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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Rohrverbindungsanschluss für eine Vorrichtung, in der ein Fluid unter hohem Druck verwendet wird, beispielsweise bei der Flüssigkeitschromatographie.
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STAND DER TECHNIK
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Bei der Flüssigkeitschromatographieanalyse wird eine mobile Phase, in die mit einem Autosampler eine Probe injiziert wird, in eine Analysensäule gepumpt. Die in die Analysensäule eingebrachte Probe wird in alle in der Probe enthaltenen Bestandteile getrennt und danach werden die einzelnen Bestandteile mit einem Detektor identifiziert.
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Bei der herkömmlichen Flüssigkeitschromatographieanalyse ist ein Rohrverbindungsanschluss, der zum Einstecken eines Rohres in die Analysensäule verwendet wird, im Allgemeinen aus einem Klemmring und einer Druckschraube hergestellt, um den Klemmring gegen eine Auflagefläche der Analysensäule zu drücken. Wenn der Druck einer zu pumpenden Flüssigkeit 40 bis 60 MPa beträgt, wird eine Druckkraft von der Druckschraube auf den Klemmring ausgeübt und der Klemmring wird so dicht gegen die Auflagefläche gedrückt, dass ein Endabschnitt des Klemmrings sich verformt und keine Lücke mehr zwischen dem Klemmring und der Auflagefläche verbleibt. Folglich hat der Klemmring die Funktion, die geförderte Flüssigkeit einzuschließen und das Rohr zu halten.
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In den letzten Jahren ist die Anwendung eines höheren Drucks (höher als oder gleich 100 MPa) als früher erforderlich, um den Analyseprozess schneller abzuschließen und eine genauere Trennung zu ermöglichen. Bei einer Konfiguration aus einem Klemmring und einer Druckschraube besteht aufgrund der Verwendung einer Flüssigkeit unter höherem Druck die Gefahr, dass der Klemmring das Rohr nicht zuverlässig halten kann, so dass das Rohr durch den Klemmring rutscht.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Ein Patentdokument 1 beschreibt einen Aufbau, bei dem das Rohr zwangsweise mit mechanischen Mitteln sowohl durch den Klemmring als durch eine zusätzlich angebrachte Rohrschelle gehalten wird.
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ZITIERLISTE
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Patentdokument
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- Patentdokument 1: JP2008-529003A
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Mit der Erfindung zu erreichendes Ziel
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Die Form eines Rohrverbindungsabschnitts der Analysensäule wird im Prinzip auf der Grundlage eines Strömungskanals für die Flüssigkeit der mobilen Phase, der Auflagefläche in einer konischen Form, gegen die der Klemmring gedrückt wird, und der Form der Druckschraube vom Schraubenmuttertyp bestimmt. Bei einigen Analysensäulen weist der Rohrverbindungsabschnitt eine Form auf, die sich so sehr von der anderer Analysensäulen unterscheidet, dass sich zum Beispiel die Tiefe eines Rohreinsteckabschnitts dieser Analysensäulen, in den das Rohr eingesteckt wird, sehr von der anderer Analysensäulen unterscheidet. Wenn ein Bediener daher das Rohr mit der Analysensäule verbindet, steckt er das Rohr in den Rohreinsteckabschnitt ein und schraubt die Druckschraube so fest, dass das Totvolumen verringert wird, während er das Rohr gleichzeitig gegen die Unterseite des Rohreinsteckabschnitts gedrückt hält. Daher ist es nötig, beide Hände zur Ausführung dieses Verbindungsvorgangs zu verwenden, was ein Problem hinsichtlich einer geringen Betriebseffizienz darstellt. Darüber hinaus besteht die Gefahr einer geringen Analysegenauigkeit aufgrund des Totvolumens, das durch Schwankungen der Druckkraft, die auf den Klemmring ausgeübt werden muss, zwischen Bedienern verursacht wird.
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Insbesondere wenn ein neues Analysenverfahren entwickelt wird, werden mehrere Analysensäulen so oft miteinander ausgetauscht, dass ein Rohrverbindungsanschluss wiederholt mehrfach verwendet werden muss.
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Weil das Rohr bei dem in Patentdokument 1 beschriebenen Verfahren jedoch durch eine Reibungskraft gehalten wird, muss in Radiusrichtung des Rohres ein hoher Druck angewendet werden, was dazu führen könnte, dass die Rohrschelle in das Rohr beißt und das Rohr verkratzt wird. Folglich ist es schwierig, einen Rohrverbindungsanschluss mehrfach zu verwenden, weil er das Rohr nicht ausreichend dicht halten kann.
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Rohrverbindungsanschlusses, der für eine superschnelle Flüssigkeitschromatographievorrichtung mit Hochdruckflüssigkeit verwendet wird und eine Verbesserung der Analysegenauigkeit sowie die wiederholte mehrfache Verwendung eines Rohrverbindungsanschlusses ermöglicht, wenn die Analysensäule gewechselt wird.
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Ein Rohrverbindungsanschluss nach einer Ausführungsform zum Erreichen des vorstehend genannten Ziels weist einen Klemmring mit einem Innenloch, in das ein Rohr eingesteckt wird, und einem Endabschnitt in Keilform, eine Druckschraube, die ein erstes Innenloch mit einem ersten Durchmesser (x1), in das das Rohr eingesteckt wird, und ein zweites Innenloch mit einem zweiten Durchmesser (x2), der sich von dem ersten Durchmesser (x1) unterscheidet, und einen Endabschnitt aufweist, in dem ein Ausnehmungsabschnitt zum Aufnehmen des anderen Endabschnitts des Klemmrings gebildet ist, eine erste elastische Körperstütze, die im Voraus an dem Rohr befestigt und in dem zweiten Innenloch angeordnet wird, einen elastischen Körper, der in dem zweiten Innenloch angeordnet wird und den elastischen Körper so stützt, dass das Rohr beweglich ist, eine zweite elastische Körperstütze mit einem Innenloch, in das das Rohr eingesteckt wird, die an der Druckschraube befestigt ist und einen Endabschnitt zum Stützen des in der Druckschraube angeordneten elastischen Körpers aufweist, eine Rohrschelle, die im Voraus an einer solchen Position des Rohres befestigt wird, dass der elastische Körper und die zweite elastische Körperstütze zwischen der ersten elastischen Körperstütze und der Rohrschelle angeordnet sind, und einen Rohrschellenhalter auf, der ein Innenloch aufweist, in das das Rohr eingesteckt wird, und einen Endabschnitt der Rohrschelle stützt.
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Die vorstehende Ausführungsform ermöglicht eine Verbesserung der Analysegenauigkeit und die wiederholte Verwendung eines Rohrverbindungsanschlusses, wenn die Analysensäule gewechselt wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt eine Grundkonfiguration der Flüssigkeitschromatographievorrichtung.
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2 zeigt einen Querschnitt des Aufbaus eines Rohrverbindungsanschlusses nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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3A zeigt einen ersten Verbindungszustand des Rohrverbindungsanschlusses und einer Analysensäule.
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3B zeigt einen zweiten Verbindungszustand des Rohrverbindungsanschlusses und der Analysensäule.
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3C zeigt einen dritten Verbindungszustand des Rohrverbindungsanschlusses und der Analysensäule.
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4A zeigt eine erste Beziehung zwischen der Länge eines hervorstehenden Abschnitts eines Rohres und eines elastischen Körperverformungsbetrags.
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4B zeigt eine zweite Beziehung zwischen der Länge eines hervorstehenden Abschnitts eines Rohres und eines elastische Körperverformungsbetrags.
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5 zeigt einen Querschnitt eines von weiteren Beispielen des Rohrverbindungsanschlusses.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM ZUR ANWENDUNG DER ERFINDUNG
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Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail erläutert.
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1 zeigt eine Grundkonfiguration der Flüssigkeitschromatographievorrichtung. Diese Vorrichtung weist eine Flüssigkeitszufuhrpumpe 101, einen Autosampler 102 zum Injizieren einer Probe, eine Analysensäule 103, einen Säulenofen 104, um die Analysensäule auf einer bestimmten konstanten Temperatur zu halten, und einen Detektor 105 auf.
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Der Rohrverbindungsanschluss, der in dieser Spezifikation erklärt werden soll, wird zum Verbinden der vorstehend erwähnten Analysensäule mit einem anderen Teil verwendet.
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Beispiel 1
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2 zeigt einen Querschnitt des Aufbaus eines Rohrverbindungsanschlusses nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Klemmring 201, der dazu dient, die Flüssigkeit dicht einzuschließen, weist einen Klemmring-Vorderteil 210 mit einem keilförmigen Querschnitt und einem Innenloch auf, in das ein Rohr 209 eingesteckt wird. Eine Druckschraube 202 weist einen Klemmring-Aufnahmeabschnitt 212, der zum Aufnehmen des Klemmrings 201 ausgebildet ist, und eine erste Schraube 213 zum Befestigen des Klemmrings 201 auf.
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Die Druckschraube 202 weist ein Innenloch mit einem ersten Durchmesser (x1), in das das Rohr 209 eingesteckt wird, und eine Hohlstruktur 215 auf, in der ein Innenloch mit einem zweiten Durchmesser (x2) gebildet ist, der größer ist als der erste Durchmesser (x1). In dem Innenloch mit dem zweiten Durchmesser (x2) werden das Rohr 209, ein elastischer Körperanschlag 204, der im Voraus an einer bestimmten Position des Rohres 209 befestigt wird, ein elastischer Körperanschlagring 205 und ein elastischer Körperanschlag 207 angeordnet. Der elastische Körperanschlag 207 wird an der Druckschraube 202 befestigt. Dadurch wird der elastische Körperanschlag 207 an der Druckschraube 202 angebracht, und das Rohr 209 wird durch den elastischen Körper 206 gestützt und kann sich in seiner Achsenrichtung bewegen.
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Eine Rohrschelle 208, die im Voraus an dem Rohr 209 befestigt wird, wird an einer Position angeordnet, die von dem Klemmring 201 entfernt ist, und ein Rohrschellenhalter 203 zum mechanischen Halten der Rohrschelle 208 ist so beschaffen, dass er mit der zweiten Schraube 214 im Eingriff steht und durch diese verriegelt ist. Wenn der Rohrschellenhalter 203 dicht auf die Druckschraube 202 geschraubt wird, entsteht eine Struktur, in der die Rohrschelle 208 das Rohr 209 hält.
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Weil das Rohr 209 nach der vorstehend beschriebenen Ausführungsform so beschaffen ist, dass es in seiner Achsenrichtung beweglich ist, kann der Rohrverbindungsanschluss an verschiedenen Arten von Analysensäulen angebracht werden, die unterschiedliche Rohreinstecktiefen aufweisen, indem die Druckschraube 202 angebracht wird, und es ist nicht nötig, die Druckschraube 202 aufzuschrauben, während das Rohr 209 eingedrückt wird, was im Gegensatz bei der herkömmlichen Rohrverbindung nötig ist.
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Darüber hinaus ermöglicht diese Ausführungsform eine Verbesserung der Analysegenauigkeit, weil die Schwankung des Totvolumens verringert wird.
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Darüber hinaus wird, weil die Rohrschelle 209, die im Voraus an dem Rohr 209 an einer Position entfernt von dem Klemmring 201 und dem Rohrschellenhalter 203 befestigt wird, an der Druckschraube 203 angebracht wird, ein Rohrverbindungsanschluss mit einer höheren Druckbeständigkeit realisiert.
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Weil bei dieser Ausführungsform ein Aufbau verwendet wird, bei dem die Rohrschelle 208 an einer bestimmten Position des Rohres 209 befestigt wird und der Rohrschellenhalter 203, der auf der Druckschraube 202 gehalten wird, an eine Position geändert wird, die für die Rohreinstecktiefe der Analysensäule geeignet ist, besteht außerdem keine Gefahr, das Rohr 209 zu beschädigen und die Rohrhaltekraft für verschiedene Rohreinstecktiefen der Analysensäulen zu verringern.
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Daher kann der Rohrverbindungsanschluss nach der vorliegenden Ausführungsform mehrfach verwendet werden. Bei einer vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann, obwohl der elastische Körperanschlag 207 so ausgeführt ist, dass er in die Druckschraube 202 eingeschraubt und mit dieser befestigt wird, der elastische Körperanschlag 207 mit anderen Befestigungsverfahren wie etwa Einpressen oder Crimpen befestigt werden. Darüber hinaus weist die vorliegende Ausführungsform den elastischen Körperanschlagring 205 auf, aber es ist möglich, diesen elastischen Körperanschlagring 205 wegzulassen, wenn der elastische Körperanschlag 204 so groß ausgeführt wird, dass der elastische Körperanschlag 206 den elastischen Körper 206 eigenständig stützen kann.
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Beispiel 2
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3A, 3B und 3C zeigen ein Beispiel für die Abfolge der Rohrverbindung mit dem in 2 gezeigten Aufbau des Rohrverbindungsanschlusses. Nachstehend wird die Abfolge der Schritte zum Herstellen der Rohrverbindung anhand der Zeichnungen erläutert.
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Bevor das Rohr 209 angeschlossen wird, wird der Rohrschellenhalter 203 gelöst, um ihn an eine Position zurückzubringen, wo der Rohrschellenhalter 203 im Verhältnis zu einem aus dem Klemmring 201 hervorstehenden Abschnitt 211 des Rohres 209 ausreichend weit von dem Klemmring 201 entfernt ist, wie in 3A gezeigt. Mit dem Rohrschellenhalter an dieser Position, kann der hervorstehende Abschnitt 211 in einen Rohreinsteckabschnitt 301 jeder der verschiedenen Arten von Analysensäulen eingesteckt werden. Als Nächstes wird die Druckschraube 202 mit dem Rohrverbindungsanschluss, wie in 3A gezeigt, an der Analysensäule 302 angebracht. Der so angebrachte Rohrverbindungsanschluss ist in 3B gezeigt.
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Wenn die Druckschraube 202 eingeschraubt wird, um sich der Analysensäule 302 zu nähern und in diese einzugreifen, kommt eine Endfläche des Rohres 209 mit der Unterseite des Rohreinsteckabschnitts 301 der Analysensäule 302 in Kontakt. Danach wird die Druckschraube 202 weiter eingeschraubt, um sie zur Analysensäule 302 hin zu bewegen, wobei sich das Rohr 209 in einer Richtung entgegengesetzt zur Richtung der Analysensäule in ihrer Richtung bewegt. Der elastische Körperanschlag 204, der an dem Rohr 209 befestigt ist, und der elastische Körperanschlagring 205 bewegen sich in derselben Richtung wie das Rohr 209 den elastischen Körper 206 verformt.
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Eine Gegenkraft des elastischen Körpers, die durch Verformung des elastischen Körpers 206 bewirkt wird, ist eine Kraft, die die Endfläche des Rohres 209 gegen die Unterseite des Rohreinsteckabschnitts 301 drückt, wodurch das Totvolumen zwischen der Analysensäule 302 und dem Rohreinsteckabschnitt 301 verringert wird. Wenn die Druckschraube 302 durch Drehen der Druckschraube 302 weiter aufgeschraubt wird, kommt das Klemmring-Vorderteil 210, das eine Keilform aufweist und auf dem Klemmring 201 gebildet ist, in Kontakt mit dem vorderen Klemmring-Stützabschnitt 303.
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Danach wird die Druckschraube 202 weiter aufgeschraubt, und eine Kraft wird auf den Klemmring-Aufnahmeabschnitt 212 ausgeübt. Dadurch wird aufgrund der Eigenschaften des Klemmring-Vorderteils 210 ein Druck auf den Klemmring 201, das Rohr 209, das Klemmring-Vorderteil 210 und den vorderen Klemmring-Stützabschnitt 303 ausgeübt, und eine Flüssigkeitsdichtfläche wird gebildet. Anschließend wird der Rohrschellenhalter 203, der gelöst worden ist, aufgeschraubt und gegen den Schellenhalter 208 gedrückt, der im Voraus an dem Rohr 209 befestigt worden ist, was zu einer erhöhten Rohrhaltekraft führt. Dieser Zustand ist in 3C gezeigt.
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Wie erläutert, kann ein Rohrverbindungsanschluss trotz einer Variation in dem Rohreinsteckabschnitt 301 mit einem Aufbau, bei dem die Rohrschelle 208, die im Voraus an dem Rohr 209 befestigt worden ist, durch die Stützkraft, die durch den elastischen Körper 206 auf das Rohr 209 ausgeübt wird und die abhängig ist von dem aus dem Klemmring 201 hervorstehenden Abschnitt 211 des Rohres 209 und einem elastischen Körperverformungsbetrag 401 des elastischen Körpers 206, auf dem Rohrschellenhalter 203 gehalten wird, mehrfach verwendet werden.
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Beispiel 3
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4A und 4B zeigen die Beziehungen zwischen der Länge eines hervorstehenden Abschnitts eines Rohres und dem Verformungsbetrag eines elastischen Körpers.
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4A zeigt einen Verbindungszustand zwischen dem Rohr und der Säule, wenn die Länge eines hervorstehenden Abschnitts 211 des Rohres lang ist, während 4B einen Verbindungszustand zwischen dem Rohr und der Säule zeigt, wenn der hervorstehende Abschnitt 211 des Rohres kurz ist. Wie in 4A und 4B gezeigt, ist der elastische Körperverformungsbetrag 401 des elastischen Körpers abhängig von der Länge des hervorstehenden Abschnitts 211. Genau genommen gilt, je kürzer der aus dem Klemmring-Vorderteil 210 hervorstehende Abschnitt 211 mit dem in den Rohreinsteckabschnitt 301 der Analysensäule 302 eingesteckten Rohr 209 ist, desto größer ist der elastische Körperverformungsbetrag 401 und desto größer ist der Abstand zwischen dem Klemmring 201 und der Rohrschelle 208. Eine auf die Unterseite des Rohreinsteckabschnitts 301 einwirkende Druckkraft ist so hoch, dass das Totvolumen verringert wird. Daher wird der Abstand, um den der Klemmring 201 und die Rohrschelle 208 voneinander getrennt sind, auf der Grundlage des hervorstehenden Abschnitts 211 und der durch den elastischen Körperverformungsbetrag 401 bestimmten Druckkraft bestimmt.
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Wenn ein Rohrverbindungsanschluss wie der vorstehend beschrieben auf eine Flüssigkeitschromatographievorrichtung mit der Flüssigkeitszufuhrpumpe 101, einer Injektionsvorrichtung, der Analysensäule 103, dem Detektor 105 und einer Datenverarbeitungsvorrichtung angewendet wird, wird das Auswechseln einer Analysensäule 103 gegen eine andere leichter. Darüber hinaus wird die Analysegenauigkeit verbessert, und es ist möglich, den Rohrverbindungsanschluss mehrmals zu verwenden. Zusätzlich kann die Bearbeitungszeit für die Entwicklung eines Analyseverfahrens verkürzt werden.
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Beispiel 4
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5 zeigt einen Querschnitt weiterer Beispiele des Rohrverbindungsanschlusses. Ein Klemmring 201 zum Abdichten der Flüssigkeit umfasst das Klemmring-Vorderteil 210 mit einem keilförmigen Querschnitt und einen gegenüberliegenden Endabschnitt 501, auf dem eine Schraube 506 mit umgekehrtem Gewinde gebildet ist, und weist ein Innenloch auf, in das das Rohr 209 eingesteckt wird.
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Die Druckfeder 202 weist einen Klemmring-Aufnahmeabschnitt 502 zum Aufnehmen des Klemmrings 201 auf. In dem Klemmring-Aufnahmeabschnitt 502 ist eine Schraubenmutter 507 mit umgekehrtem Gewinde gebildet, so dass sie mit der Schraube 506 mit umgekehrtem Gewinde, das auf dem gegenüberliegenden Endabschnitt 501 des Klemmrings 201 gebildet ist, in Eingriff steht.
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Durch Anwendung des vorstehend erwähnten Aufbaus wird verhindert, dass sich der Klemmring 201 dadurch löst, dass die Schraube mit umgekehrtem Gewinde auf dem Klemmring 201 in Eingriff mit der Schraubenmutter 507 mit umgekehrtem Gewinde in der Druckschraube 202 steht.
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Darüber hinaus weist die Druckschraube 202 eine Hohlstruktur 215 auf, die aus einem Innenloch mit einem ersten Durchmesser x1, in das das Rohr 209 eingesteckt wird, und einem weiteren Loch mit einem zweiten Durchmesser x2, der größer ist als der Durchmesser x1, gebildet ist. In dem Innenloch mit dem zweiten Durchmesser x2 werden das Rohr 209, die Rohrschelle 208, die im Voraus an einer bestimmten Position des Rohres 209 befestigt worden ist, eine konusplattenförmige elastische Körperstütze 503 und ein Rohrschellen-Stützelement 504 angeordnet. Die Rohrschelle 208 wird unter ständigem Druck zwischen dem plattenförmigen elastischen Körper 503 und dem Rohrschellen-Stützelement 504 gehalten, was bewirkt, dass das Rohr 209 fester gehalten werden.
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Wenn der Rohrschellenhalter 203 lose an der Druckschraube 202 angebracht wird, ist eine durch den elastischen Körper 206 auf die konusplattenförmige elastische Körperstütze 503 einwirkende Kraft vorherrschend, und die Position der konusplattenförmigen elastischen Körperstütze 503 ist in Axialrichtung des Rohres 209 beweglich.
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Wenn der Schellenhalter 203 fest auf die Druckschraube 203 geschraubt wird, wird der konusplattenförmige elastische Körper 505 durch eine Kraft verformt, die durch den Rohrschellenhalter 203 ausgeübt wird, und die konusplattenförmige elastische Körperstütze 503 wird zusammengedrückt.
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Bei Verwendung dieses Aufbaus wird die Abnahme der Druckkraft aufgrund von Temperaturschwankungen und dergleichen bei der Messung verringert.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt und kann auf jeden Aufbau angewendet werden, mit dem die in den Ansprüchen oder in der vorstehend erwähnten Ausführungsform angegebene Funktion erreicht wird.
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Bezugszeichenliste
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- 101
- Flüssigkeitszufuhrpumpe
- 102
- Autosampler
- 103
- Analysensäule
- 104
- Säulenofen
- 105
- Detektor
- 201
- Klemmring
- 202
- Druckschraube
- 203
- Rohrschellenhalter
- 204
- Elastischer Körperanschlag (erster elastischer Körperanschlag)
- 205
- Elastischer Körperanschlagring
- 206
- Elastischer Körper
- 207
- Elastischer Körperanschlag (zweiter elastischer Körperanschlag)
- 208
- Rohrschelle
- 209
- Rohr
- 210
- Klemmring-Vorderteil
- 211
- Hervorstehender Abschnitt
- 212
- Klemmring-Aufnahmeabschnitt
- 213
- Erste Schraube
- 214
- Zweite Schraube
- 215
- Hohlstruktur
- 301
- Rohreinsteckabschnitt
- 302
- Analysensäule
- 303
- Vorderer Klemmring-Stützabschnitt
- 401
- Elastischer Körperverformungsbetrag
- 501
- Gegenüberliegender Klemmring-Endabschnitt
- 502
- Druckschrauben-Vorderteil
- 503
- Konusplattenförmige elastische Körperstütze
- 504
- Rohrschellen-Stützelement
- 505
- Konusplattenformiger elastischer Körper
- 506
- Schraube mit umgekehrtem Gewinde
- 507
- Schraubenmutter mit umgekehrtem Gewinde
- x1
- Erster Durchmesser
- x2
- Zweiter Durchmesser
