專利名稱：選擇閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及閥，更具體地，涉及用于從多個(gè)入口/出口組中選擇所 希望的入口/出口端口組的旋轉(zhuǎn)閥。
背景技術(shù)：
閥在與流體傳輸相關(guān)的裝置中被普遍使用D典型類型的閥，例如
在中等大小的諸如液相色譜分析系統(tǒng)(LCS)的實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)中使用的， 是旋轉(zhuǎn)閥。
通常，旋轉(zhuǎn)閥具有固定的主體，在本文中稱為定子，定子與在本 文中稱為轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)主體協(xié)同操作。
定子設(shè)有多個(gè)入口和出口端口。端口經(jīng)由孔流通連接在定子內(nèi)面 上的相應(yīng)的一組孔上。定子內(nèi)面是與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子內(nèi)面流體密封地接觸 的定子的內(nèi)表面。典型地，轉(zhuǎn)子形成為圓盤，轉(zhuǎn)子內(nèi)面在旋轉(zhuǎn)協(xié)同操 作中壓靠在定子內(nèi)面上。轉(zhuǎn)子內(nèi)面設(shè)有一個(gè)或更多的槽，根據(jù)轉(zhuǎn)子相 對(duì)于定子的旋轉(zhuǎn)位置，槽與不同的孔相互連4婁。
旋轉(zhuǎn)閥可以設(shè)計(jì)為經(jīng)受高壓(諸如高于30MPa的壓力)。旋轉(zhuǎn)閥可 由一系列材料，諸如不銹鋼、高性能聚合材料和陶瓷制成。
在轉(zhuǎn)子或定子中的入口/出口的數(shù)量和槽的設(shè)計(jì)反映具體的閥的 用途。
普遍類型的多用途閥具有一個(gè)入口端口 (典型地放置在閥的旋轉(zhuǎn) 軸線上)和多個(gè)繞入口端口等距離地放置的出口端口。轉(zhuǎn)子具有單獨(dú) 的、徑向延伸的具有一端在旋轉(zhuǎn)中心的槽，從而始終連接到入口上， 而另一端根據(jù)轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的角位置連接在任何一個(gè)出口上。這樣 的閥可用于引導(dǎo)流從入口至任何一個(gè)出口一每次一個(gè)。另一類型的閥用于在一組部件中選擇一個(gè)，各部件具有入口和出口。這樣的示例是
Valco Instruments Co. Inc.提供的6端口 ST閥，在圖1中說明。
四個(gè)部件121-124，本文說明為毛細(xì)管圈，可連接閥的定子。閥 的定子還具有入口端口 132和出口端口 131。閥的轉(zhuǎn)子具有兩個(gè)槽 125、 126。與入口端口 132流通連接的外槽125具有連接所選擇的部 件124的一端127的向內(nèi)徑向延伸的部分。同時(shí)，與出口端口131流 通連"^妾的內(nèi)槽126具有連接所選擇的部件124的另一端128的向外徑 向延伸的部分。
因此，使用者可通過所選擇的部件傳輸流，而其它部件是與閥的 入口/出口隔離的。只要通過閥的流的方向始終相同，通過各部件的流
的方向由其連接至閥的方式確定。
然而，有時(shí)使用者希望改變通過部件的流的方向。例如，在部件 是色譜柱的情況下，有時(shí)希望在一個(gè)方向上裝填柱，然后使用相反方 向的流洗出存留物。在與以上描述的相似的現(xiàn)有技術(shù)的閥中，必須使 用另外的部件改變流的方向，諸如流變向閥。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供改進(jìn)的更方便使用的部件選擇閥。 此目的在根據(jù)本申請(qǐng)的權(quán)利要求1的岡中實(shí)現(xiàn)。據(jù)此提供一個(gè)具 有部件選擇特征和流反向特征的單獨(dú)的閥。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的選擇閥的示意圖。 圖2是旋轉(zhuǎn)閥的示意性側(cè)視圖。
圖3顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的閥的定子的前側(cè)。 圖4顯示圖3的定子的定子內(nèi)面。
圖5顯示根據(jù)本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施例的定子內(nèi)面上的孔的角分布。 圖6顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子內(nèi)面。圖7顯示圖6的轉(zhuǎn)子上的槽的位置。 圖8是第一轉(zhuǎn)子位置的示意圖。 圖9是第二轉(zhuǎn)子位置的示意圖。 圖IO是第三轉(zhuǎn)子位置的示意圖。
圖11是連接到根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的閥的五個(gè)部件的示意圖。
具體實(shí)施例方式
典型的旋轉(zhuǎn)閥的主要部分示意性地顯示在圖2中(其中未示出托 架或類似的負(fù)荷支撐或緊固元件)。旋轉(zhuǎn)閥10具有定子11、轉(zhuǎn)子12、 可選地設(shè)有辨認(rèn)其角位置的部件(未示出)的旋轉(zhuǎn)軸13和典型地包括齒 輪箱和馬達(dá)(盡管閥還可手動(dòng)操作)的驅(qū)動(dòng)單元14。轉(zhuǎn)子可繞閥的旋轉(zhuǎn) 軸線RA相對(duì)于定子旋轉(zhuǎn)。
構(gòu)建在裝置中并相對(duì)于此裝置固定的定子11設(shè)有用于與流體源 和與閥協(xié)同操作的任何部件流通連接的端口(圖2中未示出)。端口可
位于在定子的外表面的任何合適的位置上。端口設(shè)有連接毛細(xì)管或管 道的部件。這樣的部件可為任何合適的類型，諸如本領(lǐng)域技術(shù)人員眾 所周知的傳統(tǒng)的Valco配件。端口經(jīng)由通道與定子內(nèi)面lla上的相應(yīng) 的孔組流通地連接，也就是說，在操作期間，定子11的表面與轉(zhuǎn)子 12接觸。
典型地，轉(zhuǎn)子12形成為圓盤并具有在操作期間壓靠在定子內(nèi)面 lla上的轉(zhuǎn)子內(nèi)面12a。轉(zhuǎn)子內(nèi)面12a設(shè)有一個(gè)或更多的槽，根據(jù)轉(zhuǎn)子 12相對(duì)于定子11的旋轉(zhuǎn)位置，槽與定子內(nèi)面lla的不同的孔相互連接。
圖3顯示定子11的前側(cè)的透視簡(jiǎn)圖，圖3說明根據(jù)本發(fā)明的12 端口閥實(shí)施例的入口和出口端口 31a、 32a、 33a-37a、 33a，-37a，的布 置，用于在多達(dá)五個(gè)連接部件之中選擇。此處的前側(cè)指的是與定子內(nèi) 面lla相對(duì)的定子11側(cè)。通常，應(yīng)該注意到本申請(qǐng)的附圖中顯示的端口的數(shù)量、端口的角 位置、槽等在本發(fā)明的不同的實(shí)施例之間可以是不同的，也就是說， 只要它們的相互協(xié)同操作仍是根據(jù)本發(fā)明的主旨，它們可相對(duì)于閥的 旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，鏡像改變或以其它方式改變。
另外，由于定子中的入口/出口端口經(jīng)由孔(或其它任何類型的通
道)連接到定子內(nèi)面lla的孔上，通過在端口和孔之間制作非線性的通 道，能夠以與定子內(nèi)面lla上的孔的方式不同的方式布置端口。在定 子中的端口甚至還可定位在定子的另一個(gè)外表面而不是在其前側(cè)上。 然而，簡(jiǎn)單起見，端口顯示為定位在與如圖4所描述的定子內(nèi)面的孔 在同一直線上。
因此，根據(jù)圖3的實(shí)施例的定子11具有十個(gè)端口用于將五個(gè)部 件連接至閥。在圖3中，標(biāo)號(hào)33a和33a，表示與一個(gè)這樣的部件的連 接相對(duì)應(yīng)的此示例中的端口。其它部件將被分別連接至端口 34a,34a', 35a, 35a，， 36a, 36a，和37a, 37a，。圖3還顯示分別進(jìn)入和離開閥的中部 入口端口 32a和出口端口 31a。
通過圖3應(yīng)該理解，部件在本實(shí)施例中連接至閥的沿直徑上相對(duì) 的端口。還應(yīng)該理解，如果閥入口和出口轉(zhuǎn)換，即，如果端口31a用 做入口，端口32a用做出口，則閥可類似地使用，如將在下面的閥的 布置的描述中說明的。
入口端口 32a從主要流體源，諸如泵中接收流體流。流體允許從 出口端口 31a離開至裝置的剩余部分或至任何選擇的接收器。
在LCS中使用的情況下，固定在閥上的部件可為色譜柱或保持 圈，諸如傳統(tǒng)的毛細(xì)管圈。由于根據(jù)本發(fā)明的閥允許流反向，任何連 接端口可用做入口 ，只要其它相應(yīng)的端口分別做為出口或入口 。
圖4是圖3的定子11從另一側(cè)，也就是說，定子內(nèi)面?zhèn)萳la看 到的透視圖。注意到圖4中顯示的定子外側(cè)的各端口 31a、 32a、 33a、 33a，-37a、 37a，經(jīng)由在孔31b、 32b、 33b、 33b，-37b、 37b，終止的通道 連接定子內(nèi)面lla上。第一部件與端口/孔33a、 33a，/33b、 33b'關(guān)聯(lián)，笫二部件至端口/孔34a、 34a734b、 34b，等等。
孑L 33-37b、 33-37b，與端口流通地連接，另外，在本實(shí)施例中4是供 在定子內(nèi)面11a上的槽38。典型地，槽的寬度和孔的直徑基本上相同。 根據(jù)本發(fā)明的閥可不設(shè)有槽38,但是包括槽是合適的。槽38的益處 在下面詳細(xì)描述。
參考定子內(nèi)面lla，通常的孔和槽端的角分布在圖5中說明?？?的位置、槽端，以及可能沒有使用的位置在此實(shí)施例中繞定子的中部 孑L(中心與閥的旋轉(zhuǎn)軸線一致)基本相等地分布。由于根椐說明的本實(shí) 施例在定子上有十二個(gè)這樣的位置，本實(shí)施例中的分區(qū)角a是30。。 在設(shè)計(jì)的其它實(shí)施例中，允許更多或更少的可連接部件，角度可不同 于30。。因此，在具有四個(gè)可連接部件的實(shí)施例中，36。的角度a'是有 用的。
在本實(shí)施例中的出口孑L(圖4中的孔31b)和槽38的外端位于與定 子內(nèi)面lla的中心徑向距離Rl處，而與部件端口 33a、 33a，-37a、 37a， 關(guān)聯(lián)的孔33b、 33b，-37b、 37b，以及槽38的內(nèi)端位于與定子內(nèi)面lla 的中心更近的徑向距離R2處。
如示例，在具有0.5 mm直徑的孔和0.5 mm寬度的槽的實(shí)施例中， Rl為3 mm是合適的，R2為2 mm是合適的。
根據(jù)本發(fā)明的閥的實(shí)施例的轉(zhuǎn)子12的轉(zhuǎn)子內(nèi)面12a在圖6中顯 示。此轉(zhuǎn)子內(nèi)面12a適合于配合前述的圖4和5中說明的定子內(nèi)面lla 的實(shí)施例。轉(zhuǎn)子內(nèi)面12a設(shè)有基本上環(huán)形的槽41和徑向槽43。環(huán)形
形狀。徑向槽43從轉(zhuǎn)子內(nèi)面12a的旋轉(zhuǎn)中心向外徑向延伸。
槽41、 43的幾何性質(zhì)在圖7中更清楚的說明。環(huán)形槽41位于半 徑R1處，而它的延長(zhǎng)42從轉(zhuǎn)子內(nèi)面的旋轉(zhuǎn)中心延伸至半徑R2處。 通常，徑向槽43與延長(zhǎng)42在同一直線上，但在相反的方向上，從轉(zhuǎn) 子面的旋轉(zhuǎn)中心延伸至與中心徑向距離R2處。距離Rl和R2與圖5 中用于定子內(nèi)面lla的相同。典型地，槽41-42和43的寬度和孔的直徑相同。
定子和轉(zhuǎn)子的槽的深度可選擇以適合閥的空間流量，但典型地， 與孔的直徑相同的等級(jí)。
當(dāng)被組裝時(shí)，轉(zhuǎn)子內(nèi)面12a以任何傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)閥(本領(lǐng)域技術(shù)人員 眾所周知的，將不在本文中解釋)的典型的方式壓靠在定子內(nèi)面lla 上。根據(jù)轉(zhuǎn)子12和定子11的相互的角位置，獲得閥的不同的操作方 式。這些在圖8-10中說明，其中轉(zhuǎn)子的槽通過粗線表示。
在第一轉(zhuǎn)子位置，如圖8中顯示的，部件孔33b(部件端口 33a同 樣)經(jīng)由徑向槽43與閥入口孔32b(閥入口端口 32a同樣)連接。同時(shí)環(huán) 形槽41和它的延長(zhǎng)42將部件孔33b，(部件端口 33a'同樣)和閥出口孔 31b(閥出口端口 31a同樣)連接起來。
如果部件(未示出)，諸如色譜柱或毛細(xì)管圈，被連接到對(duì)應(yīng)的端 口 33a和33a，上，經(jīng)由入口端口 32a(和入口孔32b)進(jìn)入閥的流體流將 通過徑向槽43,經(jīng)由孔33b和端口 33a進(jìn)入部件，通過部件并經(jīng)由端 口 33a，和孔33b，返回至閥中，通過延長(zhǎng)42和環(huán)形槽41 ，經(jīng)由出口孔 和端口 31b和31a最終離開閥。
通過逆時(shí)針(當(dāng)看圖8時(shí))旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子，另一對(duì)連接端口(諸如圖4中 34a和34a，)將被連接到閥入口端口 32a和出口端口 31a上，從而選擇 另一個(gè)連接的部件。
圖9顯示第二轉(zhuǎn)子位置，其中轉(zhuǎn)子相對(duì)于圖8中顯示的位置旋轉(zhuǎn) 180。。在此位置相同的部件-故連接，但流的方向相反。因此，仍經(jīng)由 入口端口 32a和入口孔32b進(jìn)入閥的流體將通過徑向槽43，經(jīng)由孔和 端口 33b，和33a，進(jìn)入部件，通過部件(在相反的方向上)并經(jīng)由端口和 孔33a、 33b返回至閥中，通過延長(zhǎng)42和環(huán)形槽41,經(jīng)由出口孔和端 口 31b和31a最終離開閥。
因此，通過簡(jiǎn)單地旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子180°,不需要任何另外的閥或任何重 裝管道，通過部件的流的方向被反向。
此外，所說明的實(shí)施例允許第三位置，如圖10中顯示的，其中提供閥入口和出口之間的連接，從而使流能夠不進(jìn)入任何連接的部件 而通過閥。
在旁路位置，流體進(jìn)入中部入口端口和孔32a和32b，通過徑向 槽43和定子槽38。然后其通過環(huán)形槽41經(jīng)由出口孔和端口 31b和 31a離開閥。此位置還允許環(huán)形槽41 ^皮沖洗。
盡管定子槽38是優(yōu)選的以減少外部端口的數(shù)量，但它不是本發(fā) 明所必需的。外部旁路可代替地通過外部地與管道的一段相互連接的 另一組入口/出口端口(例如類似端口 33a和33a，)來提供。這當(dāng)然可在 閥的任何直徑位置上實(shí)現(xiàn)，使得任何入口 /出口端口可用做旁路端口 。
上述實(shí)施例僅是示例的實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，端口和孔的數(shù)量是可 變化的，從而允許任何其它數(shù)量的連接部件。此外，孔和槽的位置可 稍微地變化。限制的特征是環(huán)形槽41應(yīng)該始終與出口孔31b流通連 接，并且不接觸任何其它孔，徑向槽43應(yīng)該始終與入口孔32b流體 接觸并能夠通過旋轉(zhuǎn)到達(dá)全部的連接孔33b-37b、 33b，-37b，，延長(zhǎng)42 需要能夠通過旋轉(zhuǎn)到達(dá)全部的連接孔。為了獲得本發(fā)明的全部的優(yōu) 點(diǎn)，將要連接的部件連接兩個(gè)直徑上相對(duì)的孔上，延長(zhǎng)42和徑向槽 43也是在直徑上相對(duì)的。
圖11 -沈明五個(gè)部件51-55(在此示例中顯示為毛細(xì)管圈)連接至描 述的閥的實(shí)施例的方式。在此示例中，顯示的閥的轉(zhuǎn)子是選擇第三部 件53的位置。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)選擇閥(10)，所述閥包括定子(11)和轉(zhuǎn)子(12)，所述定子(11)包括多個(gè)伸至所述定子中并且各在定子內(nèi)面(11a)上的孔終止的連接端口，所述定子內(nèi)面是所述定子的面，其實(shí)現(xiàn)以流體密封的方式接觸所述轉(zhuǎn)子(12)的轉(zhuǎn)子內(nèi)面(12a)，所述轉(zhuǎn)子內(nèi)面(12a)能夠相對(duì)于所述定子內(nèi)面(11a)繞旋轉(zhuǎn)軸線(RA)旋轉(zhuǎn)地移動(dòng)，多個(gè)不同的部件與所述定子的所述端口連接，并且所述多個(gè)不同的部件在所述轉(zhuǎn)子的不同的旋轉(zhuǎn)位置上被選擇，所述定子內(nèi)面包括連接至相應(yīng)的第一入口/出口端口(31a)的第一入口/出口孔(31b)，所述第一入口/出口孔(31b)定位于距所述轉(zhuǎn)子的所述旋轉(zhuǎn)軸線第一徑向距離(R1)處，連接至相應(yīng)的第二入口/出口端口(32a)的第二入口/出口孔(32b)，所述第二入口/出口孔定位于與所述轉(zhuǎn)子(12)的所述旋轉(zhuǎn)軸線大致重合，其特征在于，所述定子內(nèi)面還包括成對(duì)的連接孔(33b-37b，33b’-37b’)，各孔連接相應(yīng)的連接端口(33a-37a，33a’-37a’)，并且將要連接至所述閥的部件適合于各連接到兩個(gè)端口上，與各可連接的部件相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)孔位于相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子的所述旋轉(zhuǎn)軸線的直徑上基本相對(duì)的位置上，各所述連接孔(33b-37b，33b’-37b’)定位在距所述轉(zhuǎn)子的所述旋轉(zhuǎn)軸線比所述第一徑向距離(R1)短的徑向距離處，并且其中，所述轉(zhuǎn)子內(nèi)面包括繞所述轉(zhuǎn)子的所述旋轉(zhuǎn)軸線定位在所述第一徑向距離(R1)處的基本上環(huán)形的槽(41)，所述環(huán)形槽(41)還具有延長(zhǎng)(42)，其從所述環(huán)形槽(41)的一個(gè)位置朝向但不到達(dá)所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心地延伸，其長(zhǎng)度使得其能夠到達(dá)全部的所述連接孔(33b-37b，33b’-37b’)，和徑向槽(43)，其從所述轉(zhuǎn)子的所述旋轉(zhuǎn)中心延伸，其長(zhǎng)度使得其能夠到達(dá)全部的所述連接孔(33b-37b，33b’-37b’)，但比所述第一徑向距離(R1)短，所述徑向槽(43)定位在相對(duì)于所述環(huán)形槽(41)的所述延長(zhǎng)(42)的方向的大致直徑上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的旋轉(zhuǎn)選擇閥，其特征在于，所述定子內(nèi)面(l la) 還包括定位在直徑上與所述第一入口/出口孔31b相對(duì)的定子槽(38), 所述定子槽38在所述第一徑向距離Rl處和與所述旋轉(zhuǎn)中心相距基本 上與所述徑向槽(43)延伸的相同的長(zhǎng)度處之間徑向延伸。
全文摘要
一種旋轉(zhuǎn)選擇閥，其中在閥的不同的旋轉(zhuǎn)位置可選擇不同的部件，此外，可通過旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)閥而使通過部件的流反向。
文檔編號(hào)G01N30/20GK101617225SQ200880005573
公開日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2008年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月22日
發(fā)明者A·威倫 申請(qǐng)人:通用電氣健康護(hù)理生物科學(xué)股份公司