專利名稱：選擇閥的制作方法
技術領域：
本發明涉及閥，更具體地，涉及用于從多個入口/出口組中選擇所 希望的入口/出口端口組的旋轉閥。
背景技術：
閥在與流體傳輸相關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(LCS)的實驗室系統中使用的， 是旋轉閥。
通常，旋轉閥具有固定的主體，在本文中稱為定子，定子與在本 文中稱為轉子的旋轉主體協同操作。
定子設有多個入口和出口端口。端口經由孔流通連接在定子內面 上的相應的一組孔上。定子內面是與轉子的轉子內面流體密封地接觸 的定子的內表面。典型地，轉子形成為圓盤，轉子內面在旋轉協同操 作中壓靠在定子內面上。轉子內面設有一個或更多的槽，根據轉子相 對于定子的旋轉位置，槽與不同的孔相互連4婁。
旋轉閥可以設計為經受高壓(諸如高于30MPa的壓力)。旋轉閥可 由一系列材料，諸如不銹鋼、高性能聚合材料和陶瓷制成。
在轉子或定子中的入口/出口的數量和槽的設計反映具體的閥的 用途。
普遍類型的多用途閥具有一個入口端口 (典型地放置在閥的旋轉 軸線上)和多個繞入口端口等距離地放置的出口端口。轉子具有單獨 的、徑向延伸的具有一端在旋轉中心的槽，從而始終連接到入口上， 而另一端根據轉子相對于定子的角位置連接在任何一個出口上。這樣 的閥可用于引導流從入口至任何一個出口一每次一個。另一類型的閥用于在一組部件中選擇一個，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。
四個部件121-124，本文說明為毛細管圈，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。閥的轉子具有兩個槽 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的向內徑向延伸的部分。同時，與出口端口131流 通連"^妾的內槽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，有時希望在一個方向上裝填柱，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有技術的閥中，必須使 用另外的部件改變流的方向，諸如流變向閥。
發明內容
本發明的目的是提供改進的更方便使用的部件選擇閥。 此目的在根據本申請的權利要求1的岡中實現。據此提供一個具 有部件選擇特征和流反向特征的單獨的閥。
圖1是現有技術的選擇閥的示意圖。 圖2是旋轉閥的示意性側視圖。
圖3顯示根據本發明的一個實施例的閥的定子的前側。 圖4顯示圖3的定子的定子內面。
圖5顯示根據本發明的 一個實施例的定子內面上的孔的角分布。 圖6顯示根據本發明的一個實施例的轉子的轉子內面。圖7顯示圖6的轉子上的槽的位置。 圖8是第一轉子位置的示意圖。 圖9是第二轉子位置的示意圖。 圖IO是第三轉子位置的示意圖。
圖11是連接到根據本發明的一個實施例的閥的五個部件的示意圖。
具體實施例方式
典型的旋轉閥的主要部分示意性地顯示在圖2中(其中未示出托 架或類似的負荷支撐或緊固元件)。旋轉閥10具有定子11、轉子12、 可選地設有辨認其角位置的部件(未示出)的旋轉軸13和典型地包括齒 輪箱和馬達(盡管閥還可手動操作)的驅動單元14。轉子可繞閥的旋轉 軸線RA相對于定子旋轉。
構建在裝置中并相對于此裝置固定的定子11設有用于與流體源 和與閥協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。端口設有連接毛細管或管 道的部件。這樣的部件可為任何合適的類型，諸如本領域技術人員眾 所周知的傳統的Valco配件。端口經由通道與定子內面lla上的相應 的孔組流通地連接，也就是說，在操作期間，定子11的表面與轉子 12接觸。
典型地，轉子12形成為圓盤并具有在操作期間壓靠在定子內面 lla上的轉子內面12a。轉子內面12a設有一個或更多的槽，根據轉子 12相對于定子11的旋轉位置，槽與定子內面lla的不同的孔相互連接。
圖3顯示定子11的前側的透視簡圖，圖3說明根據本發明的12 端口閥實施例的入口和出口端口 31a、 32a、 33a-37a、 33a，-37a，的布 置，用于在多達五個連接部件之中選擇。此處的前側指的是與定子內 面lla相對的定子11側。通常，應該注意到本申請的附圖中顯示的端口的數量、端口的角 位置、槽等在本發明的不同的實施例之間可以是不同的，也就是說， 只要它們的相互協同操作仍是根據本發明的主旨，它們可相對于閥的 旋轉軸線旋轉，鏡像改變或以其它方式改變。
另外，由于定子中的入口/出口端口經由孔(或其它任何類型的通
道)連接到定子內面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外表面而不是在其前側上。 然而，簡單起見，端口顯示為定位在與如圖4所描述的定子內面的孔 在同一直線上。
因此，根據圖3的實施例的定子11具有十個端口用于將五個部 件連接至閥。在圖3中，標號33a和33a，表示與一個這樣的部件的連 接相對應的此示例中的端口。其它部件將被分別連接至端口 34a,34a', 35a, 35a，， 36a, 36a，和37a, 37a，。圖3還顯示分別進入和離開閥的中部 入口端口 32a和出口端口 31a。
通過圖3應該理解，部件在本實施例中連接至閥的沿直徑上相對 的端口。還應該理解，如果閥入口和出口轉換，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，諸如傳統的毛細管圈。由于根據本發明的閥允許流反向，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，也就是說，定子內面側lla看 到的透視圖。注意到圖4中顯示的定子外側的各端口 31a、 32a、 33a、 33a，-37a、 37a，經由在孔31b、 32b、 33b、 33b，-37b、 37b，終止的通道 連接定子內面lla上。第一部件與端口/孔33a、 33a，/33b、 33b'關聯，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，在本實施例中4是供 在定子內面11a上的槽38。典型地，槽的寬度和孔的直徑基本上相同。 根據本發明的閥可不設有槽38,但是包括槽是合適的。槽38的益處 在下面詳細描述。
參考定子內面lla，通常的孔和槽端的角分布在圖5中說明。孔 的位置、槽端，以及可能沒有使用的位置在此實施例中繞定子的中部 孑L(中心與閥的旋轉軸線一致)基本相等地分布。由于根椐說明的本實 施例在定子上有十二個這樣的位置，本實施例中的分區角a是30。。 在設計的其它實施例中，允許更多或更少的可連接部件，角度可不同 于30。。因此，在具有四個可連接部件的實施例中，36。的角度a'是有 用的。
在本實施例中的出口孑L(圖4中的孔31b)和槽38的外端位于與定 子內面lla的中心徑向距離Rl處，而與部件端口 33a、 33a，-37a、 37a， 關聯的孔33b、 33b，-37b、 37b，以及槽38的內端位于與定子內面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寬度的槽的實施例中， Rl為3 mm是合適的，R2為2 mm是合適的。
根據本發明的閥的實施例的轉子12的轉子內面12a在圖6中顯 示。此轉子內面12a適合于配合前述的圖4和5中說明的定子內面lla 的實施例。轉子內面12a設有基本上環形的槽41和徑向槽43。環形
形狀。徑向槽43從轉子內面12a的旋轉中心向外徑向延伸。
槽41、 43的幾何性質在圖7中更清楚的說明。環形槽41位于半 徑R1處，而它的延長42從轉子內面的旋轉中心延伸至半徑R2處。 通常，徑向槽43與延長42在同一直線上，但在相反的方向上，從轉 子面的旋轉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。
當被組裝時，轉子內面12a以任何傳統的旋轉閥(本領域技術人員 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面lla 上。根據轉子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，其中轉子的槽通過粗線表示。
在第一轉子位置，如圖8中顯示的，部件孔33b(部件端口 33a同 樣)經由徑向槽43與閥入口孔32b(閥入口端口 32a同樣)連接。同時環 形槽41和它的延長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)，諸如色譜柱或毛細管圈，被連接到對應的端 口 33a和33a，上，經由入口端口 32a(和入口孔32b)進入閥的流體流將 通過徑向槽43,經由孔33b和端口 33a進入部件，通過部件并經由端 口 33a，和孔33b，返回至閥中，通過延長42和環形槽41 ，經由出口孔 和端口 31b和31a最終離開閥。
通過逆時針(當看圖8時)旋轉轉子，另一對連接端口(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 另一個連接的部件。
圖9顯示第二轉子位置，其中轉子相對于圖8中顯示的位置旋轉 180。。在此位置相同的部件-故連接，但流的方向相反。因此，仍經由 入口端口 32a和入口孔32b進入閥的流體將通過徑向槽43，經由孔和 端口 33b，和33a，進入部件，通過部件(在相反的方向上)并經由端口和 孔33a、 33b返回至閥中，通過延長42和環形槽41,經由出口孔和端 口 31b和31a最終離開閥。
因此，通過簡單地旋轉轉子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，從而使流能夠不進入任何連接的部件 而通過閥。
在旁路位置，流體進入中部入口端口和孔32a和32b，通過徑向 槽43和定子槽38。然后其通過環形槽41經由出口孔和端口 31b和 31a離開閥。此位置還允許環形槽41 ^皮沖洗。
盡管定子槽38是優選的以減少外部端口的數量，但它不是本發 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。這當然可在 閥的任何直徑位置上實現，使得任何入口 /出口端口可用做旁路端口 。
上述實施例僅是示例的實施例。應當理解，端口和孔的數量是可 變化的，從而允許任何其它數量的連接部件。此外，孔和槽的位置可 稍微地變化。限制的特征是環形槽41應該始終與出口孔31b流通連 接，并且不接觸任何其它孔，徑向槽43應該始終與入口孔32b流體 接觸并能夠通過旋轉到達全部的連接孔33b-37b、 33b，-37b，，延長42 需要能夠通過旋轉到達全部的連接孔。為了獲得本發明的全部的優 點，將要連接的部件連接兩個直徑上相對的孔上，延長42和徑向槽 43也是在直徑上相對的。
圖11 -沈明五個部件51-55(在此示例中顯示為毛細管圈)連接至描 述的閥的實施例的方式。在此示例中，顯示的閥的轉子是選擇第三部 件53的位置。
權利要求
1.一種旋轉選擇閥(10)，所述閥包括定子(11)和轉子(12)，所述定子(11)包括多個伸至所述定子中并且各在定子內面(11a)上的孔終止的連接端口，所述定子內面是所述定子的面，其實現以流體密封的方式接觸所述轉子(12)的轉子內面(12a)，所述轉子內面(12a)能夠相對于所述定子內面(11a)繞旋轉軸線(RA)旋轉地移動，多個不同的部件與所述定子的所述端口連接，并且所述多個不同的部件在所述轉子的不同的旋轉位置上被選擇，所述定子內面包括連接至相應的第一入口/出口端口(31a)的第一入口/出口孔(31b)，所述第一入口/出口孔(31b)定位于距所述轉子的所述旋轉軸線第一徑向距離(R1)處，連接至相應的第二入口/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子(12)的所述旋轉軸線大致重合，其特征在于，所述定子內面還包括成對的連接孔(33b-37b，33b’-37b’)，各孔連接相應的連接端口(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端口上，與各可連接的部件相關聯的兩個孔位于相對于所述轉子的所述旋轉軸線的直徑上基本相對的位置上，各所述連接孔(33b-37b，33b’-37b’)定位在距所述轉子的所述旋轉軸線比所述第一徑向距離(R1)短的徑向距離處，并且其中，所述轉子內面包括繞所述轉子的所述旋轉軸線定位在所述第一徑向距離(R1)處的基本上環形的槽(41)，所述環形槽(41)還具有延長(42)，其從所述環形槽(41)的一個位置朝向但不到達所述轉子的旋轉中心地延伸，其長度使得其能夠到達全部的所述連接孔(33b-37b，33b’-37b’)，和徑向槽(43)，其從所述轉子的所述旋轉中心延伸，其長度使得其能夠到達全部的所述連接孔(33b-37b，33b’-37b’)，但比所述第一徑向距離(R1)短，所述徑向槽(43)定位在相對于所述環形槽(41)的所述延長(42)的方向的大致直徑上。
2.根據權利要求1的旋轉選擇閥，其特征在于，所述定子內面(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處和與所述旋轉中心相距基本 上與所述徑向槽(43)延伸的相同的長度處之間徑向延伸。
全文摘要
一種旋轉選擇閥，其中在閥的不同的旋轉位置可選擇不同的部件，此外，可通過旋轉旋轉閥而使通過部件的流反向。
文檔編號G01N30/20GK101617225SQ200880005573
公開日2009年12月30日 申請日期2008年2月11日 優先權日2007年2月22日
發明者A·威倫 申請人:通用電氣健康護理生物科學股份公司