DE102023105772A1 - Fluid valve for analyzer with mechanism for unloading valve blocks - Google Patents
Fluid valve for analyzer with mechanism for unloading valve blocks Download PDFInfo
- Publication number
- DE102023105772A1 DE102023105772A1 DE102023105772.3A DE102023105772A DE102023105772A1 DE 102023105772 A1 DE102023105772 A1 DE 102023105772A1 DE 102023105772 A DE102023105772 A DE 102023105772A DE 102023105772 A1 DE102023105772 A1 DE 102023105772A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- valve block
- valve
- fluid
- relief
- stator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 189
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 title claims abstract description 34
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 47
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 11
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 45
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 39
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 36
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 36
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 claims description 8
- 238000004811 liquid chromatography Methods 0.000 claims description 8
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 6
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 6
- 238000013375 chromatographic separation Methods 0.000 claims description 4
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 95
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 25
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 18
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 15
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 15
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 15
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 13
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 12
- 230000005526 G1 to G0 transition Effects 0.000 description 7
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 6
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000012472 biological sample Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012460 protein solution Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000001195 ultra high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
- G01N30/02—Column chromatography
- G01N30/04—Preparation or injection of sample to be analysed
- G01N30/16—Injection
- G01N30/20—Injection using a sampling valve
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K11/00—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
- F16K11/02—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit
- F16K11/06—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements
- F16K11/072—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements with pivoted closure members
- F16K11/074—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements with pivoted closure members with flat sealing faces
- F16K11/0743—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements with pivoted closure members with flat sealing faces with both the supply and the discharge passages being on one side of the closure plates
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
- G01N30/02—Column chromatography
- G01N30/04—Preparation or injection of sample to be analysed
- G01N30/16—Injection
- G01N30/20—Injection using a sampling valve
- G01N2030/202—Injection using a sampling valve rotary valves
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Mechanically-Actuated Valves (AREA)
Abstract
Fluidventil (100) für ein Analysegerät (10) zum Analysieren einer fluidischen Probe, wobei das Fluidventil (100) einen ersten Ventilblock (102) mit mindestens einer ersten fluidführenden Struktur (106), einen zweiten Ventilblock (186) mit mindestens einer zweiten fluidführenden Struktur (108), wobei der erste Ventilblock (102) und der zweite Ventilblock (186) an miteinander fluiddicht in Kontakt bringbaren Kontaktflächen (110, 112) gegeneinander vorspannbar sind, und eine Entlastungseinrichtung (114) mit einem Kippmechanismus (116) aufweist, die betätigbar ist, um eine Entlastung an den Kontaktflächen (110, 112) zwischen dem ersten Ventilblock (102) und dem zweiten Ventilblock (186) zu bewirken.Fluid valve (100) for an analysis device (10) for analyzing a fluid sample, the fluid valve (100) having a first valve block (102) with at least one first fluid-carrying structure (106), a second valve block (186) with at least one second fluid-carrying structure (108), the first valve block (102) and the second valve block (186) being preloadable against one another at contact surfaces (110, 112) which can be brought into fluid-tight contact with one another and a relief device (114) having a tilting mechanism (116) operable to effect relief at the contacting surfaces (110, 112) between the first valve block (102) and the second valve block (186).
Description
TECHNISCHER HINTERGRUNDTECHNICAL BACKGROUND
Die vorliegende Erfindung betrifft Fluidventile für ein Analysegerät, ein Analysegerät und ein Verfahren zum Betreiben eines Fluidventils.The present invention relates to fluid valves for an analysis device, an analysis device and a method for operating a fluid valve.
In einer HPLC wird typischerweise eine Flüssigkeit (mobile Phase) bei einer sehr genau kontrollierten Flussrate (zum Beispiel im Bereich von Mikrolitern bis Millilitern pro Minute) und bei einem hohen Druck (typischerweise 20 bis 1000 bar und darüber hinausgehend, derzeit bis zu 2000 bar), bei dem die Kompressibilität der Flüssigkeit spürbar sein kann, durch eine sogenannte stationäre Phase (zum Beispiel in einer chromatografischen Säule), bewegt, um einzelne Fraktionen einer in die mobile Phase eingebrachten Probenflüssigkeit voneinander zu trennen. Nach Durchlaufen der stationären Phase werden die getrennten Fraktionen der fluidischen Probe in einem Detektor detektiert. Ein solches HPLC-System ist bekannt zum Beispiel aus der
Um eine fluidische Probe aus einem Injektionspfad in einen Trennpfad zu überführen, kann ein als Fluidventil ausgebildetes Injektorventil geschaltet werden. Um unterschiedliche fluidische Kopplungszustände einzustellen, kann bei dem Fluidventil ein Stator als erster Ventilblock stationär verbleiben und ein Rotor als zweiter Ventilblock gegenüber dem Stator gedreht werden. Um zwischen gegenüberliegenden Kontaktflächen der beiden Ventilblöcke eine fluiddichte Verbindung zu schaffen, können die Kontaktflächen gegeneinander vorgespannt werden. Bei einer Wartung oder einem Austausch eines Ventilblocks ist ein solches Fluidventil anfällig für eine Beschädigung der Ventilblöcke.In order to transfer a fluid sample from an injection path into a separation path, an injector valve designed as a fluid valve can be switched. In order to set different fluidic coupling states, in the fluid valve a stator can remain stationary as the first valve block and a rotor can be rotated relative to the stator as the second valve block. In order to create a fluid-tight connection between opposite contact surfaces of the two valve blocks, the contact surfaces can be prestressed against one another. When servicing or replacing a valve block, such a fluid valve is susceptible to damage to the valve blocks.
OFFENBARUNGEPIPHANY
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein benutzerfreundliches und beschädigungsrobustes Fluidventil, insbesondere für ein Analysegerät, bereitzustellen. Die Aufgabe wird mittels der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen gezeigt.It is an object of the invention to provide a user-friendly and damage-resistant fluid valve, in particular for an analyzer. The object is solved by means of the independent claims. Further embodiments are shown in the dependent claims.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung ist ein Fluidventil für ein Analysegerät zum Analysieren einer fluidischen Probe geschaffen, wobei das Fluidventil einen ersten Ventilblock mit mindestens einer ersten fluidführenden Struktur, einen zweiten Ventilblock mit mindestens einer zweiten fluidführenden Struktur, wobei der erste Ventilblock und der zweite Ventilblock an miteinander fluiddicht in Kontakt bringbaren Kontaktflächen gegeneinander vorspannbar sind, und eine Entlastungseinrichtung mit einem Kippmechanismus aufweist, die betätigbar ist, um eine Entlastung an den Kontaktflächen zwischen dem ersten Ventilblock und dem zweiten Ventilblock zu bewirken.According to an exemplary embodiment of a first aspect of the present invention, a fluid valve for an analysis device for analyzing a fluidic sample is created, the fluid valve having a first valve block with at least one first fluid-conducting structure, a second valve block with at least one second fluid-conducting structure, the first valve block and the second valve block being preloadable towards one another at contact surfaces which can be brought into fluid-tight contact with one another, and having relief means with a tilting mechanism which is operable to bring about relief at the contact surfaces between the first valve block and the second valve block.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel eines zweiten Aspekts der Erfindung ist ein Fluidventil für ein Analysegerät zum Analysieren einer fluidischen Probe bereitgestellt, wobei das Fluidventil einen als Stator ausgebildeten ersten Ventilblock mit mindestens einer ersten fluidführenden Struktur, einen zweiten Ventilblock mit mindestens einer zweiten fluidführenden Struktur, wobei der erste Ventilblock und der zweite Ventilblock an miteinander fluiddicht in Kontakt bringbaren Kontaktflächen gegeneinander vorspannbar sind, und eine statorseitig zugängliche Entlastungseinrichtung aufweist, die von einem Benutzer von einer Statorseite aus betätigbar ist, um eine Entlastung an den Kontaktflächen zwischen dem ersten Ventilblock und dem zweiten Ventilblock zu bewirken.According to an exemplary embodiment of a second aspect of the invention, a fluid valve for an analysis device for analyzing a fluidic sample is provided, the fluid valve having a first valve block configured as a stator with at least one first fluid-conducting structure, a second valve block with at least one second fluid-conducting structure, the first valve block and the second valve block can be preloaded against one another at contact surfaces that can be brought into contact with one another in a fluid-tight manner, and has a relief device that is accessible on the stator side and that can be actuated by a user from a stator side in order to relieve the pressure on the contact surfaces between the first valve block and the second valve block cause.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel eines dritten Aspekts der Erfindung ist ein Fluidventil für ein Analysegerät zum Analysieren einer fluidischen Probe bereitgestellt, wobei das Fluidventil einen ersten Ventilblock mit mindestens einer ersten fluidführenden Struktur, einen zweiten Ventilblock mit mindestens einer zweiten fluidführenden Struktur, wobei der erste Ventilblock und der zweite Ventilblock an miteinander fluiddicht in Kontakt bringbaren Kontaktflächen gegeneinander vorspannbar sind, und eine Entlastungseinrichtung mit aufeinander abgleitenden Kraftübertragungskörpern mit schiefen Ebenen aufweist, die betätigbar ist, um eine Entlastung an den Kontaktflächen zwischen dem ersten Ventilblock und dem zweiten Ventilblock zu bewirken.According to an exemplary embodiment of a third aspect of the invention, a fluid valve for an analysis device for analyzing a fluidic sample is provided, the fluid valve having a first valve block with at least one first fluid-conducting structure, a second valve block with at least one second fluid-conducting structure, the first valve block and the second valve block can be prestressed against one another on contact surfaces that can be brought into fluid-tight contact with one another, and a relief device with force transmission bodies sliding off one another with inclined planes, which can be actuated in order to relieve the stress on the contact surfaces between to effect the first valve block and the second valve block.
Gemäß einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein Analysegerät zum Analysieren einer fluidischen Probe bereitgestellt, wobei das Analysegerät ein Fluidventil mit den oben beschriebenen Merkmalen aufweist.According to a further exemplary embodiment, an analysis device for analyzing a fluid sample is provided, the analysis device having a fluid valve with the features described above.
Gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein Verfahren zum Betreiben eines Fluidventils mit den oben beschriebenen Merkmalen in einem Analysegerät zum Analysieren einer fluidischen Probe bereitgestellt, wobei das Verfahren ein Vorspannen des ersten Ventilblocks und des zweiten Ventilblocks gegeneinander durch fluiddichtes in Kontakt bringen der Kontaktflächen, nachfolgend ein Führen der fluidischen Probe zwischen der mindestens einen ersten fluidführenden Struktur und der mindestens einen zweiten fluidführenden Struktur, und nachfolgend ein Betätigen der Entlastungseinrichtung aufweist, um eine Entlastung an den Kontaktflächen zwischen dem ersten Ventilblock und dem zweiten Ventilblock zu bewirken.According to another exemplary embodiment, a method for operating a fluid valve having the features described above is provided in an analysis device for analyzing a fluid sample, the method preloading the first valve block and the second valve block against one another by bringing the contact surfaces into fluid-tight contact, below a guiding the fluidic sample between the at least one first fluid-conducting structure and the at least one second fluid-conducting structure, and subsequently actuating the relief device to cause relief at the contact surfaces between the first valve block and the second valve block.
Der erste Aspekt, der zweite Aspekt und der dritte Aspekt können jeweils voneinander unabhängig implementiert werden. Es ist aber auch möglich, den ersten Aspekt und/oder den zweiten Aspekt und/oder den dritten Aspekts zu kombinieren.The first aspect, the second aspect and the third aspect can each be implemented independently of one another. However, it is also possible to combine the first aspect and/or the second aspect and/or the third aspect.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „Fluid“ insbesondere eine Flüssigkeit und/oder ein Gas verstanden, optional aufweisend Festkörperpartikel.In the context of the present application, the term “fluid” is understood to mean, in particular, a liquid and/or a gas, optionally having solid particles.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „fluidische Probe“ insbesondere ein Medium, weiter insbesondere eine Flüssigkeit, verstanden, das bzw. die die eigentlich zu analysierende Materie enthält (zum Beispiel eine biologische Probe), wie zum Beispiel eine Proteinlösung, eine pharmazeutische Probe, etc.In the context of the present application, the term “fluidic sample” is understood to mean in particular a medium, more particularly a liquid, which contains the material to be analyzed (e.g. a biological sample), such as a protein solution, a pharmaceutical sample, etc
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Analysegerät“ insbesondere ein Gerät bezeichnen, das in der Lage und konfiguriert ist, eine fluidische Probe zu untersuchen, insbesondere zu trennen, weiter insbesondere in verschiedene Fraktionen zu trennen. Beispielsweise kann eine solche Probentrennung mittels Chromatographie oder Elektrophorese erfolgen. Bevorzugt kann das Analysegerät ein Flüssigkeitschromatografie-Probentrenngerät sein.In the context of the present application, the term “analysis device” can refer in particular to a device that is able and configured to examine a fluidic sample, in particular to separate it, further in particular to separate it into different fractions. For example, such a sample separation can take place by means of chromatography or electrophoresis. Preferably, the analysis device can be a liquid chromatography sample separation device.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „Fluidventil“ insbesondere ein Ventil verstanden, das selektiv einen Fluss eines Fluids steuert. Das Steuern des Fluidflusses kann ein selektives Zulassen oder Unterbinden des Fluidflusses entlang eines fluidischen Pfads umfassen. Das Steuern des Fluidflusses kann auch ein Definieren eines gegenwärtig zugelassenen oder unterbundenen von mehreren Fluidpfaden umfassen. Beispielsweise kann das Fluidventil als Scherventil ausgebildet sein. Das Fluidventil kann zum Beispiel ein Rotorventil oder ein longitudinal schaltbares Ventil sein.In the context of the present application, the term “fluid valve” means in particular a valve that selectively controls a flow of a fluid. Controlling fluid flow may include selectively allowing or prohibiting fluid flow along a fluidic path. Controlling fluid flow may also include defining one of a plurality of fluid paths that are currently permitted or prohibited. For example, the fluid valve can be designed as a shear valve. The fluid valve can be a rotor valve or a longitudinally switchable valve, for example.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „Ventilblock“ insbesondere ein Ventilkörper oder eine Anordnung aus mehreren zusammenwirkenden Ventilkörpern verstanden, der oder die relativ zu einem anderen Ventilblock in definierter Weise bewegbar ist. Die Ventilblöcke können gegeneinander verdrehbar sein, wenn das Fluidventil als Rotorventil ausgebildet ist. Bei einem Rotorventil kann einer der Ventilblöcke als stationär verbleibender Stator und der andere als drehfähiger Rotor ausgebildet sein. An einem als Stator ausgebildeten Ventilblock kann einer oder können mehrere Ports vorgesehen sein, an die andere Fluidbauteile fluidisch angeschlossen werden können. An einem als Rotor ausgebildeten Ventilblock kann ein oder können mehrere Verbindungskanäle angeschlossen sein, die in unterschiedlichen Ventilstellungen mit Ports des Stators fluidisch gekoppelt oder von den Ports fluidisch entkoppelt sein können. Die Ventilblöcke können alternativ gegeneinander längsverschiebbar sein, um unterschiedliche fluidische Kopplungspfade zuzulassen oder zu unterbinden.In the context of the present application, the term “valve block” is understood to mean, in particular, a valve body or an arrangement of a plurality of interacting valve bodies, which can be moved in a defined manner relative to another valve block. The valve blocks can be rotated in opposite directions if the fluid valve is designed as a rotor valve. In the case of a rotor valve, one of the valve blocks can be designed as a stator that remains stationary and the other as a rotatable rotor. One or more ports can be provided on a valve block designed as a stator, to which other fluid components can be fluidly connected. One or more connecting channels can be connected to a valve block designed as a rotor, which can be fluidically coupled to ports of the stator in different valve positions or fluidically decoupled from the ports. Alternatively, the valve blocks can be longitudinally displaceable relative to one another in order to permit or prevent different fluidic coupling paths.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „fluidführende Struktur“ insbesondere ein definierter oder abgegrenzter Hohlraum in einem zugehörigen Ventilblock verstanden, der zum Durchführen eines Fluids ausgebildet ist. Eine solche fluidführende Struktur kann insbesondere ein Fluidkanal oder eine Fluidleitung sein, die in einem jeweiligen Ventilblock gebildet sein kann. Beispielsweise kann eine fluidführende Struktur als Durchgangsloch in einem Ventilblock gebildet sein, beispielsweise als Port zum fluidischen Verbinden eines Stators mit einem anderen Fluidbauteil. Es ist auch möglich, eine fluidführende Struktur als Nut in einer Kontaktfläche eines Ventilblocks (zum Beispiel eines Rotors) zu bilden, beispielsweise um Ports eines Stators miteinander fluidisch zu koppeln.In the context of the present application, the term “fluid-carrying structure” is understood to mean, in particular, a defined or delimited cavity in an associated valve block, which is designed to carry a fluid through. Such a fluid-carrying structure can in particular be a fluid channel or a fluid line, which can be formed in a respective valve block. For example, a fluid-carrying structure can be formed as a through hole in a valve block, for example as a port for fluidly connecting a stator to another fluid component. It is also possible to form a fluid-conducting structure as a groove in a contact surface of a valve block (for example a rotor), for example in order to fluidly couple ports of a stator to one another.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung werden unter dem Begriff „gegeneinander vorspannbare Kontaktflächen“ insbesondere einander zugewandte Kopplungsflächen von zwei Ventilblöcken (beispielsweise eines Stators und eines Rotors) verstanden, an denen miteinander fluidisch zu koppelnde fluidführende Strukturen freigelegt sind. Um eine fluiddichte Verbindung solcher fluidführenden Strukturen unterschiedlicher Ventilblöcke zu bewerkstelligen, können die beiden Ventilblöcke an den Kopplungsflächen mittels einer Vorspanneinrichtung (zum Beispiel einer mechanischen Feder, beispielsweise einem Tellerfederpaket) aneinander gedrückt werden und dadurch gegeneinander vorgespannt werden. Dann kann Fluid aus einer fluidführenden Struktur von einem der Ventilblöcke durch die vorgespannten Kontaktflächen zu einer fluidführenden Struktur des anderen Ventilblocks fließen, ohne dass es zu einer Leckage oder einer übermäßigen Leckage kommt.In the context of the present application, the term “contact surfaces that can be preloaded against one another” means in particular mutually facing coupling surfaces of two valve blocks (for example a stator and a rotor) on which fluid-carrying structures to be fluidly coupled to one another are exposed. In order to bring about a fluid-tight connection of such fluid-carrying structures of different valve blocks, the two valve blocks can be clamped to the coupling surfaces by means of a prestressing device (For example, a mechanical spring, such as a plate spring assembly) are pressed together and are thereby biased against each other. Fluid can then flow from a fluid-carrying structure of one of the valve blocks through the preloaded contact surfaces to a fluid-carrying structure of the other valve block without leakage or excessive leakage occurring.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „Entlastungseinrichtung“ insbesondere ein Mechanismus zum selektiven Entlasten von an ihren Kontaktflächen aneinandergrenzenden und vorgespannten Ventilblöcken verstanden. Mittels Betätigens oder Ansteuerns einer solchen Entlastungseinrichtung kann eine Anpresskraft der Ventilblöcke gegeneinander in selektiver Weise beispielsweise zeitweise reduziert oder ganz aufgehoben werden (beispielsweise um einen Ventilkörper zu warten oder auszuwechseln).In the context of the present application, the term “relief device” is understood to mean, in particular, a mechanism for selectively relieving pressure on valve blocks that adjoin one another at their contact surfaces and are prestressed. By actuating or activating such a relief device, a contact pressure of the valve blocks against one another can be selectively reduced, for example temporarily, or eliminated entirely (for example, in order to service or replace a valve body).
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „Kippmechanismus“ insbesondere ein mechanisches System verstanden, das so betätigt werden kann, dass ein Kippkörper einer definierten Kippbewegung unterworfen wird. Diese Kippbewegung kann Auslöser für die Aktivierung einer Entlastung zwischen den Kontaktflächen der Ventilblöcke sein. Beispielsweise kann ein Verkippen des Kippkörpers durch Betätigen der mit einem Kippmechanismus ausgebildeten Entlastungseinrichtung eine die Vorspannung zwischen den Ventilblöcken mindernde Kraft auf eine Vorspanneinrichtung ausüben, welche die Vorspannung zwischen den Ventilblöcken bereitstellt. Es ist auch möglich, dass der Kippmechanismus alternativ oder ergänzend auf einen oder beide Ventilblöcke einwirkt, um die Vorspannkraft zwischen den Ventilblöcken zu reduzieren oder zu eliminieren.In the context of the present application, the term “tipping mechanism” is understood to mean, in particular, a mechanical system that can be actuated in such a way that a tipping body is subjected to a defined tipping movement. This tilting movement can trigger the activation of a relief between the contact surfaces of the valve blocks. For example, a tilting of the tilting body by actuating the relief device designed with a tilting mechanism can exert a force that reduces the preload between the valve blocks on a preload device that provides the preload between the valve blocks. It is also possible for the tilting mechanism to act alternatively or additionally on one or both valve blocks in order to reduce or eliminate the prestressing force between the valve blocks.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „statorseitig zugängliche Entlastungseinrichtung“ insbesondere eine Entlastungseinrichtung verstanden, die von einem Benutzer von einem als Stator ausgebildeten Ventilblock her betätigt werden kann. Anders ausgedrückt kann ein Benutzer dem als Stator ausgebildeten Ventilblock zugewandt sein, wenn der Benutzer die Entlastungseinrichtung bestimmungsgemäß betätigt. In einem montierten Zustand eines als Stator ausgebildeten Ventilblocks mit einem als Rotor ausgebildeten weiteren Ventilblock kann der Benutzer dem Stator zugewandt und dem Rotor bzw. einem den Rotor aufnehmenden Hauptkörper abgewandt sein. Dies kann insbesondere auch dann gelten, wenn das Fluidventil als Ganzes in einer Einbausituation verbaut ist. Dann kann die zugängliche Außenseite oder Frontseite des Fluidventils durch den Stator gebildet sein. Eine Betätigungseinrichtung zum Betätigen der Entlastungseinrichtung, beispielsweise mittels eines benutzerbetätigen Werkzeugs, kann so an dem Fluidventil angeordnet sein, dass sie in Blickrichtung des Benutzers auf den Stator für den Benutzer anatomisch zugänglich ist. Dies kann zum Beispiel dadurch bewerkstelligt werden, dass die Betätigungseinrichtung zum Betätigen der Entlastungseinrichtung in und/oder an dem Stator oder in und/oder an einem statorseitigen Endabschnitt einer Mantelfläche des den Rotor aufnehmenden Hauptkörpers ausgebildet ist. In letzterer Alternative kann die statorseitige Zugänglichkeit dadurch erleichtert werden, dass die Betätigungseinrichtung mittels eines schrägen, dem Benutzer zugewandten Zugangslochs in dem statorseitigen Abschnitt der Mantelfläche des Hauptkörpers gebildet ist.In the context of the present application, the term “relief device accessible on the stator side” is understood to mean, in particular, a relief device that can be actuated by a user from a valve block designed as a stator. In other words, a user can face the valve block designed as a stator when the user actuates the relief device as intended. In an assembled state of a valve block designed as a stator with a further valve block designed as a rotor, the user can face the stator and face away from the rotor or a main body accommodating the rotor. This can also apply in particular when the fluid valve is installed as a whole in an installation situation. Then the accessible outside or front side of the fluid valve can be formed by the stator. An actuating device for actuating the relief device, for example by means of a user-actuated tool, can be arranged on the fluid valve in such a way that it is anatomically accessible to the user when looking at the stator from the user. This can be accomplished, for example, by constructing the actuating device for actuating the relief device in and/or on the stator or in and/or on a stator-side end section of a lateral surface of the main body accommodating the rotor. In the latter alternative, the stator-side accessibility can be facilitated in that the actuating device is formed by means of an oblique access hole facing the user in the stator-side section of the lateral surface of the main body.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „aufeinander abgleitende Kraftübertragungskörper mit schiefen Ebenen“ insbesondere eine Anordnung von mindestens zwei Körpern verstanden, die relativ zueinander kraftübertragend angeordnet sind und in direktem physischen Kontakt miteinander stehen oder gebracht werden können. Jeder dieser Kraftübertragungskörper kann mit einer oder vorzugsweise mehreren Schrägflächen ausgebildet sein, die aneinander angrenzende schiefe Ebenen bilden. Wird einer der Kraftübertragungskörper beispielsweise in einer Längsrichtung bewegt, kann er entlang einem anderen Kraftübertragungskörper kraftübertragend abgleiten. Die Kraftübertragung zwischen den schiefen Ebenen der Kraftübertragungskörper kann auch zu einer seitlichen Verschiebung eines Kraftübertragungskörpers führen, die eine Entlastung in einem Kopplungsbereich zwischen zwei Ventilblöcken bewerkstelligen kann. Beispielsweise kann durch die beschriebene Kraftübertragung mittels der aufeinander abgleitenden schiefen Ebenen eine Vorspanneinrichtung ganz oder teilweise entspannt werden oder kann die Vorspanneinrichtung von einem Ventilblock weggedrängt werden. Dies kann eine Entlastung zwischen den Ventilblöcken bewirken.In the context of the present application, the term “force-transmitting bodies with inclined planes sliding one on top of the other” means in particular an arrangement of at least two bodies which are arranged in a force-transmitting manner relative to one another and are or can be brought into direct physical contact with one another. Each of these force-transmitting bodies can be designed with one or preferably a plurality of sloping surfaces which form sloping planes adjoining one another. If one of the force-transmitting bodies is moved, for example, in a longitudinal direction, it can slide along another force-transmitting body in a force-transmitting manner. The power transmission between the inclined planes of the power transmission body can also lead to a lateral displacement of a power transmission body, which can bring about relief in a coupling area between two valve blocks. For example, as a result of the force transmission described by means of the inclined planes sliding one on top of the other, a prestressing device can be completely or partially relieved, or the prestressing device can be pushed away from a valve block. This can cause unloading between the valve blocks.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts der Erfindung wird ein Fluidventil mit zwei im Betrieb gegeneinander fluiddicht vorgespannten Ventilblöcken mit einer Entlastungseinrichtung ausgestattet, die einen zum Entlasten der vorgespannten Ventilblöcke zu betätigenden Kippmechanismus aufweist. Ein Benutzer braucht lediglich den Kippmechanismus zu betätigen, um die Vorspannung der beiden Ventilblöcke zu reduzieren oder zu eliminieren. Danach ist eine beschädigungsfreie Handhabung der Ventilblöcke möglich, zum Beispiel zum Austauschen oder Warten. Da beim Austauschen oder Warten die Vorspannung abgesenkt oder ganz ausgeschaltet werden kann, kann ein durch eine Vorspannkraft gefördertes Einpressen einer Kante eines Ventilblocks in eine Kontaktfläche des anderen Ventilblocks beim Handhaben zuverlässig vermieden werden. Ein Kippmechanismus kann von einem Benutzer in intuitiver und einfacher Weise betätigt werden, um eine Entspannung in definierter und somit präziser Weise auszulösen. Besondere Kenntnisse oder Fähigkeiten eines Benutzers sind hierbei entbehrlich. Mittels einer mit einem Kippmechanismus ausgestatteten Entlastungseinrichtung ist insbesondere ein planparalleles Montieren von Ventilblöcken ermöglicht, und empfindliche Teile können aus einem Gefahrenbereich herausgeführt werden.According to an exemplary embodiment of the first aspect of the invention, a fluid valve with two valve blocks that are prestressed in a fluid-tight manner relative to one another during operation is equipped with a relief device that has a tilting mechanism that can be actuated to relieve the prestressed valve blocks. A user need only operate the toggle mechanism to reduce or eliminate the biasing of the two valve blocks. The valve blocks can then be handled without damage, for example for replacement or maintenance. Since the preload can be lowered or switched off completely during replacement or maintenance, pressing an edge of a valve block into a con, which is promoted by a preload force contact surface of the other valve block can be reliably avoided during handling. A tilting mechanism can be actuated by a user in an intuitive and simple manner in order to trigger relaxation in a defined and therefore precise manner. Special knowledge or skills of a user are dispensable. In particular, a plane-parallel assembly of valve blocks is made possible by means of a relief device equipped with a tilting mechanism, and sensitive parts can be guided out of a danger area.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel des zweiten Aspekts der Erfindung wird ein Fluidventil mit zwei im Betrieb gegeneinander fluiddicht vorgespannten Ventilblöcken, von denen einer als Stator ausgebildet ist, mit einer statorseitig zugänglichen Entlastungseinrichtung ausgestattet. Besagte Entlastungseinrichtung ist also vorteilhaft von einem Benutzer von der Seite des Stators aus betätigbar, um eine Entlastung zwischen den zuvor gegeneinander vorgespannten Ventilblöcken zu bewerkstelligen. Sind die Ventilblöcke aneinander montiert und ist das Fluidventil an einem Anwendungsort (insbesondere in einem Analysegerät) angebracht, so wird der Stator samt Entlastungseinrichtung an einer dem Benutzer zugewandten Seite vorgesehen. Dies ermöglicht dem Benutzer in einfacher Weise die fluidische Kopplung des Stators mit einem oder mehreren anderen Fluidbauteilen, die an den Stator fluidisch angeschlossen werden können. Ist aus diesem Grund der Stator dem Benutzer zugewandt, so kann in besonders vorteilhafter Weise auch die Entlastungseinrichtung samt einer zugehörigen Betätigungseinrichtung so angeordnet werden, dass sie einem Benutzer von der Statorseite aus zur Betätigung zugänglich ist. Somit kann ein Benutzer intuitiv, einfach und fehlerrobust den Stator nicht nur zum Ausbilden von Fluidkopplungen handhaben, sondern auch eine Anpress-Vorspannung zwischen dem Stator und einem damit kooperierenden anderen Ventilblock (insbesondere einem Rotor) selektiv absenken oder aufheben. Dies vereinfacht Wartung und Austausch der Ventilblöcke, die im Betrieb einem besonders hohen Verschleiß ausgesetzt sind. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Fluidventil im Betrieb hohen Fluiddrücken von mehreren 100 bar und mehr ausgesetzt ist (beispielsweise in einem als HPLC ausgebildeten Analysegerät).According to an exemplary embodiment of the second aspect of the invention, a fluid valve with two valve blocks that are preloaded in a fluid-tight manner relative to one another during operation, one of which is designed as a stator, is equipped with a relief device that is accessible on the stator side. Said relief device can thus advantageously be actuated by a user from the side of the stator in order to bring about a relief between the valve blocks previously preloaded against one another. If the valve blocks are assembled together and the fluid valve is attached to a place of use (in particular in an analysis device), the stator together with the relief device is provided on a side facing the user. This allows the user to easily fluidly couple the stator to one or more other fluidic components that can be fluidically connected to the stator. If, for this reason, the stator faces the user, the load-relieving device together with an associated actuating device can also be arranged in a particularly advantageous manner in such a way that it is accessible to a user from the stator side for actuation. Thus, a user can handle the stator intuitively, easily and error-proof not only to form fluid couplings, but also selectively lower or cancel a contact pressure prestress between the stator and another valve block (in particular a rotor) cooperating therewith. This simplifies maintenance and replacement of the valve blocks, which are subject to particularly high wear during operation. This applies in particular when the fluid valve is exposed to high fluid pressures of several 100 bar and more during operation (for example in an analysis device designed as an HPLC).
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel des dritten Aspekts der Erfindung wird ein Fluidventil mit zwei im Betrieb gegeneinander fluiddicht vorgespannten Ventilblöcken mit einer Entlastungseinrichtung ausgestattet, die mit im Betrieb aufeinander abgleitenden Kraftübertragungskörpern ausgerüstet ist. Die Kraftübertragungskörper weisen schiefe Ebenen auf, die zur Entlastung der Ventilblöcke bei Betätigung mittels einer Betätigungseinrichtung aufeinander abgleiten. Ein Benutzer braucht bloß durch Betätigung der Entlastungseinrichtung eine Kraft auf einen der Kraftübertragungskörper ausüben. Dies führt selbsttätig zu einer Kraftübertragung zwischen den Kraftübertragungskörpern durch Abgleiten von planen Schrägflächen aneinander. Dadurch kann bedarfsweise und gezielt eine Vorspannkraft zwischen den Ventilblöcken des Fluidventils einfach, intuitiv und fehlerrobust reduziert werden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Kraftübertragungskörper eine Vorspannung einer Vorspanneinrichtung reduzieren, eine Vorspanneinrichtung von zumindest einem der Ventilblöcke wegdrängen oder zumindest einen der Ventilblöcke von der Vorspanneinrichtung wegdrücken.According to an exemplary embodiment of the third aspect of the invention, a fluid valve with two valve blocks that are preloaded in a fluid-tight manner relative to one another during operation is equipped with a relief device that is equipped with force transmission bodies that slide off one another during operation. The force-transmitting bodies have inclined planes which slide onto one another to relieve the valve blocks when actuated by means of an actuating device. A user only needs to exert a force on one of the force-transmitting bodies by actuating the relief device. This automatically leads to a force transmission between the force-transmitting bodies as a result of planar inclined surfaces sliding against one another. As a result, a pretensioning force between the valve blocks of the fluid valve can be reduced in a simple, intuitive and error-proof manner as required and in a targeted manner. This can be done, for example, by the force transmission bodies reducing a preload of a preload device, forcing a preload device away from at least one of the valve blocks, or forcing at least one of the valve blocks away from the preload device.
Im Weiteren werden zusätzliche Ausgestaltungen der Fluidventile, des Analysegeräts und des Verfahrens beschrieben.Additional configurations of the fluid valves, the analysis device and the method are described below.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Kippmechanismus einen Kipphebel aufweisen, der ein den Kipphebel verkippendes Betätigungsende und einen beim Kippen des Kipphebels auf eine Vorspanneinrichtung (die zum gegenseitigen Vorspannen des ersten Ventilblocks und des zweiten Ventilblocks ausgebildet ist) einwirkenden Druckbereich (insbesondere eine Drucklinie oder mindestens ein Druckpunkt) aufweist. Folglich kann beim Kippen des Kipphebels die Entlastung an den Kontaktflächen zwischen dem ersten Ventilblock und dem zweiten Ventilblock mittels des Druckbereichs bewirkt werden. Der Kipphebel kann beispielsweise an seinem Rand mittels einer (zum Beispiel als Schraube ausgebildeten) Betätigungseinrichtung betätigt werden, indem ein Benutzer ein Werkzeug in eine Zugangsöffnung des Fluidventils zum Betätigen der Betätigungseinrichtung einführt. Ist der Kipphebel starr ausgebildet, bewirkt die beschriebene Betätigung ein Verkippen des Kipphebels, was wiederum zu einer definierten Kraftübertragung von einem Druckbereich des Kipphebels auf die Vorspanneinrichtung führt (beispielsweise über einen Kraftübertragungskörper oder direkt). Dieser Mechanismus kann in vorteilhafter Weise von einer Hebelwirkung des Kipphebels Gebrauch machen, was eine kraftarme Betätigung erlaubt. Wird der Kipphebel randseitig betätigt, kann er in definierter Weise auf die Vorspanneinrichtung einwirken, beispielsweise um diese entlastend von den Ventilblöcken wegzudrücken. Der Kipphebel kann auch an einer Position gelagert werden, beispielsweise an einem Gehäuse. Ferner kann der Kipphebel als geschlossener Kipphebelring mit einer zentralen Öffnung ausgebildet werden, um beispielsweise eine Antriebswelle eines Rotors durch den Kipphebel hindurchzuführen.According to one embodiment, the tilting mechanism can have a rocker arm, which has an actuating end that tilts the rocker arm and a pressure area (in particular a pressure line or at least one pressure point) that acts on a prestressing device (designed to prestress the first valve block and the second valve block against one another) when the rocker arm is tilted ) having. Consequently, when the rocker arm is tilted, the relief at the contact surfaces between the first valve block and the second valve block can be effected by means of the pressure portion. For example, the rocker arm can be actuated at its edge by means of an actuating device (e.g. formed as a screw) by a user inserting a tool into an access opening of the fluid valve to actuate the actuating device. If the rocker arm is rigid, the described actuation causes the rocker arm to tilt, which in turn leads to a defined transmission of force from a pressure area of the rocker arm to the prestressing device (for example via a force transmission body or directly). This mechanism can make use of a leverage effect of the rocker arm in an advantageous manner, which allows operation with little force. If the rocker arm is actuated at the edge, it can act on the prestressing device in a defined manner, for example in order to press it away from the valve blocks in a relieving manner. The rocker arm can also be stored in one position, for example on a housing. Furthermore, the rocker arm can be designed as a closed rocker arm ring with a central opening in order, for example, to pass a drive shaft of a rotor through the rocker arm.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Kipphebel ausgebildet sein, mittels seines Druckbereichs eine bezogen auf eine Drehachse des als Rotor ausgebildeten zweiten Ventilblocks axiale oder zumindest im Wesentlichen axiale Kraft auf die Vorspanneinrichtung zu übertragen. Zu diesem Zweck kann der Druckbereich des Kipphebels vorzugsweise als eine Drucklinie oder mindestens ein Druckpunkt ausgebildet sein, die oder der vorzugsweise entlang der Rotorachse auf die Vorspanneinrichtung einwirkt. Dies bewirkt eine gezielte Kraftübertragung auf die Vorspanneinrichtung. Vorzugsweise ist der Kipphebel so geformt, dass die Verkippung im Druckbereich bzw. an der Drucklinie oder am mindestens einen Druckpunkt eine vollständig axiale Kraft oder zumindest eine annähernd axiale Kraft auf die Vorspanneinrichtung ausübt. Dies verhindert große radiale Kraftkomponenten und vermeidet daher eine unerwünschte gegenseitige Verkippung der Ventilblöcke bzw. das Auftreten unerwünscht hoher Lagerkräfte. Vorteilhaft kann der Kipphebel als Scheibe mit Kantenbereich oder Spitzenbereich ausgebildet werden, wobei dessen Kante oder Spitze die Drucklinie oder den Druckpunkt bilden kann. Die Scheibe kann randseitig mit der Betätigungseinrichtung gekuppelt sein.According to one embodiment, the rocker arm can be formed by means of its Druckbe Reichs to transmit an axial or at least substantially axial force based on an axis of rotation of the second valve block designed as a rotor to the prestressing device. For this purpose, the pressure area of the rocker arm can preferably be designed as a pressure line or at least one pressure point, which preferably acts on the prestressing device along the rotor axis. This brings about a targeted transmission of force to the pretensioning device. The rocker arm is preferably shaped in such a way that the tilting in the pressure area or on the pressure line or on at least one pressure point exerts a completely axial force or at least an approximately axial force on the prestressing device. This prevents large radial force components and therefore avoids an undesired mutual tilting of the valve blocks or the occurrence of undesirably high bearing forces. Advantageously, the rocker arm can be designed as a disc with an edge area or tip area, with its edge or tip being able to form the pressure line or the pressure point. The disk can be coupled to the actuating device at the edge.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Fluidventil eine Einführöffnung in dem ersten Ventilblock und/oder in einem den zweiten Ventilblock aufnehmenden Hauptkörper zum Einführen eines Betätigungswerkzeugs zum Betätigen, insbesondere zum Drehbetätigen, einer Betätigungseinrichtung der Entlastungseinrichtung aufweisen, um dadurch die Entlastung an den Kontaktflächen zwischen dem ersten Ventilblock und dem zweiten Ventilblock zu bewirken. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Einführöffnung ventilfrontseitig oder statorseitig zugänglich ist und die darin angeordnete Betätigungseinrichtung von einem Benutzer mittels des Betätigungswerkzeugs von einer Ventilfrontseite oder Statorseite aus betätigbar ist, um eine Entlastung an den Kontaktflächen zwischen dem ersten Ventilblock und dem zweiten Ventilblock zu bewirken. Ein Benutzer kann eine Entlastung zwischen den Ventilblöcken dann dadurch auslösen, dass er in Blickrichtung auf den Stator das Betätigungswerkzeug in die Einführöffnung einführt und mittels Betätigens (zum Beispiel Drehen) des Betätigungswerkzeugs auf die Betätigungseinrichtung einwirkt. Die Betätigungseinrichtung kann dann ihrerseits einen Kippmechanismus der Entlastungseinrichtung bzw. einen Kraftübertragungskörper mit mindestens einer schiefen Ebene betätigen, um die Ventilblöcke an ihren aneinander angrenzenden Kontaktflächen zu entlasten.According to one exemplary embodiment, the fluid valve can have an insertion opening in the first valve block and/or in a main body accommodating the second valve block for inserting an actuating tool for actuating, in particular for rotary actuating, an actuating device of the relief device, in order to thereby relieve the relief on the contact surfaces between the first valve block and to effect the second valve block. It is particularly preferred if the insertion opening is accessible on the front side of the valve or on the stator side and the actuating device arranged therein can be actuated by a user using the actuating tool from a front side of the valve or on the stator side in order to bring about relief on the contact surfaces between the first valve block and the second valve block. A user can then trigger a relief between the valve blocks by inserting the actuating tool into the insertion opening in the direction of the stator and acting on the actuating device by actuating (for example turning) the actuating tool. The actuating device can then in turn actuate a tilting mechanism of the relief device or a force-transmitting body with at least one inclined plane, in order to relieve the pressure on the valve blocks at their mutually adjoining contact surfaces.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann sich die Einführöffnung von einer Statorseite aus, insbesondere schräg, in eine Seitenfläche des den zweiten Ventilblock aufnehmenden Hauptkörpers hinein erstrecken oder, insbesondere senkrecht, in den ersten Ventilblock hinein erstrecken. Wie zum Beispiel in
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann an der Einführöffnung ein Anschlag für die Betätigungseinrichtung gebildet sein, an dem die Betätigungseinrichtung anschlägt, wenn eine Entlastung der Ventilkörper deaktiviert ist. Mittels Vorsehens eines Anschlags an, vorzugsweise in einer inneren Fläche der Einführöffnung, an den die beispielsweise als Betätigungsschraube ausgebildete Betätigungseinrichtung der Entlastungseinrichtung anschlägt, wenn die Vorspanneinrichtung in definierter Weise eine die Kontaktflächen der Ventilblöcke gegeneinander vorspannende Vorspannung auf die Ventilblöcke ausgeübt, erlaubt eine präzise Definition einer Soll-Vorspannung entsprechend der Position des Anschlags. Beispielsweise kann ein Benutzer die Betätigungseinrichtung zum Ausüben der Vorspannung zwischen den Ventilblöcken bis zum Anschlagen an den Anschlag mittels eines Betätigungswerkzeugs herausdrehen.According to one exemplary embodiment, a stop for the actuating device can be formed at the insertion opening, against which the actuating device strikes when relief of the valve body is deactivated. By providing a stop on, preferably in an inner surface of the insertion opening, against which the actuating device of the relief device, embodied, for example, as an actuating screw, strikes when the pretensioning device exerts a pretension on the valve blocks in a defined manner that pretensions the contact surfaces of the valve blocks against one another, allows a precise definition of a Target preload according to the position of the stop. For example, a user can unscrew the actuating device for exerting the pretension between the valve blocks until it hits the stop by means of an actuating tool.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Entlastungseinrichtung (insbesondere eine Betätigungseinrichtung der Entlastungseinrichtung) derart betätigbar sein, dass dadurch einer der Kraftübertragungskörper radial bewegt, insbesondere verschoben, wird und infolgedessen mittels Abgleitens der schiefen Ebenen aneinander besagter Kraftübertragungskörper einen anderen der Kraftübertragungskörper axial bewegt, wodurch der andere Kraftübertragungskörper entlastend auf eine den ersten Ventilblock und den zweiten Ventilblock gegenseitig vorspannende Vorspanneinrichtung einwirkt. Auf diese Weise ist es möglich, dass ein Benutzer mittels eines Betätigungswerkzeugs eine axiale Kraft ausübt, was in einfacher Weise durch eine Stirnfläche des Stators hindurch bewerkstelligt werden kann. Eine solche axiale Betätigungskraft kann mittels einer schiefen Ebene eines Kraftübertragungskörpers in eine radiale Längskraft umgewandelt werden und durch Abgleiten von schiefen Ebenen des Kraftübertragungskörpers und eines anderen Kraftübertragungskörpers aneinander in eine axiale Verschiebungskraft des anderen Kraftübertragungskörpers umgewandelt werden. Dadurch kann ein Einfluss des anderen Kraftübertragungskörpers auf eine Vorspanneinrichtung derart modifiziert werden, dass die Vorspanneinrichtung keine oder nur noch eine verringerte Vorspannkraft auf die Ventilblöcke ausübt.According to one embodiment, the relief device (in particular an actuating device of the relief device) can be actuated in such a way that one of the force transmission bodies is moved radially, in particular displaced, and as a result, by means of the inclined planes sliding against one another, said force transmission body moves another of the force transmission bodies axially, whereby the other force transmission body acts in a relieving manner on a prestressing device that mutually prestresses the first valve block and the second valve block. In this way, it is possible for a user to exert an axial force using an actuating tool, which can be accomplished in a simple manner through an end face of the stator. Such an axial actuation force can be achieved by means of an inclined plane of a force transmission body pers are converted into a radial longitudinal force and are converted into an axial displacement force of the other power transmission body by sliding off inclined planes of the power transmission body and another power transmission body. As a result, an influence of the other force transmission body on a pretensioning device can be modified in such a way that the pretensioning device exerts no or only a reduced pretensioning force on the valve blocks.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann jeder der Kraftübertragungskörper, mehrere zueinander abgewinkelte schiefe Ebenen aufweisen, mittels derer die Kraftübertragungskörper miteinander verzahnt sind. Beispielsweise können die Kraftübertragungskörper eine Zackenstruktur mit schiefe Ebene-Abschnitten an einer Wirkfläche zu einem anderen Kraftübertragungskörper aufweisen. Eine solche Ausführungsform ist in
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Entlastungseinrichtung eine zum Aktivieren oder Deaktivieren der Entlastung betätigbare Betätigungseinrichtung, beispielsweise eine drehbetätigbare Betätigungsschraube, aufweisen. Eine solche Betätigungseinrichtung kann beispielsweise in einem Endbereich einer Einführöffnung zum Zuführen eines Betätigungswerkzeugs zum Betätigen der Betätigungseinrichtung angeordnet sein. Ein Außengewinde der Betätigungsschraube kann mit einem Innengewinde eines Gehäuseabschnitts in der Einführöffnung zusammenwirken. Ein Benutzer braucht mit dem Betätigungswerkzeug lediglich die Betätigungseinrichtung zu betätigen, um die Entlastung oder eine Vorspannung einzustellen. Alternativ kann ein Benutzer die Betätigungseinrichtung auch händisch betätigen. In einer weiteren Alternative kann die Betätigungseinrichtung automatisiert betätigt werden, beispielsweise von einer Steuereinrichtung eines Analysegeräts.According to one exemplary embodiment, the relief device can have an actuating device that can be actuated to activate or deactivate the relief, for example an actuating screw that can be turned. Such an actuating device can be arranged, for example, in an end region of an insertion opening for feeding in an actuating tool for actuating the actuating device. An external thread of the actuation screw can interact with an internal thread of a housing section in the insertion opening. A user only needs to actuate the actuating device with the actuating tool in order to set the relief or a pretension. Alternatively, a user can also actuate the actuating device manually. In a further alternative, the actuating device can be actuated automatically, for example by a control device of an analysis device.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können eine Vorspanneinrichtung zum gegenseitigen Vorspannen des ersten Ventilblocks und des zweiten Ventilblocks sowie die Kraftübertragungskörper mit den schiefen Ebenen in axialer Richtung gestapelt angeordnet sein. Somit können eine Vorspanneinrichtung und die Kraftübertragungskörper eine kompakte Sandwichstruktur bilden (siehe
Eine Vorspanneinrichtung kann beispielsweise unmittelbar oder mittelbar auf den zweiten Ventilblock (vorzugsweise einen Rotor) einwirken, über dessen Kontaktfläche dann eine Kraftübertragung auf die Kontaktfläche des ersten Ventilblocks (vorzugsweise ein Stator) erfolgen kann. Die Vorspanneinrichtung kann beispielsweise als mechanische Feder ausgebildet sein, vorzugsweise als Tellerfederpaket. Alternativ kann die Vorspanneinrichtung auch eine magnetische Vorspannung zwischen den Ventilblöcken generieren. Zum Entlasten kann eine auf die Ventilblöcke übertragene Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung reduziert oder eliminiert werden. Dies kann zum Beispiel durch teilweises oder vollständiges Entspannen der Vorspanneinrichtung mittels der Entlastungseinrichtung bewerkstelligt werden. Alternativ kann dies beispielsweise durch Wegdrängen der Vorspanneinrichtung von den Ventilblöcken erreicht werden, sodass die Vorspanneinrichtung auf die Ventilblöcke keine oder nur noch eine reduzierte Vorspannkraft übertragen kann.A prestressing device can, for example, act directly or indirectly on the second valve block (preferably a rotor), via the contact surface of which a force can then be transmitted to the contact surface of the first valve block (preferably a stator). The prestressing device can be designed, for example, as a mechanical spring, preferably as a set of disk springs. Alternatively, the prestressing device can also generate a magnetic prestress between the valve blocks. A preloading force of the preloading device that is transmitted to the valve blocks can be reduced or eliminated for relieving. This can be accomplished, for example, by partially or completely relieving the prestressing device by means of the relieving device. Alternatively, this can be achieved, for example, by forcing the prestressing device away from the valve blocks, so that the prestressing device can transmit no or only a reduced prestressing force to the valve blocks.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der erste Ventilblock als Stator und der zweite Ventilblock als Rotor ausgebildet sein. An dem Stator können mit anderen Fluidbauteilen gekoppelte oder koppelbare Ports, und optional mindestens eine im Betrieb fluidführende Nut in einer Stator-Kontaktfläche, als fluidführende Strukturen ausgebildet sein. An dem Rotor kann in einer Rotor-Kontaktfläche mindestens eine im Betrieb fluidführende Nut ausgebildet sein, die mit den fluidführenden Strukturen des Stators abhängig von einem Rotationszustand des Rotors fluidisch gekoppelt oder von diesen fluidisch entkoppelt werden können. Insbesondere ein als Rotor ausgebildeter Ventilblock kann aus einer Mehrzahl von Komponenten zusammengesetzt sein, von denen ein Teil im Betrieb rotiert und ein anderer Teil im Betrieb statisch verbleibt. Der Stator kann im Betrieb stationär sein.According to one exemplary embodiment, the first valve block can be designed as a stator and the second valve block can be designed as a rotor. On the stator, ports that are or can be coupled to other fluid components, and optionally at least one groove that carries fluid during operation in a stator contact surface, can be formed as fluid-carrying structures. At least one fluid-carrying groove can be formed in a rotor contact surface on the rotor, which groove can be fluidically coupled to the fluid-carrying structures of the stator depending on a rotational state of the rotor or can be fluidically decoupled from them. In particular, a valve block designed as a rotor can be composed of a plurality of components, part of which rotates during operation and another part remains static during operation. The stator can be stationary during operation.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Fluidventil eine Vorspanneinrichtung, insbesondere eine Federeinrichtung, zum gegenseitigen Vorspannen des ersten Ventilblocks und des zweiten Ventilblocks aufweisen, wobei die Entlastungseinrichtung ausgebildet ist, bei Betätigung auf die Vorspanneinrichtung so einzuwirken, dass eine Vorspannkraft zum gegenseitigen Vorspannen des ersten Ventilblocks und des zweiten Ventilblocks selektiv einschaltbar oder ausschaltbar ist. Hierfür kann die Entlastungseinrichtung ausgebildet sein, bei Betätigung zum Ausschalten der Vorspannkraft die Vorspanneinrichtung von dem ersten Ventilblock und von dem zweiten Ventilblock wegzudrängen, insbesondere mittels Komprimierens der Vorspanneinrichtung weg von den Ventilblöcken. Auf diese Weise kann eine Vorspannkraft zwischen den Kontaktflächen des ersten Ventilblocks und des zweiten Ventilblocks auf null reduziert werden. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ist in
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Fluidventil eine Einstelleinrichtung zum Einstellen einer mittels einer Vorspanneinrichtung generierten Vorspannkraft zwischen dem ersten Ventilblock und dem zweiten Ventilblock aufweisen. Beispielsweise kann es eine solche Einstelleinrichtung erlauben, fabrikseitig oder benutzerseitig die Größe der Vorspannkraft zwischen den Ventilblöcken auf einen gewünschten Wert einzustellen. Die Größe der Vorspannkraft kann dann, beispielsweise abhängig von einer bestimmten Anwendung, ausreichend groß eingestellt werden, dass bei den auftretenden Fluiddrücken ein fluiddichter Fluidtransfer zwischen den Ventilblöcken gewährleistet ist. Gleichzeitig kann die Größe der Vorspannkraft ausreichend klein eingestellt werden, dass ein Verschleiß der Ventilblöcke durch hohe Vorspannkräfte und folglich hohe mechanische Belastungen, insbesondere beim Schalten des Fluidventils, ausreichend gering gehalten werden kann.According to one exemplary embodiment, the fluid valve can have an adjustment device for adjusting a pretensioning force generated by means of a pretensioning device between the first valve block and the second valve block. For example, such an adjustment device can allow the size of the pretensioning force between the valve blocks to be adjusted to a desired value at the factory or by the user. The magnitude of the prestressing force can then be set sufficiently large, for example depending on a specific application, that a fluid-tight fluid transfer between the valve blocks is ensured at the fluid pressures that occur. At the same time, the size of the prestressing force can be set sufficiently small that wear on the valve blocks due to high prestressing forces and consequently high mechanical loads, in particular when switching the fluid valve, can be kept sufficiently low.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Einstelleinrichtung einen Einführraum zum Einführen eines Vorkompressionswerkzeugs zum Vorkomprimieren der Vorspanneinrichtung zum Definieren der Vorspannkraft auf. Beispielsweise kann ein solches Vorkompressionswerkzeug ein Kompressionsrohr sein, das bis zu einer vorgebbaren Tiefe in den Einführraum eingeführt wird, wobei die gewählte Einführtiefe die Größe der Vorspannkraft vorgibt.According to one exemplary embodiment, the adjustment device has an insertion space for inserting a pre-compression tool for pre-compressing the pre-tensioning device in order to define the pre-tensioning force. For example, such a pre-compression tool can be a compression tube that is inserted into the insertion space up to a predefinable depth, with the selected insertion depth predetermining the magnitude of the prestressing force.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Einstelleinrichtung eine Feststelleinrichtung zum Feststellen der Vorspanneinrichtung auf eine definierte Vorspannkraft auf. Eine solche Feststelleinrichtung kann zum Beispiel eine Mutter mit Außengewinde sein, die bis zu einer vorgebbaren Soll-Tiefe in den zweiten Ventilblock eingeschraubt werden kann. Die Soll-Tiefe kann dann beeinflussen, mit welcher Vorspannkraft die Vorspanneinrichtung und infolgedessen die Ventilblöcke beaufschlagt werden. Die Einschraubtiefe der Gewindemutter kann der mittels des Vorkompressionswerkzeugs definierten Vorspannkraft entsprechen. Somit können Vorkompressionswerkzeug und Feststelleinrichtung zusammenwirken.According to one exemplary embodiment, the setting device has a fixing device for fixing the pretensioning device to a defined pretensioning force. Such a locking device can be, for example, a nut with an external thread, which can be screwed into the second valve block up to a predetermined desired depth. The target depth can then influence the prestressing force with which the prestressing device and consequently the valve blocks are acted upon. The screw-in depth of the threaded nut can correspond to the preload force defined by the precompression tool. In this way, the pre-compression tool and the locking device can work together.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Fluidventil ein erstes Lager zum axial verschieblichen und radial zentrierenden Lagern des zweiten Ventilblocks auf. Dieses kann beispielsweise als Kugellager ausgebildet sein, das den Rotor relativ zu einem Stator in radialer Richtung zentriert. In axialer Richtung kann dieses Kugellager über einen gewissen Bereich hinweg bewegt werden.According to one exemplary embodiment, the fluid valve has a first bearing for supporting the second valve block in an axially displaceable and radially centering manner. This can be designed as a ball bearing, for example, which centers the rotor in the radial direction relative to a stator. This ball bearing can be moved over a certain range in the axial direction.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Fluidventil ein axial unverschiebliches zweites Lager zum Aufnehmen von Kräften einer Vorspanneinrichtung zum gegenseitigen Vorspannen des ersten Ventilblocks und des zweiten Ventilblocks auf. Anschaulich kann das zweite Lager Tellerfederkräfte aufnehmen. In axialer Richtung kann das zweite Lager an einer festen Position angebracht sein.According to one exemplary embodiment, the fluid valve has an axially non-displaceable second bearing for absorbing forces from a prestressing device for prestressing the first valve block and the second valve block against one another. Clearly, the second bearing can absorb disk spring forces. In the axial direction, the second bearing can be attached at a fixed position.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Fluidventil ein Gehäuseteil zum Häusen zumindest eines Teils einer Rückseite und zumindest eines Teils einer Mantelfläche eines den zweiten Ventilblock aufnehmenden Hauptkörpersauf. Vorteilhaft kann besagtes Gehäuseteil rückseitig auf den Hauptkörper aufgesetzt werden und eine Mehrzahl von Funktionen gleichzeitig erfüllen. Vorteilhaft kann besagtes Gehäuseteil aus Kunststoff und somit mit geringem Aufwand und mit geringem Gewicht hergestellt werden, vorzugsweise ein einziges Spritzgussteil sein. Insbesondere kann das Gehäuseteil eine Funktion oder eine beliebige Kombination von zwei oder mehr der folgenden Funktionen realisieren:According to one exemplary embodiment, the fluid valve has a housing part for accommodating at least part of a rear side and at least part of a lateral surface of a main body accommodating the second valve block. Said housing part can advantageously be placed on the back of the main body and fulfill a number of functions at the same time. Said housing part can advantageously be made of plastic and thus be manufactured with little effort and weight, preferably be a single injection-molded part. In particular, the housing part can implement a function or any combination of two or more of the following functions:
-Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Gehäuseteil eine Verdrehsicherung des Fluidventils bei einem Drehantrieb durch eine Antriebseinrichtung aufweisen. Somit kann das Gehäuseteil eine Verdrehsicherung für das gesamte Fluidventil in dessen eingebauten Zustand bereitstellen.According to one exemplary embodiment, the housing part can have an anti-twist device for the fluid valve when it is driven in rotation by a drive device. Thus, the housing part can provide an anti-twist device for the entire fluid valve in its installed state.
-Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Gehäuseteil eine Verdrehsicherung einer Einstelleinrichtung zum Einstellen einer mittels einer Vorspanneinrichtung generierten Vorspannkraft zwischen dem ersten Ventilblock und dem zweiten Ventilblock aufweisen. Wie oben beschrieben, kann eine solche Einstelleinrichtung als Gewindemutter ausgebildet sein, die entsprechend einer Soll-Vorspannung bis zu einer bestimmten Position relativ zu der Vorspanneinrichtung eingeschraubt werden kann. Um zu verhindern, dass sich die Soll-Vorspannung über die Zeit hinweg unerwünscht verändert, kann eine Verdrehsicherung des Gehäuseteils beispielsweise eine Rändelung oder Riffelung der Einstelleinrichtung in Eingriff nehmen.According to one exemplary embodiment, the housing part can have an anti-twist device for an adjustment device for adjusting a pretensioning force generated by means of a pretensioning device between the first valve block and the second valve block. As described above, such an adjustment device can be designed as a threaded nut that can be screwed in according to a desired preload up to a specific position relative to the preload device. In order to prevent the target prestress from changing undesirably over time, an anti-twist device on the housing part can, for example, engage knurling or ribbing on the adjustment device.
-Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Gehäuseteil eine Transponderaufnahme aufweisen. Somit kann das Gehäuseteil eine Aussparung aufweisen, in die ein Transponder eingeführt werden kann oder eingeführt ist. Beispielsweise kann ein solcher Transponder ein RFID-Tag oder ein sonstiger kontaktloser Transponder sein. Mittels eines solchen Transponders kann eine Nachverfolgbarkeit des Fluidventils gewährleistet werden, was beispielsweise im Fehlerfall nützliche Informationen bereitstellen kann. Es ist auch möglich, dass ein solcher Transponder beim Einbau des Fluidventils in ein Analysegerät oder dergleichen automatisch gelesen (und/oder beschrieben) wird, beispielsweise um das Fluidventil zu identifizieren.According to one embodiment, the housing part can have a transponder holder. Thus, the housing part can have a recess into which a transponder can be inserted or is inserted. For example, such a transponder can be an RFID tag or another contactless transponder. Such a transponder can be used to ensure traceability of the fluid valve, which can provide useful information in the event of an error, for example. It is also possible for such a transponder to be read (and/or written to) automatically when the fluid valve is installed in an analysis device or the like, for example in order to identify the fluid valve.
-Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Gehäuseteil einen Verlierschutz für eine Antriebswelle eines als Rotor ausgebildeten zweiten Ventilblocks aufweisen. Eine solche Antriebswelle kann von einer Antriebseinrichtung, beispielsweise einem Elektromotor, angetrieben werden. Dies erlaubt ein Drehen des Rotors relativ zu einem Stator zum Schalten des Fluidventils. Durch ein entsprechendes Formmerkmal des Gehäuseteils kann die Antriebswelle zuverlässig an dem Fluidventil gehalten werden.According to one embodiment, the housing part can have a loss protection for a drive shaft of a second valve block designed as a rotor. Such a drive shaft can be driven by a drive device, for example an electric motor. This allows the rotor to rotate relative to a stator to switch the fluid valve. The drive shaft can be reliably held on the fluid valve by means of a corresponding shape feature of the housing part.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Verfahren, nach dem Betätigen der Entlastungseinrichtung, ein Austauschen oder Warten des ersten Ventilblocks und/oder des zweiten Ventilblocks, und, nach dem Austauschen oder Warten, ein nochmaliges Betätigen der Entlastungseinrichtung aufweisen, um ein gegenseitiges Vorspannen an den Kontaktflächen zwischen dem ersten Ventilblock und dem zweiten Ventilblock zu bewirken. Die Entlastungseinrichtung des Fluidventils kann somit den Vorgang des Austauschs bzw. der Wartung eines jeweiligen Ventilblocks vereinfachen, unterstützen sowie fehlerrobuster gestalten. Indem nämlich vor dem Zerlegen des Fluidventils - insbesondere durch Abschrauben des Stators von einem den Rotor aufnehmenden Hauptkörper - der Anpressdruck des Rotors gegen den Stator durch Betätigen der Entlastungseinrichtung abgebaut wird, kann eine Wartung bzw. ein Austausch einer Rotorkomponente und/oder des Stators vorspannungsfrei oder zumindest mit reduzierter Vorspannung durchgeführt werden. Nachdem das Bauteil wieder zusammengesetzt worden ist, kann durch abermaliges Betätigen der Entlastungseinrichtung die Vorspannung zwischen Rotor und Stator wieder erhöht werden. Ein unerwünschtes Verkeilen von Rotor und Stator im demontierten Zustand kann dadurch zuverlässig vermieden werden und eine planparallele Montage der Kontaktflächen von Rotor und Stator sichergestellt werden. Dies erhöht die Lebensdauer und verringert die Gefahr einer Schädigung von Rotor bzw. Stator. Ein unerwünschtes Pressen einer Kante des Stators gegen eine Fläche des Rotors oder umgekehrt kann auf diese Weise vermieden werden.According to one exemplary embodiment, the method can include, after the actuation of the relief device, an exchange or maintenance of the first valve block and/or the second valve block, and, after the exchange or maintenance, a renewed actuation of the relief device in order to achieve mutual prestressing at the contact surfaces between to effect the first valve block and the second valve block. The relief device of the fluid valve can thus simplify the process of replacing or servicing a respective valve block, support it and make it more error-resistant. By reducing the contact pressure of the rotor against the stator by actuating the relief device before dismantling the fluid valve - in particular by unscrewing the stator from a main body accommodating the rotor - maintenance or replacement of a rotor component and/or the stator can be carried out without prestressing or be carried out at least with reduced preload. After the component has been reassembled, the preload between rotor and stator can be increased again by actuating the load-relieving device again. Undesirable wedging of the rotor and stator in the dismantled state can thereby be reliably avoided and a plane-parallel assembly of the contact surfaces of the rotor and stator can be ensured. This increases the service life and reduces the risk of damage to the rotor or stator. An undesired pressing of an edge of the stator against a surface of the rotor or vice versa can be avoided in this way.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Analysegerät als Probentrenngerät ausgebildet sein und eine analytische Pumpe zum Antreiben einer mobilen Phase und der mittels des Fluidventils in die mobile Phase eingeleiteten fluidischen Probe und eine Probentrenneinrichtung zum Trennen der in die mobile Phase eingeleiteten fluidischen Probe aufweisen. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „mobile Phase“ insbesondere ein Fluid, weiter insbesondere eine Flüssigkeit verstanden, das zum Beispiel als Trägermedium zum Transportieren der fluidischen Probe dienen kann, insbesondere zwischen einer analytischen Pumpe und einer Probentrenneinrichtung. Mobile Phase kann aber auch in einer analytischen Pumpe zum Beeinflussen der fluidischen Probe eingesetzt werden. Zum Beispiel kann die mobile Phase ein (zum Beispiel organisches und/oder anorganisches) Lösungsmittel oder eine Lösungsmittelzusammensetzung sein (zum Beispiel Wasser und Ethanol). Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „analytische Pumpe“ insbesondere eine Einrichtung zum Fördern eines Fluids (insbesondere einer Flüssigkeit und/oder einer (insbesondere fluidischen) Probe) unter Druck (insbesondere unter Hochdruck, weiter insbesondere unter einem Druck von mindestens 1000 bar) verstanden werden. Insbesondere kann es sich bei einer analytischen Pumpe um eine Kolbenpumpe handeln, die zum Fördern des Fluids mittels Reziprozierens mindestens eines Kolbens ausgebildet ist. Zum Beispiel kann eine solche analytische Pumpe eine Chromatografie-Hochdruckpumpe sein. Im Rahmen dieser Anmeldung wird unter dem Begriff „Probentrenneinrichtung“ insbesondere ein Bauteil verstanden, das in einem Probentrenngerät eingesetzt werden kann und im Rahmen des Betriebs des Probentrenngeräts alleine oder in Zusammenwirkung mit anderen Bauteilen eine Trennung einer (insbesondere fluidischen) Probe in unterschiedliche Komponenten bewirkt. Insbesondere kann eine solche Probentrenneinrichtung eine Chromatographie-Trennsäule oder ein Bauteil für eine Elektrophorese-Trennung sein. Eine Chromatographie-Trennsäule beispielsweise kann einen mit einer stationären Phase gefüllten Behälter aufweisen, wobei die stationäre Phase bei einem Durchfließen der (insbesondere fluidischen) Probe zwischen einem Einlass und einem Auslass (d.h. zwischen zwei Fluidanschlussstellen) unterschiedliche Komponenten der (insbesondere fluidischen) Probe adsorbieren kann. Die stationäre Phase kann darüber hinaus ausgebildet sein, die adsorbierten Komponenten fraktionsweise zu desorbieren bzw. abzulösen, insbesondere abhängig von einer durch die Probentrenneinrichtung fließenden Flüssigkeit in Form einer Lösungsmittelzusammensetzung. Vorteilhaft kann das Analysegerät als chromatographisches Probentrenngerät ausgebildet sein, insbesondere zur Flüssigkeitschromatographie oder als HPLC.According to one embodiment, the analysis device can be designed as a sample separation device and have an analytical pump for driving a mobile phase and the fluidic sample introduced into the mobile phase by means of the fluid valve and a sample separation device for separating the fluidic sample introduced into the mobile phase. In the context of the present application, the term “mobile phase” means in particular a fluid, further in particular a liquid, which can be used, for example, as a carrier medium for transporting the fluidic sample, in particular between an analytical pump and a sample separation device. However, mobile phase can also be used in an analytical pump to influence the fluidic sample. For example, the mobile phase can be a solvent (e.g. organic and/or inorganic) or a solvent composition (e.g. water and ethanol). In the context of the present application, the term "analytical pump" can in particular mean a device for conveying a fluid (in particular a liquid and/or a (in particular fluidic) sample) under pressure (in particular under high pressure, more particularly under a pressure of at least 1000 bar ) are understood. In particular, an analytical pump can be a piston pump that is designed to deliver the fluid by reciprocating at least one piston. For example, such an analytical pump can be a high-pressure chromatography pump. In the context of this application, the term “sample separation device” means in particular a component that can be used in a sample separation device and, alone or in cooperation with other components, separates a (particularly fluidic) sample into different components as part of the operation of the sample separation device. In particular, such a sample separation device can be a chromatography separation column or a component for an electrophoresis separation. A chromatography separation column, for example, can have a container filled with a stationary phase, with the stationary phase being able to adsorb different components of the (especially fluidic) sample when the (especially fluidic) sample flows through between an inlet and an outlet (i.e. between two fluid connection points). . In addition, the stationary phase can be designed to desorb or separate the adsorbed components fractionally, in particular depending on a liquid flowing through the sample separation device in the form of a solvent composition. The analysis device can advantageously be designed as a chromatographic sample separation device, in particular for liquid chromatography or as an HPLC.
Beispielsweise kann das Analysegerät als chromatographisches Probentrenngerät ausgebildet sein, insbesondere zur Flüssigkeitschromatographie oder als HPLC. Die hohen Drücke im Betrieb einer HPLC können aufgrund der beschriebenen Konfiguration des Fluidventils ohne die Gefahr einer nennenswerten Leckage aufgebracht werden.For example, the analysis device can be designed as a chromatographic sample separation device, in particular for liquid chromatography or as an HPLC. Due to the described configuration of the fluid valve, the high pressures during operation of an HPLC can be applied without the risk of a significant leakage.
Das Probentrenngerät kann ein mikrofluidisches Messgerät, ein Life Science-Gerät, ein Flüssigkeitschromatographiegerät, ein Gaschromatographiegerät, eine HPLC (High Performance Liquid Chromatography), eine UHPLC-Anlage oder ein SFC- (superkritische Flüssigkeitschromatographie) Gerät sein. Allerdings sind viele andere Anwendungen möglich.The sample separation device can be a microfluidic measuring device, a life science device, a liquid chromatography device, a gas chromatography device, an HPLC (High Performance Liquid Chromatography), a UHPLC system or an SFC (supercritical liquid chromatography) device. However, many other applications are possible.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Probentrenneinrichtung als chromatographische Trenneinrichtung, insbesondere als Chromatographietrennsäule, ausgebildet sein. Bei einer chromatographischen Trennung kann die Chromatographietrennsäule mit einem Adsorptionsmedium, versehen sein. An diesem kann die fluidische Probe aufgehalten werden und erst nachfolgend bei Anwesenheit einer spezifischen Lösungsmittelzusammensetzung fraktionsweise wieder abgelöst werden, womit die Trennung der Probe in ihre Fraktionen bewerkstelligt wird.According to one exemplary embodiment, the sample separation device can be designed as a chromatographic separation device, in particular as a chromatography separation column. In the case of a chromatographic separation, the chromatographic separation column can be provided with an adsorption medium. The fluidic sample can be stopped at this and only subsequently be detached again in fractions when a specific solvent composition is present, with which the separation of the sample into its fractions is accomplished.
Eine analytische Pumpe zum Fördern von Fluid kann zum Beispiel dazu eingerichtet sein, das Fluid bzw. die mobile Phase mit einem hohen Druck, zum Beispiel einige 100 bar bis hin zu 1000 bar und mehr, durch das System hindurchzubefördern.An analytical pump for conveying fluid can, for example, be set up to convey the fluid or the mobile phase through the system at a high pressure, for example a few 100 bar up to 1000 bar and more.
Das Probentrenngerät kann einen Probeninjektor zum Einbringen der Probe in den fluidischen Trennpfad aufweisen. Ein solcher Probeninjektor kann eine mit einem Sitz koppelbare Injektionsnadel in einem entsprechenden Flüssigkeitspfad aufweisen, wobei die Nadel aus diesem Sitz herausgefahren werden kann, um Probe aufzunehmen, wobei nach dem Wiedereinführen der Nadel in den Sitz die Probe sich in einem Fluidpfad befindet, der, zum Beispiel durch das Schalten eines Fluidventils, in den Trennpfad des Systems hineingeschaltet werden kann, was zum Einbringen der Probe in den fluidischen Trennpfad führt. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann ein Probeninjektor bzw. Sampler mit einer Nadel verwendet werden, die ohne Sitz betrieben wird.The sample separation device can have a sample injector for introducing the sample into the fluidic separation path. Such a sample injector can have an injection needle that can be coupled to a seat in a corresponding fluid path, with the needle being able to be moved out of this seat in order to take up a sample, with the sample being in a fluid path after reinserting the needle into the seat, which, for For example, by switching a fluid valve, it can be switched into the separation path of the system, which leads to the introduction of the sample into the fluidic separation path. In another embodiment of the invention, a sample injector can be used with a needle that operates without a seat.
Das Probentrenngerät kann einen Fraktionssammler zum Sammeln der getrennten Komponenten aufweisen. Ein solcher Fraktionssammler kann die verschiedenen Komponenten der aufgetrennten Probe zum Beispiel in verschiedene Flüssigkeitsbehälter führen. Die analysierte Probe kann aber auch einem Abflussbehälter zugeführt werden.The sample separation device may include a fraction collector for collecting the separated components. Such a fraction collector can lead the different components of the separated sample into different liquid containers, for example. However, the analyzed sample can also be fed to an outflow container.
Vorzugsweise kann das Probentrenngerät einen Detektor zur Detektion der getrennten Komponenten aufweisen. Ein solcher Detektor kann ein Signal erzeugen, welches beobachtet und/oder aufgezeichnet werden kann, und welches für die Anwesenheit und Menge der Probenkomponenten in dem durch das System fließenden Fluid indikativ ist.The sample separation device can preferably have a detector for detecting the separated components. Such a detector can generate a signal which can be observed and/or recorded and which is indicative of the presence and quantity of the sample components in the fluid flowing through the system.
Figurenlistecharacter list
Andere Ziele und viele der begleitenden Vorteile von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden leicht wahrnehmbar werden und besser verständlich werden unter Bezugnahme auf die folgende detailliertere Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen. Merkmale, die im Wesentlichen oder funktionell gleich oder ähnlich sind, werden mit denselben Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt ein HPLC-System als Analysegerät mit einem Fluidventil gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. -
2 bis6 zeigen unterschiedliche Ansichten eines Fluidventils eines Analysegerätes gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. -
7 zeigt ein Fluidventil eines Analysegerätes gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
1 shows an HPLC system as an analysis device with a fluid valve according to an exemplary embodiment of the invention. -
2 until6 show different views of a fluid valve of an analysis device according to an exemplary embodiment of the invention. -
7 12 shows a fluid valve of an analyzer according to another exemplary embodiment of the invention.
Die Darstellung in der Zeichnung ist schematisch.The representation in the drawing is schematic.
Bevor bezugnehmend auf die Figuren exemplarische Ausführungsbeispiele beschrieben werden, sollen einige grundlegende Überlegungen zusammengefasst werden, basierend auf denen exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung abgeleitet worden sind.Before exemplary embodiments are described with reference to the figures, some basic considerations should be summarized, on the basis of which exemplary embodiments of the invention were derived.
Eine Statorkomponente (auch als Stator bezeichnet) und eine Rotordichtung (auch als Rotorkomponente oder Rotor bezeichnet) eines Fluidventils sind im Betrieb hoher Beanspruchung ausgesetzt und werden daher von Zeit zu Zeit (beispielsweise einmal jährlich) ausgetauscht oder gewartet. Um hohen Fluiddrücken (zum Beispiel mindestens 1000 bar) fluiddicht standhalten zu können, werden die besagten Ventilblöcke (d.h. Stator und Rotor) mittels einer Vorspanneinrichtung (insbesondere ein Tellerfederpaket) im Betrieb mit einer mechanischen Vorspannung gegeneinander gepresst. Soll ein Ventilblock ausgewechselt oder gewartet werden, drückt die Vorspanneinrichtung herkömmlich nach Abschrauben des Stators den Rotor nach außen. Dies kann beim Zusammenbau der Neuteile zu einer Beschädigung des Stators und/oder des Rotors führen, wenn beispielsweise unter der einwirkenden Vorspannung eine Kante von einem der Ventilblöcke gegen eine Kontaktfläche des anderen Ventilblocks stößt. Herkömmliche Ansätze zur Verringerung der Beschädigungsgefahr sind kompliziert und schwierig zu handhaben.A stator component (also referred to as a stator) and a rotor seal (also referred to as a rotor component or rotor) of a fluid valve are subjected to high stress during operation and are therefore replaced or serviced from time to time (e.g. once a year). In order to be able to withstand high fluid pressures (e.g. at least 1000 bar) in a fluid-tight manner, the said valve blocks (i.e. stator and rotor) are pressed against one another with a mechanical preload during operation by means of a preload device (in particular a disk spring assembly). If a valve block is to be replaced or serviced, the pretensioning device conventionally presses the rotor outwards after the stator has been unscrewed. When assembling the new parts, this can lead to damage to the stator and/or the rotor if, for example, an edge of one of the valve blocks abuts against a contact surface of the other valve block under the applied preload. Traditional approaches to reducing the risk of damage are complicated and difficult to use.
Exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung stellen Lösungen bereit, die ein planparalleles und somit beschädigungsfreies Montieren und Demontieren eines Stator-Rotor-Fluidventils ermöglichen, wobei zum Demontieren und/oder Montieren des Stator-Rotor-Fluidventils die Vorspannung zwischen Stator und Rotor mittels einer Entlastungseinrichtung gezielt abgebaut werden kann. Empfindliche Teile können für die Handhabung aus einem Gefahrenbereich herausgeführt werden. Eine Kraftbeaufschlagung der Stator-Rotor-Anordnung kann während deren Handhabung gezielt vermieden werden.Exemplary embodiments of the invention provide solutions that allow a plane-parallel and thus damage-free mounting and Enable disassembly of a stator-rotor fluid valve, wherein for disassembling and/or assembling the stator-rotor fluid valve, the preload between the stator and the rotor can be reduced in a targeted manner by means of a relief device. Sensitive parts can be taken out of a hazardous area for handling. The application of force to the stator-rotor assembly can be specifically avoided during handling.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel eines ersten Aspekts der Erfindung wird eine Entlastungseinrichtung für ein Fluidventil zur selektiven Entlastung von gegenseitig vorspannbaren Ventilblöcken mittels eines Kippmechanismus realisiert. Durch eine vorzugsweise randseitige Kippbetätigung des Kippmechanismus kann unter vorteilhaftem Einsatz einer Hebelwirkung an achszentraler Position eine axiale Kraft auf eine Vorspanneinrichtung ausgeübt werden, wodurch diese von den Ventilblöcken weggedrängt wird. Dies führt zu einer Entlastung der Ventilblöcke, die daher ohne oder mit verringerter Vorspannung und somit ohne Beschädigungsgefahr gehandhabt (beispielsweise ausgetauscht oder gewartet) werden können. Somit kann auch ein Benutzer ohne besondere Spezialfähigkeiten Verschleißkomponenten des Fluidventils ohne Beschädigungsgefahr austauschen oder warten. Zum Beispiel kann ein solches Fluidventil mit einer Entlastungsschraube ausgestattet werden, die den Kippmechanismus zum Trennen einer Rotor-Stator-Verbindung betätigt.According to an exemplary embodiment of a first aspect of the invention, a relief device for a fluid valve for the selective relief of mutually prestressable valve blocks is realized by means of a tilting mechanism. By preferably tilting the tilting mechanism at the edge, an axial force can be exerted on a prestressing device, with the advantageous use of a lever effect, at a position central to the axis, as a result of which this is pushed away from the valve blocks. This relieves the pressure on the valve blocks, which can therefore be handled (for example replaced or serviced) without or with reduced preload and thus without the risk of damage. Thus, even a user without any special skills can replace or maintain wearing components of the fluid valve without risk of damage. For example, such a fluid valve can be equipped with a relief screw that actuates the tilting mechanism to break a rotor-stator connection.
Beispielsweise kann ein Tellerfederpaket mittels der Entlastungseinrichtung vom Rotor weggedrängt werden, wodurch der Rotor gegenüber dem Stator entlastet wird. In dem resultierenden kraftfreien Zustand kann nun kann der Stator vom Rotor abgenommen werden, beispielsweise durch Abschrauben von Verbindungsschrauben. Nachdem der Stator und/oder der Rotor gereinigt, gewartet und/oder zumindest teilweise ausgetauscht worden ist oder sind, kann noch im kraftfreien Zustand der Stator wieder am Rotor montiert werden, beispielsweise durch Aufschrauben von Verbindungsschrauben. Danach kann das Tellerfederpaket durch abermalige Betätigung der Entlastungseinrichtung so beeinflusst werden, dass die Vorspannung zwischen Stator und Rotor wieder aufgebaut wird.For example, a set of disc springs can be pushed away from the rotor by means of the relief device, as a result of which the rotor is relieved in relation to the stator. In the resulting force-free state, the stator can now be removed from the rotor, for example by unscrewing connecting screws. After the stator and/or the rotor has been cleaned, serviced and/or at least partially replaced, the stator can be reassembled on the rotor while it is still in a force-free state, for example by unscrewing connecting screws. After that, the disk spring assembly can be influenced by repeated actuation of the relief device in such a way that the preload between the stator and the rotor is built up again.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel eines zweiten Aspekts der Erfindung wird eine Entlastungseinrichtung für ein Fluidventil zur selektiven Entlastung von gegenseitig vorspannbaren Ventilblöcken, von denen einer ein Stator (und der andere vorzugsweise ein Rotor) ist, statorseitig betätigt. Mit anderen Worten kann die Entlastungseinrichtung zum Entlasten der Ventilblöcke von einem Benutzer mit Blickrichtung auf den bzw. Zugang zu dem Stator betätigt werden. Dadurch kann der Benutzer in unkomplizierter Weise nicht nur einen Zugang zu Stator-Ports erlangen, sondern von derselben Position aus auch die Vorspannung zwischen dem Stator und dem Rotor bedarfsweise reduzieren oder eliminieren. Die Einflussnahme auf die Vorspannung kann somit von einer für den Benutzer gut zugänglichen Seite aus erreicht werden. Die beschriebenen Maßnahmen erlauben eine Betätigung der Entlastungseinrichtung von der Statorseite aus, ohne dass das gesamte Fluidventil aus einer Einbausituation in einem Analysegerät heraus demontiert werden muss.According to an exemplary embodiment of a second aspect of the invention, a fluid valve relief device for selectively relieving mutually biasable valve blocks, one of which is a stator (and the other preferably a rotor), is actuated on the stator side. In other words, the relief device for relieving the valve blocks can be actuated by a user with a view towards or access to the stator. This allows the user to not only gain access to stator ports in an uncomplicated manner, but also to reduce or eliminate the bias between the stator and the rotor as required from the same position. The influence on the preload can thus be achieved from a side easily accessible to the user. The measures described allow the relief device to be actuated from the stator side without the entire fluid valve having to be dismantled from an installation situation in an analysis device.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel eines dritten Aspekts der Erfindung wird eine Entlastungseinrichtung für ein Fluidventil zur selektiven Entlastung von gegenseitig vorspannbaren Ventilblöcken mittels an schiefen Ebenen aufeinander abgleitenden Kraftübertragungskörpern bewerkstelligt. Die besagten schiefen Ebenen gleiten bei Betätigung mittels einer Betätigungseinrichtung aufeinander kraftumleitend ab und lösen dadurch eine Verringerung der zwischen den Ventilblöcken einwirkenden Vorspannkraft aus. Auf diese Weise kann die Vorspannkraft zwischen den Ventilblöcken unkompliziert, ohne delikate Prozesse und beschädigungsfrei abgesenkt werden.According to an exemplary embodiment of a third aspect of the invention, a relief device for a fluid valve for the selective relief of mutually pretensionable valve blocks is brought about by means of force transmission bodies sliding on one another on inclined planes. When actuated by means of an actuating device, said inclined planes slide off one another in a force-diverting manner and thereby trigger a reduction in the prestressing force acting between the valve blocks. In this way, the preload force between the valve blocks can be lowered in an uncomplicated manner, without delicate processes and without damage.
Insbesondere kann gemäß exemplarischen Ausführungsbeispielen der Erfindung eine Entlastungsschraube für ein rotatorisches Ventil bereitgestellt werden. Vorteilhaft kann hierbei ein (vorzugsweise frontseitiger) Entlastungsmechanismus hinsichtlich der axialen Kraftbeaufschlagung zwischen Rotor und Stator des Rotationsventils zum Einsatz kommen. Dies erlaubt es, dass beispielsweise der Stator kraftfrei und somit ohne Beschädigungsgefahr ausgewechselt werden kann. Besonders vorteilhaft kann zum zeitweisen Ausschalten der Vorspannung zwischen Stator und Rotor ein Kippmechanismus zum axialen Entlasten zwischen Rotor und Stator zum Einsatz kommen. Exemplarische Ausführungsbeispiele schaffen somit eine mechanische Vorrichtung, mit der die Rotor- und Statorteile eines Fluidventils im eingebauten Zustand ausgetauscht werden können. Vorteilhaft kann hierbei eine planparallele Montage einer hochempfindlichen Rotor-Stator-Schnittstelle sichergestellt werden, und zwar ohne die Notwendigkeit von speziellen Geräten oder Werkzeugen. Dadurch kann zuverlässig vermieden werden, dass das Fluidventil während der Wartung oder Installation beschädigt wird. Ferner kann eine parallele Ausrichtung der Kontaktflächen des Stators und des Rotors gewährleistet werden. Dies wirkt sich positiv auf die Lebensdauer des Fluidventils aus. Die beschriebene Konstruktion stellt sicher, dass die Oberflächen der Rotor-Stator-Anordnung ohne Beschädigung und in einer ebenen parallelen Ausrichtung montiert werden können.In particular, according to exemplary embodiments of the invention, a relief screw for a rotary valve can be provided. A relief mechanism (preferably on the front) with regard to the axial application of force between the rotor and the stator of the rotary valve can advantageously be used here. This allows, for example, the stator to be replaced without force and thus without risk of damage. A tilting mechanism for axially relieving the load between the rotor and the stator can be used particularly advantageously for temporarily switching off the prestress between the stator and the rotor. Exemplary embodiments thus provide a mechanical device that can be used to interchange the rotor and stator parts of a fluid valve when installed. Advantageously, a plane-parallel assembly of a highly sensitive rotor-stator interface can be ensured here, without the need for special devices or tools. This can reliably prevent the fluid valve from being damaged during maintenance or installation. Furthermore, a parallel alignment of the contact surfaces of the stator and the rotor can be ensured. This has a positive effect on the service life of the fluid valve. The construction described ensures that the surfaces of the rotor-stator assembly can be assembled without damage and in a plane parallel alignment.
Vorteilhaft kann gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung eine von der leicht zugänglichen Ventilseite aus betätigbare Verstellschraube verwendet werden, um die Tellerfedereinheit und die Rotorwelle mit der Rotordichtung linear in einer geraden Linie und axial vom Stator weg zu bewegen.Advantageously, according to an exemplary embodiment of the invention, an adjusting screw operable from the easily accessible side of the valve can be used to linearly move the disk spring assembly and the rotor shaft with the rotor seal in a straight line and axially away from the stator.
Eine Probenaufgabeeinheit, die auch als Injektor 40 bezeichnet werden kann, ist zwischen der analytischen Pumpe 20 und der Probentrenneinrichtung 30 angeordnet, um eine Probenflüssigkeit bzw. eine fluidische Probe aus einem Probenbehälter 137 zunächst in ein Probenaufnahmevolumen 133 in einem (nur schematisch dargestellten) Injektorpfad 123 aufzunehmen, und nachfolgend durch Schalten eines als Injektionsventil ausgebildeten Fluidventils 100 des Injektors 40 in einen fluidischen Trennpfad 115 zwischen analytische Pumpe 20 und Probentrenneinrichtung 30 einzubringen. Das Aufnehmen von fluidischer Probe aus dem Probenbehälter 137 kann insbesondere dadurch erfolgen, dass eine Probennadel 117 aus einem Probensitz 119 herausgefahren und in den Probenbehälter 137 hineingefahren wird, mittels einer Spritzenpumpe 121 als Dosiereinrichtung fluidische Probe aus dem Probenbehälter 137 durch die Probennadel 117 in das Probenaufnahmevolumen 133 eingesaugt wird, und die Probennadel 117 dann wieder in den Nadelsitz 115 hineingefahren wird.A sample application unit, which can also be referred to as an
Die stationäre Phase der Probentrenneinrichtung 30 ist dazu vorgesehen, Komponenten der Probe zu separieren. Ein Detektor 50, der eine Flusszelle aufweisen kann, detektiert separierte Komponenten der Probe. Ein Fraktionierungsgerät oder Fraktionierer 60 kann dazu vorgesehen werden, separierte Komponenten der Probe in dafür vorgesehene Behälter auszugeben. Nicht mehr benötigte Flüssigkeiten können in einen Abflussbehälter bzw. in eine Wasteleitung (nicht gezeigt) ausgegeben werden.The stationary phase of the
Während ein Flüssigkeitspfad zwischen der analytischen Pumpe 20 und der Probentrenneinrichtung 30 typischerweise unter Hochdruck steht, wird die Probenflüssigkeit unter Normaldruck zunächst in einen vom diesem Flüssigkeitspfad getrennten Bereich, nämlich die Probenschleife bzw. das Probenaufnahmevolumen 133, der Probenaufgabeeinheit bzw. des Injektors 40 eingegeben. Danach wird die Probenflüssigkeit in den unter Hochdruck stehenden Trennpfad 115 eingebracht. Unter einer Probenschleife als Probenaufnahmevolumen 133 (auch als Sample Loop bezeichnet) kann ein Abschnitt einer Fluidleitung verstanden werden, der zum Aufnehmen bzw. Zwischenspeichern einer vorgegebenen Menge von fluidischer Probe ausgebildet ist. Vorzugsweise wird noch vor dem Zuschalten der zunächst unter Normaldruck stehenden Probenflüssigkeit in dem Probenaufnahmevolumen 133 in den unter Hochdruck stehenden Trennpfad 115 der Inhalt des Probenaufnahmevolumens 133 mittels der Spritzenpumpe 121 auf und sogar über den Systemdruck des als HPLC ausgebildeten Analysegeräts 10 gebracht. Der Systemdruck ist hierbei der Hochdruck im Trennpfad 115. Eine Steuereinrichtung 70 steuert die einzelnen Komponenten 20, 25, 30, 40, 50, 60, 100, etc., des Analysegeräts 10.While a liquid path between the
Ein Detail 125 in
Im Betrieb des Analysegeräts 10 kann das Fluidventil 100 höchsten Drücken ausgesetzt sein, da insbesondere die analytische Pumpe 20 Fluid mit einem Druck von beispielsweise 1000 bar oder mehr durch das Fluidventil 100 fördert. Um eine fluiddichte Verbindung zwischen dem ersten Ventilblock 102 und dem zweiten Ventilblock 186 zu erreichen, kann daher eine in dem Detail 125 dargestellte Vorspanneinrichtung 130 in Form eines Tellerfederpakets eine mechanische Vorspannung auf die als Rotor ausgebildete zweite Ventilkomponente 186 aufbringen. Dadurch wird im Betrieb des Analysegeräts 10 die zweite Ventilkomponente 186 dichtend gegen die erste Ventilkomponente 102 gepresst. Genauer gesagt werden der erste Ventilblock 102 und der zweite Ventilblock 186 an miteinander fluiddicht in Kontakt bringbaren Kontaktflächen 110, 112 gegeneinander vorgespannt. An den Kontaktflächen 110, 112 münden die fluidführenden Strukturen 106, 108, die dort auch in Fluidverbindung miteinander gebracht werden.During operation of the
Aufgrund der hohen mechanischen Belastung, die auf die Ventilblöcke 102, 186 im Betrieb des Fluidventils 100 bzw. des Analysegeräts 10 einwirkt, benötigen die Ventilblöcke 102, 186 von Zeit zu Zeit Wartung oder Austausch. Um die Handhabung der Ventilblöcke 102, 186 zur Wartung bzw. zum Austausch ohne eine Gefahr der Beschädigung der Kontaktflächen 110, 112 zu ermöglichen, ist bei dem Fluidventil 100 eine in
Im Weiteren werden bezugnehmend auf
Das dargestellte Fluidventil 100 ist zum Beispiel zur Verwendung in einem Analysegerät 10 zum Analysieren einer fluidischen Probe geeignet, kann aber auch anderweitig eingesetzt werden. Das Fluidventil 100 weist einen als Stator ausgebildeten ersten Ventilblock 102 mit ersten fluidführenden Strukturen 106 in Form von Ports auf, die bis zu einer Kontaktfläche 110 des ersten Ventilblocks 102 reichen und dort freigelegt sind. Ferner umfasst das Fluidventil 100 einen als Rotor ausgebildeten zweiten Ventilblock 186 mit zweiten fluidführenden Strukturen 108 in Form von Nuten, die bis zu einer Kontaktfläche 112 das zweiten Ventilblocks 186 reichen und dort freigelegt sind. Abhängig von einem Drehzustand des zweiten Ventilblocks 186 relativ zu dem ersten Ventilblock 102 können definierte fluidische Kopplungszustände bzw. fluidische Entkopplungszustände zwischen den fluidführenden Strukturen 106, 108 ausgebildet werden. Der zweite Ventilblock 186 ist an oder in einem Hauptkörper 104 aufgenommen, der mit dem ersten Ventilblock 102 verbunden, beispielsweise verschraubt werden kann.The illustrated
Wird zwischen den Ventilblöcken 102, 186 Fluid (beispielsweise eine mobile Phase und/oder eine fluidische Probe) transportiert, werden der erste Ventilblock 102 und der zweite Ventilblock 186 miteinander fluiddicht in Kontakt gebracht und daher an den Kontaktflächen 110, 112 gegeneinander vorgespannt. Dies wird mittels einer Vorspanneinrichtung 130 bewerkstelligt, die im gezeigten Ausführungsbeispiel als Tellerfederpaket ausgebildet ist. Anschaulich erzeugt die Vorspanneinrichtung 130 eine in axialer Richtung wirkende mechanische Vorspannkraft, die den zweiten Ventilblock 186 fluiddicht gegen den ersten Ventilblock 102 presst.If fluid (e.g. a mobile phase and/or a fluidic sample) is transported between the valve blocks 102, 186, the
Um die Ventilblöcke 102, 186 an ihren Kontaktflächen 110, 112 beispielsweise vorübergehend mechanisch zu entlasten (zum Beispiel zur beschädigungsfreien Wartung oder zum beschädigungsfreien Austausch der Ventilblöcke 102 und/oder 186), ist an dem Fluidventil 100 eine Entlastungseinrichtung 114 vorgesehen. Vorteilhaft ist die Entlastungseinrichtung 114 mit einem Kippmechanismus 116 ausgerüstet. Durch Betätigen einer Betätigungseinrichtung 162 der Entlastungseinrichtung 114 kann der Kippmechanismus 116 verkippt werden, wodurch eine Entlastung an den Kontaktflächen 110, 112 zwischen dem ersten Ventilblock 102 und dem zweiten Ventilblock 186 bewirkt wird. Die Funktionsweise des Kippmechanismus 116 wird unten näher beschrieben.A
Die vorübergehende Entlastung zwischen den Ventilblöcken 102, 186 durch Betätigen des Kippmechanismus 116 wird vorteilhaft durch die ventilvorderseitig, frontseitig bzw. statorseitig zugängliche Entlastungseinrichtung 114 ausgelöst. Die statorseitige Zugänglichkeit der Entlastungseinrichtung 114 von einer Statorseite 118 bzw. von dem statorseitigen Blickwinkel gemäß der linken Seite von
Wie am besten in
Wiederum bezugnehmend auf
Vorteilhaft erstreckt sich die Einführöffnung 134 schräg von der Statorseite 118 aus in eine an den Stator angrenzenden Seitenfläche des Hauptkörpers 104 hinein, sodass das aus der Einführöffnung 134 hervorstehende Ende des Betätigungswerkzeugs 136 einem Benutzer an der Statorseite 118 zugewandt ist. Dies führt zu einem hohen Bedienungskomfort und zu einer ergonomischen Betätigbarkeit der Betätigungseinrichtung 162. Der an der Einführöffnung 134 gebildete Anschlag 138 für die Betätigungseinrichtung 162 ist so konfiguriert, dass die Betätigungseinrichtung 162 an dem Anschlag 138 anschlägt, wenn eine Entlastung der Ventilblöcke 102, 186 deaktiviert ist, d.h. wenn die Ventilblöcke 102, 186 mittels der Vorspanneinrichtung 130 gegenseitig vorgespannt sind. Wird ausgehend von dem Betriebszustand gemäß
Am besten in
Im vorderen Bereich des Rotors angeordnet und daher dem Stator zugewandt ist ein erstes Lager 146 zum axial verschieblichen und radial zentrierenden Lagern des zweiten Ventilblocks 186. Das erste Lager 146 ist hier beispielsweise als Kugellager ausgeführt, kann aber auch ein Gleitlager o.ä. sein. Darüber hinaus ist im hinteren Bereich des Rotors, d.h. dem Stator abgewandt, ein axial unverschiebliches zweites Lager 148 zum Aufnehmen von Kräften der Vorspanneinrichtung 130 vorgesehen. Das zweite Lager 140 ist ebenfalls ein Kugellager.A
Am besten in
So weist das Gehäuseteil 150 eine Verdrehsicherung 152 für das gesamte Fluidventil 100 bei einem Drehantrieb der Antriebswelle 160 durch eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung auf. Ist das Fluidventil 100 beispielsweise in einem Analysegerät 10 eingebaut, so verhindert die Verdrehsicherung 152 ein Verdrehen des Fluidventils 100 als Ganzes gegenüber einer Einbausituation.The
Darüber hinaus weist das Gehäuseteil 150 eine Verdrehsicherung 154 zum Verhindern des Verdrehens der oben beschriebenen Einstelleinrichtung 140 zum Einstellen der mittels der Vorspanneinrichtung 130 generierten Vorspannkraft zwischen dem ersten Ventilblock 102 und dem zweiten Ventilblock 186 auf. Bezugszeichen 178 in
Darüber hinaus enthält das Gehäuseteil 150 eine Transponderaufnahme 156 zum Aufnehmen eines Transponders, beispielsweise eines RFID-Transponders. Ein solcher Transponder dient zum Beispiel zum Identifizieren oder Nachverfolgen des Fluidventils 100.In addition, the
Überdies enthält das Gehäuseteil 150 einen Verlierschutz 158 zum Schutz der Antriebswelle 160 des als Rotor ausgebildeten zweiten Ventilblocks 186. Die Antriebswelle 160 kann mittels einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung (zum Beispiel ein Elektromotor) gedreht werden, wenn der Rotor zum Schalten des Fluidventils 100 drehen soll. Der Verlierschutz 158 des Gehäuseteils 150 hält die Antriebswelle 160 an dem Fluidventil 100.In addition, the
Das dargestellte Fluidventil 100 kann, wie bereits ausgeführt, in einem Analysegerät 10 (beispielsweise einer HPLC) zum Analysieren einer fluidischen Probe zum Einsatz kommen, beispielsweise als Injektionsventil eines Injektors 40. Im Betrieb des Analysegeräts 10 kann mittels der Vorspanneinrichtung 130 ein Vorspannen des ersten Ventilblocks 102 und des zweiten Ventilblocks 186 gegeneinander durch fluiddichtes in Kontakt Bringen der Kontaktflächen 110, 112 bewerkstelligt werden, um eine fluiddichte Verbindung auszubilden. Nachfolgend kann eine zu trennende fluidische Probe bzw. eine mobile Phase zwischen den ersten fluidführenden Strukturen 106 und den zweiten fluidführenden Strukturen 108 in definierter Weise transferiert werden. Aufgrund der im Betrieb hohen mechanischen Belastung des Fluidventils kann es erforderlich werden, den ersten Ventilblock 102 und/oder den zweiten Ventilblock 186 nach einer gewissen Betriebszeit zu warten oder auszuwechseln. Um die Ventilblöcke 102, 186 ohne die Gefahr einer Beschädigung warten oder auswechseln zu können, wird zuvor die Entlastungseinrichtung 114 aktiviert, um eine Entlastung an den Kontaktflächen 110, 112 zwischen dem ersten Ventilblock 102 und dem zweiten Ventilblock 186 zu bewirken. Nach dem Betätigen der Entlastungseinrichtung 114 kann ein gefahrloses Austauschen oder Warten des ersten Ventilblocks 102 und/oder des zweiten Ventilblocks 186 durchgeführt werden. Nach dem Austauschen oder Warten kann ein nochmaliges Betätigen der Entlastungseinrichtung 114 erfolgen, um wieder ein gegenseitiges Vorspannen an den Kontaktflächen 110, 112 zwischen dem ersten Ventilblock 102 und dem zweiten Ventilblock 186 zu bewirken. Nun kann der Betrieb des Analysegeräts 10 wieder aufgenommen werden.As already explained, the
Die mittels der Entlastungseinrichtung 114 herbeiführbare Entlastung zwischen den Ventilblöcken 102, 186 wird nachfolgend noch einmal zusammenfassend beschrieben: Die als Schraube ausgebildete Betätigungseinrichtung 162 drückt auf den als Ring ausgebildeten Kipphebel 126, der als Hebel um einen Drehpunkt 180 wirken kann. Der Ring hat ferner einen Drehpunkt 182 auf der Stoßfläche zu dem Kraftübertragungskörper 176, was zu einer Kraft in axialer Richtung führt. Diese Kraft wirkt gegen die als Federpaket ausgebildete Vorspanneinrichtung 130. Im Normalbetrieb drückt die Federkraft den als Rotor ausgebildeten zweiten Ventilblock 186 gegen den als Stator ausgebildeten ersten Ventilblock 102. Drückt aber die Betätigungseinrichtung 162 gegen den ringförmigen Kipphebel 126, wird die Vorspanneinrichtung 130 gemäß
Die als Betätigungsschraube ausgebildete Betätigungseinrichtung 162 hat auch den Anschlag 138, gegen den sie mit ausreichendem Drehmoment bei Linksdrehung geschraubt wird, wenn die Entlastungsfunktion nicht benötigt wird.The
Die beschriebene Anordnung des Fluidventils 100 ermöglicht einen zuverlässigen und wiederholgenauen Austausch von Ventilstatoren (siehe Bezugszeichen 102) und Rotordichtungen (siehe Bezugszeichen 186), ohne das gesamte Fluidventil 100 zu entfernen oder zu demontieren. Die Konstruktion dieses Fluidventils 100 zeichnet sich ferner dadurch aus, dass der mechanische Teil durch eine Dichtung 188 (beispielsweise ausgebildet als O-Ring) und ein radiales Kugellager (siehe Bezugszeichen 146) gegen eindringende Flüssigkeiten geschützt ist. Die Nähe zu den Rotor-Stator-Kontaktflächen 110, 112 sorgt für einen präzisen Rundlauf. Ein großzügig dimensionierbares Axiallager (siehe Bezugszeichen 148) kann hohe Überlast aufnehmen. An einem Taumelkompensator 192 des Rotors ist eine weitere Dichtung 194 (beispielsweise ausgebildet als O-Ring) angebracht, die als Selbstzentrierung zum Toleranzausgleich dient. Eine statorseitige Hauptfläche 198 des Taumelkompensators 192 kann planar sein, wohingegen eine rotorwellenseitige Hauptfläche 199 des Taumelkompensators 192 sphärisch sein kann.The described arrangement of the
Das als Kunststoffteil ausgebildete Gehäuseteil 150 mit mehreren integrierten Funktionen schützt die Baugruppe von hinten. Die Funktionen des als Kunststoffteil ausgebildeten Gehäuseteils 150 sind im Einzelnen:The
-Verdrehsicherung 152: Bekannte Ventile verwenden hierfür einen Metallstift, der in das Ventilgehäuse gepresst werden muss. Die Verdrehsicherung 152 verwendet hierfür eine Nase des Kunststoffteils und stützt sich mittels einer zweiten Nase im Metallgehäuse ab.
- - Transponderaufnahme 156: platzsparende und geschützte Aufnahme eines Transponders
- - Verdrehsicherung 154: Drehschutz für die als
Federvorspannmutter ausgebildete Einstelleinrichtung 140 - - Verlierschutz 158: Verlustsicherungsvorrichtung für die Rotor-
oder Antriebswelle 160. Bekannte Ventile verwenden zu diesem Zweck einen zusätzlichen Clip, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist auch derVerlierschutz 158 indas Gehäuseteil 150 integriert. - -
Verriegelungsfunktion 190, diedas Fluidventil 100 nach hinten schließt.
- - Transponder recording 156: space-saving and protected recording of a transponder
- - Anti-rotation device 154: Anti-rotation device for the
adjustment device 140 designed as a spring preload nut - Protection against loss 158: Loss protection device for the rotor or drive
shaft 160. Known valves use an additional clip for this purpose. - -
Locking function 190, which closes thefluid valve 100 backwards.
Das Fluidventil 100 gemäß
Das in
Das Fluidventil gemäß
Besagte Entlastungseinrichtung 114 ist mit aufeinander abgleitenden Kraftübertragungskörpern 120, 122 mit schiefen Ebenen 124 ausgerüstet. Die Entlastungseinrichtung 114 gemäß
Wirkt das Betätigungswerkzeug 136 auf die Betätigungseinrichtung 162 ein, kann dadurch ein oder mehrere Koppelkörper 181 in axialer Richtung bewegt werden. Wie dargestellt, kann auch ein solcher Koppelkörper 181 eine oder mehrere schiefe Ebenen 124 aufweisen. Der dargestellte Koppelkörper 181 mit schiefen Ebenen 124 wirkt mittels der kooperierenden schiefen Ebenen 124 auf den Kraftübertragungskörper 120 ein. Somit verschiebt der Koppelkörper 181 bei Betätigung der Betätigungseinrichtung 162 den Kraftübertragungskörper 120 in gemäß
Es sollte angemerkt werden, dass der Begriff „aufweisen“ nicht andere Elemente ausschließt und dass das „ein“ nicht eine Mehrzahl ausschließt. Auch können Elemente, die in Zusammenhang mit unterschiedlichen Ausführungsbeispielen beschrieben sind, kombiniert werden. Die numerischen Werte von Druck, Temperatur und Zeit in den Diagrammen sind ebenfalls als exemplarische Beispielwerte dargestellt. Es sollte auch angemerkt werden, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Schutzbereich der Ansprüche beschränkend ausgelegt werden sollen.It should be noted that the term "comprising" does not exclude other elements and that the "a" does not exclude a plural. Elements that are described in connection with different exemplary embodiments can also be combined. The numerical values of pressure, temperature and time in the diagrams are also shown as exemplary sample values. It should also be noted that any reference signs in the claims should not be construed as limiting the scope of the claims.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- EP 0309596 B1 [0002]EP 0309596 B1 [0002]
- WO 2022024028 A1 [0004]WO 2022024028 A1 [0004]
Claims (20)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102023105772.3A DE102023105772A1 (en) | 2023-03-08 | 2023-03-08 | Fluid valve for analyzer with mechanism for unloading valve blocks |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102023105772.3A DE102023105772A1 (en) | 2023-03-08 | 2023-03-08 | Fluid valve for analyzer with mechanism for unloading valve blocks |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102023105772A1 true DE102023105772A1 (en) | 2023-07-20 |
Family
ID=86990692
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102023105772.3A Pending DE102023105772A1 (en) | 2023-03-08 | 2023-03-08 | Fluid valve for analyzer with mechanism for unloading valve blocks |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102023105772A1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0309596B1 (en) | 1987-09-26 | 1993-03-31 | Hewlett-Packard GmbH | Pumping apparatus for delivering liquid at high pressure |
WO2022024028A1 (en) | 2020-07-30 | 2022-02-03 | Agilent Technologies, Inc. | Valve with axial angle compensation |
-
2023
- 2023-03-08 DE DE102023105772.3A patent/DE102023105772A1/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0309596B1 (en) | 1987-09-26 | 1993-03-31 | Hewlett-Packard GmbH | Pumping apparatus for delivering liquid at high pressure |
WO2022024028A1 (en) | 2020-07-30 | 2022-02-03 | Agilent Technologies, Inc. | Valve with axial angle compensation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE19901349C2 (en) | Fluid pressure cylinder with locking mechanism | |
EP3090196B1 (en) | Valve | |
EP3287679B1 (en) | Membrane valve | |
EP2218541B1 (en) | Quick clamping cylinder with check that the feeder fitting is present | |
EP2193282A1 (en) | Hydraulic element | |
EP0682749B1 (en) | High pressure pump for accurate dosing of liquids | |
DE102006019997A1 (en) | Suction and suction shut-off valve | |
DE102012107378B4 (en) | Switching valve for liquid chromatography, in particular high-pressure switching valve for high performance liquid chromatography | |
DE10393780T5 (en) | Verstärkerbaueinheit | |
DE102012107380B4 (en) | Switching valve, in particular high-pressure switching valve for high-performance liquid chromatography | |
DE10020867A1 (en) | Common-rail injector has nozzle needle end facing valve piston protruding into guide sleeve accommodating end of valve piston facing nozzle needle or pressure rod driven by valve piston | |
DE102023105772A1 (en) | Fluid valve for analyzer with mechanism for unloading valve blocks | |
DE102007044451A1 (en) | Connection plate for a hydrostatic piston machine | |
DE2448383C2 (en) | Temperature controlled valve | |
WO2020012404A1 (en) | Valve arrangement having valve module and base module | |
DE102022131947A1 (en) | High-pressure robust fluid delivery device | |
EP1703185A1 (en) | Coaxial valve | |
EP3169902A1 (en) | Screw compressor | |
DE4002755C2 (en) | Valve arrangement | |
DE19852409A1 (en) | Pressure relief valve, especially for vehicles | |
DE102021131443A1 (en) | Oscillation between valve bodies | |
DE102014018391B4 (en) | Sealing device | |
WO2023156907A1 (en) | Rotatably mounted sample needle for analyzer | |
DE102016125043A1 (en) | Pressure stable flow cell | |
EP1742243A1 (en) | Pressure switch |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R230 | Request for early publication |