CN102946989B - 用于微反应器模块的流体连接器 - Google Patents

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Abstract

一种端面密封流体连接器（20），用以在微反应器（10）中玻璃、玻璃陶瓷和/或陶瓷流体模块（12）之间的流体连接和/或互联，并且包括具有圆形第一端面（26）的连接器体部（22），所述圆形第一端面（26）具有用以保持一个或多个O形环（30）的凹部（28）。所述连接器体部（22）具有第一端区（32），所述第一端区（32）具有直径（36）在3mm到25mm范围内的圆柱形外表面（34），所述外表面（34）沿所述连接器体部（22）从所述第一端面（26）延伸。所述第一端区（32）的所述外表面（34）具有周向凹部（38），所述周向凹部（38）将所述第一端区（32）分成邻近于所述第一端面（26）的近部（40）以及通过所述周向凹部（38）与所述近部（40）隔开的远部（42）。保持环（48）座置在所述周向凹部中，并且圆筒形周向加强和/或保护环（50）围绕所述第一端区（32）的所述近部（40），所述加强和/或保护环（50）包括高抗压强度的聚合物。圆筒形套筒（58）围绕所述第一端区（32）和所述加强和/或保护环（50），所述圆筒形套筒（58）包括用以在保持环（48）的远侧接合所述保持环（48）的周向延伸内部支承表面。所述圆筒形套筒（58）还包括在其近部外表面（68）上的外螺纹（66）和在其远部外表面（72）上的抓握表面（70）。

Description

用于微反应器模块的流体连接器
本申请要求于2010年4月19日提交的、申请号为10305405.2的欧洲申请的优先权。
背景技术
本发明总体上涉及用于微反应器模块的流体连接器，并且具体地涉及用于微流体模块的端面密封流体连接器，所述连接器提供强耐压性、强耐化学性并能够密封玻璃、玻璃陶瓷和/或陶瓷微流体模块材料，而对各模块损害的风险较低。
发明内容
一个实施例提供用以在微反应器中玻璃、玻璃陶瓷和/或陶瓷流体模块之间的流体连接和/或互联的端面密封流体连接器，并且包括具有圆形第一端面的连接器体部，所述圆形第一端面具有用以保持一个或多个O形环的凹部。所述连接器体部具有第一端区，所述第一端区具有直径在3mm到25mm范围内的圆柱形外表面，所述外表面沿所述连接器体部从所述第一端面延伸。所述第一端区的所述外表面具有周向凹部，所述周向凹部将所述第一端区分成邻近于所述第一端面的近部以及通过所述周向凹部与所述近部隔开的远部。保持环座置在所述周向凹部中，并且圆筒形周向加强和/或保护环围绕所述第一端区的所述近部，所述加强和/或保护环包括高抗压强度的聚合物。圆筒形套筒围绕所述第一端区和所述加强和/或保护环，所述圆筒形套筒包括用以在保持环的远侧接合所述保持环的周向延伸内部支承表面。所述圆筒形套筒还包括在其近部外表面上的外螺纹和在其远部外表面上的抓握表面。
最终的连接器提供在微反应环境中用以互连各微流体模块的经济但具有高抗压性和强抗化学性的装置。在以下具体实施方式中将会阐述其他特征和优势，通过以下描述，这些特征和优势对于本领域的普通技术人员是显而易见的，并且通过实现如本文包括以下具体实施方式、所述权利要求以及附图中所描述的实施例而得到认可。
应当理解的是，前面的总体描述和以下的详细描述仅是示例性的，并且意为理解权利要求的本质和特性提供总览或框架。附图被包括以提供进一步的理解，并且合并入本说明书，还构成本说明书的一部分。附图示出了一个或多个实施例，并与具体实施方式一起用于解释各种实施例的原理和操作。
附图说明
图1是流体模块12的示意图；
图2是多个流体模块12通过连接器20连接而形成微反应器10的示意图；
图3是连接器20的一个实施例的横截面图；
图4和图5是连接器20的第二实施例和第三实施例的透视图。
具体实施方式
现在将详细参照附图，其中，附图示出了本文总体上所述方法和装置的特定实例。在所有附图中，只要可能，相同的附图标记都用于表示相同或相似的部件。
图1是由本发明的发明者和/或其同事所开发的一种类型的流体模块12的示意图。模块12是大体平面形状的，并且其中通常包括反应剂或工艺流体路径R，工艺流体可流动通过该路径R；还包括热流体路径T，热控流体可以相对于流体路径R中的主要流动方向以并流(如图所示)、逆流或错流的方式流动通过路径T。在路径R和/或T中，可以有一个或多个输入口14或输出口16。如图1所示，输入口14或输出口16通常定位于模块12的一个或多个主平面上。在某些模块中，如图1中示意性示出的模块12，热流体路径可以分成两个子路径，每个子路径都沿模块12的多个大外表面中的一个放置，并且反应剂或工艺流体路径R可以放置于所述两个子路径之间。例如，在诸如US6595232、US20100068107和WO2008106161等都被转让给本发明受让人的专利相关公开文本中，可以找到关于模块12的更多细节和对形成这种模块有用的工艺。
图2是互连以形成反应器10的各模块12的无限多可能安置方式中的一种的示意图。所述各模块通过连接器20流体互连。例如，在诸如WO2007131925等已转让给本发明受让人的公开文本中，可以找到关于某些类型的流体互连装置和机械互连装置的更多细节，模块12可以通过这些细节制得以形成反应器10。
图3是连接器20的一个实施例的横截面图。根据本公开的一个实施例，并且如图3总体上示出的，设置端面密封流体连接器20用以微反应器10内部的特别是玻璃、玻璃陶瓷和/或陶瓷流体模块12之间的流体连接和/或互连。连接器20包括连接器体部22，连接器体部22具有从圆形第一端面26延伸穿过连接器体部22的流体通道24。第一端面26具有用以保持一个或多个O形环的凹部28。连接器体部22具有第一端区32，第一端区32具有从第一端面26沿连接器体部22延伸的圆柱形外表面34，圆柱形外表面34的直径36在3mm到25mm范围内。第一端区32的外表面34具有周向凹部38，周向凹部38将第一端区32分成邻近于第一端面26的近部40，以及通过周向凹部38与近部40隔开的远部42。优选地，第一端区32中的流体通道24在直径36中定中，并且其直径44在1mm到5mm的范围内。理想的是，连接器体部22在第一端区32处的壁厚46在0.8mm到10mm的范围内。具有内径和外径的保持环48座置在周向凹部38中。
圆筒形周向加强和/或保护环50围绕第一端区32的近部40。环50的内径52等于或大于直径36，使得其可以容易地套置第一端区32的近部40的圆柱形外表面34。环50还具有1mm到8mm范围内的壁厚54以及2mm到15mm范围内的轴向长度56。环50包括高抗压缩强度的聚合物，理想的是聚醚醚酮(PEEK)或者相似的高性能材料。
圆筒形套筒58围绕第一端区32和加强和/或保护环50。套筒58包括(a)内径等于或大于环50的外径的近部内表面60，以及(b)内径等于或大于第一端区32的外表面34的直径36并且小于保持环48的外径49的远部内表面62，以及(c)在近部内表面60和远部内表面62之间延伸的周向延伸内部支承面64，周向延伸内部支承面64在保持环48的远侧与保持环48接合。圆筒形套筒58还包括位于其近部外表面68上的外螺纹66和其远部外表面72上的抓握表面70。
理想的是，从第一端区32的远端到第一端区32的近端或近端附近，除了周向凹部38外，连接器体部22的第一端区32的直径36是一致的。
根据一个可替换实施例，连接器20是双端的，即，连接器20还包括圆形第二端面126，第二端面126还具有用以保持一个或多个O形环(未示出)的凹部128。并且，连接器体部22具有第二端区132，第二端区132同样具有从第二端面126沿连接器体部22延伸的圆柱形外表面134，圆柱形外表面134的直径36在3mm到25mm的范围内。第二端区132的外表面134具有周向凹部138，周向凹部138将第二端区132分成邻近第二端面126的远部140和通过周向凹部138与远部140隔开的近部142。理想的是，第二端区132内的流体通道24同样在直径36中定中，并且其直径44在1mm到5mm的范围内。理想的是，连接器体部22在第二端区132处具有同样的壁厚46，该壁厚在0.8mm到10mm的范围内。
通常可能需要最小化反应器10内邻近的流体连接的模块12之间的距离，使得整个反应器尺寸最小化。如果邻接模块12之间的距离因此是最小的，那么需要圆柱形外表面34和圆柱形外表面134结合在一起，并且彼此连续，形成连接器体部22的单个较长的圆柱形外表面。
在需要更长的连接器或者需要改变方向的连接器的情况下，连接器20可以具有通过连接器体部22的多边形中区74结合在一起的圆柱形外表面34和圆柱形外表面134，例如，如图4所示。并且，流体通道24延伸通过中区74，中区74内的最小壁厚(未示出)至少与壁厚46的大小相等，使得避免产生对抗压性有负面影响的薄弱位置。
如图5中的透视图所示，根据另一个实施例，连接器20还包括第三端面226，第三端面226具有进入与流体通道24流体连接的分支通道224的开口。
理想的是，连接器20的连接器体部22包括全氟烷氧基树脂(PFA)，或由全氟烷氧基树脂形成，或者可替换地，包括聚四氟乙烯(PTFE)，或由聚四氟乙烯形成。作为另一个可替换实施例，连接器体部22可以包括氧化铝，或由氧化铝形成。
套筒58可以包括不锈钢，或由不锈钢形成。
理想的是，加强和/或保护环50在保持环48的近侧抵接保持环48，并且延伸到距第一端面26不近于0.4mm的位置。使用像聚醚醚酮等高性能化合物显著地加强由聚四氟乙烯或全氟烷氧基树脂形成的连接器体部22，特别是如果这些材料在接近它们指定极限的高温或高压环境下使用时。保持到端面26的距离为至少0.4mm有助于保证：对于特定的O形环尺寸和相关联的凹部，即使由聚四氟乙烯或全氟烷氧基树脂形成的连接器体部22在使用过程中有些软化，相关联的O形环也可以总是在适当的压缩之下。
可替换地，如果需要加强和/或保护环50来限定或确定O形环的压缩度，那么加强和/或保护环50可以延伸超出第一端面26至少0.4mm。
与由高强度聚合物形成的环50相比，理想的是，具有与保持环48的远部表面接触的支承面64的套筒58沿连接器体部22延伸到距第一端面26不近于1.8mm的位置。此有助于确保作为套筒优选材料的金属不会使玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷(模块12的优选材料)收缩以及因此对模块12的材料(理想的是玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷)产生损坏。
抓握表面70可以包括以下一者或两者：粗糙表面和成形以接收扳手或其它旋转工具的表面。
最终的连接器提供在微反应环境中互连各微流体模块的经济但具有高抗压性和强抗化学性的装置。
本文中所公开的方法和/或装置一般在执行以下任何工艺过程中是有用的：涉及在微结构中混合、分离、提取、结晶、沉淀或以其它方式处理流体或流体的混合物，包括流体的多相混合物——并且包括也可以包含固体的流体多相混合物的流体或流体混合物。该处理过程可以包括物理处理、限定为导致有机物、无机物内部互变或者有机物和无机物同时互变的处理的化学反应、生化处理或者任何其它形式的处理。以下非限定性清单中的反应可以通过所公开的方法和/或设备进行：氧化反应；还原反应；取代反应；消去反应；加成反应；配位体交换反应；金属交换反应；以及离子交换反应。更具体地，以下非限定性清单中的任何反应可以通过所公开的方法和/或设备进行：聚合反应；烷化反应；脱烷基化反应；硝化反应；过氧化反应；磺化氧化反应；环氧化反应；氨氧化反应；氢化反应；脱氢反应；有机金属的反应；贵金属化学反应/均质催化剂反应；羰基化反应；硫羰基化反应；烷氧基化反应；卤代反应；脱卤化氢反应；脱卤反应；加氢甲酰基化反应；羧化反应；脱羧反应；胺化反应；芳基化反应；缩氨酸耦合反应；醇醛缩合反应；环缩合反应；脱氢环化反应；酯化反应；酰胺化反应；杂环合成反应；脱水反应；醇解反应；水解反应；氨解反应；醚化反应；酶法合成反应；缩酮化反应；皂化反应；异构化反应；季铵化反应；甲酰化反应；相转移反应；甲硅烷基化反应；腈合成反应；磷酸化反应；臭氧分解反应；叠氮化学反应；置换反应；硅氢加成反应；偶联反应；以及酶促反应。
对于本领域普通技术人员，明显的是，可以在不偏离本发明的精神或范围的情况下做出各种修改和变体。

Claims (15)

1.一种端面密封流体连接器，用以在微反应器中玻璃、玻璃陶瓷和/或陶瓷流体模块之间的流体连接和/或互联，所述连接器包括：
连接器体部，所述连接器体部具有从圆形第一端面延伸穿过所述连接器体部的流体通道，所述第一端面具有用以保持一个或多个O形环的凹部，所述连接器体部具有第一端区，所述第一端区具有从所述第一端面沿所述连接器体部延伸的圆柱形外表面，所述圆柱形外表面的直径在3mm到25mm范围内，所述第一端区的所述圆柱形外表面具有周向凹部，所述周向凹部将所述第一端区分成邻近于所述第一端面的近部以及通过所述周向凹部与所述近部隔开的远部，所述第一端区中的流体通道在所述直径中定中，并且所述流体通道的直径在1mm到5mm的范围内，所述连接器体部在所述第一端区处的壁厚在0.8mm到10mm的范围内；
保持环，所述保持环座置在所述周向凹部中，并且具有内径和外径；
圆筒形周向加强和/或保护环，所述加强和/或保护环围绕所述第一端区的所述近部，所述加强和/或保护环的内径等于或大于所述直径，使得其可以容易地套置在所述第一端区的所述近部的所述圆柱形外表面上，所述加强和/或保护环还具有在1mm到8mm范围内的壁厚以及2mm到15mm范围内的轴向长度，所述加强和/或保护环包括高抗压缩强度的聚合物；以及
圆筒形套筒，所述圆筒形套筒围绕所述第一端区和所述加强和/或保护环，所述圆筒形套筒包括内径等于或大于所述加强和/或保护环的外径的近部内表面，以及内径等于或大于所述第一端区的所述外表面的直径并且小于所述保持环的所述外径的远部内表面，以及在所述近部内表面和所述远部内表面之间延伸以在保持环的远侧与保持环接合的周向延伸内部支承面，所述圆筒形套筒还包括位于其近部外表面上的外螺纹和其远部外表面上的抓握表面。
2.如权利要求1所述的连接器，其特征在于，从所述第一端区的远端到所述第一端区的近端或近端附近，除了所述周向凹部外，所述连接器体部的所述第一端区的所述直径是一致的。
3.如权利要求1或2所述的连接器，还包括圆形第二端面，所述第二端面具有用以保持一个或多个O形环的凹部，所述连接器体部具有第二端区，所述第二端区具有从所述第二端面沿所述连接器体部延伸的圆柱形外表面，所述圆柱形外表面的直径在3mm到25mm的范围内，所述第二端区的所述圆柱形外表面仅由周向凹部中断，所述周向凹部将所述第二端区分成邻近所述第二端面的远部和通过所述周向凹部与所述远部隔开的近部，所述第二端区内的流体通道在所述直径中定中，并且所述流体通道的直径在1mm到5mm的范围内，所述连接器体部在所述第二端区处的壁厚在0.8mm到10mm的范围内。
4.如权利要求3所述的连接器，其特征在于，所述圆柱形外表面和所述圆柱形外表面结合在一起，并且彼此连续，形成所述连接器体部的单个较长的圆柱形外表面。
5.如权利要求3所述的连接器，其特征在于，所述圆柱形外表面和所述圆柱形外表面通过所述连接器体部的多边形中区结合在一起，所述流体通道延伸通过所述中区，并且在所述中区内具有至少与所述壁厚大小相等的最小壁厚。
6.如权利要求5所述的连接器，其特征在于，所述连接器还包括第三端面，所述第三端面具有进入与所述流体通道流体连接的分支通道的开口。
7.如权利要求1所述的连接器，其特征在于，所述连接器体部包括全氟烷氧基树脂(PFA)。
8.如权利要求1所述的连接器，其特征在于，所述连接器体部包括聚四氟乙烯(PTFE)。
9.如权利要求1所述的连接器，其特征在于，所述连接器体部包括氧化铝。
10.如权利要求1所述的连接器，其特征在于，所述加强和/或保护环包括聚醚醚酮(PEEK)。
11.如权利要求1所述的连接器，其特征在于，所述圆筒形套筒包括不锈钢。
12.如权利要求1所述的连接器，其特征在于，所述加强和/或保护环在保持环的近侧抵接所述保持环，并且延伸到距所述第一端面不近于0.4mm的位置。
13.如权利要求1所述的连接器，其特征在于，所述加强和/或保护环在保持环的近侧抵接所述保持环，并且延伸超出所述第一端面至少0.4mm。
14.如权利要求1所述的连接器，其特征在于，具有与所述保持环的远部表面接触的支承面的所述圆筒形套筒沿所述连接器体部延伸到距第一端面不近于1.8mm的位置。
15.如权利要求1所述的连接器，其特征在于，所述抓握表面包括以下一者或两者：成形以接收扳手或其它旋转工具的表面和粗糙表面。
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