專利名稱：具有金屬涂層結(jié)構(gòu)的密封構(gòu)造的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多個(gè)部件或裝置的密封聯(lián)接，尤其是在高性能液相色譜應(yīng)用中。
背景技術(shù)：
US 1731404 A公開了一種平坦噴嘴板，其具有中心噴嘴，并是圓形的且由蒙乃爾銅-鎳合金(Monel)金屬制成。墊圈構(gòu)件完全地包圍板的外周部分，其中，所述墊圈構(gòu)件由屈服金屬(諸如銅)的圓筒形殼和屈服材料構(gòu)成，所述屈服材料諸如為石棉，夾在所述殼的側(cè)面部分和噴嘴板的相應(yīng)相鄰面之間。
US 2211247 A公開了具有密封涂層的金屬墊圈，其可以是經(jīng)老化的彈性浙青或某些其他彈性有機(jī)材料，并且深入墊圈的脊突之間的凹陷中。當(dāng)墊圈應(yīng)用于氣缸蓋和缸體之間時(shí)，彈性涂層被擠壓到凹陷中，允許突起的高點(diǎn)或尖點(diǎn)接觸相鄰元件的金屬。這些點(diǎn)然后被下壓或輕微扭曲。
US 5421594 A公開了用石墨材料(諸如帶有粘結(jié)劑襯背的膨脹石墨)包封的帶波紋墊圈。
US 5785322 A示出了用于法蘭連接并具有同中心的可變形脊突的墊圈。
EP 1995461 Al公開了用于制冷循環(huán)的壓縮機(jī)中的防泄漏技術(shù)。墊圈通過將金屬板的兩個(gè)表面分別用橡膠層包覆來形成，并且具有頭部，所述頭部被形成為朝向缸體形成峰狀的突起。
US 6994356 B2公開了用于管道和設(shè)備的法蘭的墊圈密封件。密封環(huán)包括外周表面、內(nèi)周表面、下表面和上表面。下表面和上表面分別由外周表面和內(nèi)周表面的相應(yīng)的下延伸部和上延伸部構(gòu)成，并且具有鋸齒狀的外形(同心溝槽)和石墨或聚合物材料的密封物涂層。
在高性能液相色譜(HPLC)中，通常必須以非常受控的流率(例如，在數(shù)微升到數(shù)毫升每分鐘的范圍內(nèi))和高壓力(典型地20-100MPa，200-1000巴以及以上，當(dāng)前達(dá)到 200MPa，2000巴)提供液體，在所述高壓力下，液體的可壓縮性變得顯著。為了 HPLC系統(tǒng)中的液體分離，包含具有要分離的化合物的樣品流體的流動(dòng)相被驅(qū)動(dòng)通過固定相(諸如色譜柱)，由此分離樣品流體的不同化合物。
在壓力上升達(dá)到lOOMI^a及以上的現(xiàn)代HPLC中，諸如密封件的部件的壽命變?yōu)橹陵P(guān)重要。
GB 2433577 B公開了用于HPLC儀器的墊圈，所述HPLC儀器具有用于接收和排放流體的流體容納輸送裝置。該裝置包括具有用于容納流體的腔室的殼體。殼體具有用于接收墊圈的第一墊圈接收表面。墊圈由可變形材料形成，并且具有第一和第二抵靠表面。第一抵靠表面被接收在第一墊圈接收表面上，第二抵靠表面由用于封閉腔室并且具有第二墊圈接收表面的腔室封閉件接收。第一墊圈接收表面和腔室封閉件的第二墊圈接收表面中的至少一者具有帶有至少一個(gè)邊緣的保留溝槽。用于壓縮墊圈的壓縮裝置使得材料變形，以使墊圈被壓縮到保留溝槽中，并被空腔的邊緣的抓牢，以防止墊圈移動(dòng)。
5 為了在將密封閥、過濾器等安裝到HPLC泵頭時(shí)進(jìn)行密封，申請(qǐng)人安捷倫科技有限公司(Agilent Technologies)已經(jīng)引入了實(shí)心金密封件(零件號(hào)5001-3707)，例如在GB 1535441 A 中或在 http://www. chem. agilent. com/Library/Support/Documents/A03665. Pdf中所公開的，其已經(jīng)被可靠地使用多年。
隨著500-2000巴的更大壓力被用于現(xiàn)代HPLC中，流體流路中的抵靠部件并且尤其是用于這些抵靠部件之間的密封件的密封性能變得越來越重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種改善的密封，特別是適用于高壓HPLC應(yīng)用的密封。 該目的通過本申請(qǐng)的獨(dú)立權(quán)利要求記載的技術(shù)方案解決了。進(jìn)一步的實(shí)施方式由從屬權(quán)利要求示明。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提供了一種密封構(gòu)造，所述密封構(gòu)造被配置來將第一裝置的第一流體流路與第二裝置的第二流體流路密封聯(lián)接。密封構(gòu)造包括接觸表面，所述接觸表面包括被配置來當(dāng)聯(lián)接第一裝置與第二裝置時(shí)增大表面壓力的結(jié)構(gòu)。接觸表面包括被配置來提高密封的金屬涂層。
在一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)?shù)谝谎b置與第二裝置聯(lián)接時(shí)，接觸表面包封由第一流體流路和第二流體流路構(gòu)成的流體通路。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)凹口，優(yōu)選為同心凹口。替代地或另外地，所述結(jié)構(gòu)可以具有圍繞通孔的多個(gè)凸起，優(yōu)選為同心凸起。微空腔和/或內(nèi)含物可以被設(shè)置在所述結(jié)構(gòu)中，用于進(jìn)一步接納密封部件或注入(impregnation)。
所述結(jié)構(gòu)可以是(或者也可以包括)鋸齒形和/或波浪形外形，該外形處在密封的加在第一和第二裝置之一的表面上的至少一側(cè)上。
所述結(jié)構(gòu)可以利用如本領(lǐng)域中已知的刻蝕工藝(優(yōu)選為在光刻工藝中應(yīng)用的刻蝕工藝)來提供。
第一裝置和第二裝置中的每一個(gè)可以是閥、過濾器、泵、泵頭、接頭(fitting)、毛細(xì)管或其他常用于HPLC應(yīng)用中的裝置中的一種。
雖然金屬涂層可以覆蓋各個(gè)接觸表面的整體或者甚至密封構(gòu)造的整體，但是實(shí)施方式中的金屬涂層可以被設(shè)置為僅僅覆蓋各個(gè)接觸表面的下述部分該部分被配置來提供與其將密封的相應(yīng)裝置的接觸。這可以主要取決于用于涂布的相應(yīng)工藝和/或密封件的相應(yīng)應(yīng)用。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，密封件整體被金屬涂層涂布。
金屬涂層可以是金涂層，優(yōu)選例如具有高于99. 9%的純度(諸如99. 999% )的純金的涂層。還可以使用諸如銀或鉛的其他材料，以及比支撐體的材料更軟的其他金屬涂層。 涂層材料可以被選擇為是惰性的(對(duì)于在流體流路中使用的流體)和/或生物相容的。金作為涂層材料已經(jīng)表現(xiàn)出在惰性以及生物相容性方面優(yōu)異的性能。
涂層材料的厚度(或高度)優(yōu)選被選擇和設(shè)計(jì)為不覆蓋該結(jié)構(gòu)。換句話說，涂層材料的厚度被設(shè)計(jì)為使得經(jīng)過涂覆的結(jié)構(gòu)的表面壓力仍然被增大到超過假如沒有涂層時(shí)提供的表面壓力。因此，涂層的厚度可以被選擇為比結(jié)構(gòu)的高度(或深度)的最大變動(dòng)更小。但是，這對(duì)于如下情形是不適用的涂層沒有被設(shè)置在整個(gè)接觸表面而是僅僅選擇性覆蓋接觸表面的一部分(特別是接觸表面抵靠該裝置的部分，例如在由結(jié)構(gòu)提供的凸起的頂部)或沒有延伸到結(jié)構(gòu)的凹口中。在這樣的情況下，涂層的厚度是沒有限制的。
金屬涂層的材料優(yōu)選被選擇為在用于第一和第二裝置之間時(shí)填充與這樣的金屬涂層接觸的各個(gè)裝置的接觸表面中的較小表面缺陷，使得涂層的金屬實(shí)際流入這樣的表面缺陷中并由此密封這樣的表面缺陷。
在一個(gè)實(shí)施方式中，密封構(gòu)造包括布置在第一和第二裝置之間的密封件，用于密封地聯(lián)接第一流體流路與第二流體流路。密封件包括支撐體，所述支撐體具有上表面、下表面以及上表面與下表面之間的通孔，其中，所述通孔在該密封件被布置在第一和第二裝置之間時(shí)聯(lián)接第一流體流路與第二流體流路。下表面和上表面中的至少一者包含被配置來提高密封件上的表面壓力的結(jié)構(gòu)，并且包含所述結(jié)構(gòu)的下表面和上表面中的至少一者進(jìn)一步包含被配置來提高密封的金屬涂層。
在一個(gè)實(shí)施方式中，下表面和上表面中的每一個(gè)分別包括被配置來提高密封件上的表面壓力的結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施方式中，在相對(duì)的表面上的那些結(jié)構(gòu)沿著下表面和上表面之間的平面基本鏡像對(duì)稱，使得下表面的結(jié)構(gòu)與上表面的結(jié)構(gòu)基本鏡像對(duì)稱。
支撐體優(yōu)選由金屬材料制成或包含金屬材料，所述金屬材料諸如為不銹鋼(SST)。 也可以應(yīng)用足夠硬而不會(huì)隨時(shí)間蠕變的其他合適材料，諸如其他金屬材料，優(yōu)選鈦、鎢或合金，諸如哈司特鎳合金(hastelloy)。因?yàn)樵摬牧峡赡芘c流體流路中的流體接觸，所以其應(yīng)該優(yōu)選還被選擇為對(duì)于所使用的相應(yīng)流體是惰性的。
密封件的通孔可以包括支撐體中的中心鉆孔。
在被聯(lián)接在第一和第二裝置之間的應(yīng)用中，通孔提供第一流體流路和第二流體流路之間的流體流路，并且將第一和第二流體流路密封地聯(lián)接在一起。
在一個(gè)實(shí)施方式中，HPLC裝置包括具有第一流體流路的第一裝置、具有第二流體流路的第二裝置以及根據(jù)任何前述實(shí)施方式的密封構(gòu)造。密封構(gòu)造被布置在第一和第二裝置之間，用于密封聯(lián)接第一和第二流體流路。密封構(gòu)造也可以是第一和第二裝置中的至少之一的一部分，用于密封聯(lián)接第一和第二流體流路。
在密封構(gòu)造包括密封件的實(shí)施方式中，當(dāng)密封件被布置在第一和第二裝置之間時(shí)，密封件的上表面可以被布置為面對(duì)第一裝置，下表面面對(duì)第二裝置，下表面和上表面之間的通孔聯(lián)接第一流體流路和第二流體流路。
在一個(gè)實(shí)施方式中，密封構(gòu)造是流體分離系統(tǒng)的一部分，所述流體分離系統(tǒng)具有被配置來分離流動(dòng)相中的樣品流體的化合物的流體流路。這樣的流體分離系統(tǒng)包括流動(dòng)相驅(qū)動(dòng)裝置(優(yōu)選地，泵系統(tǒng))，以驅(qū)動(dòng)流動(dòng)相通過流體流路。分離單元(優(yōu)選地，色譜柱)被配置用于分離流動(dòng)相中的樣品流體的化合物。在這樣的流體分離系統(tǒng)中，第一部件具有流路的第一部分，第二部件具有流路的第二部分。根據(jù)任何前述實(shí)施方式的密封構(gòu)造被布置在第一部件和第二部件之間，或者是第一部件和第二部件中的至少一者的一部分，用于密封聯(lián)接流體流路的第一部分與流體流路的第二部分。
流體分離系統(tǒng)還可以包括如下部件中的一個(gè)或多個(gè)被配置用于將樣品流體引入流動(dòng)相中的樣品注射器；被配置用于檢測樣品流體的經(jīng)分離的化合物的檢測器；被配置用于收集樣品流體的經(jīng)分離的化合物的收集單元；被配置用于處理從流體分離系統(tǒng)接收的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理單元；和/或用于對(duì)流動(dòng)相進(jìn)行除氣的除氣設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，密封件被設(shè)置用于HPLC裝置。HPLC裝置包括第一裝置和第二裝置。第一裝置具有第一流體流路，第二裝置具有第二流體流路。密封件布置在第一和第二裝置之間，并且密封聯(lián)接第一流體流路與第二流體流路。密封件包括支撐體，所述支撐體具有上表面、下表面以及上表面與下表面之間的通孔。通孔在密封件被布置在第一和第二裝置之間時(shí)聯(lián)接第一流體流路與第二流體流路。下表面和上表面中的至少一者包含被配置用于提高密封件上的表面壓力的結(jié)構(gòu)。下表面和上表面中包含所述結(jié)構(gòu)的每一者進(jìn)一步包含被配置用于提高密封的金屬涂層。這樣的密封件使得可以應(yīng)用于在500-2000巴以及甚至更高的高壓下的HPLC應(yīng)用中，而在這樣的HPLC應(yīng)用中，常規(guī)密封件通常不適用于在較長的時(shí)間期限(諸如數(shù)年內(nèi))足以可靠密封。此外，這樣的密封件可以允許甚至在反復(fù)打開和封閉聯(lián)接數(shù)次之后再使用該密封件。
在一個(gè)實(shí)施方式中，聯(lián)接裝置被配置來與另一裝置密封聯(lián)接。聯(lián)接裝置具有第一流體流路。所述另一裝置具有第二流體流路。聯(lián)接裝置被布置到所述另一裝置上，用于密封聯(lián)接第一流體流路與第二流體流路。聯(lián)接裝置包含接觸表面，所述接觸表面具有被配置用于提高所述另一裝置上的表面壓力的結(jié)構(gòu)。接觸表面還具有用于提高密封的金屬涂層。 這樣的實(shí)施方式基本對(duì)應(yīng)于前述的實(shí)施方式，但是不同之處在于，由密封件提供的密封特征現(xiàn)在直接由第一裝置210的接觸表面提供。第一裝置因此“一體地包括”前述實(shí)施方式的密封件。當(dāng)聯(lián)接裝置是可更換構(gòu)件時(shí)，這樣的一體化的密封結(jié)構(gòu)可能是尤其有利的。
接觸表面的實(shí)施方式還可以包括上面針對(duì)結(jié)構(gòu)和涂層給出的實(shí)施方式(經(jīng)過必要修改)。
聯(lián)接裝置可以是流體分離系統(tǒng)的一部分，所述流體分離系統(tǒng)具有被配置用于分離流動(dòng)相中的樣品流體的化合物的流體流路。流體分離系統(tǒng)包括流動(dòng)相驅(qū)動(dòng)裝置(諸如泵系統(tǒng))，被配置用于驅(qū)動(dòng)流動(dòng)相通過流體流路；以及分離單元(優(yōu)選地，色譜柱)，被配置用于分離流動(dòng)相中的樣品流體的化合物。聯(lián)接裝置具有流路的第一部分，另一裝置具有流路的第二部分。聯(lián)接裝置被布置到所述另一裝置上，用于密封聯(lián)接流路的第一部分與流路的第二部分。針對(duì)流體分離系統(tǒng)的實(shí)施方式的前述內(nèi)容在此同樣適用。
雖然根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的密封優(yōu)選被應(yīng)用和設(shè)計(jì)來適用HPLC系統(tǒng)中 500-2000巴范圍內(nèi)的高壓應(yīng)用的要求，但是這樣的密封件也可以應(yīng)用于其他應(yīng)用中，尤其是需要可靠的高壓密封的應(yīng)用中。
本發(fā)明的實(shí)施方式可以基于大多數(shù)常規(guī)可得的HPLC系統(tǒng)，諸如Agilent 1290 Series Infinity系統(tǒng)，Agilent 1200 Series Rapid Resolution LC系統(tǒng)或Agilent 1100 HPLC系列(全部由申請(qǐng)人安捷倫科技有限公司提供-參見agilent. com-其通過引用并入本文)來實(shí)現(xiàn)。
HPLC系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式包括泵設(shè)備，所述泵設(shè)備具有活塞，所述活塞在泵工作室中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以將泵工作室中的液體壓縮至高壓，在所述高壓下，液體的可壓縮性變得顯
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者O HPLC系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式包括以串聯(lián)方式或并聯(lián)方式聯(lián)接的兩個(gè)泵設(shè)備。在串聯(lián)方式中，如EP 309596 Al中所公開的，第一泵設(shè)備的出口與第二泵設(shè)備的入口聯(lián)接，并且第二泵設(shè)備的出口提供泵的出口。在并聯(lián)方式中，第一泵設(shè)備的入口與第二泵設(shè)備的入口聯(lián)接，并且第一泵設(shè)備的出口與第二泵設(shè)備的出口聯(lián)接，由此提供泵的出口。在任一情形中， 第一泵設(shè)備的液體出口被相對(duì)于第二泵設(shè)備的液體出口進(jìn)行相移，優(yōu)選為基本上180度，從而僅僅一個(gè)泵設(shè)備在另一個(gè)泵設(shè)備吸入液體(例如，從供應(yīng)源)的同時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行供應(yīng)， 由此允許在輸出處提供連續(xù)的流。但是，明顯的是，至少在某些過渡階段期間，兩個(gè)泵設(shè)備也可以被并聯(lián)(即，同時(shí))操作，以提供泵設(shè)備之間的泵循環(huán)的(更)平穩(wěn)過渡。相移可以被改變，以補(bǔ)償由液體的可壓縮性導(dǎo)致的液體流的波動(dòng)。還已知使用具有大約120度相移的三個(gè)活塞泵。
分離裝置優(yōu)選包含提供固定相的色譜柱。柱可以是玻璃管或鋼管(例如，具有 50 μ m到5mm的直徑和Icm到Im的長度)或微流體柱(如例如在EP 1577012中公開的， 或申請(qǐng)人安捷倫科技有限公司提供的Agilent 1200 Series HPLC_Chip/MS系統(tǒng)，參見例如 http //www, chem. agilent. com/Scripts/PDS. asp ？ IPage = 38308)。例如，可以利用固定相的粉末制備漿料，然后灌注和填壓到柱中。當(dāng)各組分隨著洗脫液以不同速度進(jìn)行通過柱時(shí)，固定相差異化地保留各組分，并且將其彼此分離。在柱的端部，它們在相應(yīng)時(shí)刻被一一洗脫。在整個(gè)色譜過程中，洗脫液也可以以一系列的級(jí)分被收集。柱色譜中的固定相或吸附劑通常是固體材料。柱色譜的最常用固定相為硅膠，然后是氧化鋁。纖維素粉末過去常常使用。還可以是離子交換色譜、反相色譜(RP)、親和力色譜或擴(kuò)張床吸附(EBA)。固定相通常是精細(xì)研磨的顆粒或凝膠，和/或具有微孔以增大表面，但是在EBA中使用流化床。
流動(dòng)相(或洗脫液)可以是純?nèi)軇┗虿煌軇┑幕旌衔??？梢赃x擇流動(dòng)相，以例如使得感興趣的化合物的保留和/或運(yùn)行色譜的流動(dòng)相的量最小化。也可以選擇流動(dòng)相， 使得不同的化合物可以被有效分離。流動(dòng)相可以包括有機(jī)溶劑，如例如甲醇或乙腈，并常常用水稀釋。對(duì)于梯度操作，水和有機(jī)溶劑在單獨(dú)的瓶中輸送，其中，梯度泵從所述單獨(dú)的瓶將按程序配制的混合物輸送到系統(tǒng)。其他常用的溶劑可以是異丙醇、THF、己烷、乙醇和/或這些溶劑的任意組合或這些溶劑與前述溶劑的任意組合。
樣品流體可以包含任何類型的工藝液體、天然樣品如果汁、體液如血漿，或可以是如來自發(fā)酵液的反應(yīng)產(chǎn)物。
流體優(yōu)選是液體，但是也可以是(或可以包含)氣體和/或超臨界流體(如例如在例如US 4，982，597 A中公開的超臨界流體色譜SFC中所使用的)。
流動(dòng)相中的壓力可以在2_200MPa(20到2000巴)、尤其是10_150MPa(100到1500 巴)，或者尤其是50-120MPa(500到1200巴)的范圍內(nèi)。


通過下面結(jié)合附圖對(duì)于實(shí)施方式的更詳細(xì)的描述，本發(fā)明的實(shí)施方式的其他目的和許多附帶的優(yōu)點(diǎn)將被容易地了解和更好地理解。基本或功能上相等或相似的特征由相同的標(biāo)號(hào)指代。
圖1示出了例如用于高性能液相色譜(HPLC)的、根據(jù)本發(fā)明的液體分離系統(tǒng)10。
圖2示意性地示出了用于本發(fā)明的實(shí)施方式中的密封結(jié)構(gòu)。
圖3A示出了密封件的實(shí)施方式的剖視圖，圖:3B示出了俯視圖。
圖4更詳細(xì)地示出了密封件的實(shí)施方式的剖視圖。
圖5示意性地示出了用于本發(fā)明的實(shí)施方式的另一密封結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
9 現(xiàn)在更詳細(xì)地參考附圖，圖1描繪了液體分離系統(tǒng)10的總體示意圖。泵20從溶劑供應(yīng)源25，并且一般經(jīng)由除氣器27，來接收流動(dòng)相，所述除氣器27進(jìn)行除氣，并從而減少溶解在流動(dòng)相中的氣體的量。作為流動(dòng)相驅(qū)動(dòng)裝置的泵20驅(qū)動(dòng)流動(dòng)相通過包含固定相的分離裝置30 (諸如色譜柱)。取樣單元40可被設(shè)置在泵20和分離裝置30之間，以將樣品流體送到或加到流動(dòng)相中(通常被稱為樣品引入)。分離裝置30的固定相適于分離樣品液體中的化合物。檢測器50被設(shè)置用于檢測樣品流體中的經(jīng)分離的化合物。分級(jí)單元60可被設(shè)置用于輸出樣品流體的經(jīng)分離的化合物。
雖然流動(dòng)相可以由僅僅一種溶劑構(gòu)成，但是其也可以由多種溶劑混合而成。這樣的混合可以是低壓混合并且在泵20的上游提供，使得泵20接收和泵送已經(jīng)混合的溶劑作為流動(dòng)相。或者，泵20可以由多個(gè)單個(gè)的泵單元組成，所述多個(gè)單個(gè)的泵單元中的每一個(gè)分別接收和泵送不同的溶劑或混合物，使得流動(dòng)相(由分離裝置30所接收的)的混合在高壓下在泵20的下游(或作為泵的一部分)完成。流動(dòng)相的組成(混合物)可以隨時(shí)間保持不變(所謂的等強(qiáng)度模式)或隨時(shí)間變化(所謂的梯度模式)。
數(shù)據(jù)處理單元70可以是常規(guī)的PC或工作站，其可以被聯(lián)接(如虛線箭頭所示) 到液體分離系統(tǒng)10中的一個(gè)或多個(gè)裝置上，以便接收信息和/或控制操作。
圖2示意性地示出了用于本發(fā)明的實(shí)施方式中的密封構(gòu)造(也可被稱為密封結(jié)構(gòu))。密封構(gòu)造可以是圖1所示的HPLC系統(tǒng)10的一部分。雖然圖2的實(shí)施方式示出了用于泵20的實(shí)施例，但是密封構(gòu)造也可以用于密封聯(lián)接圖1中所描繪的液體流路中的其他部件。
在圖2的實(shí)施例中，作為第一裝置的泵頭200與第二裝置210密封聯(lián)接，所述第二裝置210可以是閥、過濾器、接頭、毛細(xì)管或其他裝置。泵頭200具有流路220并且第二裝置210具有流路230，這些流路將被聯(lián)接在一起，使得流動(dòng)的液體(例如，沿圖2中的箭頭所示的方向)可以從流路230流動(dòng)到流路220。為了避免第一裝置200和第二裝置210之間的接口處的泄露，密封構(gòu)造包括密封件對(duì)0，該密封件布置在泵頭的接觸表面250和第二裝置的接觸表面260之間。
密封件240具有由硬金屬材料(在此實(shí)施例中，不銹鋼(SST))制成的支撐體270。 支撐體270具有上表面275，上表面面向第二裝置210的接觸表面沈0。密封件240的下表面280面向第一裝置210(泵頭)的接觸表面250。上表面275和下表面280之間的通孔 290提供進(jìn)一步的流體流路，在第一裝置200和第二裝置210被聯(lián)接在一起時(shí)提供第一流體流路220和第二流體流路230之間的流體流路。
如圖2中進(jìn)一步所示并且在圖3A和;3B中更詳細(xì)圖示的，密封件240還包括處于其上表面275的結(jié)構(gòu)300和處于其下表面280的結(jié)構(gòu)310。結(jié)構(gòu)300和310由凹口 300A-300E 以及310A-310E提供，如可在圖3A中更好地觀察到的。凹口圍繞通孔四0同心布置。
在圖2和3的實(shí)施例中，上部結(jié)構(gòu)300和310關(guān)于處于密封件MO的上表面275 和下表面280之間的中間平面彼此鏡像對(duì)稱。雖然這樣的結(jié)構(gòu)對(duì)稱設(shè)計(jì)和布置可以提高密封件MO的密封性能，但是也可以使用其他的設(shè)計(jì)，這取決于相應(yīng)的應(yīng)用。并且，雖然如在圖2和3的實(shí)施方式中，按照旋轉(zhuǎn)對(duì)稱設(shè)計(jì)的凹口的同心布置是特別有利的，但是也可使用任何其他合適的凹口設(shè)計(jì)。此外，代替凹口 300A-300E和310A-310E或除了 300A-300E和 310A-310E之外，可以使用在各個(gè)上表面275和/或下表面280上突出的一個(gè)或多個(gè)凸起(在圖中沒有示出)，并且所述一個(gè)或多個(gè)凸起也可以具有(但不必是)同心設(shè)計(jì)。
在操作中，密封件240例如通過使用如圖2所示的螺紋而被壓在第一裝置200和第二裝置210之間，使得壓力被施加在密封件240上。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)300和310導(dǎo)致接觸面積減小(相對(duì)于表面275或觀0的整體)，這增大了密封件240上的表面壓力，由此提高了密封件MO的密封性能。
圖4示出了密封件MO的另一實(shí)施方式，其示出承載了結(jié)構(gòu)300的上表面275還包含金屬涂層400。金屬涂層400也存在于圖2和3的實(shí)施方式中，但是在這些圖中被省略了以提高易理解性。圖4的實(shí)施方式中的金屬涂層400被限于僅僅上表面275。在其他實(shí)施方式中，涂層400也可以延伸到凹口 300A-300B中。此外，雖然圖4的實(shí)施例僅僅示出了上表面275上的結(jié)構(gòu)300，但是顯然的是，如果密封件240在上表面275和/或下表面280 上包括結(jié)構(gòu)300和310，涂層400也可以替代地或者另外地設(shè)置在下表面280上(如圖2和 3)。
金屬涂層400優(yōu)選是金涂層，并且在本實(shí)施例中，是具有純度高于99. 99%的純金的涂層。在應(yīng)用中，當(dāng)密封件240被聯(lián)接在第一裝置200和第二裝置210之間時(shí)，金屬涂層 400填充各個(gè)裝置的相應(yīng)接觸表面(圖2中的接觸表面250和/或沈0)上的較小表面缺陷，由此得到改善的密封性能。
圖2和4以示意性視圖示出了密封件M0，而圖3A和描繪了優(yōu)選實(shí)施方式的尺寸。在本實(shí)施例中，密封件240具有8mm的直徑和0. 2mm的厚度。金屬涂層400具有0. 03mm
厚度的金。
圖2-4的附圖中所示的密封件MO的實(shí)施方式在高壓HPLC應(yīng)用中(特別是在超過500巴的壓力范圍)提供了改善的密封。硬金屬(優(yōu)選SST)的支撐體270提供了高的機(jī)械穩(wěn)定性，而比支撐體270的材料軟的金屬的金屬涂層400(優(yōu)選為金)提供了相對(duì)較軟的表面，這允許使相鄰裝置的相應(yīng)接觸表面中的缺陷或不密封性平滑化。結(jié)構(gòu)300和310 增大了密封件240和相應(yīng)裝置的相鄰表面之間的表面壓力。在合適的涂層材料(諸如金) 被用于金屬涂層400的情況下，密封件240的實(shí)施方式由此可以可靠地密封在500-2000巴 (以及甚至更高)范圍內(nèi)的高壓HPLC應(yīng)用，并且還可以滿足生物相容性的要求。
圖5示意性地示出了用于本發(fā)明的實(shí)施方式的另一密封結(jié)構(gòu)。圖5的實(shí)施方式與圖2所示的實(shí)施方式基本相對(duì)應(yīng)，但是不同之處在于由密封件MO (圖2、提供的密封特征現(xiàn)在由第一裝置210提供。換句話說，圖5的實(shí)施方式中的第一裝置210 —體地包括圖2 的實(shí)施方式的密封件對(duì)0。圖5的密封構(gòu)造也可以是如圖1中示意性示出的HPLC系統(tǒng)10 的一部分，并且可以用于密封聯(lián)接圖1中所示的液體流路中的任何部件。
在圖5的實(shí)施例中，泵頭200(作為第一裝置)與第二裝置210(也可稱為聯(lián)接裝置)密封聯(lián)接，所述第二裝置210可以是閥、過濾器、接頭、毛細(xì)管或其他。泵頭200具有流路220并且第二裝置210具有流路230，這些流路將被聯(lián)接在一起，使得流動(dòng)的液體(例如， 沿圖2中的箭頭所示的方向)可以從流路230流動(dòng)到流路220。為了避免第一裝置200和第二裝置210之間的接口處的泄露，第二裝置210具有接觸表面500，所述接觸表面500被布置來密封地抵靠泵頭200的接觸表面250。
接觸表面500是第二裝置210的一體部分，所述第二裝置210 (或第二裝置210 中承載了接觸表面500的至少一部分)可以例如由硬金屬材料(在此實(shí)施例中，不銹鋼(SST))制成。接觸表面500包括結(jié)構(gòu)510，該結(jié)構(gòu)被配置來提高第一裝置200上的表面壓力。結(jié)構(gòu)510可以與針對(duì)密封件240所示的結(jié)構(gòu)300或310之一相同。接觸表面500還包括被配置來提高密封的金屬涂層400 (參見圖4)。顯然的是，上面針對(duì)結(jié)構(gòu)300、310和涂層 400給出的說明經(jīng)過必要的詞語修正也適用于圖5中的實(shí)施方式的接觸表面500。
應(yīng)該注意，術(shù)語“包含”或“包括”并不排除其他要素或特征，“一”或“一個(gè)”并不排除復(fù)數(shù)情形。并且，結(jié)合不同實(shí)施方式描述的要素可以被組合。還應(yīng)該注意，權(quán)利要求書中的標(biāo)號(hào)不應(yīng)被解釋為對(duì)于權(quán)利要求范圍的限制。
權(quán)利要求
1.一種被配置來密封聯(lián)接第一裝置(200)的第一流體流路(220)與第二裝置(210)的第二流體流路O30)的密封構(gòu)造，所述密封構(gòu)造包括接觸表面075，280 ；500)，其包括被配置來在聯(lián)接所述第一裝置(200)與所述第二裝置(210)時(shí)增大表面壓力的結(jié)構(gòu)(300，310 ；510)，其中，所述接觸表面O75，280 ；500)包括被配置來提高密封的金屬涂層000)。
2.如權(quán)利要求1所述的密封構(gòu)造，其中，當(dāng)所述第一裝置(200)與所述第二裝置(210)聯(lián)接時(shí)，所述接觸表面075，280 ；500) 包封由所述第一流體流路(220)和所述第二流體流路(230)構(gòu)成的流體通路。
3.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的密封構(gòu)造，其中，所述結(jié)構(gòu)(300，310；510)包括下列項(xiàng)中的至少一項(xiàng)一個(gè)或多個(gè)凹口(300Α-300Ε，310Α-310Ε)； 一個(gè)或多個(gè)同心凹口(300Α-300Ε，310Α-310Ε)； 一個(gè)或多個(gè)凸起； 一個(gè)或多個(gè)同心凸起；一個(gè)或多個(gè)微空腔，用于進(jìn)一步接納密封部件或注入； 一個(gè)或多個(gè)內(nèi)含物，用于進(jìn)一步接納密封部件或注入；處在加在所述第一裝置(200)和所述第二裝置(210)之一的表面上的至少一側(cè)(275， 280)上的鋸齒形外形(300，310)；處在加在所述第一裝置(200)和所述第二裝置(210)之一的表面上的至少一側(cè)(275， 280)上的波浪形外形(300，310)。
4.如權(quán)利要求1所述的密封構(gòu)造，其中，所述第一裝置(200)和所述第二裝置Ο10)中的至少一個(gè)是閥、過濾器、泵、泵頭 (200)、接頭和毛細(xì)管中的一種。
5.如權(quán)利要求1所述的密封構(gòu)造，包括下列項(xiàng)中的至少一項(xiàng)所述金屬涂層(400)至少覆蓋所述表面的下述部分該部分被配置來提供與所述第一裝置(200)和所述第二裝置Ο10)中相應(yīng)一個(gè)裝置的接觸表面；所述金屬涂層(400)包括如下至少一項(xiàng)的涂層G00)金，優(yōu)選純度高于99. 9%的純金，銀，鉛；所述金屬涂層(400)被配置來填充相應(yīng)的裝置的接觸表面(250，沈0)中的較小表面缺陷。
6.如權(quán)利要求1所述的密封構(gòu)造(圖2)，其中，所述密封構(gòu)造包括密封件Ο40)，所述密封件(MO)布置在所述第一裝置(200)和所述第二裝置(210)之間，用于密封聯(lián)接所述第一流體流路(220)與所述第二流體流路030)， 所述密封件(MO)包括支撐體070)，所述支撐體(270)具有上表面075)、下表面 (280)以及所述上表面(275)與所述下表面(觀0)之間的通孔090)，其中，所述通孔(四0) 在所述密封件(MO)被布置在所述第一裝置(200)和所述第二裝置(210)之間時(shí)聯(lián)接所述第一流體流路(220)與所述第二流體流路(230)，所述下表面(觀0)和所述上表面075)中的至少一者包含被配置來提高所述密封件 (240)上的表面壓力的所述結(jié)構(gòu)(300，310)，所述下表面(觀0)和所述上表面(275)中包含所述結(jié)構(gòu)(300，310)的所述至少一者進(jìn)一步包含被配置來提高密封的所述金屬涂層(400)。
7.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的密封構(gòu)造，其中，所述下表面(觀0)和所述上表面075)中的每一者包含被配置來提高所述密封件 (240)上的表面壓力的結(jié)構(gòu)(300, 310) ο
8.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的密封構(gòu)造，其中，所述下表面(280)的所述結(jié)構(gòu)(300，310)與所述上表面075)的所述結(jié)構(gòu)(300，310) 沿著所述下表面(觀0)和所述上表面(27 之間的平面基本鏡像對(duì)稱。
9.如權(quán)利要求6所述的密封構(gòu)造，包括如下至少一項(xiàng) 所述金屬涂層G00)的材料比所述支撐體O70)的材料軟；所述支撐體O70)由金屬材料制成或包含金屬材料，所述金屬材料優(yōu)選為不銹鋼、鈦、 鎢或合金中的至少一種，所述合金諸如哈司特鎳合金； 所述通孔(290)包括中心鉆孔(290)；所述通孔(四0)提供所述第一流體流路(220)與所述第二流體流路(230)之間的流體流路(290)。
10.如權(quán)利要求1所述的密封構(gòu)造(圖5)，其中，所述第一裝置(200)和所述第二裝置O10)中的至少一者包含所述接觸表面(500)。
11.一種高性能液相色譜(HPLC)裝置(10)，包括具有第一流體流路O20)的第一裝置(200)， 具有第二流體流路O30)的第二裝置010)，以及根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封構(gòu)造，其中，所述密封構(gòu)造被布置在所述第一裝置(200)和所述第二裝置(210)之間，或者是所述第一裝置(200)和所述第二裝置O10)中至少一者的一部分，用于密封聯(lián)接所述第一流體流路Q20)與所述第二流體流路(230)。
12.如權(quán)利要求11所述的高性能液相色譜裝置(10)，其中，所述密封構(gòu)造包括權(quán)利要求6所述的密封件040)，其中，所述密封件O40)的上表面(27 面對(duì)所述第一裝置(200)， 所述密封件O40)的下表面(觀0)面對(duì)所述第二裝置010)， 當(dāng)所述密封件(MO)布置在所述第一裝置(200)和所述第二裝置(210)之間時(shí)，所述上表面(27 和所述下表面(觀0)之間的通孔聯(lián)接所述第一流體流路(220)和所述第二流體流路(230)。
13.一種具有配置用于分離流動(dòng)相中的樣品流體的化合物的流體流路流體分離系統(tǒng) (10)，所述流體分離系統(tǒng)包括流動(dòng)相驅(qū)動(dòng)裝置(20)，優(yōu)選為泵系統(tǒng)，其配置用于驅(qū)動(dòng)所述流動(dòng)相通過所述流體流路；分離單元(30)，優(yōu)選為色譜柱，其配置用于分離所述流動(dòng)相中的所述樣品流體的化合物；第一部件000)，其具有所述流路的第一部分Q20)； 第二部件010)，其具有所述流路的第二部分Q30)；以及如權(quán)利要求1所述的密封構(gòu)造，其中所述密封構(gòu)造被布置在第一部件(200)和所述第二部件(210)之間或者由所述第一部件(200)和所述第二部件O10)中的至少一者提供，用于密封聯(lián)接所述流體流路的所述第一部分(220)與所述流體流路的所述第二部分 (230)。
14.一種用于包括第一裝置(200)和第二裝置O10)的高性能液相色譜裝置的密封件 O40)，其中所述第一裝置(200)具有第一流體流路O20)，所述第二裝置(210)具有第二流體流路030)，并且所述密封件(MO)布置在所述第一裝置(200)和所述第二裝置(210)之間，用于密封連接所述第一流體流路(220)與所述第二流體流路030)，所述密封件(MO) 包括支撐體070)，所述支撐體Q70)具有上表面075)、下表面Q80)以及所述上表面 (275)與所述下表面(280)之間的通孔(四0)，其中，所述通孔(290)在所述密封件(240) 被布置在所述第一裝置(200)和所述第二裝置(210)之間時(shí)聯(lián)接所述第一流體流路(220) 與所述第二流體流路(230)，其中所述下表面(觀0)和所述上表面(27 中的至少一者包含被配置用于提高所述密封件(MO)上的表面壓力的結(jié)構(gòu)(300，310)，以及所述下表面(觀0)和所述上表面075)中的包含所述結(jié)構(gòu)(300，310)的所述至少一者進(jìn)一步包含被配置用于提高密封的金屬涂層G00)。
15.一種配置用于與另一裝置(210)密封聯(lián)接的聯(lián)接裝置000)，其中所述聯(lián)接裝置 (200)具有第一流體流路O20)，所述另一裝置(210)具有第二流體流路O30)，所述聯(lián)接裝置(200)被布置到所述另一裝置(210)上，用于密封聯(lián)接第一流體流路(220)與第二流體流路030)，所述聯(lián)接裝置(200)包含接觸表面(500)，其中所述接觸表面(500)包含被配置用于提高所述另一裝置(210)上的表面壓力的結(jié)構(gòu)(510)和被配置用于提高密封的金屬涂層(400)。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有金屬涂層結(jié)構(gòu)的密封構(gòu)造，具體地涉及一種配置用于密封聯(lián)接第一裝置(200)的第一流體流路(220)與第二裝置(210)的第二流體流路(230)的密封構(gòu)造。所述密封構(gòu)造包括接觸表面(275，280；500)，其包括配置用于在聯(lián)接所述第一裝置(200)與所述第二裝置(210)時(shí)增大表面壓力的結(jié)構(gòu)(300，310；510)。所述接觸表面(275，280；500)包括配置用于提高密封的金屬涂層(400)。
文檔編號(hào)B01D15/10GK102192325SQ20111003518
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月4日
發(fā)明者喬池密·瓦格納, 漢斯-喬治·哈爾特爾 申請(qǐng)人:安捷倫科技有限公司