殼體并且密封到所述毛細管。因此，套圈可以構造成使得當套圈安裝在殼體中時，殼體從向后位置壓向套圈的背面，以便沿徑向和沿軸向向前傳遞壓縮力，從而在套圈和殼體之間以及套圈和毛細管之間提供充分的密封。
[0026]在實施例中，背部具有比前部的直徑(在垂直于管腔和毛細管的延伸方向)大的直徑。當背部具有相對大的延伸時，還提供了足夠大的后表面區(qū)，以允許將大的壓縮力傳遞到套圈。同時，位于套圈的箭頭狀前部處的較小區(qū)域留出小的密封表面，密封力可以分布到該表面從而提供有效的密封。
[0027]在實施例中，背部呈大致柱形形狀。具有這樣的旋轉對稱的幾何形狀，還使得以對稱的方式向套圈傳遞壓縮力成為可能。
[0028]在實施例中，背部具有從背部的外周表面向套圈主體的管腔延伸(但是仍然與套圈主體的管腔間隔開)的至少一個環(huán)形槽，具體為多個環(huán)形槽。如果壓縮力施加到套圈的背部，環(huán)形槽可以被壓縮。因此，這樣的一個(或多個)槽可以在壓縮期間減小體積剛度以便削弱力對收縮的靈敏度。在背部的一個(或多個)凹口將附加的材料從套圈中去除，從而進一步減少了材料在壓縮期間被移動的量。
[0029]具體地，在前部的后方中的底切可與套圈的背部中的至少一個槽協(xié)同幫助重量的減輕和套圈的高的機械剛度，同時允許套圈的材料在壓縮期間流入到產生的空隙中。具體地，當由金屬材料制造套圈時，這些優(yōu)點可以進一步與滿足現代色譜應用的需求的高的機械強度和可靠的密封相結合。
[0030]在實施例中，至少一個環(huán)形槽是V形。因此，V的尖端指向管腔，使得剛度的減小在套圈的外周處最大。由于V形提升套圈的剛度并且在作用于其上的應力作用下不容易萎陷，所以V形被證明是優(yōu)選的形狀。
[0031]在實施例中，至少一個環(huán)形槽構造成在壓縮套圈時尺寸軸向減小。因此，由于一個或多個環(huán)形槽，背部硬度也會減小，以允許正被壓縮的材料流入到這樣的空的空間中。
[0032]背部的由一個或多個凹槽分離的區(qū)域沿管腔或毛細管的延伸方向可以具有相同或不同的厚度。此外，背部的由一個或多個凹槽分離的區(qū)域在垂直于管腔或毛細管的延伸方向可以具有相同或不同的橫向延伸(例如直徑)。
[0033]在實施例中，套圈包括將錐形中間部連接到背部的錐形過渡部分。因此，不同錐度程度的兩個部分可以位于前部和后部之間。在錐形過渡部分和錐形中間部之間的分界可能顯示出扭結或者在傾斜度上可以是連續(xù)的。
[0034]在實施例中，錐形過渡部分比錐形中間部變錐的程度更大。該幾何結構強調套圈的箭頭狀幾何形狀。
[0035]在實施例中，整個套圈只由單一材料制成。這防止在由不同材料制成的套圈的不同部分之間的機械破壞或有關密封性能的薄弱點。
[0036]在實施例中，套圈主體包括金屬(具體為軟金屬)或由金屬組成。例如，套圈主體可以由鋼制成，具體地，該套圈主體與底切和凹槽結合提供足夠的機械穩(wěn)定性以允許材料靈活地流入空的空間中，同時確保前面的區(qū)域中的可靠密封。其它合適的材料為不銹鋼或黃銅。因為這樣的金屬材料可以被設置為比例如塑料套圈更干凈，所以優(yōu)選這樣的金屬材料。另外，金屬套圈可以抵抗許多交替次序的壓縮和松動，而不會經歷不期望的塑性變形。還可以被使用的、但優(yōu)選級別小于金屬的用于套圈的替代材料為填充有增強碳填料的塑料套圈。
[0037]在實施例中，管腔包括具有第一直徑的第一柱形管腔區(qū)、具有第二直徑的第二柱形管腔區(qū)、和將第一柱形管腔區(qū)聯接到第二柱形管腔區(qū)的錐形管腔區(qū)。第一柱形管腔區(qū)可以構造成用于寬松地(具體為在中間具有空間)容納毛細管的一部分(具體為中間部分)。第二柱形管腔區(qū)可以構造成密封地容納毛細管的另一部分(具體為前部)。在實施例中，第一直徑大于第二直徑。
[0038]然而，套圈的管腔沿其整個延伸方向具有連續(xù)的直徑也是可能的。毛細管可以沿整個管腔延伸。
[0039]在實施例中，在使用殼體進行壓縮期間，至少部分通過對作用在所述套圈上的應力進行建模來執(zhí)行該構造。因此，可以對作用在套圈和套圈的一部分的機械載荷進行建模或模擬，從而允許響應于壓縮力的應用，設計就密封性能而言具有有利效果的套圈。
[0040]接著，將說明裝配件的又一個示例性實施例。然而，這些實施例也應用到套圈、套圈裝置并且應用到方法中。
[0041]在實施例中，可以包括凸形件和凹形件，其中，在組裝時，套圈將在凸形件和凹形件之間被壓縮。術語“凸形件”指殼體的具有突起部的部件，該突起部可以向凹形件的相應形狀的凹槽突起，同時保持凸形件和凹形件之間的套圈容留空間。相應地，術語“凹形件”指殼體的具有凹槽的部件，該部件向凹形件的相應形狀的突起部凹陷，同時保持凸形件和凹形件之間的套圈容留空間。當凸形件和凹形件彼此連接時，套圈容留空間余留在它們的內部，該內部按照套圈的形狀成形。因此，當套圈插入到凸形件和凹形件之間并且這三個部件一起安裝時，余下的凹部非常小或甚至為零。
[0042]例如，一些類型的專有陽螺母/陰螺母可以用于制造免泄露連接，例如參見US5，595，406 或 US 6，102，449。
[0043]在實施例中，凸形件和凹形件具有在組裝凸形件和凹形件時被旋擰到另一個上的配合螺紋。例如，凸形件可以具有外螺紋，并且凹形件可以具有相應地內螺紋。通過簡單地運用旋擰操作，凸形件可以被螺接到凹形件，其中，套圈被壓縮在凸形件和凹形件之間。
[0044]在實施例中，裝配件的毛細管由玻璃或熔融石英制成。公開的套圈的幾何結構具體適用于由熔融石英或玻璃制成的易碎管路，如在氣體色譜應用中適用是有利的。因此，由于在背部中的環(huán)形底切和一個或多個凹槽，壓縮力可以被有效減小，使得作用在玻璃或熔融石英管路上的力足夠小以避免損壞。
[0045]在實施例中，毛細管具有直徑小于約1.0mm(具體為小于約0.2mm)的管腔。因此，套圈適用于微流體或甚至納流體應用中。
[0046]接著，將說明流體裝置的又一個示例性實施例。然而，這些實施例還應用到套圈、裝配件并且應用到方法。
[0047]在實施例中，處理元件與毛細管一體形成。例如，毛細管可以形成處理元件的一部分，并且自由端可以延伸超過處理元件。然后，該自由端可以由裝配件流體聯接到其它組件。
[0048]這種處理元件可以為能夠作用在流體樣品上的任一流體元件。優(yōu)選地，處理元件可以為色譜分離柱，但是也可以為流體混合器、流體閥、或樣品注射器等。
[0049]在實施例中，處理元件構造成用于保持作為移動相的一部分的流體樣品并且用于允許移動相的其它組分通過處理元件。因此，由于流體樣品的不同成分與處理元件的材料之間的反應程度不同，所以處理元件可以具有分離流體樣品的不同組分或成分的能力。
[0050]在實施例中，處理元件包括分離柱。具體地，處理元件可以包括用于分離流體樣品的組分的色譜柱，更具體地，氣體色譜柱或液體色譜柱。色譜分離柱的功能基于流體樣品的不同組分與色譜柱內的材料(例如珠)之間不同的反應。
[0051]在實施例中，流體裝置構造成色譜裝置，具體為氣體色譜裝置或為氣體色譜裝置。然而，本發(fā)明不限于色譜應用，而是可以用在所有類型的流體系統(tǒng)中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0052]通過參考下面對實施例的更詳細的描述并結合附圖，將很容易意識到并更好的理解本發(fā)明的實施例的其它特征和很多伴隨的優(yōu)勢。實質上或功能上相同或類似的特征將由相同的附圖標記表示。
[0053]圖1示出根據示例性實施例的套圈的橫截面的三維視圖。
[0054]圖2示出根據示例性實施例的組裝的裝配件的橫截面視圖。
[0055]圖3A示出根據示例性實施例的組裝有兩個套圈的雙裝配件的平面視圖。
[0056]圖3B示出沿圖3A所示的軸線A_A的圖3A的雙裝配件的橫截面視圖。
[0057]圖3C示出圖3B的雙裝配件的橫截面視圖的細節(jié)。
[0058]圖4示出根據示例性實施例的氣體色譜設備。
[0059]圖5示出根據示例性實施例的液相色譜設備。
[0060]圖6至圖19示出根據本發(fā)明的示例性實施例的具有不同幾何特性的套圈。
[0061]附圖中的示例是示意性的。

【具體實施方式】
[0062]在附圖中，將解釋本發(fā)明人對于色譜法應用中的套圈的某些考慮，基于這些得出本發(fā)明的示例性實施例。
[0063]套圈不是獨立的產品，并且在使用時需要用于制造免泄露流體連接的各種螺母和一些類型的管路。金屬套圈產品可用于連接到金屬管路。這些連接具有由套圈和一些連接裝配件形成的金屬對金屬密封。為了進行密封，套圈壓在金屬管路上，從而將管路的外部限制在套圈接觸點處。然而，這種類型的連接不總是適合于更脆的管路(例如在氣體色譜法應用中的熔融石英或玻璃管路)，當這種類型的套圈壓在管路的外側時，這些管路會破碎。此外，傳統(tǒng)的金屬套圈并不總是限制用于可重復地密封連接到金屬管路，而是更適用于液相色譜法應用。
[0064]用于玻璃(或其它易碎)毛細管的連接系統(tǒng)面臨著以下挑戰(zhàn):在玻璃柱和金屬連接之間制造免泄露連接，尤其在氣體色譜法中。聚酰亞胺和石墨/聚酰亞胺和石墨套圈可用于這種應用。聚酰亞胺形成良好的密封，但是當暴露到溫度循環(huán)時，可能會松動。石墨/聚酰亞胺更適于溫度循環(huán)應用，但是隨時間顯示出一些收縮從而導致泄露，并且稍微多孔。石墨易于變形并且形成可靠地密封，但是是多孔的，導致能夠允許大氣氣體化解到色譜系統(tǒng)中。石墨還能易于吸收在氣體色譜法使用期間在高溫下能夠被觀察到的污染物。
[0065]鑒于上述情況，示例性實施例實現了用于將熔融石英毛細管柱連接到氣體色譜系統(tǒng)的入口和檢測器的軟金屬套圈。這具有以下優(yōu)勢:當在緊固陰/陽螺母連接的作用下套圈變形時，密封是無泄漏的或不會過緊以防止玻璃柱破碎。這使得套圈改善，該套圈在緊固的作用下變形，使得易碎玻璃柱不破碎。
[0066]圖1示出根據本發(fā)明的示例性實施例的一件式套圈100。套圈100的錐形端標記有附圖標記170，而套圈100的壓縮端標記有附圖標記180。另一個特征是在錐形端170和壓縮端180之間的傾斜區(qū)域(見“ α ”)，該區(qū)域在這里被稱為頸部。
[0067]圖2示出根據本發(fā)明的示例性實施例的裝配件200，其中，圖1的一件式套圈100形成裝配件200的一部分。與圖2的左手側鄰接的是聯接到柱毛細管202的色譜柱(未示出)。與圖2的右手側鄰接的是聯接到導管279的檢測器(未示出)。因此，裝配件200可以形成色譜分離裝置的一部分。
[0068]套圈100構造成將色譜柱的例如由玻璃或熔融石英制造的易碎毛細管202聯接到另一個組件(例如導管279)，轉而將易碎毛細管聯接到色譜檢測器(圖2中未示出)。套圈100由單個套圈主體102 —體形成,該套圈主體由單一材料(在所示的實施例中為不銹鋼)形成。旋轉對稱凹槽在旋轉對稱套圈主體102的中心形成，從而構成管腔104。在組裝裝配件200時，毛細管202的前部容納在管腔104中。
[0069]從圖1中可以更好的看出，管腔104包括具有第一直徑D的第一柱形管腔區(qū)128。另外，管腔104包括具有第二直徑d的第二柱形管腔區(qū)130。D大于d。錐形管腔區(qū)132將第一柱形管腔區(qū)128連接到第二柱形管腔區(qū)130，S卩，提供連續(xù)的過渡。從管腔104漸縮過渡到區(qū)域132到區(qū)域130的直徑有助于引導材料的塑性變形流動，從而幫助限制底切(undercut) 108區(qū)域中的區(qū)域130的直徑d。
[0070]從圖1的套圈100的三維橫截面視圖中可以進一步看出，套圈主體102具有錐形前部106。當在裝配件200的殼體(見圖2中的凸形部件204、和凹形部件206)內組裝時，套圈200的錐形前部106有助于密封連接。從圖1可以進一步看出，錐形前部106的背側具有環(huán)形底切108。環(huán)形底切108為環(huán)形凹部，該凹部沿圖1左手側到圖1的右手側的方向向內變成錐形。術語“前”和“后”指毛細管202在套圈主體102的管腔104中的安裝方向和延伸方向。
[0071]當套圈100安裝在殼體204、206中時，徑向和軸向施加的壓縮力作用在套圈100上。如果這些力轉移到易碎的管路(例如熔融石英或玻璃毛細管)202，后者會破碎。這同樣適用于被連接到圖2所示的裝配件200的易碎流體組件。由在套圈100的錐形前部106的背側處的大致V-形的底切提供的空的空間允許材料在該空間中重新定位或容納在該空間中，從而減少作用在各種組件上的力。
[0072]從圖1可以進一步看出，錐形前部106具有錐形區(qū)110，該區(qū)具有顯示出恒定斜度的外表面。錐形區(qū)110位于錐形端170上的倒圓末端(rounded tip) 112和_形區(qū)(beakedsect1n) 114之間。_形區(qū)114進入到環(huán)形底切108中。環(huán)形底切108構造成當套圈100被壓縮以用于在殼體204、206內形成密封連接時尺寸減小。
[0073]另外，還提供了與錐形前部106的環(huán)形底切108鄰接的錐形中間部116。然而，錐形前部106比錐形中間部116的錐度更大。
[0074]圖1還示出為錐形中間部116的線性外延部和錐形表面部分118之間的角度的頸部角α，該錐形表面部分在喙形區(qū)114和形成環(huán)狀底切108的套頭的最深位置處之間。例如，頸部角α可以為25°。頸部角α允許調節(jié)套圈100相對于周圍殼體204、206的壁的摩擦特性，從而也調節(jié)套圈100的特性。因此，可以被調節(jié)到以下程度:材料可以流入到凹部區(qū)域或底切108中以便大幅度的收縮。
[0075]套圈主體102還具有背部120，該背部在壓縮端180具有圓形后表面122。當套圈主體102在組裝時被裝配件200的殼體204、206壓縮時，壓縮力被施加到背部120，從而將密封正向力傳送到前部106。施加到后表面122的力被定向為平行于毛細管202的延伸方向。然而，由于套圈100的前部106的傾斜或錐形構造，該壓縮力被分成縱向/軸向分量并且分割成徑向力分量。因此，能夠確保套圈100的前部與殼體204、206的相應金屬表面進行充分地密封，并且確保套圈100與毛細管202進行充分地密封。由于背部122具有比前部106大的徑向延伸，S卩，在根據圖2的豎直方向上的大的延伸，高壓縮力可以施加到后表面122的大區(qū)域中，然后，該壓縮力分布在與殼體204、206鄰接的套圈100的顯著小的前表面上以提供密封。
[0076]背部122呈柱形，具有沿毛細管202的延伸方向間隔的兩個圓環(huán)形或環(huán)形槽124。通過設置這些V形槽124，套圈100的背部122具有類彈簧元件的性質，其中，當將壓力施加到背部120的后表面122時，套圈100的材料和/或連接構件可以重新定位到V形槽124中。
[0077]錐形過渡部分126將錐形中間部116連接到背部120。從圖1可以看出，錐形過渡部分126比錐形中間部116的錐度更大，即，相對于毛細管202的水平延伸或延伸，具有更大的傾斜角。
[0078]整個套圈主體102由均勻不銹鋼制成。因為只有一種材料用于形成整個套圈100，所以具有不同物理特性(例如熱膨脹特性或施加的壓縮力的響應)的問題不會發(fā)生。
[0079]圖2示出圖1的組裝在殼體204、206中的套圈100。殼體204、206由具有外螺紋208的凸形件204和具有相應的內螺紋208的凹形件206組成。為了組裝裝配件200，套圈100放置在凹形件206的凹陷中。毛細管202可被完全插入到套圈100的管腔104中。接著，凸形件204可以被旋擰到凹形件206上，從而在相應的螺紋208處形成螺紋連接(附圖標記281標記空的空間)。同時，在螺紋連接期間，向前(即根據圖2壓向右手側)壓套圈100，使得套圈100的前部106的錐形表面壓向凹形件206的相應形狀的表面部分。凹形件206的內金屬表面和前部106的外表面的錐形角可以具有輕微不同的傾斜角度或可以具有輕微不同的陡度，這將提高密封性能。然后，凸形件204將力施加到背部120的背面122。由于套圈100的幾何形狀，該力施加到凹形件206和套圈100的密封區(qū)域，即，沿縱向和徑向方向，并且套圈100還沿周向壓向毛細管202。毛細管202的內直徑L具有0.1mm的尺寸。對于氣體色譜法，該尺寸L(如圖2所示的毛細管202的內尺寸)為例如從0.025mm到0.530mm。與管腔130的套圈內直徑d相對應的毛細管202的外直徑為例如從0.135mm變化到0.76_。
[0080]從圖2中可以看出，環(huán)形底切108在沿包含管腔104的水平延伸方向280的平面(即圖2的紙平面)的橫截面中呈大致三角形的形狀(圖2示為陰影區(qū)域)。錐形前部106具有大致圓形的前面270，大致圓形的(虛擬的)背面260和從背面260向前面270變成錐形的橫向區(qū)域250。環(huán)形底切108形成為沿管腔104的延伸方向280延伸到背面260中的周向凹槽。
[0081]在下文中，將更詳細地說明圖2的剛性金屬套圈密封的機械原理。圖2中的箭頭233表示如何施加螺母壓縮載荷。對于凸形件204和套圈100的配合表面是無需密封的，SP，在后表面122處無需密封。此外，在外螺紋和內螺紋208的螺紋連接處無需密封。用附圖標記275標記出實際的密封區(qū)域。密封區(qū)域275包括在毛細管202的配合表面和套圈100的錐形前部106的配合表面之間的柱形密封區(qū)域(被標記為柱與套圈的密封表面)。密封區(qū)域275還包括在凹形件206的配合表面和套圈100的錐形前部106的配合表面之間的圓錐形密封區(qū)域(被標記為套圈與殼體的密封表面)。肋形槽或環(huán)形槽124用于降低套圈剛性并且用于識別的目的，但是無需有助于密封。
[0082]圖3A、圖3B、和圖3C在不同的視圖中示出根據本發(fā)明的示例性實施例的雙裝配件300。圖3A示出雙裝配件300的平面視圖，圖3B示出組裝有兩個套圈100的雙裝配件300的橫截面視圖(沿圖3A的A-A線所示)，并且圖3C示出圖3B的細節(jié)350。
[0083]該雙裝配件300可以被認為圖2的裝配件200中的兩者的結合。然而，兩個裝配件200的凹形件206 —體形成為圖3A至圖3C中的一個部件。因此，將被流體連接到另一個的兩個毛細管202、202’被插入到各自的套圈100、100中，然后，套圈轉而被插入到一體形成的雙凹形件206的凹部中。接著，兩個凸形件204隨后被旋擰到雙凹形件206的相應的凹部以用于壓縮。毛細管202可以被聯接到色譜柱或可以形成色譜柱的一部分，然而，毛細管202’可以被聯接到另一個流體構件(例如檢測器)或可以形成另一個流體構件的一部分。
[0084]圖4示出根據本發(fā)明的示例性實施例的氣體色譜系統(tǒng)400。
[0085]載氣經由流動控制器404和如圖2所示的裝配件200 (或如圖3所示的裝配件300)從氣瓶408供應到柱式加熱爐410中。柱式加熱爐410包括氣體色譜分離柱402。被分離的流體樣品可以通過樣品注射器406注入到柱式加熱爐410中并且注入到分離柱402中。柱式加熱爐410的出口端口通過根據圖2的另一個裝配件200 (或圖3所示的裝配件300)連接到檢測器412。在分離檢測器412中的流體樣品的組分后，流體樣品可以被供應到廢物容器416或供應到用于存儲的容器。顯示裝置414可以設置為用于顯示氣體色譜法應用的結果。
[0086]可以通過上述裝配件200 (或圖3所示的裝配件300)在氣體色譜系統(tǒng)400的各種毛細管202和各種流體組件402、406、408、412等之間設置連接。
[0087]圖5示出根據示例性實施例的用于流體樣品的液相色譜分析的HPLC(高效液相色譜)系統(tǒng)500。
[0088]泵520將流動相泵送通過包括穩(wěn)定相(例如由硅膠制成的珠)的色譜柱530。樣品供應單元540設置在泵520和色譜柱530之間，以便將流體樣品注入到移動相中。提供色譜柱530的穩(wěn)定相以便分離流體樣品的組分，該樣品例如可以用2000bar的壓力泵送通過色譜柱530。檢測器550檢測流體樣品的分離組分。分餾器560可以設置為接收流體樣品的分離組分以便例如把它們引入到專用的容器中或者引入到廢物容器中(未示出)。
[0089]從圖5中可以看出，裝配件200(或裝配件300)用于以流體密封的形式將色譜柱530的入口和出口連接到熔融石英毛細管202。此外或或者，可以使用裝配件200 (或裝配件300)將圖5所示的其它組件中的任一者連接到這樣的毛細管202。
[0090]圖6至圖12示出根據本發(fā)明的示例性實施例的安裝在毛細管202上的套圈600、700、800、900、1000、1100、1200，該毛細管被引導通過套圈 600、700、800、900、1000、1100、1200的管腔104。特別地，后端部特征可以取決于管路或毛細管202的直徑而變化。具體地，在圖6至圖12中，槽124為U形(而不是V形)，其中，其它的形狀也是可以的。前側也可以有變化。
[0091]圖6所示的套圈600在背部120中只具有單個槽124，其中，背部120的由單個槽124分離的區(qū)域(在豎直方向上)具有不同的直徑并且(在水平方向上)具有不同的厚度。
[0092]圖7所示的套圈700在背部20中只具有單個槽124，其中，背部120的由單個槽124分離的區(qū)域具有相同的直徑和相同的厚度。
[0093]圖8所示的套圈800在背部120中具有兩個槽124，其中，背部120的由槽124中的一者分離的區(qū)域中的兩個具有相同的直徑和相同的厚度，并且背部120的(在右手側的)區(qū)域中的另一個具有更小的直徑和更大的厚度。
[0094]圖9所示的套圈900在背部120中具有兩個槽124，其中，背部120的區(qū)域中的兩個具有相同的直徑和相同的厚度，并且背部120的(在中心的)區(qū)域中的另一個具有更小的直徑，但是具有相同的厚度。
[0095]圖10所示的套圈1000在背部120中具有兩個槽124，其中，背部120的由槽124分離的所有區(qū)域具有相同的直徑和相同的厚度。
[0096]圖11所示的套圈1100在背部120中具有兩個槽124，其中，背部120的(在中間和在右手側的)區(qū)域中的兩個具有相同的直徑，但是具有不同的厚度，然而，背部120(在中間和在左手側)的區(qū)域中的兩個具有不同的直徑和相同的厚度。
[0097]圖12所示的套圈1200在背部120中具有兩個槽124，其中，背部120的(在中間和在右手側的)區(qū)域中的兩個具有相同的直徑和不同的厚度，然而，背部120的(在左手側和在右手側的)區(qū)域中的兩個具有不同的直徑和相同的厚度。
[0098]圖13到圖19示出根據本發(fā)明的示例性實施例的具有V形槽124的套圈600、700、800、900、1000、1100、1200。脫離有關凹槽124形狀的這種不同，圖13大致對應于圖12，圖14大致對應于圖11，圖15大致對應于圖10，圖16大致對應于圖9，圖17大致對應于圖8，圖18大致對應于圖7，并且圖19大致對應于圖6。
[0099]應當注意，術語“包括”并不排除其它元件或特征，冠詞“一”并不排除多個。此外，結合不同實施例而描述的元件可以組合。還應當理解，權利要求書中的附圖標記不應認為是對權利要求的限制。
【權利要求】
1.一種用于裝配件(200)的一件式套圈(100)，所述裝配件(200)用于將毛細管(202)聯接到流體裝置(400)的另一個組件(202’)， 其中，所述套圈(100)包括套圈主體(102)； 其中，所述套圈主體(102)具有構造成用于容納所述毛細管(202)的至少一部分的管腔(104)； 其中，所述套圈主體(102)具有構造成用于與所述裝配件(200)的殼體(204，206)形成密封連接的錐形前部(106)； 其中，所述錐形前部(106)的背側具有環(huán)形底切(108)。
2.根據權利要求1所述的套圈(100)，其中，在沿包括所述管腔(104)的延伸方向(280)的平面的橫截面中，所述環(huán)形底切(108)具有大致三角形的形狀(240)。
3.根據權利要求1或2所述的套圈(100)，其中，所述錐形前部(106)具有前面(270)、背面(260)和從所述背面(260)朝向所述前面(270)變成錐形的橫向區(qū)域(250)，其中，所述環(huán)形底切(108)形成為沿所述管腔(104)的延伸方向(280)延伸到所述背面(260)中的周向凹槽。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的套圈(100)，其中，所述錐形前部(106)具有位于倒圓末端(112)和喙形區(qū)(114)之間的錐形區(qū)(110)，所述喙形區(qū)(114)進入到所述環(huán)形底切(108)中。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的套圈(100)，其中，所述環(huán)形底切(108)構造成當壓縮所述套圈(100)時體積徑向減小以用于形成與所述殼體(204，206)的密封連接。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的套圈(100)，其中，所述套圈主體(102)具有與所述錐形前部(106)的所述環(huán)形底切(108)鄰近的錐形中間部(116)。
7.根據權利要求6所述的套圈(100)，其中，所述錐形前部(106)比所述錐形中間部(116)的錐度更大。
8.根據權利要求4和6所述的套圈(100)，其中，頸部角(α)形成為在所述錐形中間部(116)的表面和在所述環(huán)形底切(108)內與所述喙形區(qū)(114)鄰近的錐形部分(118)的表面之間的交會角。
9.根據權利要求8所述的套圈(100)，其中，所述頸部角(α)為銳角頸部角(α)，具體地在5°至45°的范圍內，更具體地在15°至35°之間的范圍內，并且甚至更具體地在20°至30°的范圍內。
10.根據權利要求1至9中任一項所述的套圈(100)，其中，所述套圈主體(102)具有包括后表面(122)的背部(120)，所述背部(120)構造成被所述裝配件(200)的殼體(204，206)壓縮，從而將前向力傳遞到所述前部(106)，以用于將所述前部(106)密封到所述殼體(204,206)并且密封到所述毛細管(202)。
11.根據權利要求10所述的套圈(100)，其中，所述背部(120)具有比所述前部(106)更大的徑向延伸。
12.根據權利要求10或11所述的套圈(100)，其中，所述背部(120)大致為柱形。
13.根據權利要求10至12中任一項所述的套圈(100)，其中，所述背部(120)具有至少一個環(huán)形槽(124)，具體地具有多個環(huán)形槽(124)，所述環(huán)形槽從所述背部(120)的外周表面向所述套圈主體(102)的所述管腔(104)延伸，并且與所述套圈主體(102)的所述管腔(104)間隔開。
14.根據權利要求13所述的套圈(100)，其中，所述至少一個環(huán)形槽(124)的形狀為包括V形和U形的組中的一者。
15.根據權利要求13或14所述的套圈(100)，其中，所述至少一個環(huán)形槽(124)構造成通過壓縮所述套圈(100)體積軸向減小。
16.根據權利要求6和10所述的套圈(100)，包括將所述錐形中間部(116)連接到所述背部(120)的錐形過渡部分(126)。
17.根據權利要求16所述的套圈(100)，其中，所述錐形過渡部分(126)比所述錐形中間部(116)的錐度更大。
18.根據權利要求1至17中任一項所述的套圈(100)，其中，整個所述套圈(100)僅由單一材料制成。
19.根據權利要求1至18中任一項所述的套圈(100)，其中，所述套圈主體(102)包括金屬或由金屬組成，具體地是軟金屬，更具體地是由鋼、不銹鋼、和黃銅組成的組中的一者。
20.根據權利要求1至19中任一項所述的套圈(100)，其中，所述管腔(104)包括具有第一直徑(D)的第一柱形管腔區(qū)(128)、具有與所述第一直徑(D)不同的第二直徑(d)的第二柱形管腔區(qū)(130)、以及將所述第一柱形管腔區(qū)(128)連接到所述第二柱形管腔區(qū)(130)的錐形管腔區(qū)(132)。
21.根據權利要求20所述的套圈(100)，其中，所述第一柱形管腔區(qū)(128)構造成用于寬松地容納所述毛細管(202)的一部分，并且所述第二柱形管腔區(qū)(130)構造成用于密封地容納所述毛細管(202)的另一部分。
22.根據權利要求20或21所述的套圈(100)，其中，所述第一直徑(D)大于所述第二直徑⑷。
23.一種用于將毛細管(202)聯接到流體裝置(400)的另一個組件(202')的裝配件(200)，所述裝配件(200)包括: 殼體(204，206);以及 根據權利要求1至22中任一項所述的套圈(100)； 其中，所述套圈(100)的所述錐形前部(106)構造成用于與所述殼體(204，206)形成密封連接。
24.根據權利要求23所述的裝配件(200)，其中，所述殼體(204，206)包括凸形件(204)和凹形件(206)，其中，在組裝時，所述套圈(100)將在所述凸形件(204)和所述凹形件(206)之間被壓縮。
25.根據權利要求24所述的裝配件(200)，其中，所述凸形件(204)和所述凹形件(206)具有配合螺紋(208)，所述配合螺紋(208)在組裝所述凸形件(204)和所述凹形件(206)時通過旋擰彼此連接。
26.根據權利要求23至25中任一項所述的裝配件(200)，包括所述毛細管(202)。
27.根據權利要求26所述的裝配件(200)，其中，所述毛細管(202)包括由玻璃、和熔融石英組成的組中的至少一者。
28.根據權利要求26或27所述的裝配件(200)，其中，所述毛細管(202)具有直徑(L)小于1.0mm的管腔(104)，更具體地直徑(L)小于0.2mm。
29.一種用于處理流體樣品的流體裝置(400)，所述流體裝置(400)包括 用于引導所述流體樣品的毛細管(202)； 聯接到所述毛細管(202)的一端的另一個組件(202')； 聯接到所述毛細管(202)的另一端并且構造成用于與所述流體樣品相互反應以處理所述流體樣品的處理元件(402)； 根據權利要求23至28中任一項所述的用于將所述毛細管(202)聯接到其它組件(402)的裝配件(200)。
30.根據權利要求29所述的流體裝置(400)，其中，所述處理元件(402)與所述毛細管(202) —體形成。
31.根據權利要求29或30所述的流體裝置(400)，其中，所述處理元件(402)包括分離柱。
32.根據權利要求29至31中任一項所述的流體裝置(400)，其中，所述處理元件(402)包括用于分離所述流體樣品的組分的色譜柱，具體為氣體色譜柱。
33.根據權利要求29至32任一項所述的流體裝置(400)，所述流體裝置(400)構造成色譜裝置，具體為氣體色譜裝置。
34.一種設計用于裝配件(200)的一件式套圈(100)的方法，所述套圈具體為根據權利要求I至22中任一項的套圈(100)，所述裝配件(200)用于將毛細管(202)聯接到流體裝置(400)的另一個組件(202')，其中，所述套圈(100)包括套圈主體(102)，其中，所述方法包括以下步驟: 將所述套圈主體(102)的管腔(104)構造成用于容納所述毛細管(202)的至少一部分； 將所述套圈主體(102)的錐形前部(106)構造成用于與所述裝配件(200)的殼體(204,206)形成密封連接；以及 構造所述錐形前部(106)的背側的環(huán)形底切(108)，從而調節(jié)所述套圈(100)和所述殼體(204，206)之間的摩擦接觸特性。
35.根據權利要求34所述的方法，其中，至少部分通過利用殼體(204，206)進行壓縮期間對作用在所述套圈(100)上的應力進行建模來執(zhí)行所述構造的步驟。
36.一種通過裝配件(200)將毛細管(202)聯接到流體裝置(400)的另一個組件(202')的方法，所述裝配件具體為根據權利要求23至28中任一項所述的裝配件(200)，所述方法包括以下步驟: 將所述毛細管(202)的至少一部分容納在所述裝配件(200)的一件式套圈(100)的套圈主體(102)的管腔(104)中;以及 在所述一件式套圈(100)的錐形前部(106)和所述裝配件(200)的殼體(204，206)之間形成密封連接，其中，所述錐形前部(106)的背側具有環(huán)形底切(108)。
【文檔編號】G01N30/60GK104428665SQ201280074520
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2012年7月5日 優(yōu)先權日:2012年7月5日
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