[发明专利]具有密封组件的隔膜阀、包括隔膜阀的色谱系统及其操作方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及流体分析系统，并且更具体地涉及具有密封组件的隔膜密封阀以及包括隔膜密封阀的色谱系统及其操作方法，所述密封组件用于密封致动系统的致动机构，防止经隔膜的潜在气体泄漏，并且密封组件可操作为经由阀的净化管线的出口排出经隔膜泄漏的流体。

背景技术

如本领域技术人员所熟知的，色谱系统依靠阀的使用允许可再生样品的引入和各种专区切换方案。

在本领域中已知用于色谱应用的各种设计的隔膜阀。这些隔膜阀已经用于很多可商用的气相色谱仪中。它们由于其物理尺寸并且由于致动器嵌置在阀自身中而有利于更容易地结合在气相色谱仪中。这些特征使它们对于气相色谱仪的制造商来说很具有吸引力。

参见图1(现有技术)，示出该领域中已知的典型隔膜密封阀的实例。阀1设置有具有界面4和多个端口6的顶部块2。每一个端口6在界面4处打开并具有螺纹通道8，以连接各种分析装置和管路(未示出)。在螺纹通道8的底部具有管道10，管道10在顶部块2中延伸并且在界面4处通向端口6。端口6在顶部块2的界面4上沿诸如圆形线的线进行布置。界面4有利地为平坦并经抛光的，以使端口6之间以及来自周围空气的泄漏最小化。阀1还设置有底部块12和隔膜14，隔膜14一般由诸如聚酰亚胺、特氟龙^TM(聚四氟乙烯)或其他聚合物等材料制成。隔膜14位于顶部块界面4和底部块12之间，并且在其中具有凹进18，凹进18沿端口6所形成的线延伸并且从顶部块2的界面4偏离。隔膜14中的凹进18安置在底部块12中形成的匹配凹进20中，从而允许针对于在相邻端口6之间的流体循环的一些间隙。

阀1还设置有安装在底部块12中的多个柱塞16，每个柱塞16各自布置为，在位于两个端口6之间的位置将隔膜14压靠于顶部块2。优选地并如图所示，在为六端口阀的情况下，当阀处于静止时，三个柱塞16升起，而另外三个落下。当柱塞16升起时，它们将隔膜14压靠于顶部块2并关闭由隔膜凹进18形成的管道，从而阻塞流体循环。底部块12保持柱塞16，并且致动系统在升起结构和落下结构之间将柱塞16移动至适当位置。

通常指定一部分柱塞16为“正常情况为打开”，而另一部分柱塞16为“正常情况为关闭”。正常情况为打开的柱塞16被向下偏置，即远离隔膜14，因此正常情况下允许两个相邻端口6之间的流体循环。正常情况为关闭的柱塞16被向上偏置，即朝向隔膜14偏置，因此阻塞两个相邻端口6之间的流体循环。例如，分别通过向上和向下滑动正常情况为打开和正常情况为关闭的柱塞16可以驱动阀1，以改变柱塞16的位置。

在很多情况下，由隔膜密封阀取样的气体或者用于携载样品气体的载体气体可能为腐蚀性的、有毒的、不稳定的和/或反应气体。例如且不限于，该气体可包括氟化氢、硅烷、磷化氢、氨气、氯气、三氯化硼、三氟化氮、氟、溴、氢、砷化三氢、磷化氢等。当这些气体用于已知的气相色谱隔膜阀时，通过隔膜将这些气体与阀的致动系统和周围空气隔离开。

然而，随着时间推移，例如由于材料老化、超压运行、高速磨损、样品污染和/或生成副产品等原因，隔膜可能被刺穿。当隔膜被刺穿后，可能发生样品和/或载体气体不期望地泄漏进入阀的致动系统的致动机构，或者气体释放到周围空气中。此外，使用已知的阀，很难立即检测到这种泄漏从而采取必要行动。

取决于样品和/或载体气体的本质，这可能会对阀、装备(阀安装在此装备处)或者对用于控制阀的辅助设备造成不期望的损坏。本领域技术人员知道在处理这些气体时要非常小心，并且认真地控制使用这些气体的环境。

已知在阀的部件之间使用O型圈来减少部件之间潜在的气体流动，随后减少经隔膜的泄漏。然而，当泄漏的样品和/或载体气体为腐蚀性、有毒的、不稳定和/或反应气体时，O型圈的使用通常证明不令人满意。

鉴于上述内容，对改进的阀、使用改进的阀的色谱系统及其操作方法存在需求，其能够克服或至少使上述讨论的现有技术中涉及的一些缺陷。

发明内容

根据第一总体方面，提供了一种阀，其包括阀盖，所述阀盖具有经其延伸的多个处理管道，所述多个处理管道中的每一个在阀盖界面处的处理端口终止。所述阀还包括阀体，所述阀体限定面对所述阀盖界面的阀体界面；隔膜，所述隔膜位于所述阀盖界面和所述阀体界面之间，越过所述处理端口；净化管线，所述净化管线设置为经过所述阀盖和所述阀体中的一个，所述净化管线具有入口和出口。所述阀还包括密封组件，所述密封组件位于所述阀体内，所述密封组件构造并定位为阻塞经所述隔膜泄漏的流体，使得经所述隔膜泄漏的流体经由所述阀的净化管线的出口排出。