CN116057375A - 具有轴向角补偿件的阀 - Google Patents

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Abstract

描述一种阀(500)，优选在高效色谱系统(10)中用于分开引入流动相中的试样液体的组分。该阀(500)具有第一阀元件(210)和第二阀元件(220)，其中通过第一阀元件(210)相对于第二阀元件(220)的相对运动使第一阀元件(210)的作用面与第二阀元件(220)的作用面(605)连接并且可建立或断开流动路径(1030A、1050A、1070A、1030B)。第二阀元件(220)具有弹性区域(1110)，以补偿第一阀元件(210)和第二阀元件(220)之间的轴向角，使得第一作用面和第二作用面(605)可彼此平行。这允许补偿第一和第二阀元件之间、即例如转子和定子之间的轴向角，由此可有利地影响阀的流体密封性和/或长期使用寿命。

Description

具有轴向角补偿件的阀
技术领域
本发明涉及一种阀、尤其用于HPLC的阀。
背景技术
在高效液相色谱(High Performance Liquid Chromatographie-HPLC)中，液体必须在通常非常严格控制的流速(例如在每分钟纳升至毫升范围中)下以及在可感知到液体可压缩性的高压(通常20-100MPa、200-1000bar并且更高直至目前例如200MPa、2000bar)下被输送。关于在HPLC系统中的液体分开，在操作中具有包括待分开的组分的样本液体的流动相被驱动通过固定相(如色谱柱)，以这种方式分开样本的不同组分。流动相的组成部分在此可随时间保持恒定(等度模式)或可随时间改变(例如在所谓的梯度模式中)。
在多种HPLC应用中的问题可能是流动路径的流体密封，尤其在流动相的高压下流动路径的流体密封。这尤其在流动路径可至少暂时分开的部位处适用，例如在用于不同流体元件的机械连接的阀或所谓的配件中。
阀通常应用在HPLC应用中以建立或中断一条或多条流动路径。对此通常合适的是旋转阀，其中通过转子相对于定子的相对运动可影响相应的流动路径。在此尤其对于这种剪切阀的密封性以及对于使用寿命关键的可能是，尤其在转子和定子之间的轴向偏移。
发明内容
本发明的目的是对阀在彼此共同作用的元件的可能的角错位方面进行改进、尤其用于HPLC应用。该目的通过独立权利要求的特征实现。有利的实施方式在从属权利要求中提及。
一种实施方式涉及阀，优选在高效色谱系统中用于分开引入流动相中的试样液体的组分。该阀具有第一阀元件和第二阀元件，其中通过第一阀元件相对于第二阀元件的相对运动使第一阀元件的作用面与第二阀元件的作用面连接并且可建立或断开流动路径。第二阀元件具有弹性区域，以补偿第一阀元件和第二阀元件之间的轴向角，使得第一作用面和第二作用面可彼此平行。这允许补偿第一和第二阀元件之间、即例如转子和定子之间的轴向角，由此可有利地影响阀的流体密封性和/或长期使用寿命。阀元件的相对作用面的平行定向实现沿着该作用面的均匀的或至少更均匀的力分布，因此可避免或至少降低加强的机械载荷以及尤其阀元件之间的更高的磨损。
在一种实施方式中，第二阀元件具有外部区域和内部区域。内部区域具有第二作用面并且外部区域经由弹性区域与内部区域连接，通过弹性区域使得内部区域相对于外部区域弹性运动。该结构允许内部区域和外部区域之间的弹性相对运动并且可通过这种弹性相对运动尤其反作用于第一和第二阀元件之间的轴向错位。
在一种实施方式中外部区域相对于第一阀元件固定地布置并且内部区域可相对于第一阀元件弹性对齐。
在一种实施例中，弹性区域具有一个或多个连接片，连接片分别在一侧与外部区域连接并且在相反的一侧与内部区域连接，使得内部区域可相对于外部区域倾斜。
在一种实施例中第一阀元件是转子并且第二阀元件是定子，其中转子相对于定子可旋转。
阀的一种实施例具有密封结构，该密封结构配置成，使得在流体的压力的影响下至少部分地增大密封结构的体积，由此为了对流动路径流体密封使得第一阀元件和第二阀元件相对压在一起。
在一种实施例中密封结构具有如液压垫可弹性变形一样的区域，使得在第一作用面和第二作用面彼此平行且相对压紧时，第一阀元件和第二阀元件之间的轴向角引起密封结构的厚度的变化。
在一种实施例中，阀具有流动元件。流动元件具有用于运输流动相的流动路径。密封结构(其优选可为压力结构)与流动相连接或可与其连接，以便在流动相的压力的影响下引起流动路径的流体密封。密封结构配置成，使得在流动相的压力的影响下至少部分地增大密封结构(优选在密封结构的流动路径内)的体积，并且至少部分的体积增大引起对流动路径的流体密封。
流动元件优选具有进入口和排出口，其中流动路径与进入口和排出口流体连接或可与其连接。
根据本发明的流动元件允许对流动路径的动态和/或自适应的流体密封，方式是待流体密封的流动相本身用于流体密封并且实现或至少增强流体密封。流动相的相应地要求较低的力来流体密封流动相的低压可引起较低的密封力，该密封力用于流体密封。相反地，流动相的要求较高的力对流动相流体密封的较高压力引起用于流体密封的较高的密封力。
根据本发明的流动元件可使密封力自适应地并且动态地匹配相应的需求(在用于保证充分流体密封的密封所需的密封力中)。这可避免过高的密封力，尤其在根本不需要密封力用于充分流体密封时，因此降低了待密封部件的磨损和/或延长了使用寿命。
此外根据本发明的流动元件允许仅微小地、即仅以小的力静态地加载待流体密封的连接，以便例如机械地固定待密封的连接(但是例如在此还无需流体密封)。然后通过流动元件动态地且自适应地有助于用于所需的流体密封的力。这可尤其在流体连接中是有利的，其中例如两个流体部件(例如毛细管和毛细管需要连接的设备)彼此机械耦联并且应流体连接。根据本发明的流动元件在此允许，该连接以机械方式首先“用手拧紧地”(即用小的力，如例如可通过手实现的耦联或闭合)耦联，即例如旋拧，由此首先仅略微地、甚至没有流体密封。在运行中、即在施加流动相时，流动相的压力动态地引起密封力的提高并且由此可自适应地引起连接的流体密封。通过降低“用手拧紧的”连接上的静态力的力，可将静态力保持得低，因此延长了参与部件的使用寿命。同样由此实现了“无需工具”建立高压固定的连接。
在一种实施例中密封结构配置成，使得在流动相的压力的影响下至少部分地增大密封结构的体积(例如隆起)，该体积增大引起流动路径的流体密封，优选地通过压紧相对的面。这种体积增大在技术上可相应于海绵体的功能，即体积至少部分地在流过主体的介质的压力的影响下膨胀的主体。如果密封结构贴靠到另一面上，则增大密封结构的体积可将力施加到另一面上，而在另一面无法避开该压紧力时，该力又引起密封结构相对于另一面的压紧力。通过密封结构的合适造型，使得体积增大仅局部地限定到彼此相对面的部分区域上，此外相对的面的密封作用还可进一步增大。
在一种实施例中流动元件具有第一表面并且密封结构具有第二表面，其中第一表面与第二表面相对。至少部分地增大密封结构的体积在第一表面中进行，优选地通过使第一表面至少部分地隆起，使得体积增大引起第一表面相对于第二表面压紧，优选地通过使隆起贴靠和压紧第二表面，由此引起对流动路径的流体密封。
在一种实施例中，密封结构具有密封通道，该密封通道与流动相连接或可连接，以便在流动相的压力的影响下引起对流动路径的流体密封。代替流动相，密封通道也可被压力下的另一流体穿流，但是这会需要单独的泵。在这种情况下密封通道与流动通道分开并且与其流体分开。
在一种实施例中，第一阀元件具有密封结构，其中至少为了对流动路径流体密封使得第一阀元件的密封结构压到第二阀元件上。
在一种实施例中第二阀元件具有密封结构，其中至少为了对流动路径流体密封使得第二阀元件的密封结构压到第一阀元件上。
在一种实施例中密封结构与第一阀元件和第二阀元件分离，其中至少为了对流动路径流体密封密封结构使得第一阀元件和第二阀元件相互压靠。
在一种实施例中阀是旋转阀，其中第一(优选可运动的)阀元件是转子并且第二(优选固定的)阀元件是定子，并且通过使转子相对于定子旋转可流体地建立或断开流动路径(例如在进入口和排出口之间)。
在一种实施例中阀是平移阀，其中通过第一阀元件相对于第二阀元件平移，可流体地建立或断开流动路径(例如在进入口和排出口之间)。
在阀的一种实施例中密封结构相对于第一阀元件和/或第二阀元件布置或作用到其上，使得补偿或至少减小第一阀元件和第二阀元件之间的轴向角错位。优选地，第一阀元件轴向固定地布置在阀中并且第二阀元件或其至少一个区域可弹性地相对于第一阀元件的轴向布置对齐，其中密封结构相对于第二阀元件布置且作用到其上，使得第二阀元件匹配第一阀元件的轴向布置。
在阀的一种实施例中，密封结构还允许动态地匹配阀的切换过程和/或切换行为。例如在相互作用的阀元件、如转子和定子之间的压紧力可与切换过程相关地控制，使得例如在相互作用的阀元件的相对运动之前和/或期间降低压紧力，以便由此简化切换过程或降低、甚至避免磨损和/或磨蚀。替代地或额外地，可以在相互作用的阀元件的相对运动之后也提高压紧力，以便由此改进阀的流体密封。当然可以其他方式动态地匹配或控制压紧力，尤其合适地辅助阀的应用。
在一种实施例中，流动元件具有多个层，具有至少一个微流体通道，该微流体通道通过多个层中的至少一个层中的一个或多个凹部形成。多个层优选可彼此通过键合过程(例如扩散键合)连接。例如在边缘处的其他的连接方法，例如传统的焊接也可应用。替代地或额外地也可使用增材制造方法，例如3D打印、微压制结构等。优选地，其中至少一个层具有来自如下组的材料或由其形成：金属，尤其不锈钢，优选高品质的不锈钢(例如316L、MP35N、304)、陶瓷，尤其氧化铝、氧化镁、氧化锆、钛酸铝、聚合物、尤其PEEK、ULTEM、PEAK、PEKK、PEI等。
在一种实施例中，密封结构具有多个结构。
在一种实施例中密封结构具有多个结构，其中密封结构配置成，在流动相的压力的影响下至少一个微流体通道可至少在部分区域中扩展，以引起对流动路径的流体密封。
在一种实施例中，至少一个微流体通道形成流动路径的至少一部分。
在一种实施例中，至少在流动元件的流动路径的需要通过密封结构密封的区域中密封结构与流动路径空间分开。
在一种实施例中，密封结构不是流动路径的需要通过密封结构密封的部分。
在一种实施例中，流动路径、至少流动路径的需要通过密封结构密封的部分具有外壁，在外壁中流动相可流动。优选地，密封结构与外壁空间分开并且密封结构位于流动路径和其外壁之外。
在一种实施例中密封结构是流动路径的一部分并且被流过流动路径的流动相穿流。对流动路径的密封可通过流动路径的部分区域的由流动相的压力引起的隆起和该隆起对另一面的贴靠和压紧实现。优选地，该另一面在空间上保持不变或可至少在隆起的方向上比隆起本身偏转更小地运动，由此隆起可相对于面压紧。
优选的实施例涉及具有用于使流动相和静止相运动的泵的高效色谱系统，以分开引入流动相中的试样液体的组分。高效色谱系统还具有阀，如前面所述，优选用于控制、建立和/或断开运输流动相的流动路径的阀。
在一种实施例中流动元件配置成，使得可根据作用到密封结构上的流动相合适地调节和/或控制压力，优选地与使用流动相分开试样液体无关。例如可为流动元件分支流动相的一部分，其中流动相的另一部分用于分开试样液体。优选地，压力可根据作用到密封结构上的流动相改变，例如与用于分开试样液体的流动相压力无关。作用到密封结构上的流动相的压力变化可优选通过合适的泵实现，泵在高效色谱系统的情况下可为系统的一个或多个泵。代替泵也可相应地使用其他已知的生成压力的机构。通过合适的联接(例如借助阀)和控制可在不同的部位处不同地控制流动相的压力。
在一种实施例中流动元件可预配置成，使得例如根据给定的压力值设置作用到密封结构上的流动相。作用到密封结构上的流动相优选此时可与用于分开试样液体的流动相流体分开，至少在用于分开引入的试样液体的分析阶段分开。例如在流动元件是或具有阀或配件时，阀和/或配件可相应地被预紧并且以作用到密封结构上的流动相的期望压力设定。
在高效色谱系统的一种实施例中，流动元件配置成，使得可匹配高效色谱系统的延迟体积。延迟体积在此是流动相和静止相的混合点之间的体积。优选地，流动元件允许增大高效色谱系统的给定的延迟体积，例如通过加入被流动相穿流的体积的方式。通过合适的空间造型可合适地设定或预先选择流动元件的被流动相穿流的体积。例如被穿流的体积能选择性地或可设定地改变。替代地，可从分别具有给定的穿流体积的多个给定的流动元件中找出并且使用对相应应用合适的流动元件，例如通过合适的联接(例如借助阀或其他的联接元件)或通过将流动元件相应地流体接入系统中。借助对整个高效色谱系统的得出的延迟体积的这种设置或调节例如可模拟另一目标高效色谱系统的动态行为，使得使用的高效色谱系统通过调节延迟体积至少基本上与目标高效色谱系统表现相同。
根据本发明的高效色谱系统具有用于使流动相运动的泵、用于分开引入流动相中的试样液体的组分的静止相和阀，阀如上所述处于流动相的流动路径中。高效色谱系统还可具有用于将试样液体引入流动相中的试样注射器、用于探测试样液体的分离的组分的探测器和/或用于输出试样液体的分开的组分的分馏设备。
本发明的实施方式可基于已知的多种HPLC系统实施，例如申请人安捷伦科技公司的Agilent Infinity系列1290、1260、1220和1200，参见www.agilent.com。
作为流动相(洗脱液)可使用纯溶剂或不同溶剂的混合物。流动相可选择为，使得感兴趣组分的保留和/或流动相的用于运行色谱的量最小。流动相可选择为，有效地分开特定组分。流动相可具有有机溶剂、流入甲醇或乙腈，其通常用水稀释。对于梯度运行，通常水和有机溶剂(或HPLC中常见的其他溶剂)的混合比例随时间改变。
当软件在数据处理系统、如计算机或工作站上运行时，前述方法可通过软件完全地或部分地控制、辅助或实施。该软件在此可存储在数据载体上。
附图说明
下面进一步参考附图描述本发明，其中相同的附图标记涉及相同的或功能相同的或相似的特征。
图1示出了根据本发明的实施方式的液体分离系统10，其例如应用在HPLC中。
图2示出了阀200的一种示例，其例如可应用在试样注射器40中。
图3示出了根据图2的实施例的根据本发明的不同方案，以实现转子210和定子220之间的动态流体密封。
图4A和图4B示例性地且在剖视图中示出了用于密封元件280-290中的其中一个或多个的实施例400。
图5示意性地且在剖视图中示出了阀500的一种实施方式。
图6在俯视图中示出了定子220的优选的实施方式。
图7在剖视图(上部)和俯视图(下部)中示出了例如在图5中示出且使用的密封元件280的优选实施方式。
图8示出了用于自适应配件800的优选实施例。
图9示出了配件800的另一根据本发明的实施方式。
图10示意性地示出了阀500的另一实施方式。
图11-14同样示意性地且在剖视图中示出了阀500的另外的实施方式。
图15-17示意性地且相对于阀500独立地示出了定子200的另外的实施方式的三维图。
具体实施方式
图1详细地示出了液体分离系统10的一般性示意图。泵20从溶剂供给装置25通常经由脱气器27获得流动相，脱气器使流动相脱气并且以这种方式降低活动相中的经溶解的气体的量。泵20驱动流动相通过分离设备30(如色谱柱)，该分离设备具有固定相。样本设备(或样本注射器)40可设置在泵20和分离设备30之间，以将样本流体引入活动相中。泵20和样本注射器40之间的流体管路可用附图标记41表示并且样本注射器40和分离设备30之间的流体管路可用附图标记42表示。将分离设备30的固定相匹配为分开样本流体的组分。探测器50探测样本流体的经分离的组分，并且分馏设备60可用于输出分开的组分。
流动相可由仅一种溶剂组成或由不同溶剂的混合物组成。该混合可在低压下并且在泵20之前进行，使得泵20已经将混合的溶剂作为流动相进行输送。替代地，泵可由单个的泵单元组成，其中每个泵单元分别输送一种溶剂或一种溶剂混合物，使得在高压下以及在泵20之后混合流动相(如此时分离设备30所见)。流动相的组成部分(混合物)可随时间保持恒定(等度模式)或者在所谓的梯度模式中随时间改变。
可以是传统的PC或工作站的数据处理单元70可如虚线的箭头所示耦联到液体分离系统10中的其中一个或多个设备上，以获得信息和/或控制系统或其中各个部件的运行。
图2示出了阀200的一种示例，其例如可应用在样本注射器40中，例如用于将样本流体注射到流动相中。包括可切换的阀的这种注射器在现有技术中众所周知，例如由都来自同一申请人的WO2010139359A1、US20160334031A1或US2017343520A1已知。前两个文献示出所谓的流通配置中的注射器，其中在注射期间样本流体所在的样本回路联接在泵和分离设备之间。而第三个文献描述所谓的进料注射配置中的注射器，其中样本流体借助T型耦联部被压入泵和分离设备之间的流动相中，使得包含样本流体的样本流添加到流动相的流。
图2中示例性地示出的阀200是所谓的旋转阀，其中转子210和定子220相对彼此旋转运动，其中通常转子相对于定子转动。在此在转子中以及在定子中可有所谓的端口，端口分别表示至相应的流动路径的打开端部，该流动路径可经由相应的接头230A、230B等与阀200连接。定子210和转子22还可具有相应的连接元件(例如凹部，如槽、沟等)，连接元件通过转子和定子的相对运动可使一个或多个端口彼此流体连接。这在图2中仅示意性地示出并且在现有技术中众所周知，例如由前述文献已知。还已知的是，代替旋转阀也可使用所谓的平移阀，其中代替旋转运动实施平移运动。
在图2的实施例中阀200还示出了用于使转子210运动的驱动器240，例如能旋转的轴，该轴例如可通过马达驱动。驱动器240可与转子210固定连接、甚至可以是其整体组成部分。驱动器240与转子210一起优选地例如借助弹簧组250弹性地/弹簧弹性地压到定子220上。转子210、驱动器240和弹簧组250可布置在壳体260中。定子220与接头230一起可优选地布置在阀头270中，阀头例如可借助螺旋连接件270与壳体260连接。
阀200例如可联接成，使得流体管路41联接到接头230A上并且流体管路42联接到接头230B上。通过合适地断开转子210和定子220，尤其通过实施合适的连接元件，可在流体管路41和42之间的流体耦联部中关断期望的功能性，例如在现有技术中众所周知。
为了实现在管路41和42之间、在转子210和定子220之间的液体路径中的流体密封性，在现有技术中大多提出弹簧组250的相应的几何尺寸或另一静态的预紧机构，使得转子210以期望的密封力F沿轴向(即密封力F的方向)压到定子220上。在此过低的密封力F会导致不密封性(尤其在转子210和定子220之间)，而过高的密封力F会引起磨损提高(尤其在转子210和定子220之间的摩擦部件)。
图3依据图2的实施例示出了实现转子210和定子220之间的动态和自适应流体密封的不同方案。在此示出的动态密封方案可替代地或彼此组合地应用。总体来说，示出的每个方案(用于动态密封)都引起动态的轴向力FD，该轴向力可叠加静态的轴向力FS。动态的轴向力FD在此在数值上与流动相的相应压力相关，即流动相的低的压力引起低的动态轴向力FD，并且流动相的高的压力引起较高的动态轴向力FD。静态轴向力FS例如可通过弹簧组250或相应的现有技术中已知的其他措施实施和确定尺寸。
图3中示出的动态密封的第一方案是第一密封元件280，第二方案是第二密封元件285并且第三方案是第三密封元件290。密封元件280-290也称为密封结构(或压力结构)并且应在下面详细描述并且通过示例性的实施例来证实。一般来说，这些密封元件280-290中的每个都与流动相连接或可与其连接，例如经由合适的流体开关、如阀连接，以便在流动相的(相应的)压力的影响下在管路41和42之间的图3中示例性示出的流动路径中建立动态流体密封，流动相也在该流动路径中流动或可流动。
第一密封元件280与定子220连接或连接在定子220中。第二密封元件285固定在驱动器240上，并且第三密封元件290沿轴向位于壳体260和驱动器240之间。密封元件280-290可分别被流动相穿流并且能如所述地单个地或彼此以任意组合方式应用。相应地，相应的另外的密封元件也可在合适的部位处替代地或组合地应用。
在此处未示出的其他实施例中，通过膨胀产生或可产生轴向力的密封元件没有至流动相的自身接头，例如平行于管路41和42的接头，而是与例如注射器40的注射阀的普通功能串联，因此除了在阻塞的情况下始终看作是系统中的最高压力。在此密封元件优选与待密封的流动路径串联。
密封元件280-290优选由微流体结构实施，优选地基于多个金属层，多个金属层通过扩散键合(Diffusion Bonding)彼此连接，这如例如在同一申请人的WO2017025857A1中详细描述。在此微流体结构具有至少一个微流体通道，该微流体通道被流动相穿流或可穿流。在此微流体结构配置成，其在流动相的压力的影响下在轴向方向上(即在密封力F或FS的方向上)至少部分地膨胀或可膨胀。基于彼此连接的金属层的这种微流体结构也称为金属微流体或MMF结构。
图4A和图4B示例性地且在剖视图中示出了用于密封元件280-290中的其中一个或多个的实施例400。在此可理解的是，该图是纯示意性的以便解释密封元件280-290的作用方式。密封元件400由三个金属层410、415和420组成，金属层优选通过扩散键合彼此固定连接。通过金属层415中的凹部产生通道430，通道在此处选择的剖视图中沿流动方向可见。通道430具有(在图4中未示出的)入口以及(在图4中同样未示出的)出口并且可被流动相穿流，其中优选地泵20与入口流体耦联并且分离设备30与出口流体耦联。流动相(在根据图1的示意图中)在泵20和分离设备30之间具有基本相同的压力，该压力此时也相应地基本施加在通道430中。
在图4A中示出了密封元件400处于流动相未穿流通道430的状态。在图4B中示出了密封元件400在穿流通道430的流动相的压力下如何朝示出的箭头的方向膨胀。此处示出的膨胀故意夸张地示出，以更好地看清该作用。事实上密封元件400根据材料选择和压力比例在根据图4的实施方式中仅非常微小地、例如以几微米、例如50至200μm朝箭头方向膨胀。例如通过使用具有多个通道的多个层可沿箭头方向相应地增大和加厚膨胀。
图5示意性地且在剖视图中示出了阀500的一种实施方式，阀基本相应于图2和图3中示出的阀200，因此相应地使用附图标记。转子210位于壳体260中，转子贴靠定子220并且可通过驱动器240驱动进行旋转。轴向压力轴承510在轴向方向上支承驱动器240。
第一密封元件280(根据图3中的示意图)与定子220连接或在轴向方向上作用到定子上。第一密封元件280同样如图4中示出的实施例400一样示意性地且以夸张尺寸地示出。第一密封元件280优选由多个层组成，其中在根据图5的示意图中仅示出了两个层520和525以及通过层520和525包围的通道530。优选地第一密封元件240同样通过MMF结构呈现。
在处于压力下的流动相流过时，通道530沿箭头方向扩展并且以动态密封力FD在轴向方向上作用到定子220上，而定子沿轴向压到转子210上，使得在动态密封力FD的大小合适时定子220和转子210彼此相对流体密封。
在根据图5的示意性示出的实施例中定子220实施成且布置或固定在阀500中，使得相对于转子210的轴向角错位可至少被补偿一定的度数，进而定子220和转子210的作用表面相对平行或平面地贴靠。为此定子220与壳体260固定连接，例如借助相应的机械固定件(例如在图6中示出的安装孔630和635)。此外定子220实施成弹性的，使得定子尽管刚性地与壳体260连接，但是沿轴向可相对于转子210弹性对齐。为此在图5示出的实施例中转子210实施成，转子具有弹性区域550，弹性区域位于固定区域555和贴靠区域560之间。固定区域550是定子220相对于壳体260固定的区域。贴靠区域560是定子260相对于转子210贴靠的区域，即定子220的阀功能所需的作用区域位于该区域中。
弹性区域550实施成，密封元件280可将贴靠区域560平面地压到转子210的相应的贴靠面上，使得补偿贴靠区域560和转子210之间的可能的轴向角错位。在根据图5的示意图中，这通过弹性区域550的(弹性)变形或成型夸大地示出。
在根据图5的实施例中转子210沿轴向在阀500中精确对齐地示出。密封元件280在此实施且布置成，使得在转子210相对于壳体260有轴向角错位时，定子220的贴靠区域560沿轴向相对于转子210对齐，使得贴靠区域560平面地与转子210的贴靠面相对并且其可(流体密封地)相对彼此压靠。通过通道530使得密封元件280能横向变形并且可贴靠地在壳体530和定子220的贴靠区域560之间弹性对齐，使得贴靠区域560沿轴向与定子210对齐并且压到其上。
由前述实施例可看出，相应的密封元件280-290以动态密封力FD使定子220和转子210相互压靠彼此。在此该密封力FD与流动相的相应压力相关，即流动相的较高压力引起较高的密封力FD。但是另一方面流动相的压力也恰好作用到待密封的区域上，在此为定子220和转子210之间的接触区域，因为在此流动路径在管路41和42之间引导，其中输送流动相。因此在流动相的压力较高时必须(比在流动相的压力较低时)更大程度地密封定子220和转子210之间的接触区域。因此密封元件280-290动态地作用到定子220和转子210之间的接触区域上，使得在接触区域中需要更高密封力的流动相压力较高时也通过密封元件280-290提供较高的动态密封力FD。相反，密封元件280-290在定子220和转子210之间的接触区域中相应需要较低密封力的流动相压力较低时也降低接触区域上的动态密封力FD。这使得密封元件280-290的动态密封力基本遵循流动相的压力，使得在流动相的压力低时动态密封力FD低并且在流动相的压力高时动态密封力FD高。因此在流动相的压力低时在定子220和转子210之间的接触区域不会不必要地严重受载，这可能引起较小的磨损和较长的使用寿命。
图6在俯视图中示出了例如可在根据图5的实施方式中使用的定子220的优选实施方式。优选地，定子220以MMF技术实施。多个接口600集中地实施在定子220的中间区域605中。接口600分别是至相应的流动路径的打开端部并且与定子210的相应的连接元件(例如槽)共同作用以使相应的流动路径彼此连接。
中间区域605(具有接口600)实施成柔性区域，这在根据图6的实施例中通过两个凹部610和615实现。两个凹部610和615允许中间区域606扭转(尤其翻转)一定角度，使得即使定子220相对于转子2210扭转或倾斜中间区域605也尽可能平面地贴靠在转子210上，。
定子220还具有外部接头620，在根据图6的实施例中示例性地在定子220的右边和左边的侧面区域中分别示出了三个接头620，接头例如可相应于图2中的接头230，即用于与定子220的外部流体接触。
在根据图6的实施例中的定子220还具有用于使定子220例如相对于壳体260机械耦联和/或固紧的两个安装孔630和635。自然也可相应地使用多于两个或少于两个的安装孔630、635或与现有技术中已知不同的用于机械耦联和/或固紧的方案。
在图6中示出的中间区域605相应于图5示出的贴靠区域550，而此处未详细表示的凹部610和615和安装孔630、635之间的区域相应于图5中示出的弹性区域550。
图7在剖视图(上部)和俯视图(下部)中示出了例如在图5中示出和使用的密封元件280的优选实施方式。密封元件280同样优选以MMF技术实施。根据图4中示出的实施方式，图7中的密封元件280由多个金属层700构造，在示出的实施例中是四个金属层700A-700D，金属层分别优选通过扩散键合彼此固定连接。通道710(相当于图4的通道430)由金属层700B和700C中的合适的凹部形成并且可被如流动相的流体穿流。在根据图7的实施例中通道710至少部分地被陶瓷嵌入物720包围边缘，陶瓷嵌入物例如可作为键合辅助件在键合工艺期间加入。陶瓷嵌入物720用于制造工艺并且可防止或降低几何结构的下垂。
在图7中下部示出的密封元件280的俯视图中还可看见两个外部接头730A和730B，外部接头可用于密封元件280的外部流体接触，使得例如流动相通过接头730A进入密封元件280中，运动通过通道710并且通过接头730B可再次离开。
在剖视图(图7中上部)中，在流动相的压力的影响下通道710的(轴向)膨胀(沿箭头方向)再次夸大地示出，以呈现密封元件280的原理性作用。通过相应地引导和/或设计通道710和/或通过在多个平面中设置通道，可相应地设计且优选加强在流动相的压力下引起的偏转。
图8示出了自适应配件800的优选实施例。示出的配件800在此应将管状的毛细管810(例如由玻璃或金属制成)与(优选盘片状的)平面结构820流体连接并且构造成用于自200bar且优选在1000和2000bar之间的压力的高压连接件。图8A示出了配件800的剖视图，图8B从下方示出了配件800的视图。图8C和图8D示出了图8A中虚线包围边缘的部分区域。图8E以三维视图示出了配件800的通道结构。
图8A详细地示出了如经由配件800与平面结构820流体耦联并且机械连接的毛细管810。毛细管810包封在稳定小管(例如底座)830中，稳定小管优选借助激光焊接(参见焊缝835)与平面结构820连接。
通道结构820示例性地示出为由四个单独的层840A-840D组成，其中层的数量可根据实施方式和通道结构820的设计相应地改变。通过层840中的相应凹部形成平面结构820中内置的环形通道850，环形通道可被如流动相的液态介质穿流。
通道结构820还具有入口855和出口857，环形通道850在入口和出口之间延伸或环形通道850与入口和出口流体耦联，使得流动相通过入口855进入通道结构820，运输通过环形通道850并且可再次通过出口857离开。
图8A中下部和图8B中俯视图中示出的平面结构820的端侧860优选额外地涂有密封物质，例如聚四氟乙烯，以必要时补偿表面缺陷。
平面结构820中的层840的壁厚设计成，使得在压力加载下环形通道850的壁向外隆起，如在图8C和8D的放大的部分示意图中用X所示。在此，X是环形通道850相对于图8C中示出的没有通过流动相加载压力的状态的隆起。
在图8E中示例性地示出了包括毛细管810的输入管路以及从平面结构出来的可能的接头870的经穿流的环形通道850的可能形状。
平面结构820的轮廓例如可实施成圆形或等厚度(椭圆形)，以额外地防止例如在牵拉时平面结构820发生扭转。这种椭圆形必要时可在扩散键合时预先给定或之后通过机械加工步骤来产生，由此可能实现更高的轮廓精确度。
如果图8A中示出的配件800以端侧860贴靠图8中未示出的另一表面，则在环形通道850(通过流动相)的压力加载下将隆起部X加载到与其贴靠的表面上，其中隆起部X越大，流动相的压力越大。相应地平面结构820本身并且自适应地借助隆起部X相对于贴靠的表面密封或增强现有的静态密封。
代替图8A中示出的单个连接，即用于建立仅一个流体连接，也可设置具有多个通道的相应的多重连接器，通道分别单独地密封并且必要时由仅一个压力通道馈送。
图3-7示出的实施方式中，密封结构(下面也称为压力结构)280-290、400分别在空间上与流动路径41、42分开地至少在流动元件200、400的流动路径41、42的需要通过压力结构280-290、400密封的区域中。因此在这些实施方式中至少在流动路径的需要通过压力结构密封的区域中，压力结构不是流动路径的一部分。
图3-7中仅示意性示出的流动路径41、42通常具有外壁，流动相可在外壁内流动。压力结构280-290、400此时在空间上与外壁分开并且位于流动路径和其外壁之外。典型的流动路径可为毛细管或微流体结构。在毛细管中通过毛细管本身呈现壁，即毛细管是流动相可在其内流动的壁。在微流体结构中这种转换通常通过例如基底内的相应通道呈现，该基底必要时由多个彼此连接的层构成。
图9示出了配件800的另一实施方式。图9中上部区域在此与根据图8的实施方式相应地示出了管状的毛细管810，毛细管包封到稳定小管830中并且例如借助激光焊接(通过焊缝835示出)与平面载体900固定连接。
平面结构820应以其端侧860(该端侧在图9中在平面结构820的上侧示出)压靠到平面载体900的下侧905上，以由此使入口855(用于平面结构820的通道结构)流体密封地与毛细管810连接。图9中的平面结构820的环形通道850在此配置成，使得在入口855的区域中相对于平面载体900的下侧905发生图9中示意性示出的隆起部920，而该隆起部动态流体密封地起作用。出口857在图9中仅示意性地示出为横向出口。
根据图8和图9的实施方式的平面结构820例如可为旋转阀或混合器的一部分(例如定子或转子)。
图10示意性地示出了阀500的另一实施方式，其类似于根据图2和图3以及尤其根据图5的实施方式，因此相应地使用附图标记。图10A-10D示意性地且在剖视图中示出了阀500的实施方式，而图10E在剖视图和仰视图中示出了定子220。图10A-10D以故意夸大的示意图示出了阀500的不同运行状态，如下面详细所述。
在所有附图10A-10D中阀500具有壳体260，壳体在此处选择的实施方式中是两件式的并且具有定子元件1000以及转子元件1010，其以已知的方式例如通过螺旋连接彼此连接，但是优选地可设置成/选择成能松开地固定连接。通过将壳体260分成两个或更多个元件可实现简单的制造，但是可看出，也可相应地设置壳体260的一件式变型方案。
在图10的实施方式中，定子元件1000容纳定子220以及第一密封元件280，其在下面也称为用于液压压力发生的元件或压力元件280。在定子元件1000和压力元件280之间还可设置传输元件1020，传输元件承担元件280和220之间的力传输并且同时经由支承面使压力均质化。同样地，通过元件1020可提供用于元件220的平的贴靠面。传输元件1020优选实施成刚性的，尤其与密封元件280的“液压垫”相关地实施。在使用调节螺钉的情况下也可将传输元件1200实施成弹性的。
在定子元件1000中(示意性地)示出了相应的流体通道，以在输入管路和输出管路的意义中流体接通第一密封元件280和定子220，其中根据实施方式也可设置多个输入管路和输出管路，尤其用于定子220，如在现有技术中已知的那样。在此也需要考虑，术语输入管路和输出管路应在相应的运行状态中理解，即通过输入管路将流体引至相应的元件并且通过输出管路将流体从相应的元件排走。因此可在不同的运行状态中将先前用作输入管路的流体接通部此时用作输出管路。在图10的示意图中，定子220与输入管路1030A和输出管路1030流体耦联并且第一密封元件280与输入管路1040A和输出管路1040B流体耦联。
定子220在其流体耦联中(优选地用于流动相的流体引导)在此仅示意性示出地与第一通道1050A和第二通道1070A流体耦联，第一通道与输入管路1030A流体耦联并且具有与转子210相对的接口1060，第二通道与输出管路1030B流体耦联并且具有与转子210相对的接口1080。
转子元件1010容纳转子210，其中转子根据图5中的实施方式可通过驱动器240进行转动运动并且优选地借助轴向压力轴承510支承。根据前面所述，转子210可具有合适的连接元件，例如槽，例如以根据(转子210相对于定子220的)转动位置使接口1060和1080彼此流体连接或不连接。
在示意图中未示出转子210相对于驱动器240可具有防转动部，防转动部根据已知的现有技术可实现为例如销连接部(例如转子-转子轴经由三个或更多个销的连接)或其他方式彼此几何接合的连接。
除了图10A-D中示出的剖视图以外图10E还在俯视图中示出了与阀500分开的定子220，因此示出了接口1060和1080(根据图6的实施方式)以及界面接口1050A和1070A。优选地，定子220可以MMF技术实施。在中间区域中示意性示出的多个接口600包括示例性示出的接口1060和1080并且分别呈现至流体流动路径的打开端部。
定子220除了包括接口600的中间区域605(根据图6)以外还具有外部环形区域1100以及两个连接片1110A和1110B，连接片分别在中间区域605和外部环形区域1100之间延伸并且与其连接。也可仅实施一个连接片或多于此处示出的两个连接片1110并且连接片1110自然也可具有与此处所示不同的造型。在连接片中引导接口600和外部环形区域中的界面接口之间的流体连接部。
类似于图6的实施方式，通过根据图10E的实施方式的连接片1110，中间区域605可相对于外部环形区域1100弹性运动，因此作为柔性区域，使得中间区域605相对于外部环形区域1100可尤其在(阀500的)轴向方向上移动。该柔性结构还允许中间区域605相对于外部环形区域1100扭转/翻转，即中间区域605的相对于转子210贴靠的面可相对于外部环形区域1100所在的面弯成角度/倾斜。这也在下面进一步描述。
图10A示出阀500在第一密封元件280未被流体(如优选流动相)流过或该流体未处于压力下或仅略微处于压力下的状态中，由此第一密封元件280在阀500的轴向方向上未膨胀或仅非常微小地膨胀。在该状态中定子220未与转子220连接或仅略微与其连接，即定子220未(如在图10A中带有过大示出的间距地)或仅以小的轴向力贴靠在转子210上。该状态在此仅为了说明作用方式而示出。
图10B示出了阀500在加载压力元件280的流体引起通道530在阀500的轴向方向上的隆起并因此引起压力元件280的轴向增大的状态中。通过增大压力元件280此时借助传输元件1020将定子220压到转子210上，或具体而言将定子220的中间区域605压到转子210的相应贴靠面上。由为了更好地解释有意选择的夸张示意图中也可看出，中间区域605相对于定子的与定子元件1000固定连接的外部环形区域1110轴向地(朝转子210的方向)偏转。压力元件280的压力加载允许影响或控制其轴向增大以及相对于转子210的压紧力。因此可经由控制在压力元件280的通道530中的流体压力实现定子220相对于转子210的密封力的控制。
图10C示意性地且又在为了理解有意夸张选择的图示中示出如何引起转子210和定子220之间的轴向角错位或这如何在根据图10的实施方式中补偿。转子210相对于阀500的轴线轻微倾斜，例如由于公差、磨损、错误调节等引起。通过弹性实施的定子220，中间区域605可弹性地相对于外部环形区域1100移动和/或扭转。此外，压力元件280实施成，使得通道530可沿轴向不同地扩展或隆起，类似于在彼此相对的、但是彼此不平行而是具有一定角错位的贴靠面之间可贴靠对齐的“液压垫”。
在图10C示出的示例中转子210(相对于阀500的轴线)的轴向角错位经由定子220(和可选的贴靠元件1020)加载到压力元件280上，使得压力元件280具有不同的径向厚度(在轴向方向上)，这如图10C中所示。因此转子210和定子220)的作用面(进一步)固定地且进而流体密封地相互压紧。
图10D又示例性地且有意夸张地示出，如何能补偿转子210和定子220之间的轴向角错位，其中在根据图10D的实施例中此时定子元件1000沿轴向相对于转子元件1010弯成角度，例如又是由于公差、磨损、错误调节等引起。根据图10C，弹性实施的定子220可补偿该轴向的角错位，使得中间区域605(进一步)可平面地相对于转子210的贴靠面贴靠。在此角错位表现在压力元件280的径向厚度的变化中，并且压力元件280的通道530用作液压垫并且补偿轴向角错位。
前述实施例中解释的以及示出的液压密封优选通过待密封的载体介质，即液体分离系统10的流动相本身实现。替代地，自然也可使用另一流动介质来实现相应的密封元件的根据本发明的体积增大。但是这通常需要单独的泵机构以及必要时需要相应的压力控制来实现期望的动态密封。
代替泵20或除了其之外可使用另一(在附图中未示出的)辅助泵来输送引起相应的密封元件的体积增大的流体(尤其流动相)。
在使用密封元件流体密封流动路径的前面示出的实施例可部分地等效于机械配置，例如肘形杆或在US10428960中描述的用于改变阀压紧力的机构。这种肘形杆例如可在阀中(例如根据图2)静态地和/或动态地将转子压到定子上。但是根据本发明的实施方式允许自动地自适应且动态地匹配待密封的流动路径中的相应的压力比例，即待密封的流动路径中的更高的压力自动地引起通过密封元件的更高的密封力，只要在待密封的流动路径中流过的介质也用于产生密封元件中的密封力，例如在相应的密封元件、例如密封元件280-290中使用高效色谱系统10的流动相产生自适应和动态的密封力。
在图8-9示出的实施方式中至少在流动元件的流动路径的需要通过密封结构/压力结构密封的区域中密封结构或压力结构分别是流动路径的一部分。通过流动路径的部分区域的由流动相的压力引起的隆起和该隆起在优选空间上固定或至少仅可在隆起方向上比隆起本身偏转更小运动的另一面上的贴靠和压紧来密封流动路径，由此隆起部压紧在该面上。
图11-14同样示意性地且在剖视图中示出了阀500的其他的实施方式，其类似于尤其根据图10示出的实施方式，由此在此可相应地使用前述内容。为了简化和更清楚地示出，下面首先示出和解释区别。
与图10的实施方式相应地，在根据图11-14的实施例中定子210实施成可分别弹性地运动，由此中间区域605可相对于外部环形区域1100弹性地移动和/或扭转一定程度。如图10所示和描述，这允许尤其补偿阀500的轴向布置的元件之间的轴向角偏差，例如壳体260和/或转子210相对于定子220之间的轴向角错位。
与尤其根据图10的实施方式相对，在根据图11-14的实施方式中定子220的中间区域605相对于转子210的对置的作用面的压紧不是通过(液压的)压力元件280实现，而是分别通过优选另一机械机构实现，这在下面示出。
在图11中在定子220和壳体260之间布置有至少部分弹性的杆1200。可设置优选与壳体260连接的轴向压紧机构1210(例如相应的螺旋机构，如示例性示出地)，使得杆1200沿轴向相对于定子220定位并且例如将定子220沿轴向相对于转子210牢固地压紧。
杆1200具有上侧1220、下侧1230以及位于其之间的弹性区域1240。上侧1220用于使杆1200相对于壳体260或轴向压紧机构1210贴靠，而下侧1230用于相对于定子220贴靠。弹性区域1240在此配置成，其至少能以特定程度弹性弯曲，使得通过弯曲可补偿轴向角错位，例如如图11所示，补偿转子210和壳体260之间的轴向角错位。通过弹性实施定子220，中间区域605可与弹性区域1240的弹性弯曲一起遵循并补偿轴向角错位，使得定子220和转子210的作用表面可彼此平行地压紧。杆1200优选地由具有足够耐压性的弹性材料制成，例如钢，替代的合适的金属合金、复合材料、塑料、弹性体或陶瓷。原则上可使用通过材料特性为弹性的或通过相应的几何实施方式变弹性的所有材料。
在图12中代替图11中示出的弹性杆1200示出了补偿组件1250，补偿组件与弹性杆1200的作用相应地允许补偿轴向角错位。补偿组件1250在此由弹性的且尽可能不可压缩的垫1260制成，该垫例如保持在框架1270中。在垫1260和定子220之间设有压紧元件1280。弹性垫1260允许角补偿，方式是在总体积近似恒定的情况下在径向方向上具有不同厚度并且由此可设置经由压紧元件1280前延到补偿组件1250上的角错位。弹性垫1260优选可由持久弹性的、但是不可压缩的塑料(例如聚氨酯)构成，但是也可由可轻微塑性变形的材料(例如PTFE)构成。也可想到优选具有高粘度和表面应力的液体。压紧元件1280除了密封以外承担与图10中的传输元件1020一样的任务。
根据图11的实施方式，补偿组件1250也可通过相应的轴向压紧机构1210在轴向方向上定位并且必要时相对于定子220预紧。
图13A示出了补偿组件1250的另一实施方式。补偿组件又是由压紧元件1280构成，压紧元件在运行中贴靠在定子220上并且使其相对于转子210压紧。补偿组件1250还具有上部的贴靠元件1300以及弹簧元件1310，弹簧元件位于压紧元件1280和上部的贴靠元件1300之间。图13B示出了弹簧元件1310的一种实施方式、在此例如三叶草盘簧的轴向视图。弹簧元件1310的造型基本是自由的，只要这允许弹性地在压紧元件1280和上部的贴靠元件1300之间的轴向弯曲，如在图13A中示意性地示出。
图14A示出了补偿组件1250的另一实施方式。类似于根据图13的实施方式，补偿组件1250由压紧元件1280构成，压紧元件在运行中贴靠在定子220上并且使其可相对于转子210压紧，并且补偿组件还具有上部的贴靠元件1300和弹簧结构1400，弹簧结构位于压紧元件1280和上部的贴靠元件1300之间。图14B示出了弹簧结构1400、在此例如环形布置的盘簧的实施方式的轴向视图。弹簧结构1400在此在该实施方式中例如具有三个弹簧元件1410A-1410C，但是其数量和造型基本上是自由的，只要这允许弹性地在压紧元件1280和上部的贴靠元件1300之间的轴向弯曲，如在图14A中示意性地示出。
图15-17示意性地且与阀500分开地示出了定子220的其他实施方式的三维视图。借助该实施方式应示例性地示出，对于弹性的定子220的造型几乎不受限的方案，就此而言这实现了中间区域605相对于外部环形区域1100的弹性运动。精确的造型可由相应的应用以及使用的材料和制造工艺得出。在此尤其有利的是已经提及的用于制造该弹性定子220的MMF技术。
根据图15的实施方式具有四个连接片1110A-D，连接片分别地并且彼此对称地弓形地将中间区域605与外部区域1100连接并由此允许中间区域605相对于外部区域1100弹性运动。
根据图16的实施方式具有两个连接片1110A-B，连接片同样弓形地并且彼此对称地将中间区域605弹性地与外部区域1100连接。
在根据图17的实施方式中，连接片1100复杂地且彼此交织并且实施成共同作用。这也引起中间区域605和外部区域1100之间的弹性连接。

Claims (21)

1.一种阀(500)，优选在高效色谱系统(10)中用于分开引入流动相中的试样液体的组分，具有：
第一阀元件(210)和第二阀元件(220)，其中通过所述第一阀元件(210)相对于第二阀元件(220)的相对运动使所述第一阀元件(210)的作用面与所述第二阀元件(220)的作用面(605)连接并且能建立或断开流动路径(1030A、1050A、1070A、1030B)，
其中，所述第二阀元件(220)具有弹性区域(1110)，以补偿所述第一阀元件(210)和第二阀元件(220)之间的轴向角，使得所述第一作用面和第二作用面(605)能彼此平行。
2.根据前述权利要求所述的阀(500)，其中，
所述第二阀元件具有外部区域(1100)和内部区域(605)，
所述内部区域(605)具有第二作用面(605)，并且
所述外部区域(1100)经由弹性区域(1110)与内部区域(605)连接，通过所述弹性区域(1110)使得内部区域(605)相对于外部区域(1100)弹性运动。
3.根据前述权利要求中任一项所述的阀(500)，其中，所述外部区域(1100)相对于所述第一阀元件(210)固定地布置并且所述内部区域(605)能相对于所述第一阀元件(210)弹性对齐。
4.根据前述权利要求中任一项所述的阀(500)，其中，所述弹性区域(1110)具有一个或多个连接片(1110A、1110B)，所述连接片分别在一侧与所述外部区域(1100)连接并且在相反的一侧与所述内部区域(605)连接，使得所述内部区域(605)能相对于所述外部区域(1100)倾斜。
5.根据前述权利要求中任一项所述的阀(500)，其中，所述第一阀元件(210)是转子并且所述第二阀元件(220)是定子，其中所述转子相对于所述定子能旋转。
6.根据前述权利要求中任一项所述的阀(500)，具有：
密封结构(280)，所述密封结构配置成，使得在流体的压力的影响下至少部分地增大所述密封结构(280)的体积，由此为了对流动路径(1030A、1050A、1070A、1030B)流体密封使得所述第一阀元件(210)和第二阀元件(220)相对压在一起。
7.根据前述权利要求中任一项所述的阀(500)，其中，所述密封结构(280)具有如液压垫能弹性变形一样的区域(530)，使得在第一作用面和第二作用面(605)彼此平行且相对压紧时，所述第一阀元件(210)和所述第二阀元件(220)之间的轴向角引起所述密封结构(280)的厚度的变化。
8.根据前述权利要求中任一项所述的阀(500)，具有：
-流动元件(200；500；800)，所述流动元件具有：
用于运输流动相的流动路径(41、42；810、855、850、857)，
密封结构(280-290；400；820)，所述密封结构与所述流动相连接或能与其连接，以便在流动相的压力的影响下引起所述流动路径(41、42；810、855、850、857)的流体密封，
其中，所述密封结构(280-290；400；820)配置成，使得在流动相的压力的影响下至少部分地增大密封结构(280-290；400；820)的体积，至少部分的体积增大引起对所述流动路径(41、42；810、855、850、857)的流体密封。
9.根据前一项权利要求所述的阀(500)，其特征在于，对所述流动路径(41、42；810、855、850、857)的流体密封具有压紧相对的面(905、860)。
10.根据前一项权利要求所述的阀(500)，其特征在于，所述流动元件(200；500；800)具有第一表面(905)并且所述密封结构(280-290；400；820)具有第二表面(860)，其中所述第一表面与第二表面相对，并且至少部分地增大所述密封结构(280-290；400；820)的体积在所述第一表面中进行，优选地通过使所述第一表面至少部分地隆起，使得体积增大引起所述第一表面相对于所述第二表面压紧，优选地通过使隆起贴靠和压紧所述第二表面，由此引起对所述流动路径(41、42；810、855、850、857)的流体密封。
11.根据权利要求8-10中至少一项所述的阀(500)，其特征在于，所述密封结构(280-290；400；820)具有密封通道(850)，所述密封通道与流动相连接或能连接，以便在流动相的压力的影响下引起对流动路径(41、42；810、855、850、857)的流体密封，
其中，密封通道与所述流动路径(41、42；810、855、850、857)分开并且与其流体分开。
12.根据权利要求8-11中任一项所述的阀(500)，具有至少一种以下特征：
所述第一阀元件(210)具有密封结构(280-290)，其中至少为了对流动路径(41、42)流体密封使得所述第一阀元件(210)的密封结构(280-290)压到所述第二阀元件(220)上；
所述第二阀元件(220)具有密封结构(280-290)，其中至少为了对流动路径(41、42)流体密封使得所述第二阀元件(220)的密封结构(280-290)压到第一阀元件(210)上；
所述密封结构(280-290)与所述第一阀元件(210)和所述第二阀元件(220)分离，其中至少为了对流动路径(41、42)流体密封所述密封结构(280-290)使所述第一阀元件(210)和所述第二阀元件(220)相互压靠。
13.根据权利要求8-12中至少一项所述的阀(500)，具有至少一种以下特征：
所述阀(200)是旋转阀(200)，其中所述第一阀元件(210)是转子并且所述第二阀元件(220)是定子，并且通过使所述转子相对于所述定子旋转能流体地建立或断开流动路径(41、42)；
所述阀(200)是平移阀，其中通过所述第一阀元件(210)相对于所述第二阀元件(220)平移，能流体地建立或断开流动路径(41、42)。
14.根据权利要求8-13中至少一项所述的阀(500)，其特征在于，
所述密封结构(280-290)相对于所述第一阀元件(210)和/或所述第二阀元件(220)布置或作用到其上，使得补偿或至少减小所述第一阀元件(210)和所述第二阀元件(220)之间的轴向角错位。
15.根据前一项权利要求所述的阀(500)，其特征在于，所述第一阀元件(210)轴向固定地布置在所述阀(200)中并且所述第二阀元件(220)能弹性地相对于所述第一阀元件(210)的轴向布置对齐，其中所述密封结构(280-290)相对于所述第二阀元件(220)布置且作用到其上，使得所述第二阀元件(220)匹配所述第一阀元件(210)的轴向布置。
16.根据前述权利要求中至少一项所述的阀(500)，其特征在于，
具有多个层，所述多个层优选彼此通过键合过程、例如扩散键合连接，具有至少一个微流体通道，所述微流体通道通过多个层中的至少一个层中的一个或多个凹部形成，其中至少一个层优选具有来自如下组的材料或由其形成：金属，尤其不锈钢，优选高品质的不锈钢、陶瓷，尤其氧化铝、氧化镁、氧化锆、钛酸铝、聚合物、尤其PEEK、ULTEM、PEAK、PEKK、PEI。
17.根据前一项权利要求所述的阀(500)，其特征在于以下一个或多个特征：
所述密封结构(280-290；400；820)具有多个结构；
所述密封结构(280-290；400；820)具有多个结构，其中所述密封结构(280-290；400；820)配置成，在流动相的压力的影响下至少一个微流体通道可至少在部分区域中扩展，以引起对所述流动路径(41、42；810、855、850、857)的流体密封；
所述至少一个微流体通道形成所述流动路径(41、42；810、855、850、857)的至少一部分。
18.根据前述权利要求中至少一项所述的阀(500)，具有至少一种以下特征：
至少在所述流动元件的流动路径的需要通过密封结构密封的区域中所述密封结构(280-290；400)与所述流动路径(41、42)空间分开；
所述密封结构(280-290；400；820)不是流动路径(41、42)的需要通过密封结构密封的部分；
流动路径(41、42)、至少流动路径的需要通过密封结构(280-290；400)密封的部分具有外壁，在所述外壁中流动相能流动；
流动路径(41、42)、至少流动路径的需要通过密封结构(280-290；400)密封的部分具有外壁，在所述外壁中流动相能流动，其中，所述密封结构(280-290；400)与所述外壁空间分开并且所述密封结构(280-290；400)位于所述流动路径(41、42)和其外壁之外；
所述密封结构(820)是所述流动路径(41、42；810、855、850、857)的一部分并且被流过流动路径的流动相穿流。
19.一种高效色谱系统(10)，具有：
用于使流动相运动的泵(20)，
用于分开引入流动相中的试样液体的组分的静止相(30)，和
根据前述权利要求中至少一项所述的阀(500)。
20.根据前一项权利要求所述的高效色谱系统(10)，其中：
所述阀(500)用于控制、建立和/或断开运输所述流动相的流动路径(41、42；810、855、850、857)。
21.根据前述权利要求中任一项所述的阀(500)，其中：
所述密封结构(280)具有如液压垫能弹性变形一样的区域(530)，使得在第一作用面和第二作用面(605)彼此平行且相对压紧时，所述第一阀元件(210)和所述第二阀元件(220)之间的轴向角引起所述密封结构(280)的厚度的变化。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021128649A1 (de) 2021-11-03 2023-05-04 Agilent Technologies, Inc. Rotationsventil mit Ausgleichselement zum Ausgleich eines axialen Versatzes
DE102022115133A1 (de) 2022-06-15 2023-12-21 Dionex Softron Gmbh Rotor für Drehscherventil
DE102023105772A1 (de) 2023-03-08 2023-07-20 Agilent Technologies, Inc. - A Delaware Corporation - Fluidventil für Analysegerät mit Mechanismus zum Entlasten von Ventilblöcken

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3990476A (en) * 1974-12-02 1976-11-09 Sun Oil Company Of Pennsylvania High temperature gas chromatograph valve
JP4233177B2 (ja) * 1999-07-22 2009-03-04 オルガノ株式会社 クロマト分離装置用回転弁
EP2165098B1 (en) * 2007-07-04 2012-04-04 Agilent Technologies, Inc. Shear valve with layer member
US9371937B2 (en) * 2009-02-24 2016-06-21 Schlumberger Technology Corporation Micro-valve and micro-fluidic device using such
WO2010139359A1 (en) 2009-06-03 2010-12-09 Agilent Technologies, Inc. Sample injector with metering device balancing pressure differences in an intermediate valve state
DE102011000104B4 (de) * 2011-01-12 2013-02-07 Dionex Softron Gmbh Hochdruck-Schaltventil für die Hochleistungsflüssigkeitschromatographie
DE102011078976A1 (de) * 2011-07-11 2013-01-17 Robert Bosch Gmbh Mikrofluidische Vorrichtung sowie Verfahren zur Herstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung
DE102011082794A1 (de) * 2011-09-15 2013-03-21 Agilent Technologies Inc. Unter Druck dichtverstärkendes Dichtteil mit fließfähigem Kern
EP2880342B8 (en) 2012-08-06 2018-10-31 APN-AFP Inc. Valve with a load varying mechanism, and method of operating the same
US9303775B2 (en) * 2012-12-21 2016-04-05 Waters Technologies Corporation Rotary shear valve and associated methods
GB2533162A (en) 2014-12-12 2016-06-15 Agilent Technologies Inc Uninterrupted fluid flow while modulating fluid
GB2541202B (en) 2015-08-11 2021-06-23 Agilent Technologies Inc Stacked layer-type member with integrated functional component
DE102016108101A1 (de) 2016-05-02 2016-12-01 Agilent Technologies, Inc. - A Delaware Corporation - Mikrofluidische Dichtung
EP3252463B1 (en) 2016-05-30 2019-02-20 Agilent Technologies, Inc. (A Delaware Corporation) Branching off fluidic sample with low influence on source flow path
US10520477B2 (en) * 2016-12-09 2019-12-31 Idex Health & Science Llc High pressure valve with multi-piece stator assembly
DE102017101629A1 (de) * 2017-01-27 2018-08-02 Agilent Technologies, Inc. - A Delaware Corporation - Fluidventil mit goldhaltiger und/oder platinhaltiger Beschichtung

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