CN220626281U - 一种具有双针进样收集的操作流体装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及化学分析中进样以及分离后收集的技术应用领域，具体涉及一种具有双针进样收集的操作流体装置。本专利包括进样模块，所述进样模块包括取样针，所述取样针用于对待检测样品进行取样并进样至分离检测/分流装置；和收集模块，所述收集模块包括收集针，所述收集针用于将分离检测/分流装置分离出的馏分收集至指定位置；所述操作流体装置中，建立了样品进样和物质分离后收集的同步控制流路结构，包括进样模块和收集模块。本专利中进一步减少管路流体延迟，以及设备体积在空间占用大无法集中控制的问题。

Description

一种具有双针进样收集的操作流体装置

技术领域

本实用新型涉及化学分析中进样以及分离后收集的技术应用领域，具体涉及一种具有双针进样收集的操作流体装置。

背景技术

在色谱分析以及其他化学分析实验中，通常需要进行样品分离检测并对分离检测后的样品进行回收处理。但是现有的样品自动进样设备与分离检测后的样品回收设备通常为两个独立的设备，目前所用的自动进样器和馏份收集器独立的系统中常常会出现如下技术与应用问题：

(1)流体系统管路延迟体积大；

(2)同时配置自动进样器和馏份收集器的系统结构体积庞大，占用实验空间且不便于使用和维护；

(3)需要收集样品时，必须要独立的配置一台馏份收集器，使用成本高；

(4)旋转阀切换位置时，存在流体断流间隙形成流路存在堵死时间间隔，流体系统会因为堵死情况出现高的反向压力，并影响设备流体器件因反压过高而损坏的情况；

(5)色谱实验流程中需要分别操作自动进样器和馏份收集器，对仪器使用人员操作要求高，实验操作过程长且效率低。

公开号为CN211505348U的中国专利，提供了一种多维液相色谱分离装置，此装置中通过对多个十通阀进行管路连接，用以实现复杂体系流体样品的多级分离。但是上述专利并未实现样品自动进样设备与样品自动回收设备的共同操作流程控制。

因此，针对现有的流体进样收集装置在使用过程中的问题，本实用新型中提供了一种具有双针进样收集的操作流体装置。

实用新型内容

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种具有双针进样收集的操作流体装置，包括：

进样模块，所述进样模块包括取样针，所述取样针用于对待检测样品进行取样并进样至分离检测/分流装置；和

收集模块，所述收集模块包括收集针，所述收集针用于将分离检测/分流装置分离出的馏分收集至指定位置。

优选的，所述进样模块还包括进样柱塞泵，所述进样柱塞泵驱动取样针进行取样和进样。

优选的，所述进样模块还包括进样旋转阀、密封座、流体泵和溶剂池；

所述进样旋转阀包括用于连通分离检测/分流装置的进样端口一、用于连通密封座的进样端口二、用于连通进样柱塞泵的进样端口三、用于连通外界的进样端口四和用于连通流体泵的进样端口五；所述进样旋转阀具有进样端口一与进样端口二连通的状态一、进样端口三与进样端口五连通的状态二、进样端口一与进样端口五连通的状态三、进样端口三与进样端口四连通的状态四；

所述流体泵还与溶剂池连通；

所述取样针可插入密封座并通过进样柱塞泵的驱动向密封座内注入流体。

优选的，所述状态一与状态二同时发生；所述状态三与状态四同时发生。

优选的，所述收集模块还包括收集旋转阀、清洗泵和清洗池；

所述收集旋转阀包括用于连通分离检测/分流装置的收集端口一、用于连通清洗池的收集端口二、用于连通清洗泵的收集端口三、用于连通收集针的收集端口四和用于连通外界的收集端口五；所述收集旋转阀具有收集端口一与收集端口四连通的状态A、收集端口二与收集端口三连通的状态B、收集端口一与收集端口五连通的状态C以及收集端口三与收集端口四连通的状态D。

优选的，所述状态A与状态B同时发生，所述状态C与状态D同时发生。

优选的，所述流体装置还包括清洗装置和废液池，所述清洗装置用于对取样针和收集针进行清洗；所述进样端口四和收集端口五均与清洗装置和/或废液池连通，用于进行流路清洗。

优选的，所述进样旋转阀包括进样定子结构和进样转子结构；所述进样转子结构转动安装于进样定子结构上；

所述进样端口一设置于进样定子结构的中心，所述进样端口二、进样端口三、进样端口四和进样端口五依次间隔设置在进样旋转阀内部的同心圆上；

所述进样转子结构包括进样弧形流道和进样L型流道，所述进样弧形流道重合于进样旋转阀内部的同心圆，所述进样L型流道包括重合于所述同心圆的流道一和用于连接流道一与进样端口一的流道二。

优选的，所述进样定子结构上设有沿所述同心圆设置的进样缓冲通道，所述进样缓冲通道的中心与进样端口五对应。

优选的，所述收集旋转阀包括收集定子结构和收集转子结构；所述收集转子结构转动安装于收集定子结构上；

所述收集端口一设置于收集定子结构的中心，所述收集端口二、收集端口三、收集端口四和收集端口五依次间隔设置在收集旋转阀内部的同心圆上；

所述收集转子结构包括收集弧形流道和收集L型流道，所述收集弧形流道重合于收集旋转阀内部的同心圆，所述收集L型流道包括重合于所述同心圆的第一流道和用于连接第一流道与收集端口一的第二流道。

优选的，所述收集定子结构上设有沿所述同心圆设置的收集缓冲通道，所述收集缓冲通道的一端与收集端口四连通，另一端向收集端口五延伸。

优选的，所述进样端口二、进样端口三、进样端口四和进样端口五均匀分布在进样旋转阀内部的同心圆上；所述收集端口二、收集端口三、收集端口四和收集端口五均匀分布在收集旋转阀内部同心圆的半圆上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型专利中将进样模块与收集模块进行结构集成，用以实现流体样品分离检测过程中同时进样与收集操作，仅使用一台设备即可同时满足自动进样器和馏份收集器的多种功能，从而进一步减少管路流体延迟，以及设备体积在空间占用大无法集中控制的问题。

(2)在(1)的基础上，本实用新型中所述进样模块与收集模块中，分别在进样定子结构与收集定子结构中设置缓冲通道，在进样转子结构与收集转子结构旋转过程中，通过缓冲通道实现流体传输的连续衔接。

(3)在(2)的基础上，本实用新型中所述进样模块，通过建立单一的阀结构同时实现3种旋转位置控制，并满足取样、预压缩、进样、清洗的4个功能：通过所述预压缩，用以减少进样过程中压力由低压转换到高压时的压力波动，通过所述收集模块，通过建立单一的阀结构同时实现3种旋转位置控制，并满足未收集、收集、冲洗3个功能。

附图说明

图1为具有双针进样收集的操作流体装置整体结构示意图；

图2(a)-(d)分别为进样定子结构、进样转子结构、收集定子结构、收集转子结构的示意图；

图3为系统运行初始阶段示意图；

图4为样品取样阶段示意图；

图5为进样前样品预压缩阶段示意图；

图6为样品进样阶段示意图；

图7为样品收集阶段示意图；

图8为收集管路冲洗阶段示意图；

图中：201、进样旋转阀；202、进样定子结构；203、进样转子结构；204、流体泵；205、进样柱塞泵；206、溶剂池；207、取样针；208、密封座；209、进样弧形流道；210、进样L型流道；211、进样缓冲通道；301、收集旋转阀；302、收集定子结构；303、收集转子结构；304、清洗泵；305、废液池；306、隔膜泵；307、清洗装置；308、清洗池；309、收集针；310、收集弧形流道；311、收集L型流道；312、收集缓冲通道；21、进样端口一；22、进样端口二；23、进样端口三；24、进样端口四；25、进样端口五；31、收集端口一；32、收集端口二；33、收集端口三；34、收集端口四；35、收集端口五。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

一种具有双针进样收集的操作流体装置，如图1所示，具体包括：分离检测/分流装置、进样模块和收集模块；

进样模块包括取样针207，取样针207用于对待检测样品进行取样并进样至分离检测/分流装置；

收集模块包括收集针309，收集针309用于将分离检测/分流装置分离出的馏分收集至指定位置。

进样模块通过取样针207吸取样品，并送入分离检测/分流装置，经分离检测/分流装置分离除的馏分直接经收集模块的收集针309输送至指定位置进行收集，可实现在一台设备中同时满足自动进样器和馏份收集器的多种功能，从而进一步减少管路流体延迟，以及设备体积在空间占用大无法集中控制的问题。

在一种具体的实施方式中，如图1所示，具有双针进样收集的操作流体装置还包括样品瓶支架，包括进样样品放置区与收集样品放置区；待检测样品放置于进样样品放置区，收集针309将分离检测/分流装置分离出的馏分收集至收集样品放置区。

在一种具体的实施方式中，进样模块包括：进样旋转阀201，流体泵204，进样柱塞泵205，溶剂池206，取样针207，密封座208；流体泵204与溶剂池206连通；进样柱塞泵205可驱动取样针207从进样样品放置区进行取样，待取样针207插入密封座208后，进样柱塞泵205再驱动取样针207向密封座208内注入流体。

其中，进样旋转阀201包括：转动连接的进样定子结构202和进样转子结构203；进样转子结构203上开设有进样弧形流道209与进样L型流道210；进样定子结构202上设置有进样端口一21、进样端口二22、进样端口三23、进样端口四24、进样端口五25；

其中，进样端口一21与分离检测/分流装置的入口端连通，进样端口二22与密封座208连通，进样端口三23与进样柱塞泵205连通，进样端口四24与外界连通(样端口四24用于排放废液和清洗用溶剂，在具体实施方式中，如图1所示，样端口四24可直接与清洗装置307或废液池305连通)，进样端口五25与流体泵204连通；进样旋转阀201具有进样端口一21与进样端口二22连通的状态一、进样端口三23与进样端口五25连通的状态二、进样端口一21与进样端口三23连通的状态三、进样端口三23与进样端口四24连通的状态四；状态一与状态二同时发生；状态三与状态四同时发生。其中，状态一和状态三中的端口连通均通过进样L型流道210实现，状态二和状态四中的端口连通均通过进样弧形流道209实现。

在一种具体的实施方式中，收集模块包括：收集旋转阀301，清洗泵304，废液池305，隔膜泵306，清洗装置307，清洗池308，收集针309；

收集旋转阀301包括：转动连接的收集定子结构302与收集转子结构303；收集定子结构302上设置有收集端口一31、收集端口二32、收集端口三33、收集端口四34、收集端口五35，收集转子结构303上开设有收集弧形流道310和收集L型流道311；

其中，收集端口一31与分离检测/分流装置的出口端连通、收集端口二32与清洗池308连通、收集端口三33与清洗泵304连通、收集端口四34与收集针309连通、收集端口五35与外界连通(收集端口五35用于排放废液和清洗用溶剂，在具体实施方式中，如图1所示，收集端口五35可直接与废液池305连通)；收集旋转阀301具有收集端口一31与收集端口四34连通的状态A、收集端口二32与收集端口三33连通的状态B、收集端口一31与收集端口五35连通的状态C以及收集端口三33与收集端口四34连通的状态D。状态A与状态B同时发生，所述状态C与状态D同时发生。其中，A状态和C状态中的端口连通均通过收集L型流道311实现，B状态和D状态中的端口连通均通过收集弧形流道310实现。

进一步的，具有双针进样收集的操作流体装置按如下工作流程实现：

S1、准备阶段：如图3所示，为操作流体装置的初始化位置，进样旋转阀201的状态一和状态二同时发生，收集旋转阀301的状态C和状态D同时发生，流体泵204驱动溶剂池206内的溶剂从进样旋转阀201的进样端口五25进入，并经过进样端口三23进入进样柱塞泵205，此时进样柱塞泵205处于液体排空状态。进样柱塞泵205通过毛细管流路连接取样针207，取样针207插入密封座208，密封座208连接进样端口二22，通过进样端口一21输出流体至分离检测/分流装置；在收集模块的收集旋转阀301中，流体从收集端口一31进入，经过收集端口五35流出至废液池305，收集模块中的清洗泵304连接收集端口三33并经过收集端口四34，通过毛细管流路连接收集针309，此时收集针309插入清洗装置307内。

S2、样品取样：如图4所示，旋转进样旋转阀201使其内部流路不与外部流路连通，此时取样针207脱离密封座208，通过进样和收集控制器控制传动装置带动取样针207运动到样品瓶支架进样样品放置区的样品瓶中，并控制取样针207插入样品瓶，进样柱塞泵205开始吸取样品进入取样针207和缓冲毛细管流路中，完成定量取样。

S3、进样前样品预压缩：如图5所示，待取样针207完成取样后，由进样和收集控制器控制传动装置带动取样针207返回密封座208上方，并插入密封座208内，并控制进样柱塞泵205按照已规划的压缩位移向前推动，实现流体体积压缩控制，此时，样品存在于进样柱塞泵205与进样端口二22之间的流体管道和密封座208内。

S4、样品进样：如图6所示，旋转进样旋转阀201使状态一和状态二同时发生，系统控制器控制流体泵204驱动样品在毛细管流路内流通，流体泵204驱动溶剂池206内的溶剂依次经进样端口五25、进样端口三23流入进样柱塞泵205，并推动S3中预压缩的样品依次经取样针207、密封座208、进样端口二22、进样端口一21流入分离检测/分流装置中，完成进样。

S5、样品收集：如图7所示，旋转收集旋转阀301使状态A和状态B同时发生，经过分离检测/分流装置分离后的样品进入到收集旋转阀301中，并通过毛细管流路依次传输至收集端口一31、收集端口四34、收集针309，此时收集针309插入样品瓶支架的收集样品放置区的样品瓶中，使收集的样品存储于收集样品放置区的样品瓶中。在样品收集过程中，进样和收集控制器控制清洗泵304吸取并存储清洗池308中的清洗溶剂。

S6、收集管路冲洗：如图8所示，旋转收集旋转阀301使状态C和状态D同时发生，为避免残留，同时对进样模块和收集模块进行清洗。一方面，系统控制器控制流体泵204驱动溶剂池206内的溶剂依次经进样端口五25、进样端口三23、柱塞泵205、取样针207、密封座208、进样端口二22、进样端口一21、分离检测/分流装置、收集端口一31、收集端口五35流入清洗装置307中，从而对整个进样流路进行冲洗(在完成流路冲洗后，取样针207可运动至清洗装置307中，对取样针207的外壁进行清洗)；另一方面通过进样和收集控制器控制传动装置带动收集针309运动到清洗装置307中，清洗泵304向外推出存储的清洗溶剂，对用于连通收集端口三33和收集端口四34的收集弧形流道310、用于连通收集端口四34和收集针309的毛细管流路进行冲洗，同时，清洗装置307可对收集针309及其所连接的毛细管外壁进行清洗。

在一种具体的实施方式中，具有双针进样收集的操作流体装置中，进样旋转阀201的进样定子结构202上设有沿同心圆设置的进样缓冲通道211，进样缓冲通道211的中心与进样端口五25对应。

收集旋转阀301的收集定子结构302上设有沿同心圆设置的收集缓冲通道312，收集缓冲通道312的一端与收集端口四34连通，另一端向收集端口五35延伸。

进样旋转阀201与收集旋转阀301在切换过程中，因为流体是连续输出，势必存在瞬态堵塞的现象，从而导致切换时操作流体装置内压力变高，为了进一步克服这一问题，本实用新型在进样定子结构202、进样转子结构203与收集定子结构302、收集转子结构303中针对性的设计了缓冲通道，通过缓冲通道形成不间断流路阀结构，用以进一步维持不断流连接方式。

进样缓冲通道211的设置使得进样旋转阀201在从状态一(进样端口一21与进样端口二22连通)切换为状态三(进样端口一21与进样端口五25连通)时，进样L型流道210的流道一的端部优先与进样缓冲通道211形成连通，从而减少通道切换时间，缓解瞬态堵塞的现象。

收集缓冲通道312的设置使得收集旋转阀301在从状态C(收集端口一31与收集端口五35连通)切换为状态A(收集端口一31与收集端口四34连通)时，收集L型流道311的第一流道的端部优先与收集缓冲通道312形成连通，从而减少通道切换时间，缓解瞬态堵塞的现象。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种具有双针进样收集的操作流体装置，其特征在于，包括：

进样模块，所述进样模块包括取样针(207)，所述取样针(207)用于对待检测样品进行取样并进样至分离检测/分流装置；和

收集模块，所述收集模块包括收集针(309)，所述收集针(309)用于将分离检测/分流装置分离出的馏分收集至指定位置。

2.根据权利要求1所述具有双针进样收集的操作流体装置，其特征在于，所述进样模块还包括进样柱塞泵(205)，所述进样柱塞泵(205)驱动取样针(207)进行取样和进样。

3.根据权利要求2所述具有双针进样收集的操作流体装置，其特征在于，所述进样模块(2)还包括进样旋转阀(201)、密封座(208)、流体泵(204)和溶剂池(206)；

所述进样旋转阀(201)包括用于连通分离检测/分流装置的进样端口一(21)、用于连通密封座(208)的进样端口二(22)、用于连通进样柱塞泵(205)的进样端口三(23)、用于连通外界的进样端口四(24)和用于连通流体泵(204)的进样端口五(25)；所述进样旋转阀(201)具有进样端口一(21)与进样端口二(22)连通的状态一、进样端口三(23)与进样端口五(25)连通的状态二、进样端口一(21)与进样端口五(25)连通的状态三、进样端口三(23)与进样端口四(24)连通的状态四；所述状态一与状态二同时发生；所述状态三与状态四同时发生；

所述流体泵(204)还与溶剂池(206)连通；

所述取样针(207)可插入密封座(208)并通过进样柱塞泵(205)的驱动向密封座(208)内注入流体。

4.根据权利要求3所述具有双针进样收集的操作流体装置，其特征在于，所述收集模块还包括收集旋转阀(301)、清洗泵(304)和清洗池(308)；

所述收集旋转阀(301)包括用于连通分离检测/分流装置的收集端口一(31)、用于连通清洗池(308)的收集端口二(32)、用于连通清洗泵(304)的收集端口三(33)、用于连通收集针(309)的收集端口四(34)和用于连通外界的收集端口五(35)；所述收集旋转阀(301)具有收集端口一(31)与收集端口四(34)连通的状态A、收集端口二(32)与收集端口三(33)连通的状态B、收集端口一(31)与收集端口五(35)连通的状态C以及收集端口三(33)与收集端口四(34)连通的状态D；

所述状态A与状态B同时发生，所述状态C与状态D同时发生。

5.根据权利要求4所述具有双针进样收集的操作流体装置，其特征在于，所述流体装置还包括清洗装置(307)和废液池(305)，所述清洗装置(307)用于对取样针(207)和收集针(309)进行清洗；所述进样端口四(24)和收集端口五(35)均与清洗装置(307)和/或废液池(305)连通，用于进行流路清洗。

6.根据权利要求5所述具有双针进样收集的操作流体装置，其特征在于，所述进样旋转阀(201)包括进样定子结构(202)和进样转子结构(203)；所述进样转子结构(203)转动安装于进样定子结构(202)上；

所述进样端口一(21)设置于进样定子结构(202)的中心，所述进样端口二(22)、进样端口三(23)、进样端口四(24)和进样端口五(25)依次间隔设置在进样旋转阀(201)内部的同心圆上；

所述进样转子结构(203)包括进样弧形流道(209)和进样L型流道(210)，所述进样弧形流道(209)重合于进样旋转阀(201)内部的同心圆，所述进样L型流道(210)包括重合于所述同心圆的流道一和用于连接流道一与进样端口一(21)的流道二。

7.根据权利要求6所述具有双针进样收集的操作流体装置，其特征在于，所述进样定子结构(202)上设有沿所述同心圆设置的进样缓冲通道(211)，所述进样缓冲通道(211)的中心与进样端口五(25)对应。

8.根据权利要求7所述具有双针进样收集的操作流体装置，其特征在于，所述收集旋转阀(301)包括收集定子结构(302)和收集转子结构(303)；所述收集转子结构(303)转动安装于收集定子结构(302)上；

所述收集端口一(31)设置于收集定子结构(302)的中心，所述收集端口二(32)、收集端口三(33)、收集端口四(34)和收集端口五(35)依次间隔设置在收集旋转阀(301)内部的同心圆上；

所述收集转子结构(303)包括收集弧形流道(310)和收集L型流道(311)，所述收集弧形流道(310)重合于收集旋转阀(301)内部的同心圆，所述收集L型流道(311)包括重合于所述同心圆的第一流道和用于连接第一流道与收集端口一(31)的第二流道。

9.根据权利要求8所述具有双针进样收集的操作流体装置，其特征在于，所述收集定子结构(302)上设有沿所述同心圆设置的收集缓冲通道(312)，所述收集缓冲通道(312)的一端与收集端口四(34)连通，另一端向收集端口五(35)延伸。

10.根据权利要求9所述具有双针进样收集的操作流体装置，其特征在于，所述进样端口二(22)、进样端口三(23)、进样端口四(24)和进样端口五(25)均匀分布在进样旋转阀(201)内部的同心圆上；所述收集端口二(32)、收集端口三(33)、收集端口四(34)和收集端口五(35)均匀分布在收集旋转阀(301)内部同心圆的半圆上。