CN103748396A - 用于将管道附连于端口的可重复使用的配件 - Google Patents

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Abstract

描述一种用于将管道附连于端口的可重复使用的配件。配件包括壳体、弹簧、固持器和帽。固持器能够将管道锁定在配件中，以及对管道解锁。配件在两个流体管道的接合部处提供不透流体的高压密封和基本上零空隙容积。配件是可移除、可重复使用和可更换的，并且允许使用者将毛细管连接和再次连接于流体端口，而不使套圈永久地结合于特定毛细管，以及因而结合于特定端口。如果配件的一部分或全部在使用期间损坏，则可更换配件。

Description

用于将管道附连于端口的可重复使用的配件
相关申请的交叉引用
本申请要求早先提交的2011年8月26日提交的名称为“Reusable Fitting for Attaching a Conduit to a Port(用于将管道附连于端口的可重复使用的配件)”的美国临时专利申请序列No. 61/527,638，2011年8月26日提交的名称为“Chromatography Apparatus with Diffusion-Bonded Coupler(设有扩散结合式联接器的色谱法设备)”的美国临时专利申请序列No. 61/527,639，2011年8月26日提交的名称为“Liquid-Chromatography Conduit Assemblies Having High-Pressure Seals(具有高压密封件的液体色谱法管道组件)”的美国临时专利申请序列No.61/527,747，2011年8月26日提交的名称为“Electrospray Assembly for a Microfluidic Chromatography Apparatus(用于微流体色谱法设备的电喷射组件)”的美国临时专利申请序列No.61/527,648，以及2012年4月9日提交的名称为“Chromatography Column Assembly(色谱柱组件)”的美国临时专利申请序列No.61/621,852的优先权，这些申请通过引用而整体地结合在本文中。
技术领域
本发明大体涉及用于将管道附连于端口的可重复使用的配件。更特别地，本发明的一些实施例涉及用于在高压力流体系统(诸如高性能液体色谱法(HPLC)系统)中使用的可移除和可更换的配件。
背景技术
毛细管HPLC系统典型地需要钢套圈来将毛细管连接于金属或塑料流体端口，以在毛细管和嵌在端口内的管道之间提供不透流体的密封和基本上零空隙容积。在这种连接中，毛细管保持在具有钢套圈和压缩螺母的配件中。压缩螺母挤压在套圈上，以使配件抓住毛细管，并且因此毛细管被挤压成与嵌在端口中的管道的入口或出口直接接触。一旦连接好，钢套圈就永久地固定于毛细管，并且因此仅可用于特定端口。如果配件移动到不同的端口，即使小制造公差也一般会导致空隙容积或干扰，这可造成损坏，并且/或者使钢套圈不恰当地承座。此外，由于钢套圈永久地附连于毛细管，故如果配件的一部分在使用期间损坏，则丢弃整个配件和安装新配件，因为无法简单地移除或更换配件的任何部分。
如本领域中已知的，用于在HPLC系统中使用的不可移除、不可重复使用的和不可更换的钢套圈存在备选方案，诸如聚四氟乙烯套圈和高性能聚醚醚酮配件。但是，聚四氟乙烯套圈的压力局限在几千磅/平方英寸(psi)以下，而高性能聚醚醚酮配件具有有限的可重复使用性，因为聚醚醚酮密封锥在持续使用中可被损坏。
发明内容
在一方面，本发明的特征在于一种用于将管道附连于端口的可重复使用的配件。可重复使用的配件包括壳体、弹簧、固持器和帽。壳体在壳体的近端处包括套圈部分。弹簧与壳体处于物理连通。固持器设置在弹簧和壳体之间。固持器具有用于允许管道的远侧部分进入的开口，以及固持特征，该固持特征固定于管道的近端，以限制管道沿远侧方向沿轴向移动。固持器限定供管道的固持特征穿过的偏心开口。帽与弹簧连通，以使弹簧推压抵靠固持器，从而沿近侧方向推压管道。
在另一方面，本发明的特征在于一种液体色谱法装置，其包括用于传送流体的管道、与管道处于流体连通的端口，以及用于将管道附连于端口的配件。配件包括壳体和弹簧，该壳体在壳体的近端处具有套圈部分，该弹簧与壳体处于物理连通。配件还包括固持器和帽。固持器设置在弹簧和壳体之间。固持器具有用于允许管道的远侧部分进入且与固持特征处于物理连通的开口，该固持特征固定于管道的近端，以限制管道沿远侧方向沿轴向移动。固持器限定供管道的固持特征穿过的偏心开口。帽与弹簧处于物理连通，以使弹簧推压抵靠固持器，以使固持器沿近侧方向推压管道。
在又一方面，本发明的特征在于一种套件，其具有能够组装成形成用于将管道附连于端口的可重复使用的配件的构件。可重复使用的配件包括壳体，该壳体在壳体的近端处具有套圈部分。可重复使用的配件还包括与壳体处于物理连通的弹簧，以及设置在弹簧和壳体之间的固持器，以及帽。固持器具有用于允许管道的远侧部分进入且与固持特征处于物理连通的开口，该固持特征固定于管道的近端，以限制管道沿远侧方向沿轴向移动。固持器限定供管道的固持特征穿过的偏心开口。帽与弹簧处于物理连通，以使弹簧推压抵靠固持器，以使固持器沿近侧方向推压管道。
附图说明
通过结合附图参照以下描述，可更好地理解本发明的以上优点和另外的优点，其中，相同附图标记在各图中表示相同元件和特征。为了清楚起见，可在每幅图中没有标示每个元件。不必按比例制图，而是重点示出本发明的原理。
图1是根据本发明的可重复使用的配件的实施例的示图。
图2是根据本发明的可重复使用的配件的实施例的横截面图。
图3是用于图2的可重复使用的配件的壳体的横截面图。
图4A是用于图2的可重复使用的配件的固持器的横截面侧视图。
图4B是图4A中显示的固持器的端视图。
图5是用于图2的可重复使用的配件的帽的横截面图。
图6A是根据本发明的处于脱开构造的液体色谱法装置的实施例的一部分的横截面图。
图6B是用于图6A中显示的液体色谱法装置的部分的联接构造的横截面图。
具体实施方式
在说明书中引用“一个实施例”或“实施例”表示关于该实施例所描述的特定特征、结构或特性包括在教导的至少一个实施例中。在说明书中引用特定实施例不必全部引用同一实施例。
现在将参照附图中显示的其示例性实施例来更详细地描述本教导。虽然与各种实施例和示例结合起来描述本教导，但不意于使本教导局限于这样的实施例。相反，如本领域技术人员将认识到的，本教导包含各种备选方案、修改和等同物。能够了解本文教导的本领域技术人员将认识到在本文描述的本公开的范围内的额外的实现、修改和实施例以及其它使用领域。
如本文所用，用语“基本上”可用来修饰任何数量表示，可容许该任何数量表示有改变，而不对与其相关的基本功能引起变化。
如本文所用，用语“毛细管”指的是内径不超过大约300µm的管。取决于上下文，词语“毛细管”和“管道”可在本文中交换使用。
如本文所用，用语“固持特征”指的是构建或构造在管道上的任何东西，当保持在配件中时，其限制管道的轴向移动。
在简要概述中，本发明涉及一种配件，其部分地包括由聚醚醚酮等形成的套圈，以及能够将管道锁定在配件中以及对管道解锁的固持器。配件在处于高压的两个流体管道的接合部处提供不透流体的密封和基本上零空隙容积，在一些实施例中，该高压可超过20000psi。配件是可移除、可重复使用和可更换的，并且允许使用者将毛细管连接和再次连接于流体端口，而不将套圈永久地地结合于特定毛细管，以及因而结合于特定端口。如果配件的一部分或全部在使用期间损坏，则可更换配件。
图1是可重复使用的配件10的示意图，其包括具有套圈部分14的壳体12，以及固持器16。套圈部分14具有膛孔，该膛孔限定用于接收管道18的通道，并且套圈部分14构造成被金属或塑料端口的内凹式容座接收。套圈部分14例如由聚醚醚酮或聚醚醚酮型聚合物形成。套圈部分14可如显示的与壳体12集成，或者可为独立的部件。
管道18保持在配件10中，并且挤压到容座中，以与嵌在端口中的管道的入口或出口匹配。可使用对套圈部分14施加的任何适当的力来实现压缩，诸如螺钉压缩力、弹簧力、夹持力，或者这些力中的一个或更多个的组合，同时允许随后管道18与套圈部分14分开，而不损坏管道18。换句话说，套圈部分14未由于压缩而永久地附连于管道。
如本文所用，词语“固持器”表示具有使得能够将管道18锁定于配件或者使管道18从配件解锁的结构的任何物体。固持器16可为壳体12的一部分，或者可为定位在壳体12的内部或外部的独立部件。固持器16具有与由套圈部分14限定的通道对齐的开口，用于接收管道18。固持器16包括一个或更多个锁定区域20或锁定机构。经由示例，锁定区域20可接合一个或更多个钩、带、槽口、凹槽、销、凸缘或类似的特征。锁定区域20可通过将管道18的固持特征22联接到锁定区域中来锁定管道18。另外，结构20可通过允许固持特征22绕过锁定区域20施加的阻碍来对管道18解锁。在各种实施例中，与管道18相关联的固持特征22是设置在管道18的一部分上的钢鞘、涂在管道18的表面上的材料，或者在管道18上构造或成形的任何东西，其可与锁定区域20相互作用，以限制管道18在配件10内沿轴向移动。
图2是根据本发明的可重复使用的配件30的一个实施例的横截面图。配件30包括壳体32、弹簧34、固持器36和帽38。在图3中单独显示壳体32，并且壳体32包括在近端处的套圈部分40，以及在远侧端处限定室43的内表面42。壳体可具有任何适当的形状，例如，示出的壳体32具有圆形横截面，但其它多边形横截面形状是可行的。壳体32由任何适当的材料制成，诸如聚合物材料或金属材料。虽然显示为单件壳体32，但在一些备选实施例中，壳体包括两个或更多个部件。在其它实施例中，套圈部分40可为与壳体32的其余部分独立的部件。示出的套圈部分40具有膛孔44，膛孔44限定用于接收管道的通道。在一些实施例中，膛孔44的内径不超过大约300µm。室43的宽度(或直径)大于膛孔44的宽度(或直径)。套圈部分40在形状和大小上构造成与端口的内凹式容座相容，使得套圈部分40可上紧到端口中。套圈部分40由聚醚醚酮或类似的材料形成，诸如聚醚醚酮型聚合物，但在其它实施例中，套圈部分40可由其它材料构成，诸如石墨或聚酰亚胺。
参照图2和图3两者，弹簧34设置在壳体32的室43中。固持器36在最接近套圈部分40的端部处设置在室43的内部。壳体32具有带螺纹内表面45和在套圈部分40附近的带螺纹外表面47，带螺纹内表面45接合帽38上的带螺纹表面，带螺纹外表面47构造成附连于端口。弹簧34在固持器36和帽38之间设置在室43中。经由示例，弹簧34可为螺旋弹簧(如显示的)、簧片、可压缩弹性垫圈、由可压缩材料形成的空心圆筒等，使得当弹簧34在固持器36和帽38之间经受压缩时施加力，以使固持器36在壳体32的室43内保持固定就位。因此，固持器36沿近侧方向(即，图的左边)推压管道18。
在一些优选实施例中，固持特征包括设置在管道18的近侧部分上的套管46。套管46接合固持器36的结构，以限制管道18沿远侧方向(即，图的右边)沿轴向移动。
在一个实施例中，壳体32不包括图2中显示的套圈部分40。相反，可更换的帽设置在管道或套管的近侧部分的端部处。经由示例，帽可由聚醚醚酮型聚合物制成，并且在形状上设置成保持在管道或套管的端部处。随着配件被推压到容座中以将管道联接于端口，弹簧的压缩施加足以在管道的端面处提供面密封的轴向力。在另一个备选实施例中，使用可更换的垫圈代替帽，以将管道的端面密封于容座内的端口。可移除帽或垫圈，并且当配件再次附连于容座，或者固定于不同容座中的端口时，可选地用另一个帽或垫圈代替该帽或垫圈。
图4A是用于图2的可重复使用的配件30的固持器36的横截面侧视图，并且图4B是对应于从图4A的左边到右边的方向看的固持器36的端视图。固持器36在一端处包括用以接收弹簧34的一端的内表面50，并且在另一端处包括槽口52，槽口52与壳体的套圈部分中的通道对齐，用于接收管道。槽口52包括具有周长的第一内表面54和周长小于第一内表面54的周长的第二内表面56。锁定区域由内表面54和56共同限定。第一内表面54限定足以接收管道上的套管(固持特征)的开口，而第二内表面56具有无法接收套管但仍然足以允许管道穿过的较小周长。
偏心开口58在槽口52的一端处限定解锁区域。偏心开口58是用于两个内表面54和56的径向延伸部，其通过绕过由第二内表面56限定的锁定区域提供的阻碍来允许管道的近侧部分(包括套管)穿过固持器36。当管道和套管沿径向移动向固持器36的中心(即，朝向轴线57)时，一旦套管遇到由第二内表面56限定的狭窄开口，沿远侧方向的轴向运动就被阻止。
在槽口52的离轴线57最远的端部处的直径较大的开口允许使用者使固持特征46穿过固持器36，以及接着移回固持特征46和管道18，以使它们沿着轴线57定位，从而将固持特征46和管道18锁定于配件30。随后可沿远侧方向从配件30脱开地移除固持特征46和管道18，而不损坏它们。配件30可重复用于同一端口中的另一个管道，或者可用来将管道联接于不同的端口。在其它实施例中，可使用其它形状和大小的槽口来将固持特征46和管道18锁定于配件。
图5显示用于图2的可重复使用的配件30的帽38的横截面图。帽38具有膛孔58和在其近端处的内表面60，膛孔58与由图3的壳体32的套圈部分40限定的通道对齐，内表面60限定用于接合弹簧的腔体62。帽38的外表面包括螺纹64，以接合图3的壳体32的室43中的互补螺纹45。再次参照图2，通过旋转将帽38上紧到壳体32中，该旋转使弹簧34推压抵靠固持器36。固持器36进而推压套圈部分40，以密封流体端口。
在本发明的一个实施例中，提供可重复使用的配件的组成部分(诸如图2的配件30)作为套件。组成部分能够组装成形成用于将管道附连于端口的可重复使用的配件。
图6A和图6B是根据本发明的一个实施例的、分别处于脱开构造和联接构造的液体色谱法装置70的一部分的横截面图。示出的部分70包括用于传送流体的管道72、用于与管道74流体连通的端口74，以及配件76。例如，管道72和配件76可类似于图2中显示的管道18和配件30。端口74可为流体入口端口或流体出口端口，例如，泵的输出端口、柱的输入端口、样本注射器端口、阀的端口或T形分流器的端口。例如，端口74可由金属或塑料制成。配件76包括套圈部分78，套圈部分78具有与端口74的内凹式容座80相容的形状和大小，使得套圈部分78可上紧到端口74中。
经由非限制性数字示例，管道72可具有小于或大约300µm的内径。管道72的一部分典型地设置在套管82内，套管82延伸通过配件76的套圈部分78。
配件76的带螺纹部分84与端口74的内凹式容座80的带螺纹部分86匹配。当通过匹配螺纹上紧到端口74中时，配件76向前且抵靠嵌在端口74中的管道88的入口/出口挤压管道72。管道72进而朝帽92向后推压固持器90。装置70在两个管道72和88的接头处提供不透流体的密封和基本上零空隙容积，并且可经受住可超过20000psi的压力。
在一些实施例中，液体色谱法装置是HPLC系统，例如，可从马萨诸塞州的Waters Corporation of Milford获得的ACQUITY UPLC®系统或纳米ACQUITY UPLC®系统的版本。
本领域技术人员将想到本文描述的内容的修改、更改和其它实现，而不偏离声明的本发明的教导。例如，各种实施例包括呈线圈形式的弹簧，构想到其它结构形式的弹簧。例如，弹簧可为具有弹簧常数或其它弹性属性的任何结构或机构，诸如波形垫圈、弹性材料等。因此，本发明不限于在前的说明性描述。

Claims (21)

1. 一种用于将管道附连于端口的可重复使用的配件，包括：
壳体，其在所述壳体的近端处包括套圈部分；
与所述壳体处于物理连通的弹簧；
设置在所述弹簧和所述壳体之间的固持器，所述固持器具有用于允许管道的远侧部分进入的开口，以及固持特征，所述固持特征固定于所述管道的近端，以限制所述管道沿远侧方向沿轴向移动，所述固持器限定供所述管道的固持特征穿过的偏心开口；以及
帽，其与所述弹簧连通，以使所述弹簧推压抵靠所述固持器，从而沿近侧方向推压所述管道。
2. 根据权利要求1所述的配件，其特征在于，所述套圈部分具有膛孔，所述膛孔限定用于接收管道的通道。
3. 根据权利要求2所述的配件，其特征在于，所述壳体的远侧端限定宽度大于所述套圈部分的膛孔的室。
4. 根据权利要求3所述的配件，其特征在于，所述室的至少一部分有内螺纹。
5. 根据权利要求1所述的配件，其特征在于，所述套圈部分由聚醚醚酮形成。
6. 根据权利要求1所述的配件，其特征在于，所述壳体由聚合物或钢形成。
7. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述壳体的外表面有螺纹，用于附连于端口。
8. 根据权利要求1所述的配件，其特征在于，所述固持特征包括设置在所述管道的近侧部分上的套管。
9. 根据权利要求8所述的配件，其特征在于，所述套管由钢形成。
10. 根据权利要求1所述的配件，其特征在于，所述固持器具有在所述固持器的远侧端处的用于接合所述弹簧的内表面，并且其中，所述固持器在所述固持器的近端处具有由两个内表面限定的槽口，所述槽口的一部分与由所述壳体的套圈部分限定的所述通道对齐，用于接收所述管道。
11. 根据权利要求10所述的配件，其特征在于，所述两个内表面包括具有周长的第一内表面和具有周长的第二内表面，所述第一内表面的周长大于所述第二内表面的周长，其中，所述第一内表面允许所述管道的固持特征进入，并且所述第二内表面阻碍所述管道的固持特征，从而限制所述管道沿远侧方向沿轴向移动。
12. 根据权利要求10所述的配件，其特征在于，在所述固持器的近端处的所述槽口进一步相对于所述第一内表面和所述第二内表面包括偏心开口，所述偏心开口是径向延伸部，所述偏心开口允许所述管道的固持特征穿过。
13. 根据权利要求2所述的配件，其特征在于，所述帽具有用以接收所述管道的膛孔，以及内表面，所述内表面限定用以接合所述弹簧的腔体，所述膛孔与由所述壳体的套圈部分限定的所述通道对齐。
14. 根据权利要求4所述的配件，其特征在于，所述帽的表面有螺纹，用于接合所述室的内螺纹部分，以使得能够将所述帽上紧于所述壳体。
15. 一种液体色谱法装置，包括：
用于传送流体的管道；
与所述管道处于流体连通的端口；以及
用于将所述管道附连于所述端口的配件，所述配件包括：
壳体，其在所述壳体的近端处具有套圈部分；
与所述壳体处于物理连通的弹簧；
设置在所述弹簧和所述壳体之间的固持器，所述固持器具有用于允许所述管道的远侧部分进入且与固持特征处于物理连通的开口，所述固持特征固定于所述管道的近端，以限制所述管道沿远侧方向沿轴向移动，所述固持器限定供所述管道的固持特征穿过的偏心开口；以及
帽，其与所述弹簧处于物理连通，以使所述弹簧推压抵靠所述固持器，以使所述固持器沿近侧方向推压所述管道。
16. 根据权利要求15所述的液体色谱法装置，其特征在于，所述壳体的外表面有螺纹，用于附连于所述端口。
17. 根据权利要求15所述的液体色谱法装置，其特征在于，所述套圈部分由聚醚醚酮形成。
18. 根据权利要求15所述的液体色谱法装置，其特征在于，所述壳体由聚合物或钢形成。
19. 根据权利要求15所述的液体色谱法装置，其特征在于，所述固持特征包括设置在所述管道的近侧部分上的套管。
20. 根据权利要求19所述的液体色谱法装置，其特征在于，所述套管包括钢。
21. 一种套件，其具有能够组装成形成用于将管道附连于端口的可重复使用的配件的构件，所述可重复使用的配件包括：
壳体，其在所述壳体的近端处具有套圈部分；
与所述壳体处于物理连通的弹簧；
设置在所述弹簧和所述壳体之间的固持器，所述固持器具有用于允许管道的远侧部分进入且与固持特征处于物理连通的开口，所述固持特征固定于所述管道的近端，以限制所述管道沿远侧方向沿轴向移动，所述固持器限定供所述管道的固持特征穿过的偏心开口；以及
帽，其与所述弹簧处于物理连通，以使所述弹簧推压抵靠所述固持器，以使所述固持器沿近侧方向推压所述管道。
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