专利名称：通道转换阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于在液相色谱仪等中的通道转换阀。
背景技术：
高性能液相色谱仪(liquid chromatographs)具有流动通道，液体在高压下流过 流动通道，且需要通道转换。为了这一目的，通常使用通道转换阀。传统的通道转换阀包括连接至流动通道的 定子和转子，且被构造成通过将转子旋转到定子和转子在它们的表面处彼此接触的状态 中，来执行通道转换(参见专利文件1)。在这种通道转换阀中，定子的接触表面具有连接到流动通道的端口，转子的接触 表面具有用于互连定子的接触表面的两个端口的转换槽。定子插入到转子和流动通道连 接至其上的壳体顶部之间。定子可以与壳体顶部分离地形成，或者是与其形成为一体。转 子连接到旋转轴的远端，并通过如弹簧的弹性件以使转换槽成为液态密封所需的力压靠定 子。也就是，转子和定子在它们的表面处彼此接触，从而防止液体从转换槽泄漏。转子通过 接收来自旋转轴的旋转驱动力而旋转。为了执行通道转换，通过旋转转子来改变定子的端 口之间的连接。在这种传统的通道转换阀的情况下，转子由软性材料(例如树脂)制成，而定子由 比制造转子的材料硬的材料(例如不锈钢)制成。因此，由于通道转换阀的长期使用，转子 的接触表面会磨损。这可能导致增加通道转换阀的旋转扭矩、流体泄漏、以及由保留在转子 的磨损的接触表面上的液体造成的交叉污染。此外，如上所述，转子以给定的力压靠到定子上，用于防止液体泄漏。因此，在转子 由树脂制成的情况下，转子的接触表面被刮削，且通过转子的旋转引起的摩擦而产生碎屑。 在这种情况下，来自转子的碎屑也从通道转换阀流入在下游连接的色谱柱中，这成为了色 谱柱劣化的原因。另一方面，转子可以是硬性材料(例如陶瓷)制成的。在这种情况下，与树脂制成 的转子不同，不会产生碎屑，但必须减少定子和转子两者的接触表面的表面粗糙度且实现 这些接触表面的高平滑度，来保持密封。然而，如果这种接触表面通过非常大的力被互相压 靠，那么会发生所谓的“键合”现象(在该现象中镜面抛光表面彼此粘附)，这干扰了转子的 旋转。专利文件1 日本未审查专利公开出版物No. 1-307575
发明内容
本发明要解决的技术问题为了保持通过转子和定子来实现的液体密封，转子通常由树脂制成。然而，在这种 情况下存在一个问题，即总是通过非常大的力被压靠到定子上的转子由于其的旋转被显著 地磨损，这导致阀的预期寿命较短。
在液体在高压下流动的条件下通道转换阀需要液体密封的情形中，转子需要通过 非常大的力压靠定子。然而，在一些情况下，例如当液体被允许在低压下流动时，依赖于预 期的目的不需要这样的非常大的压靠力。尽管如此，在传统通道转换阀的情况下，转子对定 子的压靠力是恒定的且不能被改变。因此，本发明的一个目的在于提供一种具有改善的耐久性的通道转换阀。解决技术问题的手段根据本发明的通道转换阀包括主体部分；一对具有接触表面的定子和具有接触表 面的转子，所述接触表面彼此接触；弹性件，所述弹性件朝定子推动转子；和调节系统，所 述调节系统通过改变弹性件的行程来调节用于将转子压靠到定子上的推动力。多个流动通道连接到其上的定子具有表面，所述表面具有分别连接到流动通道的 分配端口，且所述定子被连接到主体部分，使得表面面向内侧。转子被放置在主体部分中， 并具有接触表面，所述接触表面与定子的表面接触并具有用于互连定子的两个分配端口的 至少一个槽，所述转子连接到穿透主体部分的轴的远端上。通过旋转所述轴使转子旋转，以 便改变应当由槽互连的分配端口的组合。弹性件以其的压缩状态被保持在主体部分中。根据本发明的一个实施例，定子和主体部分中每个具有连接表面，且定子和主体 部分通过在它们的连接表面处的固定件被可移除地彼此固定。在这种情形中，所述调节系 统包括例如形成在所述定子的连接表面上的突起/凹陷图案和形成在所述主体部分的连 接表面上的突起/凹陷图案。所述定子和主体部分的突起/凹陷图案被设计，用于彼此配 合。通过彼此相对地旋转所述定子和所述主体部分，所述行程在所述定子和所述主体部分 以它们的突起/凹陷图案彼此配合的状态被彼此固定的所在位置与所述定子和所述主体 部分以它们的突起/凹陷图案没有彼此配合的状态被彼此固定的所在位置之间变化。根据本发明的另一个实施例，所述转子和转子连接到其上的所述轴中每个具有连 接表面，且所述转子和所述轴通过在它们的连接表面处的固定件被可移除地彼此固定。在 这种情况中，所述调节系统包括例如形成在所述转子的连接表面上的突起/凹陷图案和形 成在所述轴的连接表面上的突起/凹陷图案，所述轴和转子的突起/凹陷图案被设计，用于 彼此配合。通过彼此相对地旋转所述转子和所述轴，所述行程在所述转子和所述轴以它们 的突起/凹陷图案被彼此配合的状态被彼此固定的所在位置与所述转子和所述轴以它们 的突起/凹陷图案没有彼此配合的状态被彼此固定的所在位置之间变化。本发明的技术效果根据本发明，朝向定子推动转子的弹性件的行程可以通过调节系统被改变。因此， 当液体被允许在低压下流动时，通过弹性件施加的压靠力可以被减少，从而可以延长阀的
寿命o此外，通过在定子和转子两者的连接表面上或者在转子和轴两者的连接表面上提 供作为调节系统的突起/凹陷图案，可以更容易地改变弹性件的行程。在此情况下，依赖于 连接表面的突起/凹陷图案是否彼此配合，来改变弹性件的行程。
图1A是处于弹簧行程被缩短的状态中的根据本发明第一实施例的通道转换阀的 剖面示意图。
图1B是处于弹簧行程被拉长的状态中的根据本发明第一实施例的通道转换阀的 剖面示意图。图2A是在从其接触表面侧观看时根据本发明第一实施例的通道转换阀中的定子 的平面图。图2B是沿着图2A中的X_X线切割的剖面图。图3A是在从定子侧观看时根据本发明第一实施例的通道转换阀的主体部分的平 面图。图3B是沿着图3A中的X_X线切割的剖面图。图3C是在从其接触表面侧观看时根据本发明第一实施例的放置在通道转换阀的 主体部分中的转子的平面图。图4是根据本发明第二实施例的通道转换阀的轴和转子的立体图。图5是显示作为根据本发明的通道转换阀可以被应用的例子的自动采样机的流 动通道的示意图。对参考标记的描述11 定子12、26突起/凹陷图案13接触表面15 转子17接触表面19分配端口21 槽22 凸缘23通道连接部分25 轴27主体部分29 弹簧31 螺栓
具体实施例方式在下文中，将参考附图对本发明的一些实施例进行描述。第一实施例图1A和1B是显示根据本发明第一实施例的通道转换阀的结构的示意图。图1A和 图1B显示了通道转换阀的两种状态，在这两种状态之间作为弹性件的卷簧的行程通过旋 转定子11和主体部分27中的一个而被改变。更具体地，图1A显示了行程被缩短的状态， 图1B显示了行程被伸长的状态。图2A和2B显示了本发明第一实施例的通道转换阀的定 子11，图3A和3B显示了本发明第一实施例的通道转换阀的主体部分27，以及图3C显示了 被放置到主体部分27中的转子15。定子11由不锈钢制成，并与流动通道被连接到其上的壳体顶部一体成型。定子11 具有与转子15接触的接触表面13，且被连接至主体部分27，使得接触表面13面向内侧。主
5体部分27通过螺栓31被固定至定子11的外围。定子11具有多个通道连接部分23，定子 11的接触表面13在其与转子15的接触表面17接触的区域中具有分别连接至通道连接部 分23的分配端口 19。转子15被放置到主体部分27中，且连接到穿透主体部分27的轴25的远端。转 子15的接触表面17与定子11的接触表面13接触，且具有弧形槽21，每个弧形槽21互连 定子11的两个分配端口 19。轴25被主体部分27可旋转地支撑。在主体部分27中，弹性件(例如卷簧29)被 设置成围绕轴25。弹簧29被以压缩的状态插入到转子15和主体部分27之间，因此通过弹 簧29朝向定子11推动转子15。没有特别地限制通道连接部分23的数量、分配端口 19的数量以及槽21的数量。 在这个实施例中，提供了四个通道连接部分23、四个分配端口 19以及两个槽21。为了执行通道转换，通过旋转所述轴25，也就是通过相对于定子11可滑动地旋转 转子15，来改变分配端口 19和槽21之间的连接。例如转子15由树脂制成。在被磨损坏时需要用新的转子来更换由树脂制成的转 子15。在本发明的第一实施例中，定子11由金属制成而转子15由树脂制成。这是因为转 子15比定子11更容易制造。然而，与本发明的第一实施例不同，定子11可以由树脂制成， 转子15可以由例如不锈钢的金属制成。参见图2和图3，定子11的接触表面13具有形成在其上的突起/凹陷图案12，主 体部分27的接触表面28具有形成在其上的突起/凹陷图案26。突起/凹陷图案12和26 被设计成彼此配合。突起/凹陷图案12具有形成在接触表面13的外围上的两个突出，以 便彼此相对。突起/凹陷图案26也具有形成在接触表面28的外围上的两个突出，以便彼 此相对。突起/凹陷图案12和26被形成，使得当突起/凹陷图案12和26中的一个从突 起/凹陷图案12的突出和突起/凹陷图案26的突出彼此面对的位置相对另一个旋转90° 时，突起/凹陷图案中的一个的突出被配合到另一个突起/凹陷图案的凹陷上，且所述一个 突起/凹陷图案中的凹陷被配合到另一个突起/凹陷图案的突起上。例如，突起/凹陷图案12和26中的每个的突出和凹陷之间的表面高度水平差(例 如突出的厚度)约为0. 5mm，但并不特定地限于此，而且可以依赖于弹簧29的弹簧常数进行 设定。定子11的接触表面13具有多个螺栓孔32，使得定子11和主体部分27可以通过 将螺栓31拧入螺栓孔32中且配合主体部分27的螺栓孔34，被可移除地彼此固定。螺栓孔 32和螺栓孔34被设置，使得定子11和主体部分27能够在两个不同位置上被彼此固定，一 个位置是突起/凹陷图案12的突出和突起/凹陷图案26的突出彼此面对的位置，而另一 个位置是通过将突起/凹陷图案12和26中的一个从上述位置相对于另一个旋转90°以便 突起/凹陷图案12和26中的一个的突出被配合到另一个的凹陷上而获得的位置。图1A显示了定子11和主体部分27被彼此固定的状态，突起/凹陷图案12和26 中的一个的突出被配合到另一个的凹陷上。在这种状态下，定子11和主体部分27之间没 有产生间隙，也就是，弹簧29朝向定子11推动转子15的行程被缩短，因此弹簧29的弹力 被增加，由此增加了转子15压靠定子11的压靠力。当被应用到在高压下液体流动通过的 流动通道中时，通道转换阀被设定成这种状态。
另一方面，通过从处于图1A所示的状态中的通道转换阀移除螺栓31，使定子11相 对于主体部分27旋转90°以及将螺栓31再次拧紧，可以使通道转换阀进入到如图1B所示 的状态。在这种状态下，定子11的突起/凹陷图案12和主体部分27的突起/凹陷图案26 没有彼此配合，也就是突起/凹陷图案12的突出和突起/凹陷图案26的突出彼此接触，使 得定子11和主体部分27彼此隔开一距离，该距离等于突起/凹陷图案12的突出的高度和 突起/凹陷图案26的突出的高度的总和。结果，朝向定子11推动转子15的弹簧29的行 程被伸长，因此弹簧29的弹力被减少，从而减少转子15压靠定子11的压靠力。当应用于 液体在低压下流动通过的流动通道中时，通道转换阀被设定成这种状态。在这种状态下，由 于转子15压靠定子11的压靠力的减少，转子15的磨损被减少。第二实施例图4是根据本发明的第二实施例的通道转换阀的位于主体部分27中的转子15和 轴25的立体图。如图4所示的转子15的上表面是与定子11接触的接触表面。转子15具 有槽21，每个槽21互连定子11的通道连接部分。在第二实施例中，定子11和主体部分27 保持彼此固定，但转子15和轴25中的每个具有连接表面且在它们的连接表面处被彼此可 移除地固定。主体部分27可旋转地支撑轴25，且在轴25的远端设置有凸缘22。转子15的定 位(也就是将转子15固定到轴25)是通过用螺栓将转子15连接到凸缘22上来实现的。 虽然图4中没有示出，但是凸缘22的连接表面和转子15的连接表面中的每个具有与参考 第一实施例在上文描述的突起/凹陷图案相类似的突起/凹陷图案。此外，如本发明第一 实施例的情况中，弹性件(例如卷簧)设置成围绕主体部分27中的轴25。更具体地，弹性 件被以其压缩状态插入到凸缘22和主体部分27之间，使得通过弹簧朝向定子11推动转子 15。另外，在本发明的第二实施例中，转子15的连接表面和凸缘22的连接表面之间的距离 可以被改变，也就是，如果通过将螺栓从转子15和凸缘22移除、相对凸缘22使转子15旋 转90°、之后再拧紧螺栓，可以改变朝向定子11推动转子15的弹簧的行程。图4显示转子15的连接表面的突起/凹陷图案和凸缘22的连接表面的突起/凹 陷图案彼此配合的状态。在这种状态下，转子15和凸缘22彼此非常靠近，也就是，朝向定 子11推动转子15的弹簧的行程被伸长，因此弹簧的弹力被减少，从而减少转子15压靠定 子11的压靠力。另一方面，通过移除螺栓、相对凸缘22将转子15旋转90°、之后再拧紧螺栓，可以 使处于如图4所示的状态下的通道转换阀进入另一状态，在这种状态下转子15的连接表面 的突起/凹陷图案的突出和凸缘22的连接表面的突起/凹陷图案的突出彼此面对。在这 种状态下，转子15和凸缘22彼此隔开一距离，该距离等于转子15的突起/凹陷图案的突 出的高度和凸缘22的突起/凹陷图案的突出的高度的总和。因此，凸缘22和主体部分27 之间的距离被缩短，也就是，朝向定子11推动转子15的弹簧的行程被缩短，因此弹簧的弹 力被增加，从而增加了转子15相对于定子11的压靠力。如上所述，通过允许转子15和轴25在它们的连接表面处被可移除地彼此固定，使 得弹簧的行程是可变化的。当不需要允许液体在高压下流动时，根据本发明第二实施例的 通道转换阀也可以用作低压阀。这使得可以增加阀的寿命。如图5所示，根据本发明的通道转换阀可以应用到例如液相色谱仪使用的自动采样机中。待分析的液体样品预先被密封在小瓶(小容量样品瓶)8中且放置到架81上。用 于收集来自小瓶8的样品的针7通过可挠曲的回路管6(以下称作“回路”)连接到注射阀 1。另外针7由驱动机构(未图示)保持，因此针7可以根据程序在每个小瓶8和清洗端口 9之间、在清洗端口 9和注射端口 5之间以及在注射端口 5和每个小瓶8之间自由地移动。阀2是通过连接到其公共端口的柱塞3来执行液体的吸入和射出的通道转换的旋 转6位阀(rotary 6-position valve) 0柱塞3被构造成通过机械力往复运动。清洗溶液 瓶4连接到阀2的端口中的一个。注射阀1通过管道连接到液相色谱仪设备10。阀1是执 行将液体样品引导成液体流动相的流的通道转换的6端口阀。根据本发明的通道转换阀可以用作如上所述的这样的自动采样机中的阀1或者 阀2。在下文，将对使用这种自动注射装置的样品注射的操作次序的一个示例进行描 述。(1)注射阀1被使得处于端口“e”和端口“d”被互连的状态。另一方面，阀2被使 得处于图5所示的端口 “0”和端口 “b”被互连的状态。针7被插入到小瓶8中，柱塞3被 操作以吸取预定量的液体样品。被柱塞3吸入的液体样品保留在回路6中且没有到达阀2 和柱塞3。(2)针7被从小瓶8移除，之后被移动到注射端口 5。(3)注射阀1被操作使其处于如图5所示的状态。包含在回路6中的样品被引导 到液体流动相的流动通道中，用于开始液相色谱分析。(4)针7被清洗，且被移动到包含接下来要分析的样品的小瓶8中，之后，重复操作 步骤(1)至(3)。根据本发明的通道转换阀的应用不限于如图5所示的自动采样机，而且可以被广 泛地应用。工业实用性根据本发明的通道转换阀可以用于高性能液相色谱仪和需要通道转换的分析设备等。
权利要求
一种通道转换阀，所述通道转换阀包括主体部分；定子，多个流动通道连接到所述定子且所述定子具有表面，所述表面具有分别连接到所述流动通道的分配端口，且所述定子连接到所述主体部分，使得所述表面面向内侧；转子，所述转子放置在所述主体部分中，所述转子具有接触表面，所述接触表面与所述定子的所述表面接触且具有用于互连所述定子的分配端口中的两个分配端口的至少一个槽，且所述转子连接到穿透所述主体部分的轴的远端上，以便通过所述轴的旋转而旋转，来改变应当由所述槽所互连的所述分配端口的组合；弹性件，所述弹性件被以其的压缩状态保持在所述主体部分中，用于朝所述定子推动所述转子；和调节系统，所述调节系统通过改变所述弹性件的行程来调节用于将所述转子压靠到所述定子的推动力。
2.如权利要求1所述的通道转换阀，其中，定子和主体部分中每个具有连接表面，且定子和主体部分通过在它们的连接表 面处的固定件被可移除地彼此固定，其中，所述调节系统包括形成在所述定子的连接表面上的突起/凹陷图案和形成在所 述主体部分的连接表面上的突起/凹陷图案，所述突起/凹陷图案被设计，用于彼此配合， 和其中，通过彼此相对地旋转所述定子和所述主体部分，所述行程在所述定子和所述主 体部分以它们的突起/凹陷图案彼此配合的状态被彼此固定的所在位置与所述定子和所 述主体部分以它们的突起/凹陷图案没有彼此配合的状态被彼此固定的所在位置之间变 化。
3.如权利要求1所述的通道转换阀，其中，所述转子和所述轴中每个具有连接表面，且所述转子和所述轴通过在它们的连 接表面处的固定件被可移除地彼此固定，其中，所述调节系统包括形成在所述转子的连接表面上的突起/凹陷图案和形成在所 述轴的连接表面上的突起/凹陷图案，所述突起/凹陷图案被设计，用于彼此配合，和其中，通过彼此相对地旋转所述转子和所述轴，所述行程在所述转子和所述轴以它们 的突起/凹陷图案被彼此配合的状态被彼此固定的所在位置与所述转子和所述轴以它们 的突起/凹陷图案没有彼此配合的状态被彼此固定的所在位置之间变化。
全文摘要
在优选的实施例中，通道转换阀具有带有连接表面的定子(11)和带有连接表面的主体部分(27)，且定子(11)和主体部分(27)通过在它们的连接表面处的螺栓(31)被可移除地彼此固定。连接表面中的每个具有形成在其上的突起/凹陷图案(26)，突起/凹陷图案(26)被设计成彼此配合。通过彼此相对地旋转定子(11)和主体部分(27)，弹簧(29)的行程在定子(11)和主体部分(27)被以它们的突起/凹陷图案(26)彼此配合的状态被彼此固定的所在位置与所述定子(11)和主体部分(27)以它们的突起/凹陷图案(26)没有彼此配合的状态被彼此固定的所在位置之间变化。弹簧(29)以其的压缩状态保持在主体部分(27)中，用于朝定子(11)推动转子(15)。用于将转子(15)压靠到定子(11)的推动力通过改变弹簧(29)的行程而被调节。
文档编号G01N30/26GK101849126SQ20088011481
公开日2010年9月29日 申请日期2008年12月17日 优先权日2007年12月17日
发明者富田真巳 申请人:株式会社岛津制作所