专利名称：改善的气相色谱仪用集成阀设计的制作方法
技术领域：
本发明涉及气相色谱仪的领域。具体地，本发明涉及一种新的气相色谱仪。更加具体地，本发明涉及一种有多个阀和检测器的新型气相色谱仪。
气相色谱法的领域涉及分析流经过程管路的气样。把气样加到气相色谱仪中，气相色谱仪把气样分离成组分，并且使用各种检测器分析过程气流中的特定成分的浓度。
以前，气相色谱仪有几个问题。例如，对于任何气相色谱仪都希望能进行快速和准确的测量。流经过程管线的气流可以含有许多不同类别的成分，并且，并且理想地，这些成分中的每个都要进行分析。然而常规的气相色谱仪不能够对过程进行所希望地那么快速的响应。而且在过程气流中的液体污染可以使任何分析复杂化。
在先技术气相色谱仪的另一个问题是，在分析气流中缺乏灵活性。例如，往往希望分析气流的不同特性而不切换到另一个气相色谱仪。然而，在先技术的气相色谱仪因为其阀数有限和缺乏灵活性而受到限制。因此需要一种能够更准确和快速地分析复杂过程气流的气相色谱仪。
气相色谱仪的其它问题还存在于气相色谱仪所含的阀系统中。例如，这些阀不易于维修。因为经常流经气相色谱仪的气体是脏的，并且这种污染可影响气相色谱仪中的关键部件的性能，从而可能需要保养。更新气相色谱仪中的部件可以使这个问题最小化，但是在过去拆卸气相色谱仪一直是困难和恼人的经历。因此需要有新型的气相色谱仪存在。
如领域内的一般技术人员所知，在先技术还有其它的应当解决或者减轻的问题。
本发明公开的一个实施例包括一个多阀组件。所述多阀组件包括多个板和隔膜，附着在一起以形成多个阀。这些板之一是一个复式接头，它包括一个公共管路通道和多个操纵通道，操纵通道中的至少一个连接到公共管路通道，且至少有与阀一样多的操纵通道。另外，此实施例可以看作是一种多阀装置，包括至少两个集成为一个第一区域的阀，包括一个第一区、一个气流特性检测器，如TCD，和一个第一温度传感器。一个第二区域集成一个第二加热器和一个第二温度传感器，以第一区域的温度传感器和气流特性检测器在对于一个在第二区域内的点处在同样半径的弧上。
本发明包含使之能够克服在先技术装置的各种问题的特征和优点的组合。在阅读对本发明的优选实施例的以下详细说明并且参照附图，领域内的一般技术人员可以容易地了解上述的各种特性以及其它的特征。
现在参照附图对本发明进行更加详细的说明，图中图1是一个液相色谱系统的简化图，图2是一个气相色谱仪的简化示意图，图3A是一个在ON状态的阀的示意图。
图3B是一个在OFF状态的阀的示意图。
图3C是一个用于分析样品的复合阀系统的示意图。
图4是阀的示意剖视图，图5是一个单向管的剖视图，图6是一个多阀块的实施例的分解立体图。
图7A是图6的多阀块的上活塞板的顶视图，图7B是图6的多阀块的上活塞板的底视图，
图8A是图6的多阀块的下活塞板的顶视图，图8B是图6的多阀块的下活塞板的底视图，图9A是图6的多阀块的基板的顶视图，图9B是图6的多阀块的基板的底视图，图10A是图6的多阀块的初级板的顶视图，图10B是图6的多阀块的初级板的底视图，图11是图6的多阀块的密封隔膜，图12是图6的多阀块的衬垫隔膜，图13A是图6的多阀块的上操纵隔膜，图13B是图6的多阀块的下操纵隔膜，图14是在工作中的多阀组件的剖视图，图15是多阀组件灶的隔离底片的顶视图，图16是所述多阀组件的一个实施例的剖视图，图17是一个多阀块的第二实施例的分解立体图，图18A是图17的多阀块的初级板的顶视图，图18B是图17的多阀块的初级板的底视图，图19A是图17的多阀块的上活塞板的顶视图，图19B是图17的多阀块的上活塞板的底视图，图20A是图17的多阀块的下活塞板的顶视图，图20B是图17的多阀块的下活塞板的底视图，图21A是图17的多阀块的基板的顶视图，图21B是图17的多阀块的基板的底视图，图22是图17的多阀块的下密封隔膜，图23是图17的多阀块的操作器垫隔膜，图24是图17的多阀块的上操纵隔膜，图25是图17的多阀块的衬垫隔膜，图26是图17的多阀块的上密封隔膜，图27是一个多阀组件的透视图，包括复式接头和电磁阀，图28A是图17的多阀块的复式接头的顶视图，图28B是图17的多阀块的复式接头的底视图，
图29是多阀组件第二实施例的第一剖视图，图30是多阀组件第二实施例的第二剖视图，图31表示适宜用于精炼环境的气相色谱仪系统图1示出一般地根据本发明的学说构成的一种气相色谱仪系统。气体经一个过程管线110流动，所述气的样品由一个采样探头120提取，而后导入气相色谱仪(GC)100。可以把气样过滤后一般地沿管子130跟踪加热，然后再流进气相色谱仪100。对于在较冷的温度下可能凝结成部分气体和部分液流的气体，所述加热可能是需要的。在由气相色谱仪分析后，气样或返回过程管线110或排出至大气。
转而参看图2，气相色谱仪100包括连接到多柱220和检测器230的多阀组件210，在此例中检测器230是导热性检测器(TCD)。气样一般地沿路径240通过阀组件210、柱220和TCD230。阀组件使之能够选择柱220，所述柱含有液相材料、微孔聚合体材料，或者其它用以把气样分离成多个部分的材料，把各个部分顺序地向TCD230释放。例如一个气样可能含有不同分子量的碳水化合物成份。柱220可以分离气样，从而分子量低成份的会先离开所述柱，跟着是更高分子量的成份依此等等。
参看图3A和图3B，表示阀的运转情况。阀300包括多个阀口，以1至6标示。可以看出，还可有或多或少的阀口。输入线310向阀300提供一个气样。排出管路320把气样从阀300排出。实线330表示阀口之间的开放通道，而虚线340指示阀口间的闭塞了的通道。
电磁阀(未示)或把阀300置于ON位置，如图3A所示；或把它置于OFF位置，如图3B所示。当一个阀处于ON位置，气体从输入管路310经阀口1流到阀口6，经管路315并且最终经阀口3至阀口2最后出排出管路320。当阀在OFF位置时，气体从输入管路310经阀口1至阀口2再经排出管路320排出。
图3C和3D表示一对阀可以怎样或者单独地工作或者与其它的阀(未示)结合工作。第一阀300包括一个六阀口阵列。第二阀350也包括一个六阀口阵列。图中表示了双TCD380以及关联的管子350、315、320、325和390、柱360和370。
输入管路310连接到一个气样输送管路(未示)。当第一阀300在OFF位置，气样从输入线310流到阀300的阀口1到阀口2然后流出排出管路320。但是，当阀300在ON位置时，气样从阀口1流到阀口6，再流经采样环路315。然后所述气体从阀300的阀口3流到阀口2，再从排出管线320排出。这时，采样环路315充满气样。这意味着，如果阀300在此时转OFF，气样就捕获在采样环路315中。
现在说明阀350，当它处于OFF状态时。载体气体从载体气体输入管路390经阀350的阀口2流到阀口1流经载体管子325。这时，阀300还是处于OFF的状态，从而将在管子325中的气体经阀口5迫向阀口6，再经过气体采样管子315。接着，所述作用使气样经阀口3和4迫使其沿柱360流动。可以附加地把气样压过柱370并经阀口3和4进入双TCD380。还存在许多的阀口组合，它们都在领域内的一般技术人员的知识范围内。从而可以把阀串连以形成“通路”。
每个通路馈入相应的TCD对(一个测量TCD和一个参考TCD)。使用一个以上的TCD对得到对流经其相应连接的柱的样品由TCD进行同时分析。这种并联分析比串连分析提高了分析速度。而且，因为工艺当前把通路和检测器对限制为一对一对应，在任何特定时间投入使用的通路数量既受阀数的限制也受检测器数的限制。当然，阀的数越多，可用的通路就越多，从而更加有潜力进行更多的平行处理和加速整个系统。但是，即使检测器数限制了在任何一个时间投入使用的通路数，较多的阀数得到较多数量的从中对每个TCD选择的通路数。例如，一个多阀系统可以有足够的阀来操作八个通路。即使只有两个检测器对存在使得在任何时间只能有两个通路投入使用，可以把检测器对设计成这八个通路中选择哪个通路连接到检测器对。这大大地增加了本发明的气相色谱仪的灵活性。
参看图4，表示一个部分阀组件的剖视图。阀400包括一个带有操纵阀口412和414的基板410、一个下操纵隔膜420、一个带有相关长活塞435的下活塞板430、一个上操纵隔膜440、一个带有相关短活塞455的上活塞板450、衬垫隔膜460、密封隔膜465，和其中带有阀口472和474的初级板470。这些阀口适当地可以是如图3所示的阀口1和6。
回顾图4，气样480进入阀口472。当长活塞435在升高的(关闭的)位置而短活塞不在此位时，所述气样480流出阀口474。长活塞435由施加在操纵阀口A412上的气体压力提升。所述压力使下操纵器隔膜420变形并且把长活塞435沿向上方向进入下活塞板430。长活塞435的上端然后靠在初级板470上。同样地，短活塞455由来自操作口B414的气体压力驱动并把气样480迫向路径485。
阀是在ON还是在OF位置取决于电磁阀，它变换地把气体要么施加到操纵口A或施加到操纵阀口B。图5一般地表示一个电磁阀的工作。电磁阀500包括一个公共管路阀口510、一个与操纵阀口A对应的排出阀口520、与操纵阀口B对应的排出阀口530、排出阀口A或B的释放口，及控制导线540。管子550连接到公共管路阀口510、排出阀口520和530。排出阀口A和B分别连接图4中所示的操纵阀口A和B。公共管路阀口510连接着受压力的气体。施加在或操纵阀口A或操纵阀口B上的气压控制相应的阀是在ON位置还是在OFF位置。来自导线540的电控制信号控制公共管路510是连接排出口A还是排出口B，从而气压是施加于操纵阀口A还是操纵阀口B。在本发明的学说范围内可以对此设计细节有些改变。
图6示出多阀块600的一个实施例的分解图，包括一个开放区域605、一个带有相关的用于对齐部件的定位销的基板610，和一个下操纵器隔膜620、一个带有相关长活塞635的下活塞板630、一个上操作隔膜640，一个带有相关的短活塞655的上活塞板650、一个衬垫隔膜660、一个密封隔膜665、和一个初级板679。每个活塞包括一个有一从其上伸出的杆的下基部。孔组680和690适于两个TCD对。图中示出用于插过基板610、下活塞板和上活塞板的第一组螺丝，以及用于插过基板670、上活塞板650和下活塞板630的第二组螺丝。另外，因为有五个阀，所以设置五个电磁阀(未示)，各控制一个不同的阀。
由图可见，多阀装置600包括五个阀，每个阀有六个阀口。通过把多个阀集成为一个单个的多阀块，得到一个可以把气样分离到上述大数量柱的紧凑装置。这便于更快和更准地分析含在气样中的气体。还可以降低生产成本。本发明的技术可以用于把多于或者少于五个阀集成进一个单个的单元，并且每个阀可以有或多或少的阀口。例如如果希望大数量的阀，可以在图6所示的实施例中放进多达七个阀。
图6的实施例用之可以进行快速准确的气样分析的一个方式是降低所谓的“无效容积”。当气相色谱仪的部件分隔过远从而出现不适当的气体混合时就会使无效容积增加。气样或者液样的这种混合产生一种“谱带扩大”。谱带扩大是违人心愿的，因为分析的谱带区域与浓度对应，并且这些谱带不应当重迭。因此，一系列的宽带的结果是比一系列短的、紧凑的带可能达到的分析慢得多。因此，一个集成的、紧凑的设计从性能的角度上是特别希望的。而且，图示的几何形状对第一组和第二组TCD提供了足够的面积。尽管如果希望的话这些TCD组可以放在多阀块之外(例如为了把较大时的阀集成进多阀块)，然而把TCD含进多阀块有帮于进一步小型化所述装置并且使之更加紧凑。
图7A和图7B分别表示是图6的多阀块的上活塞板的顶视图和底视图。参见图7A的顶视图，图中示五个阀的位置701至705。图中还表示用于接收螺丝以把初级板和其它的板紧固在一直起的螺丝孔750，一般位于720。孔750用于来自底上的把板紧固在一起的螺丝，而孔760用于阀的定位销钉。现在转到图7B所示的上活塞板的底视图，类似地示出位置701-707。每个阀包括用于3个活塞底和三个活塞杆的足够空间730、735。绕每个阀位的隆起的边缘也示出了。由隆起的边缘界定的隆起的表面存在于上和下活塞板的双侧。例如可以使用0.032英寸的隆起的边缘。这些隆起的边缘740减少了螺丝615和675在其上施加力的表面积，从而降低了泄露的机率。
翻回来参见图6，可以看到对应于孔720和750表示了两套螺丝。这两套螺丝穿过孔720和750简化了本发明的维修保养。底套螺丝615伸过基板610、下活塞板630和上活塞板650。螺丝615把这些板固定在一起。顶套螺丝765伸过初级板和上活塞板，以把这些板固定在一起。因为松开并且拆卸螺丝675使得能够够得着及更换密封隔膜665和衬垫隔膜660，而不必过多地折除大量的板，这个双螺丝套方法简化了维修保养。正是密封隔膜最常受流经多阀脏气体的沾染。我们发现可以接受约10英尺磅较低力矩去拧这些螺丝套，同时使拆卸这些螺丝尽可能地容易。多阀构形还简化了保养和维修，因为利用在一个集成单元中的多阀只需要更换一个隔膜面不是需要象其它情况下那样为多阀更换多个隔膜。
图8A和图8B表示图6的下活塞板。图8A和图8B分别是所述下活塞板的顶视图和底视图。请再一次参看图8A，除为两套TCD提供的一个区域之外，还为五个阀提供了位置810-815。孔820和孔825容纳紧固螺丝。图中还示出五个三角槽830和伴随在各个槽中的孔840。来自电磁阀的气体经过操纵孔840走到槽830。槽830提供了一条提升短活塞的操纵气体的通道。因为所述的实施例有六个阀口，所以每个阀三个短活塞，三角形便于(但是并不必须)同时操纵所有的三个短活塞。现在转看图8B的底视图，图中示出位置801-807。还有一般地示于840的是连接到一个操纵阀口的孔，气体经此操纵阀口施压力。这些孔840对应于图8A中的槽830。由图可见，对长活塞635提供了空间830。
图9A和9B分别表示图6的基板的顶视图和底视图。参看图9A，与图8A类似，图中示出多个槽930，每个槽具有一个操纵气体的孔940。另外，图中还示出，操纵孔945向上行到下活塞板。图9B表示基板的底视图。图中示出裂槽960和孔970、980和990。裂槽的存在是因为它简化在拆卸时折隔膜。具体上说，在安装阀后，隔膜倾向于粘在接触面上，并且所述的裂槽提供了一个隔膜可以易于咬合于其上的区域。孔970是经管子把阀口A和B连接到电磁阀上的、阀口A和B的公共管路。孔980和990是螺丝孔。图9B还示出交叉钻孔管路962、964，代表用于插入载体管和样气样管的钻孔区域。图中还示出进入所述各个插孔区域的孔。载体和样气在交叉钻孔管路界定的插入区域中由多阀块中的热快速有效地预加热。
图10A和10B示出是图6的多阀块的初级板的顶视图和底视图。现在参看图10A，图中所示的是TCD孔1050-1953和关联的管子孔1060-1063。图中还示孔1070，它适用于RTD热传感器。图10B是所述初级板的底视图。包括有容纳螺丝的孔1010，和容纳定位销的孔1020。
图11-13表示图6的隔膜。图11示图6的密封隔膜。优选地所述密封隔膜用杜邦公司生产的3密尔KaptonTM制造，在两侧各覆0.5密尔厚的聚四氟乙烯。图12所示是图6的衬垫隔膜。所述衬垫隔膜优选地约0.002英寸厚并且用杜邦公司生产的Nomax纸制造。图13A和13B所示上和下操纵器隔膜。两个操纵器隔膜都优选地用杜邦公司生产的3毫米KaptonTM纸制造。
图14表示一个多阀块1400，包括一个卷轴1410，具有用于第一RTD(电阻式热检测器)1420和两个TCD对1425、一个对于多阀块1400的外表面、一个在外表面1430的外侧的带状加热器1440、位于外表面1430和带状加热器1450之间的载体气体预热管1450、和一个作为多阀块一部分的基板610。卷轴1410含有一或者多个支架加热器1460和一个第二RTD1465。返回见图6，一个孔或者开口区域605处于所述多阀块的中间。所述开口区域605容纳从基板610伸出的卷轴1410。柱1470环绕着卷轴1410。图中还示出经管子1485连接到基板于其下端1490处的电磁阀1480。带状加热器1440是一个功率约为200瓦特的交流带状加热器。
在工作中，气样经管子或者导管315(图14中未示)流入多阀块然后流经柱1470的管路。相反，载体气体流经载体气体预热管1450然后再流经柱1470。载体气体预热管可以放置在不同的位置以加热载体气体到预定的温度。载体气体预热管可以刚好放在带状加热器中，如图14所示，或者它可以优选地占据多阀中的插入区域，如参照图9所说明。从而在受卷轴加热前，载体气体和气样都加热到约为多阀块的温度。
这样，此安排提供两个加热区。接近卷轴的区域界定一个第二加热区。第一加热区由多阀块的其余处温度确定。所述第一RTD位于多阀块中于1420处，测量第一加热区的温度。第二RTD位于卷轴1410内的1465处，测量第二加热区的温度。两个分离的加热区是重要的，流经柱1470的气体应当理想地约高于各个TCD处温度(第一加热区的温度)约3-5℃。另外，第一加热区中的TCD应当保持在用于准确分析的温度约0.1℃范围之内。在第二加热区中的温度也应当保持在约0.1℃的公差之内。希望时可以加上多个加热区，以便能够分析复杂的样品。
为了稳定加热区中的温度，由热绝缘材料造成一个“灶”。所述的灶基本上是一个圆柱的套，它包围多阀装置的其余部分并且保持其温度稳定；电磁阀除外，它应当避开所述灶内的热。参见图15，图中表示这个热绝缘圆柱或者说套筒的底1510。如图中可见，它包含多个孔1510，电磁阀的管子和基架的支腿经过这些孔延伸。
图16表示的是“灶”的热绝缘1610，包括热绝缘圆柱的底1500。作为其多阀块1600的部分，基板610邻接绝缘圆柱1500的底。支承用的支腿1600由聚四氟乙烯1605制造。图中还示经底片1500伸向多阀块1400的下表面的管子1485的管子1485。
接上述实施例发展的本发明第二实施例示于图17-30中。本发明的这个实施例据认为对第一实施例在多个方面有改进。图17示出倒立状态的多阀块1700的第二实施例的分解图。优选这样一种反转的构形以简化装配。图17包括一个UltemTM的复式接头1780带有相关的UltemTM插塞1782。图中还示出下密封隔膜1765、带有载体气体预热蛇形管插入区的基板1710、下操纵隔膜、带有相关的长活塞1735的下活塞板1730、上操纵器隔膜1740、带有相关的短活塞1755的上活塞板1750、衬垫隔膜1760、密封隔膜1775，和带有相关的导销1172的初级板1770。图中还示出在多阀块中心的开口区域、力矩螺丝1790和倾斜面垫片。在穿过复式接头1780把力矩螺丝1790紧固之后，插入绝缘插塞1740。图中还表示了螺丝1795。
图18A和图18B表示图17的初级板的顶视图和底视图。参见图18A，图中示出各带有六个阀口1810的五个阀1801-1805以及TCD孔1850-1853和相关管孔1860-1863。图中还表示了孔1870适用于RTD热传感器，并且由定位螺丝固定在所述孔中。孔1820用于紧固螺丝。孔1835用于安装TCD热块的支架。与图10的RTD热传感器的孔相反，RTD热传感器孔1870位于TCD孔1850-1853所处的同一圆周上。可以看出，因为TCD处温度对气样的准确测量极为重要，温度传感器(RTD)应当尽可能放得靠近TCD。RTD孔1870完成此事。但是还有，由于多阀块是一个大家伙，跨所述块的温度梯度可能是很显著。RTD热传感器孔1870改放在与TCD的相同半径的圆周上使由任何跨多阀块温度梯度产生的误差最小化。图18B表示初级板的底视图。包括有对应于图18A的阀部的孔1810，和用于紧固螺丝的孔1820。还表示了用于简化保养的裂槽1870和定位销孔1880。
图19A和图19B分别表示的是图17的上活塞板的顶视图和底视图。参见图19A的顶视图，图中示出五个阀的位置1901至1905。图中还表示用于接收螺丝以把多阀板紧固在一起的螺丝孔1950，一般位于1920。孔1940用于来自底上的把多阀板紧固在一起的螺丝。与对第一实施例的说明相似，该实施例的双螺丝组比在先技术的阀显著地简化了本实施例的维修保养。现在转到图19B所示的上活塞板的底视图，裂槽1960简化了维修保养，如一般地对第一实施例在以上的说明所述。位置1901-1905用于所述的五个阀。每个阀位置1901-1905包括用于3个活塞底和三个活塞杆的足够空间1930、1935。
与图7所示的第一实施例的上活塞板不同，第二实施例不包括降低泄露机率的隆起边缘。第一实施例的隆起边缘可能是所不希望的，因为需要不少生产成本才能得到这样一种边缘。代之可以寻找其它的一些减少泄漏的方法。第二实施例通过紧固孔1920放进各个阀内来减少泄露而不用隆起的边缘。特别地，紧固孔1920位于每个阀的中心。这得到了对多阀块的无泄露配合，而没有隆起边缘的附加成本。
图20A和图20B表示图17的下活塞板。图20A和图20B分别是所述下活塞板的顶视图和底视图。请再一次参看图20A，为五个阀提供了位置2001-2005。孔2080是螺丝孔，而孔2025是定位销孔。图中还示出五个三角槽2030，和其中伴随的孔2040及孔2020，以容纳各个槽2030中的紧固螺丝。来自操作阀口的气体流经孔2040。槽2030提供了一条提升短活塞的操纵气体的通道，结果可以同时提升和操纵所述短活塞。因为所示的实施例的阀有六个阀口，所以每个阀三个短活塞，三角形便于(但是并不必须)同时操纵所有的三个短活塞。第二实施例的三角形槽稍大于图8所示的第一实施例的三角形槽，以把紧固孔2020容纳在其中心。现在转看图20B的底视图，除了裂槽2060，图中还示出阀的位置。由图可见，图20B还包括用于长活塞2035的空间2030、紧固螺丝孔2020，及其它参照本文
的其它特征。
图21A和21B分别表示所述基板1710的顶视图和底视图。参看图21A，图中示出孔2160和多个三角形槽2130，每个槽包含一个操纵器气体的孔2140。另外图中还示出一个形成提升短活塞的操纵器气体的路径的孔2145。线2150指示一个降到区域2152的隆起边缘。区域2152是一个绝热气隙，其作用说明如下。还示出已经参照其它
了的特征。图21B表示基板1710的底视图。图中示出操纵器气体路径2155，以及螺丝孔2170和2180。还示出销孔2185和形状轮廓2190。形状轮廓2190指出预热蛇形管插入的区域。从而，载体气体在这些预热蛇形管中由多阀块加热。孔2170和2180是螺丝孔。孔2185是定位销孔。
图22-26表示第二实施例的隔膜。具体上说，图22表示第二实施例的下密封隔膜。所述隔膜优选进一个5密尔厚的聚四氟乙烯片并且保证在复式接头和基板之间的无泄露装配。在第一实施例中没有相应的隔膜。图23表示第二实施例的下操纵器隔膜。图24表示第二实施例的上操纵器隔膜。图25示第二实施例的衬垫隔膜。图26示第二实施例的上密封隔膜。每个隔膜都具有其作用已经参照其它
了的孔。这些隔膜优选地用第一实施例相应的隔膜同样的材料制造。
现在参看图27，第二实施例包括一个绝热复式接头1780取代第一实施例的基底绝热片。还示出电磁阀2980、多阀块、柱帽2920、柱支架2727和柱罩2745。为了简化多阀组件的图，在图27中没有示出包围多阀组件的灶绝热装置的其余部分。如图所示，复式接头170的一个优点是，电磁阀直接附着在其下表面，从而省去了电磁阀和多阀块之间的管子。这样地省去电磁阀和多阀块之间的管子不仅节省显著，在分析时还有更快的响应时间。
图28A和28B是复式接头1780的顶视图和底视图。图28A表示一个多用的公共管路孔2800和一个从公共管路孔2800到一个中心槽2820的公共管路气体通道2810。还从中心槽2820伸出的是多个电磁阀操纵通道2831-2635，每个电磁阀(未示)各一个。
图28B表示许多图28A中的相同元件。现在参看图28A和28B，在工作中，一个输送操纵器气体的管子联接到多用的公共管路孔2800。由此操纵气体经公共管路气体通道2810走到中心槽2820。操纵器气体经电磁阀通道2831-2835走到每个电磁阀。此时，操纵器气体进入每个电磁阀(未示)，电磁阀是用螺丝孔2860紧密地固定在复式接头的底上的。操纵器气体经电磁阀走行并且经操纵器气体孔2850或2855而使阀处于或ON或OFF状态。
图29中所示的是在工作中的第二实施例的工作中的多阀组件。为了简化图面，没有示出多阀组件的灶。多阀块2900包括在两个TCD对2925的孔的相同半径平面上的第一RTD的区域、一个对多阀块2900的外表面2930、一个在外表面2930的外侧的带状加热器2940、载体气体预热蛇形管2950，和一个基板1710。卷轴2910含有一个夹盘加热器2960和一个第二RTD2965。与第一实施例不同，一个热绝缘帽2920和一个气隙2925分离开卷轴和基板。柱2970包绕着卷轴2910。连接上一个ULTEM型复式接头2990。还示出了连接在复式接头2990下端处的电磁阀2980。
再参见图17，在多阀块的中部设有一个孔或开口区1705，该开口区容纳着卷轴2910。绝热帽2920和气隙2925将卷轴与基板隔离开来。热绝缘帽2920优选地用尼龙制造。所述热绝缘帽和气隙是第二实施例的重要特征，因为，如所说明，多阀组件界定两个加热区，它们的每个都应当仔细地监视和维修保养。第二实施例的结构用热绝缘帽和气隙分开这两个加热区并且从而有助于达到每个区中的温度稳定。
载体气体预加热管2950螺旋地盘在形成于多阀块2900体内的孔中。从而载体气体由多阀块中的热加热。带状加热器2940是一个约30瓦特的直流带状加热器。用直流带式加热器代替第一实施例中的交流带状加热器，通过平滑掉温度起伏并且消除电噪音而改进了多阀组件的性能，并且还有另一个对第一实施例的改进。
图30表示一个包括灶绝热装置的多阀组件。所述多阀组件包括一个多阀块3000，该多阀块含有一个基板3010和一个复式接头3040。图中还示出带有相关的绝热插塞1704的力矩螺丝3020、支座3060、灶绝热装置3050和电磁阀3080。由图可见，电磁阀3080与复式接头3040直接邻接。操纵器气体经复式接头流向电磁阀，然后经复式接头返回以操纵相应的活塞。第二实施例的灶绝热装置3050与第一实施例的材料大体相同，但是绕其外部3055用不锈钢覆盖以提供加强作用。
除了取消从电磁阀到多阀组件的管子的需要之外，复式接头3044还提供相对于绝热底片的数个优点。复式接头有良好的绝热特性。ULTEM具有所需的机械强度和绝缘特性，并且对这种场合工作得良好，尽管看来不可能是唯一适用的材料。ULTMTM由Commercial,Inc.制造。作为另外一个优点，复式接头设计允许将电磁阀放置得邻近复式接头并接近基板，而不是远离多阀块。这使整个组件更紧凑且增加了响应速度。
绝热材料的外部最好包覆上钢。这增加了抗折性、耐用性和坚固性。
可将本发明作些修改以适应各种环境。图31表示一个适用于在精炼环境中的多阀组件。多阀块3110包括柱区3155、TCD3120、辅助柱灶3130、和一般在3140处的周围环境。以此安排，多阀块3110有空间容纳较大数量阀，因为TCD3120位于多阀块之外。在分析复杂的精炼样品时，这是一个可人心愿的特征。图中还示一个辅助灶，它可以热于也可以冷于多阀块。这个辅助灶提供更多加热区用于色谱柱，同时相应增加了分析的灵活性。进一步，因为在可以使用此安排的精炼环境，通过移动所述气样分析器(在此例中是多阀块之外的TCD)，可以在TCD3120周围得到更加稳定的温度。加热器在此实施例中可以优选地是一个空气浴锅。这进一步增加了系统的精确性。
尽管已经图示说明了本发明的优选实施例，其代表性可以由领域内的一般技术人员在不偏离本发明的精神和范围的情况下做出修改。本文说明的实施例只是示例而不是限制。所述系统和装置的变形和个性是可能的并且在本发明的范围内。因此，保护的范围不受所说明的实施例的限制，而只受权利要求书的限制，其范围应当包括权利要求书中技术特征的所有等同物。
权利要求
1．一种多阀组件，含有多个板和隔膜，附着在一起以形成多个阀，每个阀分别地由操纵压力驱动，其中所述多个板之一是一个复式接头，它包括一个第一公共管路通道适用于输送操纵流体以施加所述操纵压力；多个操纵通道，至少有与所述阀一样多的所述操纵通道；所述第一公共管路连接着所述多个操纵通道的至少一个。
2．根据权利要求1的多阀组件，其特征在于，进一步包含多个固定到所述复式接头的多个电磁阀。
3．根据权利要求2的多阀组件，其特征在于，所述多个电磁阀直接附着到所述复式接头的底上，该底是相对于所述多个板的其余部分确定的。
4．根据权利要求1的多阀组件，其特征在于，所述第一公共管路通过在所述的复式接头中的一个沟槽连接着所述多个操纵通道中的每一个。
5．根据权利要求1的多阀组件，其特征在于，所述复式接头用热绝缘材料制造。
6．根据权利要求5的多阀组件，其特征在于，所述复式接头形成一个包绕所述板的其余部分的热隔离灶的部分。
7．根据权利要求5的多阀组件，其特征在于，所述阀中的至少一个附着在一段保持一种液体的管子上，所述的管子插入在至少一个所述板的插入孔中，在所述的板和所述的管子之间形成高效的热传输。
8．根据权利要求5的多阀组件，其特征在于，进一步含有一组紧固螺丝，其中每个所述的阀界定一个阀区，并且至少一个所述紧固螺丝组经各个所述阀区插入。
9．一种多阀装置，包含至少两个集成为一个第一区域的阀，所述第一区还包括一个第一加热器、一个气流特性检测器，和一个第一温度传感器；一个第二加热器和一个第二温度传感器集成为一个第二区域；所述第一温度传感器和气流特性检测器处在对于一个在第二区域内的点处在同样半径的弧上。
10．根据权利要求9的多阀装置，其特征在于，进一步包含一个热绝缘；所述第一区和所述第二区由所述热绝缘分开。
11．根据权利要求10的多阀装置，其特征在于，进一步包含一个气隙，所述气隙也分开所述第一区和所述第二区。
12．根据权利要求9的多阀装置，其特征在于，所述第一加热器沿所述第一区的外周放置，并且所述的第二区在所述第一区内。
13．根据权利要求12的多阀装置，其特征在于，所述加热器是一种直流的带式加热器。
14．根据权利要求9的多阀装置，其特征在于，进一步含有一组螺丝，其中所述螺丝组之一放成经过所述各个阀的中心。
15．根据权利要求9的多阀装置，其特征在于，进一步含有一个有直接附着的电磁阀的复式接头，所述复式接头提供所述电磁阀使用的操纵流体的通道，从而所述的操纵流体从所述复式接头通过到所述的电磁阀然后流经所述复式接头。
16．根据权利要求9的多阀装置，其特征在于，进一步含有在所述多阀装置中的插入区，所述插入区适于固定蛇形管。
17．根据权利要求9的多阀装置，其特征在于，含有至少五个阀。
18．一种多阀块，含有把气流在多个路径之间引导的装置；用于检测所述气流特性的装置。
19．根据权利要求18的多阀块，其特征在于，进一步含有用于把所述多阀块的至少一部分加热到预定温度的装置；用于检测接近所述加热装置处的温度的装置。
20．根据权利要求18的多阀块，其特征在于，进一步含有确保所述的路径不漏露的装置，该装置还是可以部分地拆卸所述多阀块的装置。
全文摘要
公开了一种有多个阀的气相色谱仪。多阀气相色谱仪的一个实施例包括多个阀、多个热传导检测器(TCD),和一个复式接头。这使得气样的分离的测量能够在一个紧凑的集成单元中进行。这样的单元是特别合人心愿的,因为与阀相关的电磁阀直接附着在复式接头的下底,从而取消了在电磁阀之间布管路的需要。还可以表现其它特征。例如,一个无漏露多阀块可包括加热阀用的第一温度区和加热柱的第二温度区。可以通过在每个阀的中心放紧固螺丝提供所述无泄露特征。可以在多阀块中提供载体气体插入区以改善性能。改进的温度区导致通过既使用热绝缘也使用气隙进一步改善性能。还有设置在第一温度区的温度传感器可以理想地定位以减少测量衰减,并且得到更加改善的性能。
文档编号F16K11/24GK1323380SQ99812220
公开日2001年11月21日 申请日期1999年10月14日 优先权日1998年10月16日
发明者徐阳, 特里萨·莱希纳－菲什 申请人:丹尼尔工业公司