CN108700484B - 用于分析系统的配合组件 - Google Patents

Abstract

提供了用于分析系统的改进的配合组件。配合组件包括可通过后套箍和前套箍以及螺母固定到配合构件的管。配合构件包括具有用于接收管和套箍的腔体的主体。主体还包括将腔体连接到限定在管、配合构件和螺母主体的内侧壁之间的空间中的泄漏腔室的通道，泄漏腔室通过螺母主体中的通道与螺母主体的外部流体连通。在管和螺母之间提供密封元件，用于促使泄漏流过泄漏路径。还提供了用于检测配合组件中的泄漏的方法。

Description

用于分析系统的配合组件

技术领域

本发明总体上涉及分析装置、配合构件和接头，并且更具体地涉及适于接收和连接管的压紧配合构件和用于检测其中的泄漏的手段。

背景技术

配合构件和接头通常用于将管密封地连接到另一个装置、另一个管或简单地将管盖住。当用于分析系统时，配合构件和接头最常用于将两个管密封地连接在一起，以便允许管之间的不泄漏的流体连通。配合构件也可以是分析装置和致动机构的一部分以用于接收不同类型的管道。

图1和1A(现有技术)中示出了一种常见类型的配合组件10。由前套箍12a和后套箍12b形成的双套箍12在管的末端附近夹紧管14，从而在套箍12前方形成凸起13，这通常称为管14的“型锻”。该型锻提供了管14上的良好抓持。

双套箍配合组件主要用于工业应用中，诸如高压系统中和/或其中具有高振动水平的应用。管14的凸起末端使得将管14从配合件16移除非常困难，并且因此产生安全的密封连接。

双套箍配合组件在工业应用中的广泛使用以及其广泛的可用性已经导致分析系统设计者在分析仪器和采样系统中使用它们。然而，正如下面将要描述的那样，这样的配合设计对于仪器制造商、系统集成商和采样系统制造商来说可能是有问题的。

气相色谱仪器中的填充柱必须经常更换。更换柱的常见原因是需要在新样品背景下测量新型杂质。这些柱的外直径(OD)通常为1/16”OD或1/8”OD，并且较少情况为1/4”OD。

参照图1A，管14在配合件16内的“型锻”作用将管14抓持并且形成密封。为了形成适当的密封，需要相对高的扭矩量来拧紧螺母17，从而套箍12使管14变形。所需的扭矩量随着每次将管14插入配合件16中和从配合件移除管而增加。当增加扭矩时，管14被迫深入配合件16的主体中，但是在一定时刻，管14不能向前移动，并且其外直径不能变得更大，这是由于管14被配合件的主体包围。在管14和配合件16的频繁组装和拆卸下，从配合件16拔出管14变得越来越困难，并且甚至更难以将管重新插入回配合件16中。管14和配合件16的这种频繁组装和拆卸会在配合件16内部产生划痕，这进而产生颗粒并且最终在这些位置处产生泄漏。

为了克服这些问题，主要是针对分析应用，一种做法是在紧固螺母17之前将管14切割到前套箍12a的刚好前方或稍微抽出管14，以便减小管的凸起。虽然这种做法使得更容易将管拆卸并且重新插入配合件内，但是在同一场合下，它消除了安全特性，即由双套箍型配合件中的型锻所带来的对非常高的压力和振动的耐受性。更糟糕的是，这种做法会导致另一个问题，其中包括创建更大的死体积。

在试图解决由双套箍配合件的“型锻”引起的问题时，用户已经产生了难以应对的问题，其是更大的死体积。事实上，通过切割/抽出管14，由于先前由管道占据的空间或体积留空，因此在管的末端和配合件的后部或安置部分之间形成更大的体积。

参照图2，示出了简单的气相色谱(GC)系统1。在这种情况下，由于柱的每一端都具有配合件10，所以死体积存在于柱的两侧。当载体流量低时，这些死体积就成了问题。事实上，这会产生色谱峰展宽。由划痕和产生的颗粒引起的问题相对容易检测。但是，由死体积引起的问题要微妙得多，有时可能会被误认为是泄漏。事实上，死体积通常被称为虚拟泄漏。

仍然参照图2，样气4被注入到分离柱上以分离杂质，然后通过由检测器2集成连续的信号峰来测量它们，如本领域所公知的那样。样品回路被样气4吹扫，而分离柱和检测器2被载气3吹扫。在该示例中，载体3是氦气，柱的外直径(OD)为1/8"，使用分子筛，并且检测器2为氦离子化型。这种构造通常用于永久性气体测量。柱的每一侧设置有双套箍配合件10，类似于图1A所示的那样。启动系统1后，氦气循环，柱再生以清除任何污染物。

图3和4是曲线图，示出了作为以分钟为单位的时间的函数的检测到的以百万分之几(ppm)为单位的杂质水平。图3示出了系统已经稳定后图2的系统1的检测器的信号，而图4示出了改变载体的流量对检测信号的影响，在这种情况下，改变包括减小载体的流量然后恢复它。当载体流量减少时，由于死体积中存在积聚的气体，信号增加，该积聚的气体扩散回载体。载体中存在积聚的气体增加了进入检测器的杂质水平，因此增加了检测信号。

恢复系统中载体的流量会将杂质水平稀释到载气中，导致信号降低。从图4的曲线图中可以看出，与趋势开始时的信号相比，流量恢复后的信号较低。这种情况可以通过死体积中捕获的污染物较少来解释。改变系统流量或压力是用于在气相色谱系统中发现泄漏的已知方法。但是，当分析图4的信号趋势时，可以认为系统中存在泄漏和/或空气扩散。本领域技术人员通常会重新拧紧配合件直到信号降低为止。

通过重新拧紧配合件，在配合件的主体中将套箍向前推动，并且管道的外直径再次增加，从而减小死体积。通过这样做，被捕获的污染物被迫回到载气和检测器中。

现在参照图5的曲线图，所示的信号说明了该动作的结果。改变流量或压力以交叉检查泄漏会再次产生类似于图4所示的信号，但幅度较小。再次，考虑到最好的意图，观察到这一点的操作员将再次重新拧紧配合件，认为仍存在泄漏。在系统中的不同位置处还具有接头和其它配合件的这一事实使得该问题更难追踪、识别和解决。最终，在试图解决这些虚拟泄漏时，配合件会变得过紧，并且可能产生真正的泄漏。

图6、6A和6B示出了通常用于气相色谱系统中的单套箍配合组件100。在这样的组件20中使用的单个套箍112不会引起“型锻”动作，并且管114的末端不会凸起以将管114保持在配合件116的主体中的适当位置。当螺母117被拧入配合件116中时，套箍112的前边缘将抓持管115，从而形成第一密封区域。在套箍112的外表面与配合件116的内表面之间获得另一密封部位115。在配合件116中向前旋拧螺母117并且将套箍112向前推动所需的扭矩通常小于双套箍设计中所需的扭矩。在双套箍设计中，它需要额外的扭矩才能使管道适当变形。对于单套箍配合件，诸如图6A所示的配合件116，通常管114没有变形。换言之，管在套箍112前方延伸的部分保持圆形并且笔直。配合件116的底部或安置凸缘是其中管的方形端部安置在配合件内的位置。

如图6B最佳所示，正由于管114的变形减小或消除，单套箍配合件最小化死体积的形成。为了防止管114变形，其直径必须足够小，使得管114可以滑动并且恰好足够紧密地配合在配合件的内部部分中。此外，管114的端部必须正交切割，并且具有干净和整洁的表面处理，以便与配合件的对应方形底部形成适当的密封表面。

当管道尺寸小于1/8"OD时，单套箍配合件通常提供足够的结果。因此，这些配合件有时称为“零死体积”配合件。但是，在使用时配合件中仍存在死体积，即使是小的。在使用高灵敏度系统的特定应用中，诸如质谱仪和等离子体发射检测器，可以观察到小的死体积的影响。

仍然参照图6B，死体积119a对应于管114的外直径与配合件116的孔的内表面之间的间隙。该死体积119a不管多小都将最终被填充流体。应该记住的是，氦气分子的直径约为0.25nm，氦气作为分析系统中常用的载体。在套箍与配合件的主体的接触部位115和管进入装入区域的位置(即管114延伸出套箍117的位置)之间还存在较大的空间或死体积119b。当温度或压力突然改变时，这些不同的体积将最终被填充流体。

鉴于上述情况，需要改进用于在配合构件中密封管的配合组件，其可以是阀帽、接头或致动机构。还需要进一步减少配合构件中的死体积。

发明内容

本公开的目的是提供一种解决上述需求中的至少一个的配合组件。

根据一个方面，提供了一种配合组件。配合组件包括配合构件、管、套箍和螺母。所述管具有用于插入穿过所述螺母和套箍的管端，以及与所述管端的一部分对应的延伸超过所述套箍的装入端。所述管可通过所述套箍和螺母固定到所述配合构件。所述配合构件包括具有第一末端和第二末端的配合构件主体。所述配合构件主体包括用于接收所述管端和所述套箍的腔体。所述腔体由内侧壁限定并且在所述配合构件主体的第一末端上开口。所述腔体包括用于接收所述管的装入端的装入接收部分。所述配合构件主体还包括与所述腔体流体连通的通道。所述通道的直径小于所述装入接收部分的直径。径向环形凸缘位于所述装入接收部分与所述通道的接口处。所述凸缘具有朝向所述腔体突出的环形密封唇，所述密封唇涂覆有惰性物质并且用于与装入件的径向表面形成密封。

在一个实施例中，所述配合组件用于分析系统中以固定管。所述配合组件包括配合构件、前套箍和后套箍以及用于将管固定到所述配合构件的螺母。所述配合构件接收所述管的端部。所述配合构件具有配合构件主体，所述配合构件主体包括内侧壁，所述内侧壁限定轴向延伸穿过所述配合构件主体的腔体。所述腔体具有在第一端(或外端)处开口的管接收部分，用于在其中接收所述管的端部；以及在所述腔体的第二端(或内端)处的径向环形凸缘，用于邻接所述管的端部的边缘。所述前套箍和所述后套箍是具有中心孔的环形，所述中心孔的尺寸设计成接收穿过其中的管。所述螺母将所述管固定到所述配合构件并且与所述配合构件接合，从而偏压所述前套箍和所述后套箍以使所述管变形。所述螺母具有螺母主体，所述螺母主体具有第一端和第二端，所述第一端和所述第二端优选地靠近所述配合构件的第一端和第二端。所述螺母主体包括在所述第一端和所述第二端之间延伸的内侧壁和外侧壁，所述内侧壁限定在所述第一端和所述第二端处开口的孔。所述孔的尺寸设计成接收穿过其中的管。所述螺母还包括在其第一端处的配合接口，用于与所述配合构件接合；在其第二端处的管接口，用于围绕所述管配合；以及在所述内侧壁和所述外侧壁之间延伸穿过所述螺母主体的通道(224)，所述通道在所述孔和所述螺母主体的外部之间提供用于流体的路径。当所述螺母将所述管固定到所述配合构件时，在所述管、所述配合构件和所述螺母主体的内侧壁之间的空间中限定泄漏腔室，所述泄漏腔室通过所述螺母主体中的通道与所述螺母主体的外部流体连通。

在一个实施例中，所述配合组件包括压紧在所述螺母和所述配合构件之间的前套箍和后套箍。所述前套箍被偏压，从而导致所述管在所述前套箍和所述配合构件主体的通道之间的变形。

在一个实施例中，所述管、螺母和配合构件一起限定靠近所述管和所述配合构件的接口的泄漏腔室。设置穿过所述螺母主体或穿过所述配合构件主体的探测孔，以用于允许所述泄漏腔室与所述配合构件的外部之间的流体连通，以便于泄漏检测。

在一个实施例中，在探测孔中设置隔膜，用于将气体容纳在所述泄漏腔室中并且允许泄漏的气体在其中积聚。所述隔膜可以构造成允许通过其插入探测器。

在一个实施例中，所述螺母包括螺母主体，所述螺母主体具有在配合接口端和管接口端之间延伸的内螺母侧壁和外螺母侧壁，所述内螺母侧壁限定孔。所述探测孔包括延伸穿过所述内螺母侧壁和所述外螺母侧壁并且与所述腔体流体连通的探测通道。

在一个实施例中，所述探测通道远离所述配合接口端向上倾斜。

在一个实施例中，所述配合组件还包括位于所述螺母和所述管之间的密封元件，用于将泄漏容纳在所述泄漏腔室内并且促使通过所述探测孔的泄漏流动路径。

在一个实施例中，所述密封元件是沿着所述内螺母侧壁设置的密封环。

根据一个方面，提供了一种配合组件套件。所述配合组件套件包括上述配合构件、管、套箍和螺母中的至少一些的组合。

根据一个方面，提供了一种配合构件。所述配合构件包括具有第一端和第二端的主体。所述第一端和所述第二端中的至少一个构造成接收管、套箍和螺母，并且与之一起形成泄漏腔室。在配合构件主体中设置有用于允许所述泄漏腔室和所述配合构件的外部之间流体连通的探测孔。

根据一个方面，提供了一种螺母。所述螺母包括具有管接口端、配合接口端以及贯穿其延伸的孔的主体。所述孔被成形为接收穿过其中的管，在其中接收套箍和配合构件的端部，并且与之一起形成泄漏腔室。在螺母主体中设置有用于允许所述泄漏腔室和所述螺母的外部之间流体连通的探测孔。

在一个实施例中，所述螺母包括限定孔的内侧壁，所述内侧壁包括用于与所述配合构件的螺纹部分形成接口的螺纹部分和用于形成所述泄漏腔室的无螺纹部分。所述探测孔包括延伸穿过螺母主体并且在螺母的在无螺纹部分中的内侧壁上开口的通道。

根据另一方面，提供了一种用于检测配合组件中的泄漏的方法。将管固定在配合构件中。所述管通过螺母固定，所述管延伸穿过所述螺母中的中心孔，并且所述螺母与所述配合构件接合以将所述管的端部朝向所述配合构件偏压。根据所述方法，使流体通过所述管。通过密封所述管和所述螺母之间的接口以及通过密封所述螺母和所述配合构件之间的接口，将流体泄漏从所述管的端部和所述配合构件之间的接口引导到所述螺母的内部部分中的泄漏腔室。从所述泄漏腔室采样流体，并且确定从所述泄漏腔室采样的流体是否含有通过所述管的流体的痕量，所述痕量的存在指示所述配合组件中存在泄漏。

如可以理解的，这里描述的配合组件将唇形密封配合组件的分析性能与“型锻”配合组件的机械坚固性结合起来。这允许在分析和工业应用中使用单一类型的配合件。配合组件的构件被成形、确定尺寸并且构造成形成限定在管、配合构件和螺母主体的内侧壁之间的空间中的泄漏腔室。泄漏腔室与设置在螺母中的通道流体连通，并且可以通过在通道中放置隔膜或其它类似的塞来封闭泄漏腔室，或者可以将其连接到分析检测器以检测捕获在泄漏腔室中的杂质和样品分子。本发明特别适用于分析系统，其管直径从1/16”OD到1/8”OD变化。

附图说明

图1是现有技术双套箍配合件的侧视图。图1A是沿着线1A-1A截取的图1的双套箍配合件的剖视图。(现有技术)

图2是示出典型气相色谱系统的示意图。(现有技术)

图3是示出使用现有技术配合件在系统稳定之后检测到的杂质(以ppm为单位)随时间变化的图。(现有技术)

图4是示出使用现有技术配合件在载体流量减少然后恢复时检测到的杂质(以ppm为单位)随时间变化的图。(现有技术)

图5是示出当重新拧紧现有技术双套箍配合件时检测到的杂质(以ppm为单位)随时间变化的图。(现有技术)

图6是现有技术单套箍配合组件的侧视图。图6A是沿着线6A-6A截取的图6的单套箍配合组件的剖视图。图6B是图6A的一部分的近视图。(现有技术)

图7是根据一个实施例的改进的双套箍接头配合件的侧视图。图7A是沿着线7A-7A截取的图7的配合件的剖视图。图7B是图7A的细节图，示出了与管形成接口的密封唇。图7C是插入通过套箍和螺母的管的示意图，以插入图7的配合件中。

图8是图7的配合组件的分解局部剖视图。图8A是图8的配合件的细节图。图8B是图8A的配合件的细节图，示出了在没有管的情况下的密封唇。图8C是沿着线8C-8C截取的图8A的配合件的剖视图。图8D是图8A的组件中的螺母的细节图。

图9是配合组件的一部分的剖视图，示出了通过探测孔的气体泄漏路径。

图10是示出用于检测通过探测孔的泄漏的探测器组件的示意图。

图11是根据一个实施例的双套箍适配器的侧视图。图11A是沿着线11A-11A截取的图11的适配器的剖视图。

图12是根据一个实施例的双套箍帽的侧视图。图12A是沿着线12A-12A截取的图12的帽的剖视图。

图13是根据一个实施例的单套箍接头配合件的侧视图。图13A是沿着线13A-13A截取的图13的配合件的剖视图。图13B是图13A的细节图，示出了与管形成接口的密封唇。

图14是比较现有技术双套箍系统与具有密封唇和双套箍的配合件中充分密封所需的扭矩的图。

图15是改进的双套箍接头配合件的半部的剖视图，其具有设置在探测孔中的隔膜，用于将泄漏气体容纳在泄漏腔室中。

具体实施方式

在以下描述中，不同实施例中的类似特征已经被赋予类似的附图标记。为了简单和清楚起见，即为了不会不必要地用不需要的附图标记来使附图复杂化，并不是所有附图都包含对所有构件和特征的引用；可以仅在一个图中找到对一些构件和特征的引用，并且可以从中容易地推断在其它附图中示出的本公开的构件和特征。

参照图7、7A至7C、8和8A至8D，根据一个实施例示出了配合组件200。尽管所描述的配合组件200是接头型配合件，但应该理解，这里所述的改进的配合组件的特征可以应用于适于接收用压紧螺母和套箍锁定就位的管的其它类型的配合组件或分析系统的任何构件部分，诸如帽、阀、阀帽、阀体、密封板、仪器主体或框架、分析器、采样器或分离模块、样品板、流体控制构件、致动机构等。

配合组件200包括配合构件216、管214、前套箍212a、后套箍212b和螺母217。管214通过螺母217固定到配合构件216。前套箍212a、后套箍212b压紧在配合构件216和螺母217之间，从而导致管214在前套箍212a前方的型锻213。结果，管214在前套箍212a前方变形，使得管的直径大于管插入所通过的套箍212a、212b的孔的直径。管214因此被固定在配合构件216内部并且能够抵抗高压和振动。

如图8A最佳所示，配合构件216包括配合构件主体211，所述配合构件主体具有限定配合构件腔体246的内侧壁248。配合构件腔体246具有管接收部分250，其具有有管接收部分直径241，管接收部分250确定尺寸并且构造成在其中接收管214。内侧壁248包括渐缩部分258，用于接收前套箍212a并且在螺母217被拧紧时将其朝向管214偏压。在本实施例中，接头型配合构件216的配合构件主体211具有第一端242和第二端244，所述第一端和所述第二端具有用于接收和固定螺母217的螺纹连接部218。优选地，螺纹连接部218被精确地机加工并且设置有诸如银的表面处理。内侧壁248限定分别在第一端242和第二端244中开口的第一腔体246a和第二腔体246b。腔体246a、246b通过延伸穿过主体211的通道220流体连通，因此允许在分别固定到配合组件246的第一端242和第二端244的管214之间的流体连通。通道220具有通道直径239，其优选地小于管接收部分直径241。配合构件主体211包括位于管接收部分250的其中管接收部分250与通道220相接的端部处的径向环形凸缘254。环形凸缘254具有径向厚度，其对应于管接收部分直径241和通道直径239之间的差。尽管在本实施例中，腔体246a和246b具有相同的管接收部分直径241，但应该理解，在其它实施例中，它们的管接收部分直径可以不同，例如在减小配合构件中用于连结第一管和第二管，第二管的外直径小于第一管的外直径。而并且，尽管在本实施例中，通道220具有均匀的通道直径239，但在替代实施例中，通道直径239可以沿着通道220的长度变化。

如图7C示意性所示，管214具有限定内直径238和外直径240的管侧壁235。管214具有用于插入穿过螺母217和套箍212a、212b的管端234，以及作为管端234的延伸超过前套箍212a的一部分的装入端236。为了将管214固定到配合构件216，首先将管端234插入穿过螺母217和套箍212a和212b。然后拧紧螺母217，从而使得套箍212a、212b压紧并且使管侧壁235变形。拧紧螺母217还将管端234推靠在管接收部分250中的配合构件主体211上。装入端236具有用于与配合构件主体21的环形凸缘254形成接口的径向表面237。优选地，管214的内直径238对应于通道直径239，因此为流过管214和通道220的气体产生均匀的流动路径，并且避免死体积。管214的外直径240也可以对应于管接收部分直径241以进一步减小死体积并且确保适当的密封。

如图8B和8C最佳所示，径向环形凸缘254设置有环形密封唇256，所述环形密封唇朝向腔体246突出。密封唇256用于与管214的径向表面237形成接口并且与之形成密封。密封唇256可以涂覆有比制造配合构件主体211的材料更软的惰性物质262。优选地，惰性物质262是金。

如可以理解的，密封唇256允许在管214和配合构件主体211之间产生更好的密封。在使用中，当螺母217旋拧到配合构件216时，套箍212a和212b压紧并且夹紧管214。当套箍212a、212b被向前推向配合件216的通道220时，管214的径向表面237被压靠在环形密封唇256上。密封唇256优选地为细小的，使得它将机械力分配到小的区域上并且增加有效安置力。优选地，管214由比形成配合构件主体211的材料更软的材料制成。例如，管214可以由退火SS304制成，而配合构件主体211可以由硬化SS316L制成。结果，密封唇256穿入管214的径向表面237并且与其形成强的金属对金属密封。在所示实施例中，密封唇256是圆形隆起，然而应该理解，在替代实施例中，密封唇256可以具有不同形状以更好地与管214的径向表面237接合。例如，密封唇缘256可以包括一个或多个尖锐的峰或脊，或者可以被纹理化以更好地抓持或穿入径向表面237。

如可以理解的，密封唇256减少了产生有效密封所需的扭矩量，其几乎可以是手指紧固(finger tight)。如图14的图表所示，与现有技术双套箍配合件(诸如图1所示的配合件)(超过50lb-in)相比，具有密封唇和双套箍的配合件(诸如图7所示和上文所述的配合件)需要显著更小的力(刚好超过20lb-in)以实现足够的密封。由于需要更少的扭矩来产生有效的密封，因此可以减少管的型锻或变形的量。因此，一旦松开螺母即可以更容易地取出管。这可以减少频繁组装和拆卸时的划痕，从而减少配合件中的死体积。更重要的是，用户可以避免上述背景技术部分中讨论的问题(即：在拧紧螺母之前切割在前套箍前方的管或抽出管)，否则将需要采用这些手段以减少管在现有技术双套箍配合件中的型锻。

如可以进一步认识到的，在双套箍配合件中设置密封唇是有利的，因为所得到的配合件适用于广泛的应用。过去，由于减小的死体积和密封性，分析系统优选具有密封唇的单套箍配合件。如在背景技术部分所讨论的，双套箍配合件对于这种应用来说不太理想，因为它们已知会遇到死体积问题。然而，对于工业应用，由于管的“型锻”实现了坚固性，从而使其抵抗振动和高压，所以双套箍配合件是优选的。这里公开的改进的双套箍配合组件将双套箍配合件的坚固性与单套箍配合件的分析性能相结合。因此，改进的配合组件允许在分析系统和工业应用中使用单一类型的配合件，从而使其具有商业优势。

返回参照图7至7C和图8至8C，螺母217包括螺母主体223，所述螺母主体具有由端面249限定的配合接口端231和管接口端233。螺母主体223包括在端面249之间延伸的内螺母侧壁227和外螺母侧壁229，内侧壁227限定在配合接口端231和管接口端部233处开口的孔225。在本实施例中，配合接口端231构造成围绕配合构件主体211的端部242、244上的螺纹连接部218配合，而管接口端233构造成围绕管侧壁235配合。因此，内螺母侧壁227具有在配合接口端257中的内直径，所述内直径的尺寸设计成适应配合构件主体211的端部242、244；以及在管接口端255中的内直径，所述内直径的尺寸设计成容纳管214。内螺母侧壁227还具有螺纹部分263，并且还可以具有无螺纹部分264。优选地，螺纹部分263被精确地机加工并且设置有诸如银的表面处理，并且由此在与配合构件主体211的螺纹连接部218接合时产生足够的密封。优选地，螺母主体的内侧壁包括位于配合接口端中的螺纹部分263，用于围绕配合构件主体中的对应螺纹部分接合。在本实施例中，配合接口端257中的内直径大于管接口端255中的内直径；然而，这些直径可以根据配合组件的构造而变化。外螺母侧壁229具有在配合接口端252中的外直径和在管接口端251中的外直径。在本实施例中，配合接口端252中的外直径优选地比管接口端251中的外直径大。外螺母侧壁229的尺寸和形状也设计成与扳手或其它类似工具接合并且被其紧固。如图8D最佳所示，螺母主体的外壁包括在配合接口端中的用于与紧固工具协作的成型部分和在管接口端中的非成型部分。优选地，螺母主体中的通道在螺母主体中的内侧壁和外侧壁的非成型部分之间延伸。

当组装时，管214穿过孔255并且穿出管接口端233。配合接口端231接收套箍212a、212b和配合件216，并且通过螺纹连接部218附接到配合构件216。当组装时，螺母217与配合构件216和管214一起限定泄漏腔室226。如可以理解的，在管214和配合构件216之间发生泄漏的情况下，泄漏腔室226将填充气体。优选地，螺母侧壁227包括用于帮助形成泄漏腔室226的无螺纹部分264。

优选地，提供探测孔224以允许检测在泄漏腔室226中积聚的气体，并且因此便于检测泄漏。探测孔224构造成允许泄漏腔室226与配合组件200的外部之间的流体连通。在本实施例中，探测孔是延伸穿过螺母主体223的通道224，并且提供泄漏腔室226和螺母217的外部之间的流体路径。通道224沿着螺母217的长度从配合接口端231朝向管接口端233向上倾斜。然而，在替代实施例中，通道224可以具有不同的取向。例如，通道可以在相反的方向上倾斜，可以是竖直的，或者可以基本上与螺母217的圆周相切地倾斜。在本实施例中，通道224是圆形的。然而，在其它实施例中，通道可以具有不同的形状，例如以适应或固定不同类型的测量工具。在本实施例中，通道224是直的。然而，在其它实施例中，通道224可以是另外弯曲的或成形的，以为泄漏气体创建更复杂的路径，或者以适应或固定不同类型的测量工具。优选地，螺母主体中的通道作为螺母主体的外侧壁上的探测孔打开，探测孔定位成靠近配合接口端和管接口端的接合部。优选地，螺母主体中的通道相对于螺母主体中的孔以倾斜角度延伸。

通道224在一端上在螺母主体223的配合接口端231中的孔225中开口并且在另一端上在其中配合接口端231与管接口端233相接的外螺母侧壁229上开口。在替代实施例中，通道224可以在别处开口。例如，通道可以仅在螺母主体223的配合接口端231和管接口端233中的一个上在外螺母侧壁229上开口。在又一些示例中，通道可以在螺母的其中一个端面249上而不是沿着螺母侧壁229开口。优选地，通道224在内螺母侧壁227的无螺纹部分264中在孔225中开口。然而，在替代实施例中，通道224可以在内壁227上具有螺纹263的位置开口。

通道224可以进一步设置有闸或密封元件以帮助容纳泄漏，允许压力在泄漏腔室226中积聚，和/或与测量仪器的输入形成密封，例如，所述测量仪器诸如是插入通道中的毛细管。参照图15，示出了配合组件200'的替代实施例，其中螺母217沿着通道224设置有隔膜221。优选地，隔膜221是接收在沿着螺母217中的通道224的隔膜接收腔体265内部的盘状元件。优选地，隔膜221由气体不可渗透的材料制成并且用于临时密封通道224。优选地，隔膜是可刺穿的以允许探测器(或针、注射器、毛细管等)穿过其中。仍优选地，隔膜221是自密封的，使得当探测器插入时，围绕所述探测器形成密封。类似地，当探测器被移除时，隔膜221闭合并且密封通道224。例如，隔膜221可以由诸如橡胶的弹性材料制成，并且可以设置有自密封的中心孔。如可以理解的，隔膜221允许将低压泄漏容纳在泄漏腔室226内部，当处理其中即使从配合组件200的小泄漏也可能对健康有害的有毒气体时，这可以是特别有用的。

在本实施例中，隔膜221可移除地插入通道224中。如图所示，通道224设置有靠近腔体265的用于插入隔膜221的加宽部分260。优选地，加宽部分260比隔膜221的直径更窄，从而要求隔膜在插入时变形。腔体265可以比通道224的加宽部分260更宽，从而允许隔膜221膨胀，并且提供唇缘261，隔膜221可以抵靠所述唇缘。在该构造中，当压力在泄漏腔室226中积聚时，隔膜221可以保持在适当位置。在其它实施例中，隔膜221可以通过其它手段保持在通道224中。例如，它可以永久嵌入或形成在螺母217中。优选地，通道具有靠近螺母主体的外侧壁229的加宽部分260，用于在其中接收隔膜221。加宽部分的内直径大于通道224的靠近螺母主体的内侧壁227的内直径。在优选实施例中，配合组件包括沿着通道224定位的隔膜腔265，用于在其中接收隔膜221，隔膜腔的内直径大于通道的内直径，从而要求隔膜221变形以插入隔膜腔265或从隔膜腔移除。优选地，隔膜是可刺穿的和自密封的。仍优选地，隔膜由弹性材料制成，诸如，例如橡胶或弹性体。

在其它实施例中，还可以设置可移除的帽(未示出)以在不使用时关闭通道224。帽可以由金属、塑料、橡胶或任何其它合适的材料制成，并且可以压配合或旋拧到通道224中。

尽管探测孔224设置在螺母217中，但应该理解，在替代实施例中，其可以位于其它位置。例如，参照图13、13A和13B，在单套箍配合组件500中，探测孔524可以延伸穿过配合件主体511。关于螺母中的探测孔所描述的相同的变型也可以应用于配合件主体511中的探测孔524。例如，探测孔524可以采取不同的形状、取向或可以在配合件主体511的不同的面上开口。

参照图9和10，在一些实施例中，配合组件可以包括用于将气体泄漏容纳在腔室226中的密封元件222。在本实施例中，密封元件是设置在螺母217的管接口端233中的密封环222；螺母217包括用于容纳密封环222的密封室253。密封环222定位成使得它在螺母217和管侧壁235之间形成密封。密封环222可以由任何合适的密封材料制成，诸如橡胶或塑料。尽管在本实施例中，密封元件222设置在螺母217的管接口端233中，但应该理解，只要它将泄漏容纳到腔室226，它就可以位于其它位置。例如，密封环222可以附加地或可选地沿着探测孔224设置。优选地，泄漏腔室包括环形区域226，通道224在所述环形区域226上开口。优选地，后套箍具有面向螺母的后壁的环形边缘和围绕管的环形圈。环形区域226围绕后套箍并且至少部分地由后套箍的边缘和前套箍的后侧之间的空间限定。

在另一个示例中，并且参照图13、13A和13B，在单套箍配合组件500中，密封元件522可以设置在螺母517的靠近腔室526的端部。优选地，配合组件包括位于螺母主体的管接口中的密封环，用于密封管和螺母之间的接口并且防止泄漏腔室中的流体通过所述接口漏出。

如可以理解的，所描述的构造便于检测泄漏。参照图9，从通道220泄漏的气体将通过密封环222容纳在泄漏腔室226中。因此，将促使气体泄漏遵循沿着通过探测孔224存在的路径228。参照图10，诸如氦气检测器的探测器230可以用于检测这种泄漏。在一些实施方式中，毛细管232可以插入到探测孔224中以采样通过泄漏路径228行进的气体。在其它实施方式中，气体检测器可以定位在探测孔224的外部并且构造成检测从其中排出的气体。尽管上述探测孔和密封元件在双套箍配合件中是有利的，但应该理解，它们还通过促进泄漏检测而可以在单套箍配合件(诸如图13、13A和13B所示的配合件)中提供一些优点。

进一步参照图15，提供隔膜221可以进一步便于检测泄漏。优选地，配合组件包括位于螺母主体的通道中的隔膜221，隔膜密封通道以防止泄漏腔室中的流体通过所述通道漏出，同时允许插入探测器以用于检测泄漏腔室中的流体。如可以理解的，当发生泄漏时，隔膜221的密封作用连同密封元件222和螺纹连接部218的密封作用一起允许压力在泄漏腔室226中积聚。此外，隔膜221的密封作用防止外部气体通过通道224进入泄漏腔室226，从而在泄漏腔室226中产生隔离的气氛。这允许探测器更容易并且更有效地检测泄漏腔室226中的对应于来自通道220的泄漏的气体。

尽管上面描述的特征是相对于接头型配合组件描述的，但应该理解，这些特征也可以应用于其它类型的配合组件。优选地，接头型配合构件具有第一端和第二端，配合构件中的腔体设置在其第一端中，并且包括通道220(在图8A中最佳示出)，通道将第一端中的腔体连接到在配合组件的第二端中的腔体。参照图11和11A，所示的配合组件300设置有从第一末端342延伸的管。在这种情况下，配合组件300可以用作适配器，从配合构件的主体延伸的管用于连接到另一个装置。参照图12和12A，所示的配合组件400可以用作帽，其有时被称为塞。第一末端442关闭，用于将管端盖住。

虽然图7至13B的配合组件200、300和400的配合构件示出为具有长形主体和两个末端242、244、342、344、442、444，但是配合组件的其它实施例可以设置有不同的形状，诸如T形或X形，并且配合构件可以包括两个以上的末端和两个以上的腔体。根据本发明的配合构件也可以在一侧设置有螺纹接头并且在另一侧设置有焊接接头。

如可以理解的，如上所述的配合组件的构件限定可以被加压的泄漏腔室，以便于分析其内容物，以检测潜在的泄漏。泄漏腔室优选地至少在管的近端/前端处通过环形唇缘密封，并且还优选地在管的远端/后端处用设置在配合件的后端中的密封环密封，密封环围绕管。仍优选地，可以在通道中设置隔膜，诸如，例如以当通道未在其外端处连接到探测器时容纳潜在的泄漏。

这里已经描述和说明了几个替代实施例和示例。上面描述的本发明的实施例仅旨在是示例性的。本领域技术人员将理解各个实施例的特征以及这些构件的可能的组合和变型。本领域技术人员将进一步认识到，可以以与这里公开的其它实施例的任何组合来提供任何实施例。应该理解，本发明可以以其它特定形式实施而不背离其中心特性。因此，当前示例和实施例在所有方面都被认为是说明性的而非限制性的，并且本发明不限于这里给出的细节。因此，虽然已经说明和描述了具体实施例，但是在不显著背离所附权利要求限定的本发明范围的情况下，可以想到许多修改。

Claims (25)

1.一种用于分析系统的配合组件(200)，所述配合组件用于固定管(214)并且包括：

-用于接收所述管(214)的端部的配合构件(216)，所述配合构件具有配合构件主体(211)，所述配合构件主体包括：

o限定轴向延伸穿过所述配合构件主体的腔体(246)的内侧壁(248)，所述腔体具有在第一端(242)处开口的管接收部分(250)，用于在其中接收所述管的端部；以及

o在所述腔体的第二端处的径向环形凸缘(254)，用于邻接所述管的端部的边缘；

-前套箍(212a)和后套箍(212b)，所述前套箍和所述后套箍是具有中心孔的环形，所述中心孔的尺寸设计成接收穿过其中的所述管；和

-用于将所述管固定到所述配合构件的螺母(217)，所述螺母与所述配合构件接合并且偏压所述前套箍和后套箍以使所述管变形，所述螺母具有带有第一端和第二端的螺母主体(223)，所述螺母主体包括：

o在所述第一端和第二端之间延伸的螺母主体内侧壁(227)和螺母主体外侧壁(229)，所述螺母主体内侧壁限定在所述第一端和第二端处开口的孔(225)，所述孔的尺寸设计成接收穿过其中的所述管；

o在所述第一端处的配合接口(231)，用于与所述配合构件接合；

o在所述第二端处的管接口(233)，用于围绕所述管配合；以及

o在所述螺母主体内侧壁和所述螺母主体外侧壁之间延伸穿过所述螺母主体的通道(224)，所述通道在所述孔和所述螺母主体的外部之间提供用于流体的路径，所述通道设置有密封元件；

其中，当所述螺母将所述管固定到所述配合构件时，在所述管、所述配合构件和所述螺母主体内侧壁之间的空间中限定泄漏腔室(226)，所述泄漏腔室通过所述螺母主体中的通道(224)与所述螺母主体的外部流体连通，且其中，所述密封元件密封所述通道(224)以容纳泄漏且允许在所述泄漏腔室(226)内建立压力。

2.根据权利要求1所述的配合组件，还包括位于所述螺母主体的管接口中的密封环(222)，用于密封所述管和所述螺母之间的接口并且防止所述泄漏腔室中的流体通过所述接口漏出。

3.根据权利要求1或2所述的配合组件，所述密封元件包括位于所述螺母主体的通道中的隔膜(221)，所述隔膜密封所述通道以防止所述泄漏腔室中的流体通过所述通道漏出，同时允许插入探测器以用于检测所述泄漏腔室中的流体。

4.根据权利要求3所述的配合组件，其中所述通道具有靠近所述螺母主体外侧壁(229)的加宽部分(260)，用于在其中接收所述隔膜(221)，所述加宽部分的内直径大于所述通道(224)的靠近所述螺母主体内侧壁(227)的内直径。

5.根据权利要求3所述的配合组件，还包括沿着所述通道(224)定位的隔膜腔(265)，用于在其中接收所述隔膜(221)，所述隔膜腔的内直径大于所述通道的内直径，要求所述隔膜(221)变形以插入所述隔膜腔(265)或从所述隔膜腔移除。

6.根据权利要求3所述的配合组件，其中所述隔膜是可刺穿的和自密封的。

7.根据权利要求3所述的配合组件，其中所述隔膜由弹性材料制成。

8.根据权利要求3所述的配合组件，其中所述隔膜由橡胶制成。

9.根据权利要求1或2所述的配合组件，其中所述螺母主体内侧壁包括在配合接口端中的螺纹部分(263)，用于围绕所述配合构件主体中的对应螺纹部分接合。

10.根据权利要求9所述的配合组件，其中所述螺母主体内侧壁的螺纹部分(263)涂覆有银。

11.根据权利要求8所述的配合组件，其中所述螺母主体内侧壁还包括在所述配合接口端中的与管接口端相邻的无螺纹部分(264)。

12.根据权利要求11所述的配合组件，其中所述螺母主体中的通道在所述螺母主体内侧壁的无螺纹部分和所述螺母主体外侧壁之间延伸。

13.根据权利要求1或2所述的配合组件，其中所述螺母主体外侧壁包括在所述配合接口端中的用于与拧紧工具配合的成型部分和在所述管接口端中的非成型部分。

14.根据权利要求13所述的配合组件，其中所述螺母主体中的通道在所述螺母主体内侧壁和所述螺母主体外侧壁的非成型部分之间延伸。

15.根据权利要求1或2所述的配合组件，其中所述螺母主体的配合接口端的外直径(252)大于所述管接口端的外直径(251)。

16.根据权利要求1或2所述的配合组件，其中所述螺母主体中的通道在所述配合接口端中的螺母主体内侧壁与所述管接口端中的螺母主体外侧壁之间延伸。

17.根据权利要求1或2所述的配合组件，其中所述螺母主体中的通道在所述螺母主体外侧壁上作为探测孔打开，所述探测孔定位成靠近所述配合接口端和所述管接口端的接合部。

18.根据权利要求1或2所述的配合组件，其中所述螺母主体中的通道相对于所述螺母主体中的孔以倾斜角度延伸。

19.根据权利要求1或2所述的配合组件，还包括环形的密封唇(256)，所述密封唇从所述配合构件的径向环形凸缘突出，用于与所述管的端部处的径向表面形成接口并且与其形成密封。

20.根据权利要求19所述的配合组件，其中所述密封唇涂覆有惰性物质。

21.根据权利要求20所述的配合组件，其中所述惰性物质比所述配合构件软。

22.根据权利要求21所述的配合组件，其中所述惰性物质包括金。

23.根据权利要求1或2所述的配合组件，其中所述配合构件是具有第一端和第二端的接头型配合构件，所述配合构件中的腔体设置在其第一端中并且包括将所述配合构件的第一端中的腔体连接到第二端中的腔体的通道(220)。

24.根据权利要求23所述的配合组件，其中所述配合构件中的通道(239)的内直径小于所述配合构件中的腔体的管接收部分的内直径(241)。

25.一种用于检测配合组件中的泄漏的方法，所述方法包括以下步骤：

a.通过螺母将管固定到配合构件，所述管延伸穿过所述螺母中的中心孔，并且所述螺母与所述配合构件接合以将所述管的端部朝向所述配合构件偏压，所述螺母具有螺母主体，所述螺母主体具有在所述中心孔和所述螺母主体的螺母主体外侧壁之间延伸穿过所述螺母主体的通道；

b.使流体通过所述管；

c.通过密封所述管和所述螺母之间的接口、通过密封所述螺母和所述配合构件之间的接口以及通过临时密封所述通道，引导从所述管的端部和所述配合构件之间的接口泄漏的流体进入所述螺母的内部部分中的泄漏腔室；

d.经由所述通道利用探测器从所述泄漏腔室采样流体；和

e.确定从所述泄漏腔室采样的流体是否含有通过所述管的流体的痕量，所述痕量的存在指示所述配合组件中存在泄漏。

Images