CN105264372B - 色谱过滤器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了多种过滤器以及组装过滤器的方法。在示例性实施例中，该过滤器包括多孔元件、压缩元件、以及壳体。该压缩元件可以被配置成用于接纳该多孔元件，由此形成组件。例如，该压缩元件能以滑动配合的关系接纳该多孔元件。该壳体可以具有在其中形成的开口，该开口被配置成用于接纳该组件。在一些实施例中，当该组件被接纳在该开口中时，该组件可以被固位于其内。例如，该开口能以压入配合的关系接纳该组件。

Description

色谱过滤器
相关申请
本申请要求于2013年6月7日提交的美国临时专利申请序列号61/832,177的优先权和权益。本申请的内容和教导通过引用以其全部内容明确结合在此。
发明领域
本发明总体上涉及色谱柱，并且具体涉及与色谱柱一起使用的过滤器组件。
背景
液相色谱系统用于实现化学分离。典型的液相色谱系统由以下这些主要部件组成：泵、注射器、柱和检测器。泵迫使流动相（例如，溶液）穿过包括注射器、柱和检测器的流体路径。注射器允许将样品引入到该柱上方的流体流中。该柱含有介质的填充床。该介质通常是多孔且相对惰性的。样品中的化合物将展现与介质的特征亲和性。也就是说，一些化合物展现高亲和性而一些化合物展现低亲和性。因此，当这些化合物被携带着穿过介质时，这些化合物分离成多条谱带，这些谱带在不同时间从该柱洗脱或脱离。这些谱带被检测器检测。
烧结式多孔过滤器广泛地用在色谱柱的入口和出口处用于使介质保留在柱中。烧结式过滤器典型地通过以下方式制成：将具有受控的粒度分布的颗粒压缩成期望的形状，并且然后进行烧结以在过滤器中形成孔隙的互连网络。一般用于色谱目的的过滤器可以由各种材料制成，如不锈钢、钛、聚醚醚酮（PEEK）或聚乙烯。现今使用的大多数柱是使用316不锈钢过滤器制造的，因为这种材料提供高强度、低成本和耐腐蚀性的良好平衡。
能够截留小颗粒的烧结式多孔金属过滤器典型地通过将金属或金属合金粉末压制或模制成期望的形状而制成。然后在高温下烧结该成型的形状以提供固结的多孔物体。这些多孔材料是针对特定应用制造的并且具有多种特性，除了在工艺中使用的压缩和温度之外，这些特性依赖于粉末的尺寸、形状、以及类型。
利用过滤器与柱或壳体的配合部分中的接纳孔之间的过盈配合将常规的烧结式过滤器密封在该柱或者密封在联接到该柱的壳体中。由于过滤器被压入接收孔中，过盈可能导致沿着过滤器的圆周和/或面的损坏。该损坏可能导致过滤器的具有不希望的流动特性的多个区域。例如，对过滤器的损坏可能导致在柱的中间比在外壁流动得更快。这些不希望的流动特性可能导致过度的峰拖尾以及其他问题。
用于将过滤器密封在色谱柱中的其他技术包括焊接、钎焊、或使用粘合剂将过滤器密封在配合部件中。这些技术还会导致由过滤器在受连接方法影响的区域中的变化造成的不希望的流动特性。这些技术的其他缺点包括材料限制以及对专用设备和制造方法的需要。
因此，需要一种用于将过滤器密封在柱中的改进方法，并且需要一种将促成此目标的装置。
发明内容
本发明总体上提供了过滤器以及组装过滤器的方法。在本发明的一方面，过滤器包括多孔元件、压缩元件和壳体。压缩元件可以被配置成用于接纳多孔元件，由此形成组件。例如，压缩元件能以滑动配合的关系接纳多孔元件。
多孔元件可以包括上表面、下表面以及与上表面和下表面相交的圆周侧壁。例如，多孔元件可以是被配置成用于在色谱系统（例如，高压液相色谱（HPLC）系统）中使用的滤芯（frit）。如本文所使用的，术语“滤芯”指任何具有能够截留色谱颗粒的多个空隙空间的多孔结构。包含在此定义中的是任何数量的已知结构，这些结构典型地被称为滤芯、过滤器或筛网。
该壳体可以具有在其中形成的开口，该开口被配置成用于接纳组件。在一些实施例中，当组件被接纳在开口中时，组件可以被固位于其内。例如，开口能以压入配合的关系接纳组件。在示例性实施例中，当组件被固位于壳体内时，多孔元件可以具有均匀的径向孔隙率。在一些实施例中，当组件被固位于壳体内时，多孔元件的上表面的孔隙率可以与多孔元件的下表面的孔隙率基本上相同。
压缩元件可以包括圆柱形主体，该圆柱形主体具有上表面、下表面、内圆周表面和外圆周表面。圆柱形主体的外圆周表面具有在外圆周表面与上表面之间的相交处的第一直径以及在外圆周表面与下表面之间的相交处的第二直径。在示例性实施例中，第一直径可以大于第二直径。例如，圆柱形主体的外圆周表面可以是锥形的，从而使得压缩元件在外圆周表面与上表面之间的相交处的第一直径大于压缩元件在外圆周表面与下表面之间的相交处的第二直径。在一些实施例中，压缩元件可以包括聚合物环，例如，聚醚醚酮（PEEK）环。
壳体中的开口可以包括内圆周侧壁，该内圆周侧壁包括上边缘和下边缘。开口的内圆周侧壁具有在内圆周侧壁与上边缘之间的相交处的第一直径以及在内圆周侧壁与下边缘之间的相交处的第二直径。在示例性实施例中，第一直径大于第二直径。在一些实施例中，当组件被固位于壳体内时，压缩元件的上表面可以延伸超过壳体中的开口的上边缘。例如，当组件被固位于壳体内时，压缩元件的上表面可以提供密封表面。在一些实施例中，当组件被固位于壳体内时，压缩元件的上表面可以与壳体中的开口的上边缘平齐。在另外的实施例中，当组件被固位于壳体内时，压缩元件的上表面可以相对于壳体中的开口的上边缘凹陷。
本发明的另一方面提供了组装过滤器的方法。在一个示例性实施例中，该方法可以包括提供多孔元件；提供被配置成用于接纳多孔元件的压缩元件；将多孔元件插入压缩元件中以形成组件；提供具有在其中形成开口的壳体，该开口被配置成用于接纳组件；并且将组件插入开口中，从而使得组件被固位在其中。
压缩元件可以包括圆柱形主体，该圆柱形主体具有上表面、下表面、内圆周表面和外圆周表面。圆柱形主体的外圆周表面具有在外圆周表面与上表面之间的相交处的第一直径以及在外圆周表面与下表面之间的相交处的第二直径。在示例性实施例中，第一直径可以大于第二直径。例如，圆柱形主体的外圆周表面可以是锥形的，从而使得压缩元件在外圆周表面与上表面之间的相交处的第一直径大于压缩元件在外圆周表面与下表面之间的相交处的第二直径。在一些实施例中，压缩元件可以包括聚合物环，例如，聚醚醚酮（PEEK）环。
多孔元件可以包括上表面、下表面以及与上表面和下表面相交的圆周侧壁。多孔元件可以包括例如滤芯。压缩元件能以滑动配合的关系接纳多孔元件并且将多孔元件插入压缩元件中的步骤可以包括使多孔元件滑入压缩元件中。
壳体中的开口可以包括内圆周侧壁，该内圆周侧壁包括上边缘和下边缘。开口的内圆周侧壁可以具有在内圆周侧壁与上边缘之间的相交处的第一直径以及在内圆周侧壁与下边缘之间的相交处的第二直径。在示例性实施例中，第一直径大于第二直径。例如，在壳体中形成的开口的内圆周侧壁可以是锥形的，从而使得内圆周侧壁的上边缘的直径大于内圆周侧壁的下边缘的直径。
壳体中的开口能以压入配合的关系接纳组件并且将组件插入壳体中的步骤包括将组件压入壳体中。在一些实施例中，将组件插入开口中的步骤可以包括对组件施加力。例如，该力可以足以使组件前进至壳体中的开口内。当使组件前进至壳体中的开口内时，多孔元件与压缩元件可以相对于彼此保持静止。开口的内圆周壁与压缩元件的外圆周表面之间的相互作用可以将施加于组件上的力（例如，施加于组件上表面的力）转换成压缩元件的内圆周表面与多孔元件的外表面之间的径向力。
在本发明的另一方面，提供一种色谱柱，该色谱柱包括根据本文所讨论的这些实施例的过滤器。过滤器可以联接到该柱，例如，过滤器的壳体可以联接到该柱的一端。在其他实施例中，过滤器可以形成为该柱的一端的一部分。例如，该柱的该端可以形成壳体。在这些示例性实施例中，被配置成用于接纳组件的开口可以在柱的一端中形成。
附图简要说明
从以下结合附图进行的详细说明中将更充分地理解本发明，其中：
图1是根据本发明的一个实施例的多孔元件、压缩元件和壳体的等距视图；
图2A是根据本发明的一个实施例的壳体的等距视图；
图2B是图2A的壳体的侧视图；
图2C是图2B的壳体沿图2B的线D-D截取的横截面视图；
图2D是图2C的壳体在区域A中的部分的放大横截面视图；
图3A是根据本发明的一个实施例的压缩元件的等距视图；
图3B是图3A的压缩元件的侧视图；
图3C是图3B的压缩元件沿图3B的线B-B截取的横截面视图；
图4是根据本发明的实施例的多孔元件的等距视图；
图5是根据本发明的实施例通过在压缩元件中接纳多孔元件形成的组件的等距视图；
图6A是根据本发明的实施例在壳体中所接纳的图5的组件的等距视图；
图6B是图6A的壳体的侧视图；
图6C是图6B的壳体沿图6B的线A-A截取的横截面视图；
图6D是图6C的壳体、压缩元件和多孔元件在区域B中的部分的放大横截面视图；
图6E是根据本发明的另一个实施例的壳体、压缩元件和多孔元件的一部分的放大横截面视图；
图6F是根据本发明的另一个实施例的壳体、压缩元件和多孔元件的一部分的放大横截面视图；
图7A是根据本发明的实施例的色谱柱的等距视图；
图7B是图7A的色谱柱的分解视图；
图7C是图7A的色谱柱的侧视图；
图7D是图7C的色谱柱沿图7C的线A-A截取的横截面视图；
图7E是图7C的色谱柱的示出图7D的圆圈B中的区域的详细视图；
图8A是根据本发明的另一个实施例的色谱柱的侧视图；
图8B是图8A的色谱柱沿图8A的线A-A截取的横截面视图；
图8C是图8B的色谱柱的示出图8B的圆圈B中的区域的详细视图；
图9是一种根据本发明的实施例的方法的流程图；
图10A是多孔元件的俯视图；
图10B是图9A的多孔元件沿图10A的线A-A截取的横截面视图；
图11A是根据本发明的实施例的多孔元件的俯视图；并且
图11B是图11A的多孔元件沿图11A的线B-B截取的横截面视图。
详细说明
现在将描述某些示例性实施例以提供对本文所披露的装置和方法的结构、功能、制造和用途的原理的全面理解。这些实施例的一个或多个实例在附图中展示。本领域的技术人员将理解本文中具体描述并在附图中展示的装置和方法是非限制性的示例性实施例并且本发明的范围由权利要求书唯一限定。结合一个示例性实施例所展示或所描述的特征可以与其他实施例的特征组合。此类修改和改变旨在被包括在本发明的范围内。
本发明总体上提供与色谱柱一起使用的过滤器装置以及用于组装那些过滤器装置的方法。图1展示了过滤器装置100的一个示例性实施例。如所示的，过滤器装置100包括壳体200、压缩元件300以及多孔元件400。如以下更加详细讨论的，壳体200、压缩元件300以及多孔元件400被适配成或者被配置成用于组装形成过滤器装置100。在一些实施例中，过滤器装置100可以联接到或安置在色谱柱中。
壳体
图2A至图2D展示了壳体200的示例性实施例。如所示的，壳体200具有圆柱形状，包括第一端表面202、第二端表面204、以及圆柱形外表面206。壳体200可以由任何基本上刚性的材料制成，如塑料或金属。例如，壳体200可以由如金属、金属合金或聚合物的材料制成。更具体而言，壳体200可以由如下的材料制成：不锈钢、黄铜、钛、聚醚醚酮（PEEK）、聚乙烯、Hastaloy™或聚丙烯。在优选实施例中，壳体200可以由不锈钢制成。
在一些实施例中，端表面202、204与外表面206之间的相交部分可以被倒圆或被倒角。壳体还可以包括在壳体的第一端表面202中形成的开口208。开口208由侧壁210和底表面212限定。侧壁210的表面与由第一端表面202限定的平面之间的相交部分可以是圆。同样地，侧壁210的表面与由底表面212之间的相交部分可以是圆。在一些实施例中，侧壁210的表面与由第一端表面202限定的平面之间的相交部分可以被倒圆或被倒角。
参照图2B，第一端表面202和第二端表面204基本上垂直于壳体200沿线D-D的纵轴线。如所示的，第一端表面202与第二端表面204基本上彼此平行。在一些实施例中，端表面202、204与外表面206之间的相交部分可以被倒圆或被倒角。
图2C以沿图2B中的线D-D截取的横截面视图展示了壳体200的各种内部特征。如所示的，在开口208中穿过底表面212形成通孔214。在一些实施例中，可以在开口208的底表面的中心形成通孔214。
如在图2C中示出的，通孔214与密封锥体216连通。密封锥体216可以被配置成用于接合密封元件，例如，套圈（未示出）。在所展示的实施例中，圆柱形部分218被安置在密封锥体216与通孔214之间。例如，圆柱形部分218可以接纳被安置在壳体中的流体管道的突出部分。
如在图2D中示出的，该图示出了图2C中的区域A的放大视图，侧壁210可以是锥形的。例如，由底表面212与侧壁210相交形成的圆圈的直径可以小于由第一端表面202限定的平面与侧壁210相交形成的圆的直径。可以相对于沿线D-D（在图2C和图2D中标示为L）取的壳体的纵轴线测量锥角C。如以下更加详细讨论的，可以选择锥角C以基本上匹配压缩元件300的锥角。
在一些实施例中，侧壁210的锥形表面可以是截断的圆锥表面，即，侧壁210的直径可以从底表面处或附近的直径到顶表面处或附近的直径以基本上恒定的速率增加。在此类情况下，侧壁210的表面可以被描述成截头锥形的。在示例性实施例中，锥角可以是约5度。在其他实施例中，锥角可以是在约15度到约1度的范围内，或者是那个范围内的任何角度，例如，约15度、约10度、约8度、约3度、约2度、以及约1度中的任何一个角度。
如在图2D中展示的，在一些实施例中，例如，为了更容易地将由压缩元件300和多孔元件400形成的组件插入开口208中，可以将第一端表面202与侧壁210之间的相交部分倒圆或倒角。在其他实施例中，该相交部分可以是这两个表面202、210之间的锐利边缘。
在一些实施例中，侧壁210的锥形表面可以从第一端表面202（或从那些表面之间经倒圆或经倒角的相交部分）延伸至底表面212。在其他实施例中，开口208可以包括靠近底表面212的侧壁210的基本上圆柱形区域222。侧壁210的基本上圆柱形区域222的壁可以平行于沿线D-D（在图2C和图2D中标示为L）取的壳体的纵轴线。在这些实施例中，侧壁210的锥形表面可以从第一端表面202（或从那些表面之间经倒圆或经倒角的相交部分）延伸至侧壁210的基本上圆柱形区域222。如以下更加详细讨论的，侧壁210的基本上圆柱形区域222可以缓和侧壁210与由压缩元件300和多孔元件400形成的组件之间的相互作用，以便当组件被插入开口208中时允许组件与底表面212接触。
开口208的底表面212可以包括围绕通孔214的圆锥表面220。圆锥表面220形成分配锥，该分配锥可以将流体尽可能均匀地在多孔元件400的基本整个区域之上分配至多孔元件400以及从该多孔元件分配。在一些实施例中，圆锥表面220可以从通孔214延伸至底表面212与侧壁210之间的相交部分。在其他实施例中，圆锥表面220可以具有与多孔元件的直径基本上相同的直径。在另一个实施例中，该圆锥表面可以具有多孔元件的直径的约80%的直径。例如，该圆锥表面可以具有在多孔元件的直径的约50%到约80%的范围内的直径。在其他实施例中，圆锥表面220可以具有开口208的底表面212的直径的约80%的直径。在一些实施例中，圆锥表面220可以具有在开口208的底表面212的直径的约80%到约60%的范围内的直径。
如以下更加详细讨论的，开口208的深度（即，由端表面202限定的平面与由开口208的底表面212限定的表面之间的距离）可以被选择为与压缩元件300的厚度基本上相同。在一些实施例中，开口208的深度可以被选择为小于压缩元件300的厚度。在这类实施例中，压缩元件300的上表面304可以从开口208延伸出去，例如，保持从壳体200的端表面202凸出。在这些实施例中，压缩元件300可以用其他部件提供二级密封，这些部件可以接合壳体200的第一端表面202。
压缩元件
图3A至图3C展示了压缩元件300的示例性实施例。如所示的，压缩元件300具有总体上圆柱形主体302。圆柱形主体302具有上表面304、下表面306、内圆周表面308、以及外圆周表面310。内圆周表面308在环形圆柱形主体302中限定开口。在一些实施例中，上表面304和下表面306与外表面310之间的这些相交部分可以被倒角或被倒圆。限定压缩元件300的内圆周表面308的壁可以平行于沿线B-B（在图3C中标示为L′）取的压缩元件300的纵轴线。
压缩元件300可以具有的厚度（即，上表面304与下表面306之间的距离）被选择为与壳体200中的开口208的深度基本上相同。在一些实施例中，压缩元件300的厚度可以被选择为大于开口208的深度。在这类实施例中，压缩元件300的上表面304可以从开口208延伸出去，例如，保持从壳体200的端表面202凸出。在这些实施例中，压缩元件300可以用其他部件提供二级密封，这些部件可以接合壳体200的第一端表面202。
如在图3C中示出的，外圆周表面310可以是锥形的。例如，通过由下表面306限定的平面与外圆周表面310相交形成的圆的直径可以小于通过由上表面304限定的平面与外圆周表面310相交形成的圆的直径。可以相对于沿线B-B（在图3C中标示为L′）取的压缩元件300的纵轴线测量锥角C′。可以选择锥角C′以基本上匹配壳体200的锥角。
在一些实施例中，锥形外圆周表面310可以是截断的圆锥表面，即，外圆周表面310的直径可以从底表面处或附近的直径到顶表面处或附近的直径以基本上恒定的速率增加。在示例性实施例中，锥角可以是约5度。在其他实施例中，锥角C′可以是在约15度到约1度的范围内，或者是那个范围内的任何角度，例如，约15度、约10度、约8度、约3度、约2度、以及约1度中的任何一个角度。
压缩元件300的锥形外圆周表面310的直径可以大于在壳体200的第一端表面202中形成的开口208的锥形内径。然而，如上所指出的，在多个示例性实施例中，这些部件的锥角是相同的。例如，可以选择压缩元件300的锥形外圆周表面310的直径和在壳体200的第一端表面202中形成的开口208的锥形内径以提供压缩元件300与壳体200中的开口208之间的压入配合关系。例如，压缩元件300的外圆周表面310的直径可以比开口208的内径大了约2%。在示例性实施例中，开口208的内径可以是约0.110英寸并且压缩元件300的外圆周表面310的直径可以是约0.112。
压缩元件300可以由比壳体200的材料更软的任何材料制成。例如，压缩元件300可以由一种从金属、金属合金或聚合物中选择的材料制成。更具体而言，压缩元件300可以由如下的材料制成：钛、不锈钢、聚醚醚酮（PEEK）、聚乙烯或聚丙烯。在优选实施例中，压缩元件300可以由聚醚醚酮（PEEK）制成。当压缩元件300和壳体200由相同类型的材料制成时（例如，壳体200和压缩元件300两者都由钛或不锈钢制成时），用于压缩元件200的材料的硬度被选择小于用于壳体200的材料的硬度。例如，壳体200和压缩元件300可以由不同等级的相同材料制成。
多孔元件
图4展示了多孔元件400的示例性实施例。如所示的，多孔元件400具有总体上圆柱形主体，该圆柱形主体包括上表面402、下表面404、和与上表面402以及下表面404相交的圆周侧壁406。多孔元件400可以具有包括多个空隙空间的多孔结构。
不同等级或标称颗粒截留评级的多孔元件是商业上可获得的。这类多孔元件可以被设计用于HPLC柱或者其他液相或气相色谱应用中。本领域的技术人员将认识到，多孔支撑结构也被称为色谱滤芯或过滤器。如本文所使用的，术语“多孔元件”指多种多孔元件中的任何一种，例如色谱滤芯或过滤器，这些多孔元件优选地具有适合在HPLC中（在色谱柱中或者作为内嵌过滤器）使用的多个等级或颗粒截留评级。这些多孔支撑结构典型地具有标称孔隙率以及孔径等级，并且能够截留直径小于约2.5微米的颗粒。根据本发明适合于制作滤芯的多孔元件包括具有从约0.1微米到约10微米范围内的等级的多孔烧结式不锈钢多孔元件，例如，0.5微米等级和2.0微米等级的不锈钢多孔支撑结构。多孔元件可以由根据本领域已知的技术进行压缩和烧结的颗粒制成，由此产生具有指定等级的结构。多孔元件可以由适合于生产烧结式多孔元件的任何材料制成，如：钛、不锈钢、PEEK、聚酰胺、聚烯烃或PTFE。
可以选择多孔元件400的圆周侧壁406的直径和压缩元件300的内圆周表面308的直径，以当在压缩元件中接纳多孔元件时提供多孔元件400与压缩元件300之间的滑动配合关系。例如，多孔元件400的圆周侧壁406的直径可以与压缩元件300的内圆周表面308的直径基本上相同或者比其略小。在示例性实施例中，多孔元件400的圆周侧壁406的直径可以是约0.082英寸并且压缩元件的内圆周表面308的直径可以是约0.0833。例如，开口208的内径与多孔元件400的圆周侧壁406的直径之间的差值可以是在约0.001英寸到约0.003英寸的范围内，例如，约0.0015英寸。
多孔元件的厚度（即，上表面402与下表面404之间的距离）可以与压缩元件300的厚度基本上相同。在一些实施例中，多孔元件400的厚度可以稍微小于压缩元件300的厚度。例如，在压缩元件300的厚度大于壳体200中的开口208的深度的实施例中，多孔元件400可以具有小于压缩元件厚度的厚度，从而避免当压缩元件300的上表面304接合其他部件时损坏多孔元件400。
组件
图5展示了当在压缩元件300内接纳多孔元件400时形成的组件500的示例性实施例。如以上所讨论的，压缩元件300能以滑动配合的关系接纳多孔元件400。例如，多孔元件400的侧壁406能以滑动配合的关系接合压缩元件300的内圆周表面308。在一些实施例中，多孔元件与压缩元件之间的滑动配合关系可以足以暂时地将多孔元件保持在压缩元件内，之后进一步将那些部件组装到壳体200中。
图6A展示了在壳体200中的开口208内接纳的组件500（即，在压缩元件300内接纳的多孔元件400）的示例性实施例。图6C以沿图6B中的线A-A截取的横截面视图展示了壳体200的各种内部特征。如所示的，多孔元件400被在壳体200的开口208内的压缩元件300所包围。
图6D、图6E和图6F示出了在不同实施例中图6C中的区域E的放大视图。如在图6D中所示的，压缩元件300的上表面304可以延伸超过壳体200的端表面202，例如，保持从壳体200的端表面202凸出。在此实施例中，压缩元件300可以用其他部件提供二级密封，这些部件可以联接或被联接到壳体200的第一端表面202。例如，压缩元件300可以延伸超过壳体200的端表面202约0.005英寸。在其他实施例中，例如，如在图6E中示出的，压缩元件300的上表面304可以与壳体200的端表面202平齐。在一些实施例中，例如，如在图6F中示出的，压缩元件300的上表面304可以相对于壳体200的端表面202凹陷。可以通过相对于压缩元件300的厚度调整开口208的深度（或反之亦然）来选择压缩元件300的上表面304与壳体200的端表面202之间的关系（即，凸出、平齐或凹陷）。例如，当组件被固位于壳体内时，压缩元件的上表面可以提供密封表面。
类似地，例如，如在图6D中示出的，在一些实施例中，多孔元件400的上表面402可以与压缩元件300的上表面304平齐。在其他实施例中，多孔元件400的上表面402可以相对于压缩元件300的上表面304凹陷或者可以延伸超过压缩元件300的上表面304，例如，保持从压缩元件300的上表面304凸出。在这些示例性实施例中的任何一个中，多孔元件400的上表面402也可以延伸超过壳体200的端表面202、与壳体200的端表面202平齐、或者相对于壳体200的端表面202凹陷。多孔元件400的上表面402与壳体200的端表面202之间的关系可以独立于多孔元件400的上表面402与压缩元件300的上表面304之间的关系。可以通过调整开口208的深度、压缩元件300的厚度、以及多孔元件400的厚度中的任何一项来选择多孔元件400的上表面402、压缩元件300的上表面304与壳体200的端表面202之间的关系（即，凸出、平齐或凹陷）。
如以上所讨论的，能以压入配合的关系在开口208内接纳压缩元件300。当组件500被安置在开口208内时，压缩元件300能够轻微地变形。压缩元件300的变形可以导致内圆周表面308的直径相应减小。内圆周表面308的直径减小可以导致径向压缩力施加于多孔元件400的圆周侧壁406上。压缩元件的内圆周表面308与多孔元件400的圆周侧壁406之间的压缩力可以将该多孔元件固位在压缩元件300内。在示例性实施例中，由压缩元件300施加于多孔元件400上的力可以足以将该多孔元件固位在其中而不损坏该多孔元件。在其他示例性实施例中，由压缩元件300施加于多孔元件400上的力可以足以将该多孔元件固位在其中，具有在该多孔元件的圆周侧壁406的区域中的最小损坏。
在一些实施例中，多孔元件400可以通过压缩元件300的内圆周侧壁308与多孔元件400的圆周侧壁406之间的摩擦接合而固位于压缩元件300内。在其他实施例中，多孔元件400可以通过压缩元件300的内圆周侧壁308围绕多孔元件400的圆周侧壁406的变形而固位于压缩元件300内。在这类实施例中，内圆周侧壁308围绕多孔元件400的变形可以在围绕靠近多孔元件的上表面402的侧壁308的圆周的区域中形成延伸部分（例如，唇缘）。
图7A至图7E展示了根据本发明的另一个实施例的示例性色谱柱700。如所示的，柱700包括柱体702、第一端配件704和第二端配件706。柱体702还包括内孔703。例如，内孔703可以含有介质的填充床。柱700还可以包括过滤器，例如，根据本文所披露的各种实施例的过滤器。过滤器可以联接至该柱（例如，至其一端）。柱体702和端配件704、706可以由任何基本上刚性的材料制成，如塑料或金属。例如，柱体702和端配件704、706可以由如金属、金属合金或聚合物的材料制成。更具体而言，柱体702和端配件704、706可以由如下的材料制成：不锈钢、黄铜、钛、聚醚醚酮（PEEK）、聚乙烯、Hastaloy™或聚丙烯。在一些实施例中，柱体702和端配件704、706各自可以由相同的材料制成。在其他实施例中，柱体702和端配件704、706可以由不同的材料制成。
在图7A至图7E所展示的实施例中，柱700包括第一过滤器装置708和第二过滤器装置710。过滤器装置708、710可以通过端配件704、706联接至柱上。例如，这些端配件可以包括与柱上的螺纹相配合的螺纹以将这些端配件联接至柱上。这些端配件、过滤器装置和柱各自包括穿过其中的流体通路。如在图7D的截面视图中示出的，可以在端配件704、706中对应的开口712、714内接纳过滤器装置708、710。
如在图7E中更清楚示出的，这些过滤器装置可以包括壳体720、压缩元件730以及多孔元件400。可以根据以上关于图1至图6D所讨论的各种实施例配置该壳体、压缩元件和多孔元件。例如，壳体720、压缩元件730以及多孔元件740可以被适配成或者被配置成用于组装形成过滤器装置700。
端配件704、706中的开口712、714可以被配置成用于以滑动配合的关系接纳过滤器装置708、710。例如，过滤器装置的壳体的外径可以稍微小于端配件中的开口的内径。如以上所讨论的，可以在壳体中的开口的底表面中形成通孔724。通孔724与密封锥体726连通。密封锥体726可以被配置成用于接合密封元件（例如，压缩配件的套圈（未示出）），该密封元件可以被插入穿过端配件704、706中的第二开口713、715。在所展示的实施例中，圆柱形部分728被安置在密封锥体726与通孔724之间。例如，圆柱形部分228可以接纳被安置在壳体中的流体管道的突出部分。
参照图7E，这些端配件可以包括被配置成用于接合过滤器装置的肩表面705。例如，肩表面705可以接触壳体720的第一端表面722以将过滤器装置708联接至柱702的一端。在示例性实施例中，第二过滤器装置710可以类似的方式联接至柱702的另一端。当过滤器装置710通过端配件联接至柱体时，壳体720的第二端表面723可以接触柱体702的端表面703。在一些实施例中，压缩元件730的上表面可以提供密封表面，该密封表面可以接合柱体702的端表面703。当过滤器装置708、710通过端配件704、706联接至柱体702时，柱702的内孔703可以经由多孔元件（例如，过滤器装置708的多孔元件740）与过滤器装置708、710的通孔（例如，壳体720的通孔724）流体连通。
在另一个实施例中，可以在柱的一端直接接纳多个过滤器元件。例如，该柱的该端可以针对过滤器元件形成壳体。图8A至图8C展示了具有柱体802、第一端805、第二端807和内孔803的柱800的示例性实施例。例如，内孔803可以含有介质的填充床。柱体802可以由任何基本上刚性的材料制成，如塑料或金属。例如，该柱体可以由如金属、金属合金或聚合物的材料制成。更具体而言，柱体802可以由如下的材料制成：不锈钢、黄铜、钛、聚醚醚酮（PEEK）、聚乙烯、Hastaloy™或聚丙烯。在一些实施例中，该柱可以联接至端配件。例如，这些端配件可以包括与柱上的螺纹相配合的螺纹以将这些端配件联接至柱上。这些端配件可以包括被配置用于接合密封元件（例如，可以插入于其中的压缩配件的套圈）的密封锥体。这些端配件还可以包括被配置成用于接纳安置在壳体内的流体管道的突出部分的圆柱形部分。在一些实施例中，柱体和端配件各自可以由相同的材料制成。在其他实施例中，柱体702和端配件704、706可以由不同的材料制成。
柱体的至少一端可以包括被配置成用于接纳过滤器组件的开口808。例如，开口808可以接纳组件，该组件包括多孔元件840和压缩元件830。在一些实施例中，柱体的另一端可以包括被配置成用于接纳另一个过滤器组件的第二开口。第二开口可以接纳过滤器组件，该过滤器组件包括多孔元件841和压缩元件831。可以根据以上详细讨论的壳体200中开口208的多个实施例配置在柱体的这些端处的开口。例如，可以由侧壁810和底表面812限定开口。在一些实施例中，如在图8C中所展示的，底表面812可以是肩表面。在其他实施例中，可以如以上关于图2A-2D所讨论的配置该底表面。例如，如在图2D中示出的，底表面可以包围通孔。
可以根据以上关于图3A至图5所讨论的这些实施例配置多孔元件840、841和压缩元件830、831。例如，每个压缩元件能以滑动配合的关系接纳对应的多孔元件。当多孔元件被插入压缩元件内时形成的组件可以被柱体的端中对应的开口接纳（例如，如以上所讨论的，以压入配合的关系）。
方法
本发明还提供组装过滤器的方法。在一个示例性实施例中，例如，如在图7的流程图中示出的，该方法可以包括提供多孔元件；提供被配置成用于接纳多孔元件的压缩元件；将多孔元件插入压缩元件中以形成组件；提供具有在其中形成开口的壳体，该开口被配置成用于接纳该组件；并且将该组件插入开口中，从而使得该组件被固位在其中。多孔元件可以是以上关于图4至图8C更加详细讨论的多孔元件400。压缩元件可以是以上关于图3A至图3C以及图5至图8C更加详细讨论的压缩元件300。壳体可以是以上关于图2A至图2D以及图6A至图8C更加详细讨论的壳体200。
如以上所讨论的，能以滑动配合的关系在压缩元件300中接纳多孔元件400。将多孔元件400插入压缩元件300中的步骤可以包括将多孔元件400滑入由压缩元件300的环形圆柱形主体302中的内圆周表面308限定的开口中。例如，如在图5中所展示的，将多孔元件400插入压缩元件300中可以形成组件500。在一些实施例中，轻微的摩擦接合可以存在于多孔元件400的圆周侧壁406与压缩元件300的内圆周表面308之间，该摩擦接合可以足以暂时地将多孔元件保持在压缩元件中，之后进一步将那些部件组装到壳体200中。
同样如以上所讨论的，可以在壳体200中的开口208内接纳组件500。在示例性实施例中，能以压入配合的关系在开口208内接纳组件500。将组件500插入壳体200中的开口208内的步骤可以包括将组件500放置在壳体200中的开口208处并且对组件500施加力以便驱使组件进入开口208中。例如，力可以同时施加于多孔元件400的上表面402和压缩元件300的上表面304以将组件500推入开口208中。在一些实施例中，可以使用工具将组件500推入开口208中。在其他实施例中，可以手动地将组件500推入开口208中。
在外圆周表面310接合壳体200中的开口208的侧壁210时，施加于组件500上的力可以足以使压缩元件300变形。压缩元件300的变形导致内圆周表面308的直径的相应减少，这对多孔元件400的圆周侧壁406施加了压缩力。压缩元件的内圆周表面308与多孔元件400的圆周侧壁406之间的压缩力将该多孔元件固位在压缩元件300内。例如，开口的内圆周壁与压缩元件的外圆周表面之间的相互作用可以将施加于组件上的力（例如，施加于组件上表面的力）转换成压缩元件的内圆周表面与多孔元件的外表面之间的径向力。
在示例性实施例中，由压缩元件300施加于多孔元件400上的力足以将该多孔元件固位在其中而不损坏该多孔元件。在其他示例性实施例中，由压缩元件300施加于多孔元件400上的力足以将该多孔元件固位在其中，具有在该多孔元件的圆周侧壁406的区域中的最小损坏。
利用过滤器与壳体的配合部分中的接纳孔之间的过盈配合将常规的烧结式过滤器保持在壳体中。由于过滤器被压入接收孔中，过盈可能导致沿着过滤器的圆周和/或面的损坏。例如，过滤器的外圆周壁与接纳孔的内壁之间的相对运动可能导致壁区域中的损坏。在接纳孔中压入配合过滤器要求的压力也会导致对过滤器的上表面的损坏。当过滤器被压入接纳孔中时，过滤器也可能变形成杯状，例如，由于过滤器的外壁与接纳孔的内壁之间的摩擦相互作用，过滤器的中心可能比过滤器的外壁移动更大的距离。
图10A和图10B展示了示出示例性损坏1003的常规过滤器1000，该损坏可以是当过滤器被压入配合到接纳孔中时导致的。如所示出的，上表面1002、圆周侧壁1006以及下表面1004的多个部分展现了损坏1003。在这些损坏的区域中，过滤器的孔隙可能被压碎。磨损也可能由侧壁1006的外表面与接纳孔的内壁之间的相对运动造成。这些接触表面之间的摩擦也可能导致过滤器1000变形，产生图10B中示出的杯状。例如，上表面1002和下表面1004可能变形产生如图10B中示出的弯曲的截面轮廓。侧壁1006与接纳孔之间的摩擦接合也可能导致当过滤器的其余部分被推入接纳孔中时侧壁的外表面保持静止，形成杯状的外部部分1009。
过滤器的损坏和变形可能导致过滤器的具有不希望的流动特性的多个区域。例如，对过滤器的损坏可能导致在柱的中间比在外壁流动得更快。这些不希望的流动特性可能导致过度的峰拖尾以及其他问题。在其他优点之中，本发明的实施例相比于被压入配合到接纳孔中的常规过滤器可以提高柱效率和峰不对称性。
图11A和图11B展示了根据本发明的实施例的多孔元件1100。如所示的，多孔元件1100具有总体上圆柱形主体，该圆柱形主体包括上表面1102、下表面1104、和与上表面402以及下表面404相交的圆周侧壁1106。多孔元件1100可以具有包括多个空隙空间的多孔结构。图11A和图11B展示了在根据这些方法并且使用本文所披露的这些装置进行组装之后的多孔元件1100。不像在图10A和图10B中示出的常规安装的过滤器1000，多孔元件1100展现了对侧壁1106的最小损坏并且保持其形状。因此，多孔元件的流动特性被保持。例如，当组件被固位于壳体内时，多孔元件可以具有均匀的径向孔隙率。在一些实施例中，当组件被固位于壳体内时，多孔元件的上表面的孔隙率可以与多孔元件的下表面的孔隙率基本上相同。
本领域的技术人员将基于以上描述的实施例进一步认识本发明的特征和优点。因此，除非由附加权利要求指定，本发明不受已具体示出且描述的那些的限制。本文所有列出的出版物和参考文献通过引用以其全部内容明确结合在此。

Claims (37)

1.一种过滤器，包括：
多孔元件，
压缩元件，该压缩元件被配置成用于以滑动配合的关系接纳该多孔元件，由此形成组件，使得暂时地将所述多孔元件保持在所述压缩元件中，以及
壳体，该壳体具有在其中形成的开口，该开口被配置成用于接纳并固位该组件，当所述开口接纳所述组件时，施加于所述组件上的力被转换成压缩元件的内圆周表面与所述多孔元件的外表面之间的径向力，使得所述径向力足以将该多孔元件固位在其中而不损坏所述多孔元件，或者具有在所述多孔元件的圆周侧壁的区域中的最小损坏。
2.如权利要求1所述的过滤器，其中，该开口以压入配合的关系接纳该组件。
3.如权利要求1所述的过滤器，其中，当该组件被固位于该壳体内时，该多孔元件具有均匀的径向孔隙率。
4.如权利要求1所述的过滤器，其中，该压缩元件包括圆柱形主体，该圆柱形主体具有上表面、下表面、内圆周表面和外圆周表面。
5.如权利要求4所述的过滤器，其中，当该组件被固位于该壳体内时，该压缩元件的上表面提供密封表面。
6.如权利要求4所述的过滤器，其中，该圆柱形主体的该外圆周表面具有在该外圆周表面与该上表面之间的相交处的第一直径以及在该外圆周表面与该下表面之间的相交处的第二直径，其中，该第一直径大于该第二直径。
7.如权利要求1所述的过滤器，其中，该多孔元件包括上表面、下表面以及与该上表面和该下表面相交的圆周侧壁。
8.如权利要求7所述的过滤器，其中，当该组件被固位于该壳体中的该开口内时，该多孔元件的该上表面的孔隙率与该多孔元件的该下表面的孔隙率基本上相同。
9.如权利要求1所述的过滤器，其中，该壳体中的该开口包括内圆周侧壁，该内圆周侧壁包括上边缘和下边缘。
10.如权利要求9所述的过滤器，其中，该开口的该内圆周侧壁具有在该内圆周侧壁与该上边缘之间的相交处的第一直径以及在该内圆周侧壁与该下边缘之间的相交处的第二直径，其中，该第一直径大于该第二直径。
11.如权利要求1所述的过滤器，其中，当该组件被固位于该壳体内时，该压缩元件的上表面与该壳体中的该开口的上边缘平齐。
12.如权利要求1所述的过滤器，其中，当该组件被固位于该壳体内时，该压缩元件的上表面相对于该壳体中的该开口的上边缘凹陷。
13.如权利要求1所述的过滤器，其中，当该组件被固位于该壳体内时，该压缩元件的上表面延伸超过该壳体中的该开口的上边缘。
14.如权利要求1所述的过滤器，其中，该多孔元件包括滤芯。
15.如权利要求1所述的过滤器，其中，该压缩元件包括聚醚醚酮环。
16.如权利要求1所述的过滤器，其中，该压缩元件包括从由以下各项组成的组中选择的材料：钛、不锈钢、聚醚醚酮、聚乙烯和聚丙烯。
17.一种色谱柱，该色谱柱包括根据权利要求1所述的过滤器。
18.如权利要求17所述的色谱柱，其中，该壳体联接到该色谱柱的一端。
19.如权利要求17所述的色谱柱，其中，该柱的一端形成该壳体。
20.如权利要求19所述的色谱柱，其中，被配置成用于接纳该组件的该开口形成于该柱的该端中。
21.一种组装过滤器的方法，该方法包括：
提供多孔元件；
提供被配置成用于以滑动配合的关系接纳该多孔元件的压缩元件；
将该多孔元件插入该压缩元件中以形成组件，使得暂时地将所述多孔元件保持在所述压缩元件中；
提供壳体，该壳体具有在其中形成的开口，该开口被配置成用于接纳并固位该组件，当所述开口接纳所述组件时，施加于所述组件上的力被转换成压缩元件的内圆周表面与所述多孔元件的外表面之间的径向力，使得所述径向力足以将该多孔元件固位在其中而不损坏所述多孔元件，或者具有在所述多孔元件的圆周侧壁的区域中的最小损坏。
22.如权利要求21所述的方法，其中，该压缩元件包括圆柱形主体，该圆柱形主体具有上表面、下表面、内圆周表面和外圆周表面。
23.如权利要求22所述的方法，其中，该圆柱形主体的该外圆周表面是锥形的，从而使得该压缩元件在该外圆周表面与该上表面之间的相交处的第一直径大于该压缩元件在该外圆周表面与该下表面之间的相交处的第二直径。
24.如权利要求21所述的方法，其中，将该多孔元件插入该压缩元件中的步骤包括使该多孔元件滑入该压缩元件中。
25.如权利要求21所述的方法，其中，该壳体中的该开口包括内圆周侧壁，该内圆周侧壁包括上边缘和下边缘。
26.如权利要求25所述的方法，其中，在该壳体中形成的该开口的该内圆周侧壁是锥形的，从而使得该内圆周侧壁的该上边缘的直径大于该内圆周侧壁的该下边缘的直径。
27.如权利要求21所述的方法，其中，该开口以压入配合的关系接纳该组件并且将该组件插入该壳体中的步骤包括将该组件压入该壳体中。
28.如权利要求21所述的方法，其中，将该组件插入该开口中的步骤包括对该组件施加力，该力足以使该组件前进至该壳体中的该开口内。
29.如权利要求28所述的方法，其中，当使该组件前进至该壳体中的该开口内时，该多孔元件与该压缩元件相对于彼此保持静止。
30.如权利要求28所述的方法，其中，该开口的该内圆周壁与该压缩元件的该外圆周表面之间的相互作用使施加于该组件上的力转换成该压缩元件的该内圆周表面与该多孔元件的该外表面之间的径向力。
31.如权利要求21所述的方法，其中，当该组件被固位于该壳体内时，该多孔元件具有均匀的径向孔隙率。
32.如权利要求21所述的方法，其中，当该组件被固位于该壳体内时，该多孔元件的该上表面的孔隙率与该多孔元件的该下表面的孔隙率基本上相同。
33.如权利要求21所述的方法，其中，该多孔元件包括滤芯。
34.如权利要求21所述的方法，其中，该压缩元件包括聚醚醚酮环。
35.如权利要求21所述的方法，其中，当该组件被固位在该壳体中时，该压缩元件的上表面与该壳体中的该开口的上边缘平齐。
36.如权利要求21所述的方法，其中，当该组件被固位在该壳体中时，该压缩元件的上表面相对于该壳体中的该开口的上边缘凹陷。
37.如权利要求21所述的方法，其中，当该组件被固位在该壳体中时，该压缩元件的上表面延伸超过该壳体中的该开口的上边缘。
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