[發明專利]隔膜密封閥、色譜分析系統及其使用方法

有效

• 申請號: 200580049422.7
• 申請日: 2005-02-22
• 公開（公告）號: CN101163912A
• 公開（公告）日: 2008-04-16
• 發明（設計）人: Y·加馬什;A·福蒂埃
• 申請（專利權）人: 機械分析公司
• 主分類號: F16K7/16
• 分類號: F16K7/16;F16K11/22;G01N30/20;G01N30/24
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 朱德強

技術領域

本發明一般涉及用于流體分析系統的隔膜密封閥，更加特別地，涉及具有改進特性的隔膜密封閥。本發明還涉及使用這種隔膜密封閥的色譜分析系統和色譜分析方法。

背景技術

本領域技術人員都知道，色譜系統通過利用閥來進行可再現的樣品注入和各種柱切換方案。

目前，在色譜領域，主要有兩種閥在使用：旋轉閥和隔膜密封閥。旋轉閥正如其名稱所表示的，利用旋轉運動來切換或轉變特定應用所需的各個流路。這種閥的描述可以參見同一申請人在2004年10月1日提交的美國專利申請No.10/957560。

旋轉色譜閥非常適合于液體應用，它們甚至還適合于氣體應用。它們的設計可以使用各種材料來提供惰性或非常長的使用壽命，以及提供在各種液相色譜應用中所需要的相對高的工作壓力和溫度。用來致動旋轉閥的致動裝置通常是氣動旋轉裝置或裝配有齒輪的電動機，該齒輪用于增大使閥旋轉所需的扭矩。在這兩種情況中，這些組件即致動裝置和閥在系統中需要相對大的空間。此外，在使用氣動致動裝置的情況中，必須使用附加的三通電磁閥來切換氣動氣體。

在大量氣體分析如He、H₂、O₂、N₂、Ar、Kr、Xe、Ne、CO、CO₂、CH₄、THC、H₂O和其它氣體中，和液相色譜法相比，色譜系統的工作壓力和溫度相對較低。由于隔膜密封的色譜閥通常非常適合于氣相色譜法，因此使用該色譜閥。明智且有益的是，對于氣相色譜法來說，使用隔膜密封閥而不使用旋轉閥，氣相色譜法中的低壓和溫度應用可能會過度損壞旋轉閥的設計。

當和使用陶瓷材料的旋轉閥相比，由于隔膜密封閥占用的空間比旋轉系統小得多，并且制造成本更低，同時能夠提供長的工作壽命，因此是非常期望的。

最近四十年來，許多人為色譜法設計了多種隔膜閥。這些隔膜閥被用于許多可商業獲得的氣相色譜法。由于其物理尺寸，以及由于致動裝置被嵌入閥本身中，因此它們能夠更加容易地集成到氣相色譜法中。這些特性使得它們對氣相色譜法的制造商們來說具有吸引力。然而，其性能卻不好。例如，從端口到端口的泄漏率過高，因而限制了系統性能。此外，在閥的各個端口上的壓降彼此不同，從而導致系統中的壓力和流動的變化。這對柱性能和檢測器基線來說會產生不利的影響。此外，這些閥中有許多閥會產生過多的閥內污染。以下美國專利示出了這些閥的設計：No.3111849；3140615；3198018；3376894；3387496；3417605；3439542；3492873；3545491；3633426；4112766；4276907；4333500；5601115和6202698。圖1中示出了這些閥的一般構思。

如圖1所示，閥1具有頂部單元2，該頂部單元具有交界面4和多個端口6。每個端口6在交界面4上開口，并具有傾斜的螺紋通路8，以連接各種分析配件和管路(未示出)。在傾斜的螺紋通路8的底部，有一個在頂部單元2中延伸并開口到交界面4上的管道10。端口6布置在頂部單元2的交界面4上的環線上。該交界面4有利地是扁平的且被拋光，以使端口和環境大氣之間的泄漏最小。閥1還設有底部單元12和隔膜14，該隔膜通常由聚酰亞胺、Teflon或其它聚合材料構成。隔膜14位于頂部單元的交界面4和底部單元12之間。閥1還包括多個柱塞16，每個柱塞分別布置成能夠在兩個端口6之間的一個位置將隔膜14壓靠在頂部單元2上。優選地，正如所示出的，當閥處于靜止狀態時，三個柱塞16向上而其它三個柱塞向下。當柱塞向上時，它們將隔膜14壓靠在頂部單元2上，用于封閉由隔膜凹入部18形成的導管，從而阻斷流體循環。可替換地，在相應的柱塞向下的各端口之間存在流動的流體。隔膜14中的凹入部18坐落在底部單元12中形成的凹入部20中，由此形成流體循環的一些間隙。底部單元12使柱塞16和致動機構保持在合適的位置。