CN104981690B - 流体连接装置、组件及相关方法 - Google Patents

Abstract

一种流体连接装置包括壳体以及插入到壳体中的活塞、弹簧和盖。弹簧包括弹簧垫圈组并且能够在盖和活塞之间压缩。盖与壳体螺纹配合并且能够移动到与弹簧接触。可以通过以下方法以密封的方式将该装置连接到部件：将套圈插入到活塞和部件之间，使导管插入通过壳体并插入到部件中，并且使壳体与部件螺纹配合，从而使套圈压靠弹簧并移动活塞。该装置可以以压缩负荷变化最小的方式手动连接到位。活塞和弹簧对热循环效应不敏感，这减少了对重新紧固的需要。

Description

流体连接装置、组件及相关方法

相关申请

本申请主张于2013年2月6日提交的、名称为“FLUIDIC COUPLING DEVICES，ASSEMBLIES，AND RELATED METHODS”的美国临时专利申请No.61/761,410的优先权，该申请的全部内容通过引用的方式而结合于此。

技术领域

本发明一般涉及流体连接，具体涉及需要使用套圈的流体连接。

背景技术

套圈可以用于在两个部件之间形成无泄漏的流体连接。套圈可用在需要小规模的流体流动的应用(例如，分析仪器和微流体装置)中，并且因此套圈的尺寸可以设计为通过使用管接头或三头接头连接例如毛细管的小口径导管或与其它部件配合的小口径导管，或者在两个导管之间建立密封连接。可以通过固体与固体密封来形成连接，通过将两个表面匹配在一起来确保该密封，该两个表面中的一者是套圈的外表面。连接可以通过由以下方式实现的机械压缩来形成：将扭矩施加到压缩螺母或等同部件使得螺母抵靠套圈。基于设计，可以手动地(即，手力紧固(hand-tightening)或手指紧固(finger-tightening))或者借助于扳手或其它工具施加扭矩。

在传统的利用套圈的流体连接的典型示例中，导管插入通过套圈的孔，并且导管和套圈插入到管套结构或其它结构的内部，由此，套圈形成密封接口。导管还经过压缩螺母。螺母旋在管套上并被旋转(旋拧)。旋转使螺母轴向移动到与套圈直接接触。结果，在螺母的旋转所传递的压力的作用下，套圈轴向移动到与管套的内表面接触，从而在套圈和套圈抵靠的内表面之间建立密封接口。套圈还可以设计为使得压缩负荷还引起套圈抵靠导管留在套圈的孔中的部分。

该类型和其它类型的传统流体连接具有缺点。传统的流体连接在螺母的旋转期间没有为用户提供感觉和限制扭矩或力发展(develop)的机构，这可能导致用户从一个连接部位向另一个连接部位施加的压缩负荷变化较大。此外，根据流体连接工作所处的系统或环境，流体连接可能易于受到热循环的影响。热循环可能是显著的，该热循环例如为从-80℃(低温冷却液N₂)到400℃的范围。热循环可能引起固体部件热膨胀和收缩，并且由于退火可能引起材料松弛。因此，热循环不利地影响密封接口的可靠性。具体而言，热循环可能降低固体与固体接口处的密封压力，并且因此引起不期望的流体泄露，这要求重新紧固螺母以重新创建密封压力或者在一些情况下需要更换连接组件的一个或多个部件。密封压力和固体与固体接口上保持的压缩负荷成比例。由于，该系统几乎没有弹性，这样的接口对施加的接触压力的水平非常敏感。因此，由于热循环或其它原因压力稍微降低就可能导致流体泄露。

总之，当前需要改进流体连接。还需要提供一种能够一致地施加压力的流体连接，而无需测量扭矩或压缩负荷。还需要提供一种在经过多次工作循环之后在需要维修之前仍保持可靠的密封接口的流体连接。还需要提供一种对热循环的敏感度最小的连接装置。

发明内容

为了全部或部分解决上述问题，和/或本领域的技术人员可能注意到的其它问题，本文提供了方法、过程、系统、设备、仪器、和/或装置，如在下述实施方式中通过示例描述。

根据一个实施例，一种液体连接装置，包括：壳体，其包括第一壳体端、第二壳体端和壳体孔，所述壳体孔沿轴线从所述第一壳体端延伸到所述第二壳体端；套圈，其包括锥形外表面并且能够插入到所述壳体孔中；活塞，其能够插入到所述壳体孔中使得所述活塞接触所述套圈；弹簧，其包括轴向串联的弹簧垫圈并且能够插入到所述壳体孔中使得所述活塞位于所述弹簧和所述套圈之间；以及盖，其能够插入到所述壳体孔中并且与所述弹簧接触，所述盖与所述第一壳体端螺纹配合，其中，所述盖或所述壳体的旋转压缩所述弹簧并且使所述活塞移动抵靠所述套圈，使得一起压缩所述锥形外表面和锥形内表面，并且其中，所述锥形内表面选自包括所述活塞的锥形内表面和能够附装到所述第二壳体端的主体的锥形内表面的群组。

根据另一个实施例，所述流体连接装置包括抓握部件，所述部件从所述壳体向外延伸并且构造成由使用者抓握以有助于手动旋转所述壳体。

根据另一个实施例，所述活塞包括所述锥形内表面，并且所述盖或所述壳体的旋转使所述锥形内表面移动到与所述锥形外表面接触。

根据另一个实施例，所述主体包括所述锥形内表面，并且所述盖和所述壳体的旋转使所述锥形外表面移动到与所述锥形内表面接触。

根据另一个实施例，所述流体连接装置包括第一导管，所述第一导管延伸通过所述第一盖、所述第一弹簧、所述第一活塞或所述第一套圈的各自的孔，其中，所述第一锥形外表面和所述第一锥形内表面的压缩一起使所述第一套圈压靠所述第一导管；以及第二导管，所述第二导管延伸通过所述第二盖、所述第二弹簧、所述第二活塞和所述第二套圈的各自的孔，其中，所述第二锥形外表面和所述第二锥形内表面的压缩一起使所述第二套圈压靠所述第二导管，并且所述第一导管和所述第二导管沿轴线流体连通。

根据另一个实施例，流体连接套件包括流体连接装置。流体连接装置的部件可以包括壳体、活塞、弹簧和盖。部件可以被全部拆解，一个或多个部件可以被一起组装，或者所有部件可以被一起组装。在一些实施例中，流体连接套件可以包括一个或多个套圈。在一些实施例中，流体连接套件可以包括一个或多个导管。

根据另一个实施例，流体组件包括：流体连接装置；主体，所述主体包括主体孔并且能够与所述第二壳体端螺纹配合；以及导管，所述导管延伸通过所述盖、所述弹簧、所述活塞和所述套圈的各自的孔使得所述导管与所述主体孔连通或延伸到所述主体孔中，其中，所述壳体相对于所述主体的旋转一起压缩所述锥形外表面和所述锥形内表面以在所述锥形外表面和所述锥形内表面之间形成流体密封，使并且所述套圈压靠所述导管。

根据另一个实施例，所述主体是分析仪器的一部分。

根据另一个实施例，所述导管和/或所述主体孔与电离室连通。

根据另一个实施例，流体连接装置包括：壳体，其包括第一壳体端、第二壳体端、壳体孔、和第一通道，所述壳体孔沿轴线从所述第一壳体端延伸到所述第二壳体端，所述第一通道与所述轴线呈角度定向；活塞，其布置在所述壳体孔中；弹簧，其包括轴向串联的弹簧垫圈，所述弹簧垫圈布置在所述壳体孔中；盖，其布置在所述壳体孔中，其中，所述弹簧位于所述盖和所述活塞之间，所述盖包括第二通道并且与所述第一壳体端螺纹配合至锁定位置，在所述锁定位置处，所述第一通道与所述第二通道对齐；并且销钉延伸通过所述第一通道和所述第二通道，其中，所述销钉将所述盖保持在所述锁定位置处。

根据另一个实施例，流体连接套件包括：一个或多个流体连接装置；和主体，其包括第一主体端、第二主体端和主体孔，所述主体孔沿所述轴线从所述第一主体端延伸到所述第二主体端，其中，每个流体连接装置的所述第二壳体端能够与所述第一主体端和所述第二主体端中选定的一者螺纹配合。

根据另一个实施例，一种用于制造流体连接的方法包括以下步骤：将套圈插入到流体连接装置中，所述流体连接装置包括壳体、活塞、弹簧和盖，所述弹簧包括轴向串联的弹簧垫圈，其中，所述活塞布置在所述壳体中位于所述弹簧和所述套圈之间，并且所述盖与所述壳体的第一壳体端螺纹配合；将导管插入通过所述盖、所述活塞和所述套圈的各自的孔中；将所述壳体的第二壳体端与主体螺纹配合，使得所述导管延伸到所述主体的内部；以及通过使所述壳体相对于所述主体旋转在所述套圈和所述活塞之间以及在所述套圈和所述主体之间形成流体密封，其中，旋转所述壳体使所述弹簧在所述盖和所述活塞之间被压缩，使所述套圈压靠所述导管，并且使所述套圈的锥形外表面压靠锥形内表面，并且其中，所述锥形内表面可选自包括所述活塞的锥形内表面和能够附装到所述第二壳体端的主体的锥形内表面的群组。

根据另一个实施例，一种用于组装流体连接装置的方法包括以下步骤：将活塞插入到壳体的壳体孔中，其中，所述壳体孔沿轴线延伸；将包括轴向串联的弹簧垫圈的弹簧插入到所述壳体孔中；将盖与所述壳体螺纹配合使得弹簧位于所述盖与所述活塞之间；以及使所述盖相对于所述壳体旋转以使所述盖朝向所述弹簧轴向移动。

根据另一个实施例，所述壳体包括与所述轴线呈角度的第一通道，并且旋转所述盖直到所述盖的第二通道与所述第一通道对齐。通过将销钉插入通过所述第一通道和所述第二通道中将所述盖保持在锁定位置处。

根据另一个实施例，将所述盖旋转到所述锁定位置使在所述盖和所述活塞之间压缩所述弹簧。

在查阅以下附图和细节说明的基础上，本发明的其它装置、设备、系统、方法、特征和优点对于本领域的技术人员将会或者将变得显而易见。意图是所有这些额外的系统、方法、特征和优点将会包含在该说明中，落入到本发明的范围内并且由所附权利要求书进行保护。

附图说明

通过参照以下附图可以更好地理解本发明。附图中的部件并不是成比例绘制，相反重点在于图示本发明的原理。在附图中，相同的附图标记指代不同附图中相对应的零件。

图1是套圈的示例的侧视图。

图2是根据一个实施例的流体连接装置的示例的分解立体图。

图3是图2所示的流体连接装置的组装立体图。

图4是通过将图2和图3所示的流体连接装置流体连接到另一个部件所形成的流体组件的示例的侧视图。

图5是沿图4中的A-A线的流体组件的横截面图。

图6是图5中标有“B”的区域的细节图。

图7是根据另一个实施例的流体连接装置的示例的分解立体图。

图8是图7所示的流体连接装置的组装立体图。

图9是通过将图7和图8所示的流体连接装置流体连接到另一个部件所形成的流体组件的示例的侧视图。

图10是沿图9中的C-C线的流体组件的横截面图。

图11是图10中标有“D”的区域的细节图。

图12是根据另一个实施例的流体连接装置或组件的示例的侧视图。

图13是沿图12中的E-E线的流体连接组件的横截面图。

图14是图13中标有“F”的区域的细节图。

图15A是对新安装在GC-MS系统中的、具有已知的构造的流体连接装置进行初次测试所获得的色谱图。

图15B是已知构造的流体连接装置受到25次热循环后，在参照以上结合图15A的相同的测试期间所获得的色谱图。

图16A是对具有本文所公开的构造的流体连接装置进行初次测试所获得的色谱图。

图16B是在超过300次样本注入后，在参照上文结合图16A的相同的测试期间所获得的色谱图。

具体实施方式

在本文中，术语“导管”可以包括流体可以流经的任何类型的管路。在一些实施例中，导管(例如，毛细管、小径色谱柱等)可以具有毫米级或微米级的内径或外径。

在本文中，术语“套圈”可以包括任何类型的流体连接器，即，设计为在两个导管之间形成流体连接的部件。最终的流体连接在指定范围的意向工作压力内通常是液密的。套圈的大小可以被设计为与导管形成接缝，或者在两个导管之间形成接缝，该导管具有毫米级或微米级的内径，在这种情况下，可以将套圈看作微流体连接器。在一些小尺度的示例中，套圈具有从1mm到10mm范围的长度，最大外径在从1mm到10mm的范围内，并且孔径(内径)在从0.1mm到2mm的范围内。作为进一步的示例，套圈的大小可以被设计为容纳气体毛细(GC)柱。在通常的应用中，GC柱具有从50-530μm范围内的内径。在一些示例中，套圈可以具有贯穿其长度的两个孔。套圈可以被构造成用于接合导管，或者将导管与其它中空部件接合，其由不同的材料(例如，石英玻璃和金属)和/或不同的直径构成。作为一个限制性示例，套圈可以与分析仪器(诸如，基于色谱法或光谱测定法的系统等)结合使用。套圈可以被设计为起到压力接头的作用。在这种情况下，导管可以被插入到套圈的内孔中，两个导管可以被插入到套圈的内孔的相对的两端，并且然后实施适当的技术(例如，通过利用压缩螺母或工具)以将套圈压缩或夹紧到导管上从而形成流体密封。套圈还可以被构造成三通连接器。

图1是套圈100的示例的侧视图。套圈100通常包括圆形横截面的主体。主体包括外表面104和轴向套圈孔106，该轴向套圈孔在轴向相对的两个套圈端表面108和110之间延伸。外表面104通常包括锥形(例如，圆锥形)外表面112。锥形外表面112通过相对于轴线具有轴向分量和径向分量两者的力使套圈100压靠另一个结构(未示出)的表面，如箭头所示。锥形外表面112压靠的表面可以是或者还可以不是锥形。如果，锥形外表面112压靠的表面是锥形，那么其可以以不同于锥形外表面112的角度形成锥形。套圈100可以由具有一定程度的可变形性的聚合物或软金属构成，以适于通过人力(例如，通过手力紧固压缩螺母)制造流体连接。另一方面，套圈100可以由硬金属构成，在这种情况下，可以(例如，通过折弯)采用诸如扳手之类的工具制造流体连接。

图2是根据一个实施例的流体连接装置200的示例的分解立体图。图3是流体连接装置200的组装立体图。流体连接装置200可以包括壳体202、活塞204、弹簧206、和盖208。壳体202可以包括第一壳体端212、第二壳体端214、和壳体孔216，该壳体孔沿流体连接装置200的纵轴在第一壳体端212和第二壳体端214之间延伸。活塞204可以包括第一活塞端218和第二活塞端220。活塞204可以包括活塞头，该活塞头的外径大于活塞204的其它部分。盖208可以包括螺纹部分224，该螺纹部分被构造成用于与壳体202的在第一壳体端212处的螺纹部分(未示出)配合。在图示的示例中，盖的螺纹部分224为构造成用于与壳体孔216的内螺纹匹配的外部部分。另一方面，盖208可以包括构造成用于与位于第一壳体端212的外表面处的外螺纹配合的内螺纹。壳体202还可以在第二壳体端处具有螺纹部分(内螺纹或外螺纹，未示出)，其可以构造成与外部主体(未示出)配合，流体连接装置200与该外部主体接合。

弹簧206可以包括多个弹簧垫圈226，该多个弹簧垫圈沿轴向串联布置(堆叠)。弹簧垫圈226可以被构造成贝尔维尔(Belleville)垫圈(也称为贝尔维尔弹簧)、杯形弹簧垫圈、圆锥形弹簧垫圈、盘形弹簧、或锥形盘簧。如本领域的技术人员所理解的，该类型的弹簧垫圈226或该弹簧垫圈226的一部分呈圆锥形状，使得弹簧垫圈226在变形时传递轴向力。可以根据获得期望的最终弹簧206的整体弹簧常数或偏移量的需要设置任意数量的单个弹簧垫圈226。此外，可以根据更改弹簧常数或偏移的需要改变单个弹簧垫圈226的各自的定向。即，所有的弹簧垫圈226可以以相同的方式定向，或者弹簧垫圈226的一者或多者的定向可以交替(alternate)(即，两个相邻的弹簧垫圈226的圆锥形部分可以面向彼此)。

为了组装流体连接装置200，活塞204例如通过第一壳体端212插入到壳体孔216中。在一些实施例中，由壳体孔216中的突出部或止挡构件(未示出)限制活塞204的运动，活塞头222与该突出部或止挡构件接触。突出部例如可以是环形肩部或者是一个或多个短小突出部。然后，弹簧206插入到壳体孔216中并且与第一活塞端218接触，即，串联的第一弹簧垫圈接触第一活塞端218。然后，通过使盖208与壳体202螺纹配合来将盖208插入到壳体孔216中。即，盖208的旋转使盖208在壳体孔216中沿弹簧206和活塞204的方向轴向移动。在安装有盖208的情况下，弹簧206布置在盖208和活塞204之间。盖208可以旋转到与弹簧206(即，串联的最后的弹簧垫圈)接触。在一些实施例中，在组装期间，盖208被旋转为足以将弹簧206压缩(预压缩)到某种程度，这在活塞头222邻接壳体孔216中的突出部的实施例中可能是有利的。在组装后，流体连接装置200随时准备用于与其它部件进行流体连接，其它部件的示例描述如下。

活塞204、弹簧206、和盖208的各自的孔可以沿轴线在壳体202中互相对齐。这些孔的大小可以被设计为容纳导管，如下所述。

在一些实施例中，流体连接装置200包括一个或多个销钉228，壳体202包括相同数目的第一销通道230，并且盖208包括对应的一个或多个第二销通道(未示出)。第一销通道230和第二销通道可以与纵轴呈角度地(例如，九十度)延伸通过壳体202和盖208的各自的结构。在该实施例中，盖208可旋转(可轴向移动)到锁定位置。在锁定位置，一个(或多个)第一销通道230与一个(或多个)第二销通道对齐，使得一个(或多个)销钉228被插入到一个(或多个)第一销通道230和一个(或多个)第二销通道中。一个(或多个)销钉228可以以任意形式紧固，诸如，通过压力装配、螺接等。插入一个(或多个)销钉228的锁定位置固定盖208的轴向位置，防止其进一步旋转。例如，流体连接装置200可以被构造成使得弹簧206在锁定位置处被压缩(预压缩)到期望的程度。另一方面或者此外，锁定位置可以用于将流体连接装置200的部件固定到组装的状态以有助于将流体连接装置200运送给使用者或者在准备使用时有助于使用者对流体连接装置200进行初步处理。

在一些实施例中，壳体202包括一个或多个侧孔232，该一个或多个外侧孔从外部延伸通过壳体结构到达壳体孔216。一个(或多个)侧孔232可以邻接安装的弹簧206定位。在使用流体连接装置200期间，一个(或多个)侧孔232能够有助于弹簧206和附近结构的对流传热，以降低热循环对流体连接装置200设置的一个(或多个)流体密封的完整性的不利影响。弹簧206的构造还能够加强热量从流体连接装置200排出，在这种情况下，多个弹簧垫圈226能够以与冷却散热片(fin)相似的方式提供用于热排出的大表面面积。

在一些实施例中，壳体202包括一个或多个抓握部件234，该一个或多个抓握部件234从壳体202的主结构向外延伸。抓握部件234被构造成由使用者操纵以有助于使壳体202相对于与壳体202螺纹配合的部件旋转，如通过示例如下所述。在图示的实施例中，抓握部件234为手柄或wing。在另一个实施例中，抓握部件234可以为附装到壳体202的环形部件(例如，球形把手(knob)、轮(wheel)、轴环(collar)等)。环形部件的外表面可以被构造成有助于被使用者抓握；例如，外表面可以是滚花的。

图4是通过将流体连接装置200流体连接到另一个部件402而形成的流体组件的示例的侧视图。部件402可以为中空主体404或者可以包括中空主体404。导管406通过流体连接装置200。根据部件402的类型或者所实施的流体处理应用，导管406可以如图示地那样完全延伸通过主体404，或者相反，可以延伸通过与主体的内部开放连通的主体404的一部分。如通过以下示例所述，通过在流体连接装置200、主体404、导管406、和套圈100(例如，图1)之间建立密封接口来进行流体连接或接合。

在一些实施例中，主体404是腔室的一部分或者与腔室连通，该腔室以液密方式密封。腔室可以要求在控制压力下工作，该控制压力可以为大气压力、大于大气压力、或小于大气压力(例如，包括极低的压力或真空)。在这种情况下，腔室中的压力可以与腔室外的外界压力和/或流体连接装置200内的压力显著不同。如下所述，流体连接装置200以提供一个或多个液密密封的方式与主体404接合。产生的密封接口防止流体连接装置200和主体404内部之间的流体泄露(或压力泄露)，并且防止从流体连接装置200和主体404泄露或者防止泄露到流体连接装置200和主体404中。在一些实施例中，主体404是分析仪器的一部分。作为一个非限制性示例，主体404可以与质谱仪(MS)的入口部分关联。继续进行该示例，主体404可以是MS的电离室(或者“离子源”)的一部分或者与MS的电离室连通，并且导管406可以是气相色谱仪(GC)的柱或者可以是接收来自上游GC柱的输出流的分离的导管。GC和它的柱可以在大气压附近或在真空水平工作。在任一情况下，不期望从离子室或在GC与离子室之间泄露流体。

图5是沿图4的A-A线的流体组件400的横截面图。图6是图5中标有“B”的区域的细节图。在该实施例中，活塞204在第二活塞端包括锥形(例如，圆锥形)内表面502，该锥形内表面限定活塞孔的一部分。锥形内表面502的特征在于活塞孔的直径在朝向第二活塞端的方向上增大。主体404具有主体孔504和螺纹部分506。在图示的实施例中，主体404的螺纹部分506包括外螺纹，并且第二壳体端包括构造成与主体的外螺纹匹配的内螺纹。另一方面，主体404可以包括构造成与第二壳体端的外螺纹匹配的内螺纹。

图5还示出盖208最初设置在上述锁定位置处，在该锁定位置处，销钉228插入通过壳体202的第一销通道230和盖208的对应的第二销通道508。图5还示出壳体孔内的突出部或止挡构件510。活塞204的头部可以与突出部510接触以限制活塞运动的程度。

为了制造流体连接，套圈100从第二壳体端插入到壳体孔中，使得套圈的锥形外表面112面向活塞的锥形内表面502。然后，导管406从第一壳体端或第二壳体端当中的任一者插入通过壳体202。例如，导管406可以插入通过盖孔、弹簧孔(弹簧垫圈的相继的孔)、活塞孔、和套圈孔。然后，导管406插入到主体孔504中。然后，第二壳体端与主体404螺纹配合，并且例如通过操纵壳体202的一个或多个抓握元件234(图4)使壳体202相对于主体404旋转。壳体202的旋转使活塞轴向移动抵靠套圈100。在图示的实施例中，壳体202的旋转使锥形内表面502轴向移动抵靠锥形外表面112。反之，壳体202的旋转使与锥形外表面112相对的套圈端表面轴向移动抵靠主体404的主体表面512，为了对齐的目的，该主体表面可以是大小被设计为承受套圈100的底座(seat)的一部分。壳体202的旋转压缩弹簧206，该弹簧传递轴向压缩力，如图6中的箭头602所示。壳体202的旋转还使得一起压缩锥形内表面502和锥形外表面112以在锥形内表面502和锥形外表面112之间形成流体密封，并且使得一起压缩套圈端表面和主体表面512以在套圈端表面和主体表面512之间形成流体密封。通过图6中的区域或接触点604示出流体密封。反之，该压缩使得套圈100对导管406施加压力。

流体连接装置200(例如，活塞204和弹簧206)可以被构造成使得壳体202形成足够的流体密封所需的最大程度的旋转可以通过“感觉”确定。即，壳体202的旋转使得弹簧垫圈226变形，并且该变形最终将会停止(例如，所有的弹簧垫圈226最终将会变平到相同的程度)。使用者能够感觉并且识别变形的停止，并且因此能够向使用者指出已经实现了足够的流体密封使得无需进一步地旋转。以这种方式，流体连接装置200被构造成当将流体连接装置200连接到诸如主体404等的部件时使施加的压缩负荷的变化最小。即，多个流体连接装置200可以用于分别与不同部件进行连接，同时期望使用者将会施加基本上相同的压缩负荷或扭矩。不同的使用者可以学习或被指导使用向连接部位一致地施加相同载荷的相同的最大感觉，而无需扭矩测量仪器或其它仪器的辅助。因此，与已知的装置相比，流体连接装置200能够使得流体密封过程减少对使用者的依赖。

已经通过使用塑料(石墨/聚合物)套圈使与上述流体连接装置200和图2-图6所示的流体连接装置200相一致的流体连接装置的示例经历热循环测试。这些测试表明流体连接装置200在经过若干循环(例如，等于或大于三十)之后在需要重新紧固之前仍保持可靠的流体密封。其示出：不管是热膨胀或收缩还是材料松弛，弹簧206继续向套圈施加良好的并且可靠的密封压力。一端具有紧凑加载弹簧系统的浮动活塞204降低了流体连接装置200所达到的密封压力对温度变化和由温度变化引起的材料变化的敏感度。

当采用由聚合物或充分可变形的软金属构成的套圈时，对流体连接装置200进行手动紧固(即，人力旋转壳体202)通常是可行的方法，可以通过使用可选的抓握元件234辅助该手动紧固。除了旋转壳体202，可以使盖208相对于壳体202旋转以施加压缩力。如果盖208最初在如上所述的锁定位置，可能需要移除一个(或多个)销钉228以使得进一步旋转盖208。流体连接装置200还可以与硬金属兼容使用，在这种情况下，可能需要使用工具旋转盖208。例如，盖208可以包括用于供扳手抓握的平面(例如，如六角螺栓)。

图7是根据另一个实施例的流体连接装置700的示例的分解立体图。图8是流体连接装置700的组装立体图。流体连接装置700可以包括壳体702、活塞704、弹簧706、和盖708。壳体702可以包括第一壳体端712、第二壳体端714、和壳体孔716，该壳体孔在第一壳体端712和第二壳体端714之间沿流体连接装置100的纵轴延伸。活塞704可以包括第一活塞端718和第二活塞端720。活塞704可以包括活塞头722，该活塞头的外径大于活塞704的其它部分。弹簧706可以包括如上所述的多个弹簧垫圈726。盖708可以包括螺纹部分，该螺纹部分被构造成与壳体702的在第一壳体端712处的螺纹部分配合。在图示的示例中，盖的螺纹部分724是被构造成用于与壳体孔716的内螺纹(未示出)匹配的外部部分。壳体702在第二壳体端714处还可以包括螺纹部分725，该螺纹部分可被构造成与外部主体(未示出)配合，流体连接装置与该外部主体接合。

流体连接装置700可以以与本文中先前所描述的流体连接装置200或者图2-图6中所示的流体连接装置200相同或相似的方式组装。在一些实施例中，流体连接装置700包括一个或多个销钉728，壳体702包括相同数量的第一销通道730，并且盖708包括对应的一个或多个第二销通道(未示出)。这些部件可以协作设置如上所述的锁定位置。在一些实施例中，壳体702包括如上所述的一个或多个侧孔732。在一些实施例中，壳体702包括如上所述的一个或多个抓握部件734。

图9是通过流体连接装置700与另一个部件902进行流体连接所形成的流体组件900的示例的侧视图。部件902是中空主体904或包括中空主体904。导管406通过流体连接装置700。导管406可以通过图示的主体904，或者相反，可以延伸通过与主体的内部开放连通的主体904的一部分。主体904可以与如上所述的腔室、分析仪器等关联。

图10是沿图9中的C-C线的流体组件900的横截面图。图11是图10中标有“D”的区域的细节图。在该实施例中，活塞704在第二活塞端处具有活塞端表面1002，该活塞端表面通常为扁平表面。主体904具有主体孔1004和螺纹部分1006。在图示的实施例中，主体904的螺纹部分1006包括内螺纹，并且在第二壳体端的螺纹部分725的外螺纹被构造成与主体的内螺纹匹配。在该实施例中，主体904包括锥形内表面1008，该锥形内表面限定主体孔1004的一部分。因此，在该实施例中，套圈100的定向与图2-图6中所示的实施例相反，其中，锥形外表面112面向主体904的锥形内表面1008并且相对的(通常是平的)套圈端表面面向活塞端表面1002。

为了制造流体连接，套圈100沿刚刚提到的定向从第二壳体端插入到壳体孔中。以与以上结合图2-图6的实施例所述的相同或相似的方式实施连接过程。壳体702的旋转压缩弹簧706。壳体702的旋转使活塞704轴向移动抵靠套圈100，这反过来使锥形外表面112移动抵靠主体904的锥形内表面。壳体702的旋转使得锥形内表面1008和锥形外表面112一起被压缩以在其之间形成流体密封，并且套圈端表面和活塞端表面1002一起被压缩以在其之间形成流体密封。该压缩反过来使套圈100向导管406施加压力。还可以相对于壳体702旋转盖708以有助于建立流体密封，如上所述。流体连接装置700被构造成以与以上结合图2-图6所述的类似的方式提供一致的、可重复的压缩负荷。

图12是根据另一个实施例的流体连接装置或组件1200的示例的侧视图。图13是沿图12中的E-E线的流体连接组件1200的横截面图。图14是图13中标有“F”的区域的细节图。在该实施例中，流体连接组件1200被构造成在第一导管1252和第二导管1254之间建立液密接合。

流体连接组件1200包括第一流体连接装置1256、第二流体连接装置1258、和主体1260。每个流体连接装置1256和1258可以以与图2-图6所示的流体连接装置200或图7-图11所示的流体连接装置700相同或相似的方式构造和组装。通过示例的方式，图12-图14所示的流体连接装置1256和1258被构造成与图7-图11所示的流体连接装置700相似。

因此，在图示性实施例中，第一连接装置1256可以包括第一壳体702、第一活塞704、第一弹簧706、和第一盖708。第一壳体702可以包括第一壳体端、第二壳体端、和第一壳体孔，该第一壳体孔在第一壳体端和第二壳体端之间沿流体连接装置700的纵轴延伸。第一活塞704可以包括第一活塞端和第二活塞端。第一活塞端704可以具有活塞头，该活塞头的外径大于第一活塞704的其它部分。第一弹簧706可以包括如上所述的多个弹簧垫圈。第一盖708可以包括构造成与第一壳体702的在第一壳体端处的螺纹部分配合的螺纹部分。在图示的实施例中，第二流体连接装置1258可以包括第二壳体1272、第二活塞1274、第二弹簧1276、和第二盖1278。第二壳体1272可以包括第三壳体端、第四壳体端、和第二壳体孔，该第二壳体孔沿第三壳体端和第四壳体端之间的轴线延伸。第二活塞1274可以包括第三活塞端和第四活塞端。第二活塞1274可以包括活塞头，该活塞头的外径大于第二活塞1274的其它部分。第二弹簧1276可以包括如上所述的多个弹簧垫圈。第二盖1278可以包括螺纹部分，该螺纹部分被构造成与第二壳体1272的在第三壳体端处的螺纹部分配合。

在该实施例中，主体1260用作管套或接头(joint)。主体1260包括第一主体端1262、第二主体端1264、和主体孔1302，该主体孔沿流体连接组件1200的轴线延伸。在第一主体端1262和第二主体端处1264，主体1260包括螺纹部分1304和1306，这两个螺纹部分分别被构造成与第一流体连接装置1256和第二流体连接装置1258的螺纹部分1225和1245配合。主体1260还包括限定主体孔1302的一部分的第一锥形内表面1308和第二锥形内表面1310。第一锥形内表面1308面向第一主体端1262，并且第二锥形内表面1310面向第二主体端1264。主体孔1302可以在第一锥形内表面1308和第二锥形内表面1310之间包括恒定直径的中间区域1312。

为了制造流体连接，第一套圈100从第一主体端1262插入到主体1260中，使得第一套圈100的锥形外表面112面向主体1260的第一锥形内表面1308。然后，第一导管1252插入通过第一流体连接装置1256和第一套圈100。第一导管1252可以被插入得足够远使得其延伸到主体孔1302的中间区域1312。然后，第一流体连接装置1256与第一主体端1262螺纹配合。然后，旋转第一流体连接装置1256的壳体702从而以与以上结合图7-图11的实施例所述的相同或相似的方式建立流体密封。然后，第二套圈120从第二壳体端1264插入到主体1260中，使得第二套圈120的锥形外表面132面向主体1260的第二锥形内表面1310。然后，第二导管1254插入通过第二流体连接装置1258和第二套圈120。第二导管1254可以被插入得足够远使得其延伸到主体孔1302的中间区域1312。在完成连接过程后，可以保留或可以不保留中间区域1312的在第一导管1252和第二导管1254之间的间隙。然后，旋转第二流体连接装置1258的壳体1272以与上述相同或相似的方式建立流体密封。

可以改变上述步骤中的一者或多者的顺序。例如，可以在操作流体连接装置1256和1258中的任一者以施加压缩之前，将导管1252和1254以及套圈100和120两者插入到主体1260中。

在其它的实施例中，如图12-图14所示的流体连接装置1256可以与图2-图6所示的流体连接装置200类似地构造。在这种情况下，活塞704和1274分别可以包括第一锥形内表面和第二锥形内表面。(在图13和图14所示的第一锥形内表面和第二锥形内表面的位置处)主体1260可以包括分别面向套圈的端表面的(通常平坦的)端表面，该套圈的端表面与套圈的锥形外表面112和132相对。因此，两个套圈100和120以与图13和图14所示的反向的方式定向。

根据其它实施例，可以设置流体连接套件。在一些实施例中，流体连接套件可以包括流体连接装置200。在一个实施例中，流体连接装置200可以如图2所示的那样拆解。在其它实施例中，流体连接装置200可以如图3所示的那样组装。在组装的流体连接装置200中，可以预压缩或者可以不预压缩弹簧206，并且盖208可以处于或者可以不处于锁定位置。在其它实施例中，适于与流体连接装置200一起使用的一个或多个套圈100和/或导管406可以额外地包含在流体连接套件中。在变形的实施例中，流体连接套件可以包括布置部件的容器。容器可以用于向使用者运送流体连接套件或者由使用者储存流体连接套件。在变形的实施例中，流体连接套件可以包括流体连接装置200的使用说明书。

在其它实施例中，流体连接套件可以包括流体连接装置700。流体连接装置700可以如图7所示的那样拆解或如图8所示的那样组装。在其它实施例中，可以额外地包括一个或多个套圈100和/或导管406。在变形的实施例中，流体连接套件可以包括容器，并且还可以包括使用说明书。

在其它实施例中，流体连接套件可以包括流体连接组件1200，该流体连接组件包括一个或多个流体连接装置1256和1258以及主体1260。流体连接装置1256和1258最初可以被设置成组装或拆解的形式。流体连接装置1256和1258最初可以与主体1260螺纹配合。使用时，使用者可以使流体连接装置1256和1258从主体1260上脱离，插入套圈，并且然后重新安装流体连接装置1256和1258。在其它实施例中，可以额外地包括一个或多个套圈100和120和/或导管1252和1254。在变形的实施例中，流体连接套件可以包括容器，并且还可以包括使用说明书。

在其它实施例中，流体连接套件可以包括上述流体连接装置、主体、套圈、导管等的一者或多者的结合。

示例

测试当前本文所公开的流体连接装置的示例并且将其与已知构造的现有流体连接装置(已知的装置)作对比。当前公开的装置具有与如上所述的以及图2-图6所示的相一致的构造，该构造具有浮动活塞和弹簧系统，并且能够通过手指紧固形成流体连接。已知的装置具有这样的构造：不包括装载弹簧的活塞并且需要用扳手紧固以形成流体连接。当前所公开的装置和已知的装置利用相同的已知设计的石墨/聚合物套圈的模型，该模型可从美国加利福尼亚州圣克拉拉的安捷伦科技有限公司(Agilent TechnologiesInc.)买到。在这两种情况下，使用的套圈是新的，即，先前未用于形成流体连接。当前所公开的装置用于在5975C GC/MSD系统的传输管线和GC入口处形成新的流体连接，该系统可从美国加利福尼亚州圣克拉拉的安捷伦科技有限公司买到。对特定的样本材料进行若干实验并且需要色谱数据。为了进行比较，利用已知的装置在相同的5975C GC/MSD系统的传输管线和GC入口处形成新的流体连接，并且对具体的样本材料执行若干实验批次并且需要色谱数据。

图15和图16提供在测试期间所获得的色谱数据(随时间的信号强度)的示例。具体地，图15A是从利用已知装置和已知套圈的首次批次中所获得的色谱图。作为对比，图15B是在不改变色谱系统的情况下吸收了相同数量的热循环在25次样本注入后所获得的色谱图。如箭头清楚地示出，检测对信号所作出的显著的背景贡献，并且显著的背景贡献是从流体连接泄露气体的结果，该流体连接由已知的装置和套圈形成。

图16A是从利用当前所公开的装置和已知的套圈的首次批次中所获得的色谱图。作为对比，图16B是吸收了相同数量的热循环在超过300次样本注入后所获得的色谱图。观察到背景信号并未变化。在这些批次之间没有重新紧固该装置。数据表示当前所公开的装置经过多次使用循环后仍保持可靠的密封性能，而无需使用工具形成匹配并且无需在工作之间进行重新紧固。

将会理解本文的术语(诸如，“连通”以及“与……连通”)用于表示两个或多个部件或元件之间的结构的、功能的、机械的、电力的、信号的、光学的、磁力的、电磁的、离子的或流体的关系。因此，一个部件被称为与第二部件连通的事实不在于排除以下可能性的意图：额外的部件位于第一部件和第二部件之间，并且/或者额外的部件与第一部件和第二部件可操作地关联或配合。

将会理解可以在不脱离本发明的范围内改变本发明的各方面或细节。此外，以上描述仅用于图示的目的，并且不意在限制-由权利要求书来限定本发明。

Claims (19)

1.一种流体连接装置，包括：

壳体，其包括第一壳体端、第二壳体端和壳体孔，所述壳体孔沿轴线从所述第一壳体端延伸到所述第二壳体端；

套圈，其包括锥形外表面并且能够插入到所述壳体孔中；

活塞，其能够插入到所述壳体孔中使得所述活塞接触所述套圈；

弹簧，其包括轴向串联的贝尔维尔弹簧垫圈并且能够插入到所述壳体孔中使得所述活塞位于所述弹簧和所述套圈之间；以及

盖，其能够插入到所述壳体孔中并且与所述弹簧接触，所述盖与所述第一壳体端螺纹配合，其中，所述盖的旋转压缩所述弹簧并且使所述活塞抵靠所述套圈移动，使得所述锥形外表面抵靠锥形内表面而被压缩，并且其中，所述锥形内表面选自包括所述活塞的锥形内表面和能够附装到所述第二壳体端的主体的锥形内表面的群组。

2.根据权利要求1所述的流体连接装置，包括导管，所述导管延伸通过所述盖、所述弹簧、所述活塞和所述套圈的各自的孔，其中，所述锥形外表面抵靠所述锥形内表面的压缩使所述套圈压靠所述导管。

3.根据权利要求1所述的流体连接装置，包括所述主体，其中：

所述主体包括第一主体端、第二主体端、主体孔、第一锥形内表面和第二锥形内表面，所述主体孔沿轴线从所述第一主体端延伸到所述第二主体端，所述第一锥形内表面面向所述第一主体端，所述第二锥形内表面面向所述第二主体端，并且其中：

所述壳体是第一壳体并且所述壳体孔是第一壳体孔，其中，所述第二壳体端可与所述第一主体端螺纹配合；

所述套圈是第一套圈并且所述锥形外表面是第一锥形外表面，其中，所述第一套圈能够插入到所述主体孔使得所述第一锥形外表面面向所述第一锥形内表面；

所述活塞是第一活塞；

所述弹簧是第一弹簧，所述第一弹簧包括轴向串联的第一弹簧垫圈；并且

所述盖是第一盖，

其中，所述流体连接组件还包括：

第二壳体，所述第二壳体包括第三壳体端、第四壳体端和第二壳体孔，所述第二壳体孔沿所述轴线从所述第三壳体端延伸到所述第四壳体端，其中，所述第四壳体端可与所述第二主体端螺纹配合；

第二套圈，所述第二套圈包括第二锥形外表面，其中，所述第二套圈能够插入到所述主体孔中使得所述第二锥形外表面面向所述第二锥形内表面；

第二活塞，所述第二活塞能够插入到所述第二壳体孔中使得所述第二活塞接触所述第二套圈；

第二弹簧，所述第二弹簧包括轴向串联的第二弹簧垫圈并且能够插入到所述第二壳体孔中使得所述第二活塞位于所述第二弹簧与所述第二套圈之间；以及

第二盖，所述第二盖能够插入到所述壳体孔中并且与所述第二弹簧接触，所述第二盖能够与所述第三壳体端螺纹配合，其中，所述第二盖的旋转压缩所述第二弹簧并且使所述第二活塞抵靠所述第二套圈移动，使得所述第二锥形外表面抵靠所述第二锥形内表面而被压缩。

4.一种流体组件，其包括：

根据权利要求1所述的流体连接装置；

主体，所述主体包括主体孔并且能够与所述第二壳体端螺纹配合；以及

导管，所述导管延伸通过所述盖、所述弹簧、所述活塞和所述套圈的各自的孔使得所述导管与所述主体孔连通或延伸到所述主体孔中，

其中，所述壳体相对于所述主体的旋转使所述锥形内表面抵靠所述锥形外表面而被压缩，以在所述锥形外表面和所述锥形内表面之间形成流体密封，并且使所述套圈压靠所述导管。

5.根据权利要求4所述的流体组件，其中，所述活塞包括所述锥形内表面，所述套圈包括端表面，所述端表面与所述锥形外表面相对，所述主体包括主体表面，并且所述壳体的旋转使所述端表面移动到与所述主体表面接触。

6.根据权利要求4所述的流体组件，其中，所述主体包括所述锥形内表面，所述套圈包括套圈端表面，所述套圈端表面与所述锥形外表面相对，所述活塞包括活塞端表面，并且所述壳体的旋转使所述活塞端表面移动到与所述套圈端表面接触。

7.根据权利要求1所述的流体连接装置，其中，所述壳体包括第一通道，所述第一通道与所述轴线呈角度定向，所述盖包括第二通道并且与所述第一壳体端螺纹配合至锁定位置，在所述锁定位置处，所述第一通道与所述第二通道对齐，并且所述流体连接装置还包括销钉，所述销钉延伸通过所述第一通道和所述第二通道，其中，所述销钉将所述盖保持在所述锁定位置处。

8.根据权利要求1所述的流体连接装置，其中，所述壳体在所述壳体孔中具有突出部，并且在所述锁定位置处，所述活塞接触所述突出部并且所述弹簧被压缩在所述盖和所述活塞之间。

9.根据权利要求1所述的流体连接装置，其中，所述活塞在所述活塞的与所述弹簧相对的端部处具有锥形内表面。

10.一种流体连接套件，其包括：

一个或多个根据权利要求1所述的流体连接装置；以及

主体，其包括第一主体端、第二主体端和主体孔，所述主体孔沿所述轴线从所述第一主体端延伸到所述第二主体端，

其中，每个流体连接装置的所述第二壳体端能够与所述第一主体端和所述第二主体端中选定的一者螺纹配合。

11.根据权利要求10所述的流体连接套件，其中，所述主体包括第一锥形内表面和第二锥形内表面，所述第一锥形内表面面向所述第一主体端，所述第二锥形内表面面向所述第二主体端。

12.根据权利要求11所述的流体连接套件，包括一个或多个套圈，每个套圈包括锥形外表面并且被插入到所述主体孔中，使得所述锥形外表面面向所述第一锥形内表面和所述第二锥形内表面中选定的一者，其中，所述壳体在所选的第一主体端或所选的第二主体端处的旋转使所述套圈压靠所述所选的第一锥形内表面或所述所选的第二锥形内表面。

13.一种用于制造流体连接的方法，所述方法包括以下步骤：

将套圈插入到流体连接装置中，所述流体连接装置包括壳体、活塞、弹簧和盖，所述弹簧包括轴向串联的贝尔维尔弹簧垫圈，其中，所述活塞布置在所述壳体中位于所述弹簧和所述套圈之间，并且所述盖与所述壳体的第一壳体端螺纹配合；

将导管插入通过所述盖、所述活塞和所述套圈的各自的孔；

将所述壳体的第二壳体端与主体螺纹配合，使得所述导管延伸到所述主体的内部；以及

通过使所述壳体相对于所述主体旋转在所述套圈和所述活塞之间以及在所述套圈和所述主体之间形成流体密封，

其中，旋转所述壳体使所述盖和所述活塞之间的所述弹簧被压缩，使所述套圈压靠所述导管，并且使所述套圈的锥形外表面压靠锥形内表面，并且其中，所述锥形内表面选自包括所述活塞的锥形内表面和能够附装到所述第二壳体端的主体的锥形内表面的群组。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，旋转包括操纵所述壳体的抓握部件。

15.根据权利要求13所述的方法，包括使所述盖相对于所述壳体旋转以压缩所述弹簧。

16.根据权利要求15所述的方法，包括使所述盖旋转到使所述锥形外表面压靠所述锥形内表面的程度。

17.根据权利要求13所述的方法，其中，所述活塞包括所述锥形内表面，并且所述壳体的旋转使所述锥形内表面移动到与所述锥形外表面接触。

18.根据权利要求13所述的方法，其中，所述主体包括所述锥形内表面，并且所述壳体的旋转使所述锥形外表面移动到与所述锥形内表面接触。

19.根据权利要求13所述的方法，其中：

所述套圈为第一套圈，所述流体连接装置为第一流体连接装置，所述壳体为第一壳体，所述活塞为第一活塞，所述盖为包括轴向串联的贝尔维尔弹簧垫圈的第一盖，并且所述导管为第一导管；

所述主体包括第一主体端、第二主体端、第一锥形内表面和第二锥形内表面，所述第一锥形内表面在所述内部并且面向所述第一主体端，所述第二锥形内表面在所述内部并且面向所述第二主体端；

将所述第二壳体端与所述主体螺纹配合包括将所述第二壳体端与所述第一主体端螺纹配合；并且

旋转所述第一壳体使所述第一套圈的所述锥形外表面压靠所述第一锥形内表面，

其中，所述方法还包括：

将第二套圈插入到第二流体连接装置中，所述第二流体连接装置包括第二壳体、第二活塞、第二弹簧和第二盖，其中，所述第二活塞布置在所述第二壳体中位于所述第二弹簧和所述第二套圈之间，并且所述第二盖与所述第二壳体的第三壳体端螺纹配合；

将第二导管插入通过所述第二盖、所述第二弹簧、所述第二活塞和所述第二套圈的各自的孔；

将所述第二壳体的第四壳体端与所述第二主体端螺纹配合，使得所述导管延伸到所述第二主体的内部；以及

通过使所述第二壳体相对于所述主体旋转在所述第二套圈和所述第二活塞之间以及在所述第二套圈和所述主体之间形成流体密封，

其中，旋转所述第二壳体使得在所述第二盖和所述第二活塞之间压缩所述第二弹簧，使得所述第二套圈压靠所述第二导管，并且使得所述第二套圈的锥形外表面压靠所述第二锥形内表面，并且其中，所述第一导管与所述第二导管在所述主体中流体连通。