圆筒和圆筒夹具的组件以及用于这种组件的圆筒夹具

摘要

本发明公开一种圆筒和圆筒夹具的组件以及用于这种组件的圆筒夹具。所述圆筒具有圆筒主体，圆筒主体限定从圆筒主体的第一端部延伸到第二端面的通道。圆筒夹具具有分别包括第一夹紧面和第二夹紧面的第一和第二夹紧爪。第一和第二导管分别连接到第一和第二夹紧爪。所述圆筒夹具能够将所述圆筒夹紧在第一夹紧面和第二夹紧面之间，并且在夹紧过程中形成包括第一导管、通道和第二导管的闭合回路。每个夹紧面具有围绕相应导管的端部开口延伸的环形突出部。圆筒主体完全由PEEK制成，并且每个环形突出部具有包括平表面部分的接触端面，以便接触圆筒主体的相应端面的接触表面，所述接触端面具有用于在将圆筒夹紧在夹紧爪之间的过程中在夹紧面和相应端面的接触表面之间形成可靠机械接合的形状。

说明书

技术领域

本发明涉及如权利要求1的前序部分所述的圆筒和圆筒夹具的 组件。

背景技术

这种组件从EP-A-2278325中得知。其中圆筒有时称为流过式圆 筒的组件用来基于固相提取(SPE)通过高性能液体色谱(HPLC)来 在线选择分析物。已知组件的圆筒夹具包括具有锋利圆形凸肋的夹 紧爪，凸肋在夹紧过程中被驱动到圆筒的端面内，以便固定和密封。 已知组件的圆筒具有圆筒主体，其包括第一材料的芯体和构成圆筒 主体的端面的表面部分的密封环，密封环由第二材料制成。在夹紧 过程中，大约2500N的夹紧压力可以通过夹紧爪施加在密封环上， 且高达100MPa的压力可以施加在经过圆筒主体的通道上，以便进行 SPE。在这种高压下，HPLC称为UHPLC(超高性能液体色谱)，尤其 样本加载可被加速，并且循环时间被减小。为了防止出现由于这种 高压造成的泄漏，EP-A-2278325教导了第一材料比第二材料牢固和 刚性。由于第二材料(例如尼龙、PTFE或PVDF)比第一材料(例如 PEEK或纤维加强PPS)更加柔性，根据EP-A-2278325，可靠地得到 夹紧爪的夹紧面和圆筒的端面之间的气密密封。虽然已知组件在这 种高压下的功能良好，似乎在一些情况下密封环和圆筒主体之间也 出现泄漏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种圆筒和圆筒夹具的组件，该组件在 高压下具有改善的抵抗泄漏的能力。

根据本发明，此目的通过提供根据权利要求1所述的组件来实 现。由于圆筒主体完全由PEEK或具有大致类似于PEEK的密度、杨 氏模量、拉伸强度、水吸收性、热降解性和耐化学品性能的单一材 料制成，并且每个环形突出部具有用于接触圆筒主体的端面的接触 表面的接触端面，所述接触端面包括平表面部分，所述平表面部分 在夹紧过程中平行于圆筒主体的端面，以便在将圆筒夹紧在夹紧爪 之间的过程中在夹紧面和圆筒主体的所述相应端面的相应接触表面 之间形成可靠的机械接合，在夹紧过程中，PEEK材料贴靠环形突出 部施加足够的反作用压力，从而通过具有平表面部分的接触端面， 与从EP-A-2278325已知的组件所提供的相比，提供了更加可靠的密 封。使用如EP-A-2278325所公开的锋利圆形凸肋作为突出部会造成 PEEK材料的不希望的塑性变形。由于这种塑性变形，PEEK材料不能 在夹紧过程中施加足够的反作用压力以确保可靠密封。因此环形突 出部的形状必须使得可以获得可靠的机械接合，使得接触表面处的 PEEK材料至少部分弹性变形以获得可靠密封。由于根据本发明，环 形突出部包括在夹紧过程中平行于圆筒主体的端面的平表面部分， 可以获得可靠的密封。在平表面部分具有大约0.15-大约0.25毫米 的径向尺寸时获得出色的密封结果。在径向尺寸是大约0.2毫米时， 甚至可以使得一个圆筒使用两次，以便在这种高压下进行SPE。

在根据本发明的组件的有利实施方式中，平表面部分的每个边 缘被圆化。这有助于在已经完成SPE之后将圆筒从夹紧表面上释放。

特别是在组件包括用于以至少100MPa的液体压力将液体循环经 过闭合回路的装置，并且圆筒夹具能够以至少1500N、优选为至少 1900N、更优选为至少2300N且最优选为大约2500N的夹紧力将所述 圆筒夹紧在所述第一夹紧面和第二夹紧面之间时，可以对于大约20 分钟的两个夹紧循环保持可靠的密封，确保获得正确的SPE。根据所 使用的液体，获得可靠密封所需的夹紧力的数值可以变化，但是在 大多数情况下，2300N的夹紧力对于所有液体确保了可靠密封。

在根据本发明的组件的优选实施方式中，每个环形突出部具有 在大约0.16和0.23毫米之间的高度，从而在夹紧过程中形成可靠 密封。在高度是大约0.2毫米时，甚至可以使得一个圆筒使用两次， 以便在这种高压下进行SPE。

在根据本发明的组件的有利实施方式中，每个环形突出部以大 约6°和12°之间的角度倾斜，这有助于在完成SPE之后从夹紧爪 移除圆筒。

在根据本发明的组件的另一优选实施方式中，圆筒具有大约8 毫米的直径，圆筒通道具有大约1毫米的直径，并且每个环形突出 部的内部直径是大约4毫米。使用这种特定的圆筒防止夹紧过程中 PEEK材料朝着通道压迫并进入通道，而造成PEEK材料贴靠环形突出 部的反作用压力不足，从而不利地影响密封。

在根据本发明的组件的又一实施方式中，每个环形突出部具有 内部高度和外部高度，其中内部高度小于外部高度。因此，在夹紧 过程中，PEEK材料在更加径向向外方向上受到压迫，在此处圆筒主 体包含更多材料，从而提供了足够的反作用压力以确保正确可靠的 机械接合。更优选地，内部高度是大约0.2毫米，外部高度是大约 0.5毫米。

根据本发明的组件的有利实施方式中，圆筒包括至少一个筛网， 筛网具有至多大约3毫米的直径，筛网被焊接到圆筒主体的端面， 所述筛网大致与通道同轴。由于筛网的直径小于3毫米，防止了由 于超高液体压力造成筛网从圆筒主体的端面释放。

虽然PEEK此时是在根据本发明组件中使用的最为优选的材料， 本发明同样适用于其中PEEK通过完全由具有大致类似于PEEK的密 度、杨氏模量、拉伸强度、水吸收性、热降解性和耐化学品性能的 单一材料制成的圆筒来替换的多种圆筒主体。

本发明还涉及一种用于根据本发明的组件的圆筒夹具，其中所 述圆筒夹具具有包括第一夹紧面的第一夹紧爪和包括第二夹紧面的 第二夹紧爪，所述第一夹紧面和第二夹紧面彼此相对并且彼此面对， 至少一个夹紧爪被安装到能够沿着引导件分别朝着和离开另一夹紧 爪运动的滑动件，第一导管连接到所述第一夹紧爪，并且第二导管 连接到所述第二夹紧爪，所述导管延伸经过相应的夹紧爪，并分别 具有位于相应夹紧爪的夹紧面内的端部开口，所述圆筒夹具能够将 具有圆筒主体和通道的圆筒夹紧在所述第一夹紧面和第二夹紧面之 间，并且在夹紧过程中形成包括所述第一导管、所述通道和所述第 二导管的闭合回路，每个夹紧面具有围绕相应导管的端部开口延伸 的环形突出部，所述突出部能够在所述圆筒夹紧在夹紧爪之间时分 别接触和变形圆筒主体的端面，其特征在于，每个环形突出部具有 包括平表面部分的接触端面。在根据本发明的圆筒夹具的优选实施 方式中，所述平表面部分具有在大约0.15-大约0.25毫米之间的径 向尺寸，优选地，所述径向尺寸是大约0.2毫米。有利的是所述平 表面部分的每个边缘被圆化。另外有利的是所述圆筒夹具能够以至 少1500N、优选为至少1900N、更优选为至少2300N且最优选为大约 2500N的夹紧力将所述圆筒夹紧在所述第一夹紧面和第二夹紧面之 间。优选地，每个环形突出部具有在大约0.16和0.23毫米之间的 高度，优选地，所述高度为大约0.2毫米。在根据本发明的圆筒夹 具的另一有利实施方式中，每个环形突出部以大约6°和12°之间 的角度倾斜。优选地，所述圆筒具有大约8毫米的直径，其中，所 述圆筒的通道具有大约1毫米的直径，其中每个环形突出部的内直 径是大约4毫米。在根据本发明的圆筒夹具的另一实施方式中，每 个环形突出部具有内部高度和外部高度，其中所述内部高度小于所 述外部高度。优选地，所述内部高度是大约0.2毫米，所述外部高 度是大约0.5毫米。

本发明的特别细节和实施方式在从属权利要求中给出。

本发明的进一步的特征、效果和细节从详细描述和附图中变得 清楚。

附图说明

图1是安装根据本发明的组件的SPE器械的例子的透视图；

图2是作为根据本发明的组件的一部分的圆筒夹具和圆筒的示 意顶部平面图；

图3是图2所示的圆筒夹具的夹紧爪的截面侧视图；

图4是放大比例的图3所示的夹紧爪的一部分的截面侧视图；

图5是以进一步放大比例表示图4所示的部分的一部分的截面 侧视图；

图6是图2所示的圆筒的示意侧视图；以及

图7是具有筛网的圆筒的透视图。

具体实施方式

图1表示具有根据本发明的圆筒的固相提取(SPE)器械1的例 子。SPE器械具有壳体2和位于壳体2的开放前部的左手和右手侧的 圆筒保持件3。如图2清楚所示，这些圆筒保持件3的每个具有两个 夹紧爪4和5，其中第一夹紧爪4相对于壳体固定(至少在操作过程 中)，并且第二夹紧爪5安装到沿着引导件6可动的滑动件7。滑动 件7能够沿着引导件6以往复运动方式与夹紧爪5一起如双箭头8 所示运动。第一导管9连接到第一夹紧爪4，并且第二导管10连接 到第二夹紧爪5。导管10和9延伸经过夹紧爪4和5，并在夹紧爪4 和5的前夹紧面内具有端部开口，该前面彼此面对。

在夹紧爪4和5运动分开时，具有圆筒主体的圆筒11可被放置 在爪4和5之间，随后夹紧爪5可朝着夹紧爪4运动，以便将圆筒 11夹紧在夹紧爪4和5之间。圆筒主体完全由PEEK制成，因此圆筒 主体与圆筒相同。圆筒11是大致柱形主体，通道或通路13在圆筒 11的轴向上从圆筒11的第一端面到第二相对端面延伸穿过圆筒11。 在此例子中，位于通道13的相对端部处的两个密封膜或筛网14将 吸附剂保持在两者之间。在圆筒11被夹紧在爪4和5之间时，导管 9和10与通道13连通，形成闭合回路，使得液体可经由导管9供应， 经过圆筒11并经由导管10排放，或者相反地，经由导管10供应， 经过圆筒11并经由导管9排放。

在圆筒11被夹紧在夹紧爪4和5之间时，围绕夹紧爪4和5的 相应导管的端部开口延伸的环形突出部12(图3-5)被压入圆筒11 的端面，从而贴靠爪4、5密封圆筒11的端面。

所述环形突出部12配置成用于在如图2所示圆筒11被夹紧在 夹紧爪4和5之间且圆筒11的通道13与夹紧面内的开口对准时分 别接触和变形圆筒11的端面，。

爪4和5可以从圆筒11释放，使得圆筒从爪4和5之间移除。

在SPE过程中，圆筒11基本上暴露于完全压力下，洗提液在该 压力下被压迫经过闭合回路。UHPLC内施加的压力高达100MPa，有 时甚至是120MPa或更多。由于其高的分离能力，并由于样本加载可 以得到加速，并且循环时间可以被减小，UHPLC对于复杂样本分析来 说变得越来越重要。

在图3-5中，表示根据本发明的组件的圆筒夹具的夹紧爪之一 (夹紧爪5)的例子。另一夹紧爪4被相同地构造。这些夹紧爪4、 5在夹紧完全由PEEK制成的圆筒主体时，改善了在高液体压力下防 止泄漏的能力。这种高液体压力通过将液体以至少100MPa的液体压 力循环经过闭合回路的装置(形成本发明组件的一部分)提供。为 了在这种超高压力下确保适当密封，圆筒夹具能够以至少1500N、优 选为至少1900N、更优选为至少2300N且最优选为大约2500N的夹紧 力将所述圆筒夹紧在第一夹紧面和第二夹紧面之间。

如所示，夹紧爪5具有围绕导管之一的轴线15延伸的环形突出 部12。突出部12配置成在圆筒11被夹紧在夹紧爪4和5之间时接 触和变形圆筒11的相应端面。

环形突出部12具有用于接触圆筒主体11的端面的接触表面的 接触端面16。根据本发明，环形突出部12的接触端面16具有用于 在圆筒被夹紧在夹紧爪之间的过程中在夹紧面(特别是环形突出部 12和圆筒主体11的相应端面的相应接触表面)之间形成可靠机械接 合的形状。

在当前最为优选的实施方式中，环形突出部12的接触端面16 包括平表面部分，所述平表面部分在夹紧过程中平行于圆筒主体的 端面。平表面部分的在垂直于轴线15的方向上的径向尺寸在所示实 施方式中是0.2毫米。但是，在替代实施方式中，该径向尺寸可以 在大约0.15和大约0.25毫米之间，也在夹紧过程中提供适当密封。

如图5清楚所示，平表面部分16的边缘被圆化。这有助于在已 经完成SPE之后将圆筒从夹紧表面释放。

如图5所示，环形突出部12具有内部高度I H和相对较大的外 部高度OH。在最为优选的实施方式中，内部高度是大约0.2毫米， 并且外部高度是大约0.5毫米。因此在圆筒的夹紧过程中，其PEEK 材料在更加径向向外的方向上受到压迫，在此处，圆筒主体11包含 更多的材料，这提供了足够的反作用压力，以确保正确可靠的机械 接合。在替代实施方式中，内部高度可以在大约0.16和0.23毫米 之间，并且在另一替代实施方式中，内部高度可以等于外部高度， 仍在SPE过程中提供适当的密封。另外在图4中可以看到夹紧爪5 的位于环形突出部的径向内侧的端面包括围绕轴线15同轴布置的圆 形凹入部17。特别是在圆筒11包括密封膜或筛网时，这种圆形凹入 部确保在进行SPE的过程中通过液体施加的压力不造成膜或筛网从 圆筒释放。

如图5所示，环形突出部12以10°的角度α倾斜，以便在已经 完成SPE之后有助于将圆筒从夹紧表面释放。在替代实施方式(未 示出)中，该角度可以在大约6°和12°之间。

由于本发明的环形突出部，圆筒11的相应端面的接触表面在圆 筒11被夹紧在夹紧爪4和5之间时至少部分弹性变形。因此，在围 绕通道13的环形区域内，产生局部增加的夹紧力，并且圆筒的PEEK 材料被有效地压迫离开，以适应环形突出部的形状，同时由于获得 的可靠机械接合，贴靠环形突出部提供足够的反作用压力，以实现 有效密封。因此，提供特别有效的密封。

在附图所示的实施方式中，PEEK圆筒具有大约8毫米的直径， 并且圆筒11的通道13具有大约1毫米的直径(见图6)。由此在环 形突出部的内直径是大约4毫米时，获得最佳的高压液密密封。

如图7的透视图所示，圆筒11包括具有至多大约3毫米直径的 筛网14(或其他密封膜)，筛网被焊接到圆筒11的端面。筛网14 基本上与通道同轴。如上所述，由筛网限定的通道13可以保持吸附 剂。但是，在其它实施方式中，也可以提供通道13内没有吸附剂的 圆筒，或者没有筛网的圆筒，或者具有例如在吸附剂被引入通道之 后可安装到圆筒的一个或两个筛网的圆筒。

本领域的普通技术人员将理解到在本发明的由权利要求限定的 框架内可以设想到以上描述的例子和替代之外的许多其它变型。例 如，可以使用不含有任何吸附剂的圆筒。相反，圆筒可例如装有过 滤器材料或装备有一个或两个或更多封闭膜或筛网，这样圆筒构成 过滤器或滤网。这种没有吸附剂的圆筒可例如与含有吸附剂的圆筒 串联定位。

另外，本领域普通技术人员基于以上给出的描述将认识到由 PEEK制成的圆筒主体可以被完全由具有基本上类似于PEEK的密度、 杨氏模量、拉伸强度、水吸收性、热降解性和耐化学品性能的单一 材料制成的圆筒代替。