CN1867388B - 具有快换连接件的在线过滤器组件和一种过滤器 - Google Patents

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Abstract

一种包括气体供给管、气体排放管和用于净化高纯度气体的在线过滤器的组件，过滤器具有基本上细长的过滤器外壳(1，51)，过滤器外壳中含有适当的并设计用来清除待净化的气体中的水分、氧气或者碳氢化合物的过滤材料(A)，过滤器外壳在第一端具有流入开口(2)，在相反的第二端具有流出开口(3)，同时在流入开口和流出开口处设有分别紧固供给管或者排放管(8或9，分别地)的紧固装置(4-7)，其中紧固装置是快换连接件(4-7)，各个快换连接件(4；5；6；7)具有连接状态和未连接状态，同时在快换连接件中设有关闭阀(10)，在连接状态时关闭阀处在打开状态允许气体通过，在未连接状态时关闭阀处在关闭状态不允许气体通过。

Description

具有快换连接件的在线过滤器组件和一种过滤器
本发明涉及一种包括气体供给管、气体排放管和用于净化高纯度气体的在线过滤器的组件，所述在线过滤器具有基本上细长的过滤器外壳，其中含有设定为适当的并且设计用来清除待净化的气体中的水分、氧气或者碳氢化合物的过滤材料的过滤器外壳在其第一端具有流入开口，在其相反的第二端具有流出开口，而在流入开口和流出开口处分别具有用于紧固气体供给管或者排放管的紧固装置。
这样的过滤器许多年来已经被人们熟知，并且还特别被美国宾夕法尼亚州Bellefonte的Supelco公司投入流通。
这些已知过滤器的缺点是所述紧固装置被设计为套圈接头(ferrule fitting)，商业中也被标明为
Figure G2004800296927D00011
接头。当从供给和排放管拆卸过滤器时，要松开套圈接头，于是供给和排放管与大气开放连通。这意味着管系成为被污染的状态，而且在更换过滤器后，为了在下道工序比如检测工序之前清洁管系，比如气相色谱分析，会发生长时间的，有时甚至几个小时的用运载气体进行的清洗，比如用氮气进行的清洗，质谱分析或者LCMS工艺会再次与管系达成流体连通。
这种已知在线过滤器的另一个缺陷是，在安装和拆卸许多次以后，夹紧接头损坏了供给和排放管。于是需要一定程度上将所述管缩短以允许其未被损坏的部分连接到夹紧接头。明显的是，这种缩短只能有若干次，并且在这之后，至少局部的供给和/或排放管需要更换。特别是对于不得不实施这些相对技术操作的实验室人员，这经常是笨拙的，而且无论如何是费时的工作。
本发明的目的是一种用于净化高纯度气体(污染物低于10ppm)而没有上述缺陷的在线过滤器。
为此，本发明提供了一种在开始段落中所述类型的组件，其特征在于，所述紧固装置是快换连接件，各个快换连接件具有连接状态和未连接状态，在快换连接件中具有一个关闭阀，该阀在连接状态时处于被打开的位置于是允许气体通过，在未连接状态，该阀处于关闭位置于是不允许气体通过，其中所述快换连接件的关闭阀成为快换连接件中保持与供给管或者排放管各自连接的部件的组成部分，于是在未连接状态供给管或者排放管各自很难被空气污染，其中每一个快换连接件包括阳部件和阴部件，一个孔延伸穿过这些部件，该孔在供给管或排放管各自与过滤器外壳中各个流入开口或流出开口之间形成流体连通，通过使阳部件和阴部件处在连接状态时，快换连接件处于连接状态，而阳部件和阴部件处在未连接状态时，快换连接件处于未连接状态，其中每一个阳部件设有用于分别将阳部件连接到供给管和排放管的夹紧接头，其中阳部件借助于螺纹被连接到阴部件，其中阳部件上的螺纹被设置在与阳部件可旋转连接的紧固环上，于是只需要旋转该紧固环即可将阳部件紧固在阴部件中，因此阳部件的剩余部分不需旋转。
具有快换连接件的在线过滤器的第一个优点是，它能不使用工具地从管系上取下。此外，当快换连接件不需从管系拆卸时，防止了对供给和排放管的损坏。
这种设计的进一步的优点是，在拆下在线过滤器后，管系不会被污染，因为在未连接状态时，在快换连接件内的各个关闭阀呈现关闭状态，在这种状态，这些阀不允许气体通过，因此不允许空气通过。
通常，将过滤材料设定为适当的，并且设计用来清除待净化的气体中的水分、氧气或者碳氢化合物，于是在经过过滤器后，待净化的气体中的污染物不超过10ppm。
本发明的进一步完善在后面的权利要求中得到描述并且参照附图通过示意性的实施例进一步阐明。
图1是第一示意性实施例的截面图；
图2是类似于图1中描绘的第二示意性实施例的截面图；和
图3是在图1和2中描绘的示意性实施例中使用的快换连接件的阳部件的详图。
图中所示的按照本发明的在线过滤器F的示意性实施例具有基本上细长的过滤器外壳1(图1)和51(图2)，其中含有过滤材料A。在第一端，过滤器外壳1，51设置有流入开口2，在第二端即相反的一端具有流出开口3。在流入开口2和流出开口3处，分别具有用于紧固供给管或者排放管8，9的紧固装置4，5，6，7。所述紧固装置是具有连接状态和未连接状态的快换连接件4，5，6，7。在快换连接件中，具有关闭阀10(见图3)，该阀在连接状态时成为打开状态，于是允许气体通过，在未连接状态时成为关闭状态，于是不允许气体通过。快换连接件4，5，6，7的关闭阀10成为快换连接件4，5，6，7中保持与供给管或者排放管8，9各自连接的部件4，6的组成部分，于是在未连接状态供给管或者排放管8，9各自很难被空气污染。每一个快换连接件4，5，6，7包括阳部件4，6和阴部件5，7，一个孔11(见图3)延伸穿过这些件，该孔在各个供给管或排放管8或9与过滤器外壳1，51中各个流入开口2或流出开口3之间形成流体连通。对于各个阳部件4或6和各个阴部件5或7，在连接状态时，快换连接件4-7处于连接状态并且关闭阀10被打开。对于在未连接状态时的阳部件4，6和阴部件5，7，快换连接件4-7处于未连接状态并且关闭阀10被关闭。
两个快换连接件4-7的阳部件4，6分别被连接到供给管8或排放管9。阴部件5，7被连接到过滤器外壳1，51的两端。
在阳部件4，6内的孔11中，包含有一个滤网12。
每一个阳部件4，6设置有用于分别将阳部件4，6连接到供给管8和排放管9的夹紧接头30。
在每一个快换连接件4-7中，关闭阀10包括位于阳部件4，6内的孔11。关闭阀10通过弹簧13偏压在关闭位置。关闭阀10包括阀体14和阀杆15。阀体14被设计为与在阳部件4，6的孔11内的阀座16配合。阀杆15设置有凸缘17，弹簧13的第一端紧靠着该凸缘17。弹簧13的另一端靠在设置在阳部件4，6内的支撑面18上，弹簧压缩设置在孔11内。当阳部件4，6被放置在阴部件5，7内时，阀杆用其远离阀体14的一端与阴部件5，7内的挡块19接合，于是克服弹簧13的弹力在阀座的阀体14内的运动得到实现。在阀体14和阀座16之间，设置了一个柔性密封环20。
在阴部件内的挡块19包括一个特氟隆盖，当阳部件4，6被放置进阴部件5，7时，所述盖被设置在阀杆15具有尖端点一端的自由端刺破。
借助于螺纹21，阳部件4，6被连接到阴部件5，7。在所示的示意性实施例中，阳部件4，6上的螺纹21被设置在与阳部件4，6可旋转连接的紧固环22上，于是只需要旋转该环22，即可将阳部件4，6紧固在阴部件5，7中。因此，阳部件4，6的剩余部分不需旋转。
在图1的第一示意性实施例中，阴部件5，7和过滤器外壳1之间的连接是通过压配合连接或者胶接实现的。在图2的第二示意性实施例中，过滤器外壳51和阴部件5，7之间的连接是通过可拆卸的连接实现的，更具体地是通过一个夹紧接头实现的，在该夹紧接头的一端，阴部件5，7设有本体23和一个压板24，借助于紧固螺栓25压板24被连接到本体23。此外，设有一个柔性夹紧环26，其直径大小与过滤器外壳51的外圆周相配合。借助于紧固螺栓25，通过压缩本体23和压板24之间的柔性夹紧环26，夹紧环26发生变形，并且通过该夹紧环26，过滤器外壳51被牢固地连接到阴部件5，7。在图2的示意性实施例中，围绕过滤器外壳51设有一个保护罩52。保护罩52被夹在两个阴部件5，7之间。
可选择地，过滤器外壳1，51和可选择的保护罩52可以是至少部分透明的，例如过滤器外壳1，51由玻璃制成，保护罩52由丙烯酸塑料制成。在过滤器外壳1，51中，能包括指示器28，当过滤材料A饱和时，该指示器褪色。通过这种方式，操作员知道过滤器何时需要更换。
为了以简单的方式收回气体系统中各个在线过滤器的数据，在每个在线过滤器中包括一个发射机应答器27。所述发射机应答器27能遥控地读出数据。因此，以简单的方式，可以确定一个具体的过滤器已经使用了多久或者是否需要更换。当在控制器中评价这些数据的过程中也包括流过气体的量时，能够省去过滤器中指示器的使用。事实是，当剩余使用寿命被监测时，如果需要更换过滤器，系统会向使用者发出警告。为了读出发射机应答器的数据，操作员可以利用接收器来读出在线过滤器中发射机应答器的数据。自然地，读出数据也能自动发生。这种方案的优点是能自动地确定气体系统中各个过滤器的状态。事实是当用于读出不同在线过滤器的发射机应答器数据的接收器被连接到中央处理器时，使用周期和可选择的各个过滤器的剩余服务时间能以简单的方式来监测。例如，系统能向使用者发出警告，需要定购新的过滤器，或者系统本身在到达过滤器寿命终止之前自动地订货。发射机应答器27和接收器也能被用来校验是否已经安装了正确的过滤器。可选择地，发射机应答器27能设有温度传感器。当过滤材料的温度上升时，这通常意味着发生某种反应，其意味着在那个位置的过滤材料A成为饱和状态。因此，当具有温度传感器的发射机应答器27设置在靠近过滤器外壳1，51下游端的位置时，能够确定是否过滤器F处于发生燃烧的边缘。在该种情况下，发射机应答器27充当指示器的作用并且过滤器F的外壳不再需要被设计为透明的，因而例如能由金属制成。发射机应答器27也能被用于储存各自在线过滤器F的历史性用户数据。使用期间，流量测量和/或温度测量例如能够被储存在发射机应答器27的存储器内。根据这些数据，能以简单的方式导出剩余使用寿命。
在夹紧接头30的辅助下，阳部件4，6被一次分别连接到供给管8或者排放管9。然后，在线过滤器F通过阳部件4，6与在线过滤器F的阴部件5，7的连接被包含在管系中。这是通过将带有外螺纹的紧固环22手动螺纹拧紧在阴部件5，7中实现的。由此，阳部件4，6被紧紧地挤压在阴部件5，7中。此外，关闭阀10被打开，因为阀杆15的端点碰到也充当挡块的特氟隆密封盖19。此外，阀杆15刺破特氟隆盖，于是过滤材料与供给和排放管8，9达成流体连通。在拆卸时，紧固环22再次被松开。由此当阳部件4，6从阴部件5，7取下时，关闭阀10将在弹簧13的影响下返回到关闭状态，于是大气和管系之间没有形成开口连通。结果，在更换过滤器F之后，大规模的清洗就不必要了。
过滤器外壳内的过滤材料A可以是例如
Figure G2004800296927D00071
或者
Figure G2004800296927D00072
Figure G2004800296927D00073
是由Matheson-Trigas推上市场的，它的附加优点是，它不含碱金属或者碱土金属。这样的碱金属或者碱土金属，其被大量地用在传统的过滤材料内，与氧气和/或水分发生如此程度的反应，以至于这些物质的运输不是没有危险，特别是当涉及飞机运输时。因此，按照本发明，提供一种过滤器，其具有的过滤材料用于清除气流中的水分，氧气和碳氢化合物，同时所述过滤材料不含碱金属或者碱土金属。设有过滤材料
Figure G2004800296927D00074
的过滤器符合这些条件并因此能没有危险地进行运输。

Claims (18)

1.一种包括气体供给管、气体排放管和用于净化高纯度气体的在线过滤器的组件，所述在线过滤器具有基本上细长的过滤器外壳(1，51)，过滤器外壳中含有过滤材料(A)，将过滤材料设定为适当的并且设计用来清除待净化的气体中的水分、氧气或者碳氢化合物，所述过滤器外壳在第一端具有流入开口(2)，在相反的第二端具有流出开口(3)，同时在流入开口(2)和流出开口(3)处设有用于分别紧固气体供给管(8)或者排放管(9)的紧固装置(4-7)，其中紧固装置(4-7)是快换连接件(4-7)，各个快换连接件(4；5；6；7)具有连接状态和未连接状态，同时在快换连接件(4；5；6；7)中设有关闭阀(10)，在连接状态时，关闭阀(10)处在打开状态并因此允许气体通过，在未连接状态时，关闭阀(10)处在关闭状态并因此不允许气体通过，其中所述快换连接件(4；5；6；7)的关闭阀(10)成为快换连接件(4；5；6；7)中保持与供给管(8)或者排放管(9)各自连接的部件(4，6)的组成部分，于是在未连接状态供给管(8)或者排放管(9)各自很难被空气污染，其中每一个快换连接件包括阳部件(4，6)和阴部件(5，7)，一个孔(11)延伸穿过这些部件，该孔在供给管(8)或排放管(9)各自与过滤器外壳(1，51)中各个流入开口(2)或流出开口(3)之间形成流体连通，通过使阳部件(4，6)和阴部件(5，7)处在连接状态时，快换连接件(4；5；6；7)处于连接状态，而阳部件(4，6)和阴部件(5，7)处在未连接状态时，快换连接件(4；5；6；7)处于未连接状态，其中每一个阳部件(4，6)设有用于分别将阳部件(4，6)连接到供给管(8)和排放管(9)的夹紧接头(30)，其中阳部件(4，6)借助于螺纹(21)被连接到阴部件(5，7)，其中阳部件(4，6)上的螺纹(21)被设置在与阳部件(4，6)可旋转连接的紧固环(22)上，于是只需要旋转该紧固环(22)即可将阳部件(4，6)紧固在阴部件(5，7)中，因此阳部件(4，6)的剩余部分不需旋转。
2.如权利要求1所述的组件，其中两个快换连接件的阳部件(4，6)分别被连接到供给管(8)或者排放管(9)。
3.如权利要求1或2所述的组件，其中阴部件(5，7)被连接到过滤器外壳(1，51)的两端。
4.如权利要求1所述的组件，其中在阳部件(4，6)的孔(11)内含有一个滤网(12)。
5.如权利要求1所述的组件，其中在每一个快换连接件处，关闭阀(10)被包含在阳部件(4，6)内的孔(11)中。
6.如权利要求5所述的组件，其中关闭阀(10)通过弹簧(13)偏压在关闭位置。
7.如权利要求6所述的组件，其中关闭阀(10)包括阀体(14)和阀杆(15)，阀体(14)被布置为与在阳部件(4，6)的孔(11)内的阀座(16)配合，阀杆(15)设置有凸缘(17)，弹簧(13)的第一端紧靠着凸缘(17)，而弹簧(13)的另一端靠在设置在阳部件(4，6)内的支撑面(18)上，因为压缩设置在孔(11)内，而当阳部件(4，6)被放置在阴部件(5，7)内时，阀杆以其远离阀体(14)的一端接合阴部件(5，7)内的挡块(19)，于是克服弹簧(13)的弹力的运动得到实现。
8.如权利要求7所述的组件，其中在阀体(14)和阀座(16)之间设有一个柔性密封环(20)。
9.如权利要求7或8所述的组件，其中，阴部件(5，7)内的挡块(19)包括一个特氟隆盖(19)，当阳部件(4，6)被放置进阴部件(5，7)时，所述盖被阀杆(15)自由端刺破，该端设置有尖端点。
10.如权利要求3所述的组件，其中阴部件(5，7)和过滤器外壳(51)之间的连接是通过可拆卸连接形成的。
11.如权利要求10所述的组件，其中所述连接是通过一个夹紧接头实现的，在该夹紧接头的一端，阴部件(5，7)设有本体(23)和一个压板(24)，压板(24)借助于紧固螺栓(25)被连接到本体(23)，以及设有一个其直径大小与过滤器外壳(51)的外圆周相配合的柔性夹紧环(26)。
12.如权利要求1所述的组件，其中围绕过滤器外壳(51)设有一个保护罩(52)。
13.如权利要求12所述的组件，其中所述保护罩(52)被设置在两个阴部件(5，7)之间。
14.如权利要求1-2、4-8和10-13中任一项所述的组件，其中过滤器外壳(1，51)中的过滤材料(A)不含碱金属或者碱土金属。
15.如权利要求1-2、4-8和10-13中任一项所述的组件，其中过滤器外壳(1，51)是至少部分透明的，而在过滤器外壳(1，51)中包括当过滤材料(A)饱和时会褪色的指示器。
16.如权利要求1-2、4-8和10-13中任一项所述的组件，其中过滤器设有发射机应答器(27)。
17.如权利要求16所述的组件，其中发射机应答器设有温度传感器，而发射机应答器设置在靠近过滤器外壳(1，51)下游端的过滤器外壳(1，51)上。
18.如权利要求12所述的组件，其中过滤器外壳(1，51)和保护罩(52)是至少部分透明的。
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