KR20040017273A - 크로마토그래피 칼럼용 단부 - Google Patents
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Abstract
액체 수송 시스템(100)은 네트 지지부(160)와 그에 일체식으로 연결된 네트(170)를 포함한다. 네트(170)와 네트 지지부(160)는 네트 지지부(160)를 통해 연장되는 복수의 용접 구멍(350)의 하부 에지에 점용접 또는 용접에 의해 연결되는 것이 바람직하다.
Description
크로마토그래피 칼럼은 칼럼의 일단부의 중심 입구로부터 유체 유동을 반경방향으로 분배시키고 이후 칼럼의 대향 단부의 중심 출구로부터의 출력을 위해 유체를 반경 방향으로 수집하는데 사용되는 단부 셀로부터 매질이 탈출하는 것을 방지하기 위한 네트를 포함한다. 상기 네트는 사실상 칼럼 내부의 전체 지름을 가로질러 연장된다. 종래의 기술에서 네트는 폴리머 재료로 제조되었고 (필요시, 지지 뒷판을 가진 상태로)스크류 또는 볼트에 의해 각각 중심 입구와 중심 출구로 부착되었다. 스크류 또는 볼트는 각각 입구 및 출구로부터 멀어지도록 대면하는 네트의 측면 상의 헤드에 장착되며, 네트 내의 적절한 크기의 구멍을 통해 통과하며 각각 중심 입구와 중심 출구의 벽 내의 적절히 나사 가공된 축방향 구멍으로 나사 결합된다.
또한, 네트는 내부 나사와 네트가 장착되며 네트의 두께보다 얇은 단부로부터 소정 거리에 있는 포트의 외측에 위치된 정지 플랜지가 제공된 관 모양의 중심 입구 또는 출구 포트 상에 장착되어 부착되었다. 따라서, 네트는 네트 내의 중심개구로 연장되는 포트의 단부를 갖는 플랜지에 대향하여 위치된다. 네트는 단부가 포트의 안으로 나사 결합 될 때 포트 상의 나사와 포트 상의 플랜지에 대하여 네트를 밀게되는 일 단부의 플랜지에 나사에 정합되도록 구성된 나사가 제공된 관형 부분을 갖는 나사식의 단부에 의해 제 위치에 유지된다.
기존 장치에 관한 한가지 문제는 네트의 가요성 때문에 네트가 적절하게 지지되기 어렵다는 것이다. 그로 인해, 셀을 통한 샘플 매질이 올라오면 네트는 굽어질수 있다. 사실상, 일정 범위로 소성 변형하는 것은 일반적인 것이며, 이것은 배드의 특성에 영향을 주어 샘플의 유동 특성에 매우 바람직하지 않다. 따라서, 네트는 이러한 칼럼의 유동을 한정하게 된다.
다른 문제는 각 단부의 장착 스크류의 헤드가 배드 매질로 돌출되고 배드 매질의 패킹 영역에 간섭하게 된다. 또한, 이것은 배드의 상부/바닥에서의 유체-유동 특성을 바람직하지 않게 한다. 또한, 헤드는 불감 부피(dead volume) 즉, 입자들이 수집될 수 있어서 세척을 어렵게 만들어 위생상 문제를 일으킬 수 있는 유체 순환이 느려지거나 없는 공간을 발생시킬 수 있다.
본 명세서와 청구범위에 사용된 바와 같이, "유체 시스템"은 셀을 통한 유동의 횡단 방향에 근접한 영역에 있는 셀로부터 유체가 유입되거나 회수되는 장치의 설계를 의도한 것이다. "셀"은 혼합물을 상기 패킹으로 언급된 고체 또는 액체 교환 매질과 접촉시켜 혼합물로부터 구성물을 분리 및/또는 추출하기 위해, "베슬" 및 "칼럼"과 분리 기술의 당업자들에 의해 사용되는 소정의 구조를 포함하도록 의도한 것이다. "단면 영역"(또는, 구역)은 셀을 통한 유동의 종방향의 셀-배향 횡단 방향(거의 수직)의 단면으로 경계지워진 셀 내의 영역을 언급한다. "유동의 종방향"은 셀 내의 출구를 향한 입구로부터의 유동 방향을 언급한다. "종방향"은 방향과 관계없이 셀을 통한 유체의 주된 유로를 일관되게 의도하도록 사용된다. "유동 연결 시스템"은 유체 회로 내의 두 개의 점과 연결되는 채널 또는 유로의 시스템을 언급한다. 당업자들은 칼럼들이 많은 상이한 배향으로 배치될 수 있는 것을 인식하지만, 설명의 편의상, 칼럼 상부의 단부는 입구 단부이며 바닥 단부는 출구 단부로 가정한다. "분배 시스템"은 유체가 셀을 통해 유입되는 구조를 언급하며 "수집 시스템"은 각각의 경우 단면 영역에서의 소정의 셀로부터 유체를 회수하는데 사용되는 구조를 언급한다.
본 발명은 크로마토그래피 칼럼에 관한 것이다. 특히, 대형 크로마토그래피 칼럼용 네트에 관한 것이다.
도1은 통상적인 분리 시스템의 개략도이다.
도2는 제2 종래 기술의 분리 시스템의 개략적인 도면이다.
도3a 내지 도3c는 본 발명에 따라 네트를 네트 지지부에 고정시키기 위한 배치도이다.
도4는 본 발명에 따라 네트를 네트 지지부에 고정시키기 위한 다른 배치도이다.
도5는 본 발명의 제1 실시예의 도면이다.
도6은 본 발명의 다른 실시예의 도면이다.
도7은 본 발명의 다른 실시예의 도면이다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 극복하는 큰 규모의 유체 시스템 내의 네트를 지지하기 위한 신규한 방법을 제공하는 것이다. 이것은 청구범위 제1항에 한정된 액체 수송 시스템에 의해 실현된다.
이러한 액체 수송 시스템의 하나의 장점은 네트의 소성 변형을 피할 수 있어서 네트가 더욱 지지되고, 시스템은 증가된 유량에 사용될 수 있는 것이다.
다른 이점은 제안된 액체 시스템은 배드에 간섭되는 시스템의 부품이 없다는 것이다.
다른 이점은 제안된 액체 수송 시스템은 몇 개의 상호 연결된 단순한 요소를 포함하여 정체의 위험이 감소된다는 것이다.
다른 이점은 제안된 액체 수송 시스템은 단순하므로 제조 단가가 낮다는 것이다.
본 발명의 실시예는 청구범위의 독립항으로 한정된다.
도1은 통상적인 분리 시스템(100)의 단면을 개략적으로 도시한다. 이러한 시스템의 양단부는 사실상 동일하므로 둘 중 하나의 단부는 입구로 사용될 수 있고 타단부는 출구로 사용될 수 있으며 단지 하나의 단부 만을 도시한다. 분리 시스템(100)은 반드시 회전 대칭이어야 하며 측벽(110)과 분배 시스템(130)을 포함한다. 분배 시스템(130)은 입구(140)와, 입구 단부에서의 칼럼(100)의 단면 위의 이동상(mobile phase)을 균일하게 분배하기 위한 예로써, 반경 방향 연장 리브(ribs)와 같은 분배 장치(150)와, 칼럼의 단면으로부터의 출구 단부에서의 이동상을 균일하게 수집하기 위한 출구 단부(도시 생략)에서의 유사 장치를 포함한다. 분배 시스템(130)은 예로써, 천공된 판일 수 있는 네트 지지부(160)에 의해 종결된다. 패킹이 분배 시스템(130)으로 유입되는 것을 방지하고 분배를 더 향상시키기 위해 조밀한 네트(170; 메쉬) 또는 이와 동등한 필터 재료가 패킹과 대면한 네트 지지부(160) 하부에 배치된다. 상기와 같이, 네트(170) 및 네트 지지부(160)는 스크류(180)에 의해 분배 시스템(130)에 부착되며, 측벽(110)과 분배 시스템(130) 사이의 외주연부 주위에 클램핑된다. 누설을 감소시키기 위해, O-링(190, 200)과 같은 밀봉 수단이 각각 스크류(180)와 시스템의 주연부 주위에 제공된다.
상기와 같이 이러한 장치는 예로써, 불감 부피 내에 수집된 물질과 같은 위생 문제를 겪게 되며, 스크류는 배드 내에서 바람직하지 않은 유체 유동 특성을 일으킬 수 있다. 또한, 네트(170)의 용인할만한 고정을 달성하기 위해서는 특히, 큰 지름의 칼럼에대한 복수의 스크류(180)가 필요하다.
도2는 다른 종래 기술의 분리 시스템(300)을 개략적으로 도시한다. 이 시스템은 슬러리 또는 세척액을 칼럼으로 분사하는데 사용될 수 있는 중심 노즐(310)을 포함한다는 점에서 상기한 시스템과 상이하다. 따라서, 네트 지지부(160) 및 네트(170)는 중심 노즐(310)의 외경보다 약간 큰 지름을 갖는 중심 구멍을 갖는다. 또한, 중심 노즐(310)은 중심 노즐(310)의 외주연 상의 플랜지(320)와 배드로 연장되는 중심 노즐의 부분상의 제2 플랜지(330)에 의해 네트 지지부(160)와 네트(170)를 중심에 고정시키는데 더욱 사용된다. 시스템의 크기에 따라 필요한스크류(180)의 개수가 감소되기는 하나, 스크류가 배드에 간섭하는 문제는 여전히 남게 된다.
본 발명은 네트가 네트 지지부(160)에 견고하게 고정되어 일체식 네트 장치를 형성하도록 네트(170)와 네트 지지부(160)에 일체식으로 결합시킴으로써 상기 문제들을 해결한다. 네트 지지체(160)를 네트(170)의 재료에 적합한 재료로 형성함으로써 이들을, 예로써 용접으로 결합될 수 있다.
네트(170)를 네트 지지부(160)에 용접하는 즉, 점 용접과 네트 지지부(160) 내의 복수의 용접 구멍(350)의 하부 에지(400) 및 네트의 외주연을 따라 연속 또는 부분 용접 등 다양한 용접 방법이 있다. 도3a 내지 도3c는 네트의 충분한 고정을 제공하는 용접 구멍(350) 장치의 일예를 도시한다. 도3a에서, 용접 구멍은 네트 지지부(160)와 동심인 원을 따른 슬롯을 따라 배치된다. 도3b에서, 용접 구멍은 반경 방향으로 연장된 슬롯을으로써 배치되고, 도3c에서는 도3a의 슬롯들이 원형 구멍으로 대체되었다. 상기 구멍들이 시스템 영역의 충분히 많은 퍼센트를 커버하도록 용접 구멍의 배치가 형성된다면, 여분의 유로는 필요 없으며 즉, 네트 지지부(160)의 전체 천공은 생략된다. 최적의 용접 결합 또는 심용접을 달성하기 위해,도4에 도시된 바와 같이 네트(170)가 용접되어지는 용접 구멍(350)의 하부 에지(400)에는 작은 용접용 돌기(410)가 제공될 수 있다. 용접용 돌기(410)는 네트 지지부(160) 내의 평면에서 용접 구멍(350)의 가운데를 향해 연장되며, 용접 공정의 재료 공급원으로써 작용함으로써, 에지(400)에서의 불필요한 리세스들을 피할 수 있다.
네트 지지부(160)를 디자인할 때, 유의해야할 한가지 태양은 넓은 구멍 또는 다른 중공 구조로 인한 과도한 체적을 피해야 하는 것이다. 또한, 네트 지지부(160)는 시스템의 유동 특성에 적합해야 한다. 그러나, 구멍이 협소하면, 하방으로 도달하기 어려워서 용접이 곤란하지 않도록 네트가 용접되어질 구멍을 비교적 넓게할 필요가 있다. 네트 지지부(160)의 두께가 약 8 mm라면, 적절한 폭은 20 mm일 수 있다. 또한, 용접용 돌기(410)는 용접 구멍의 상부가 큰 지름으로 주어졌을 때 용접을 용이하게 한다. 용접 구멍(350) 내의 과도한 체적을 감소시키고 유동 특성에 부합되기 위해 유동 플러그(420) 등이 구멍 내에 제공되어질 수 있다. 유동 플러그(420)는 통상적으로 기계 가공 또는 성형 가공이 가능한 재료 즉, 플라스틱으로 제조되며, 용접 구멍(350)을 통한 유로가 시스템의 유동 특성에 부합되는 하나 이상의 작은 유로로 분기되도록 설계된다. 유동 플러그(420)는 작은 유로가 유동 플러그(420)의 측면과 용접 구멍의 벽 사이에 형성되도록 용접 구멍(350)의 중심에 위치된 구조인 것이 바람직하다.
도5에 도시된 바와 같은 제1 실시예에 따라, 네트 지지부(160)는 그 외주연부에서만 지지되기에 충분한 강성을 갖도록 형성된다. 이로 인해, 모든 지지 스크류 등은 생략되어질 수 있고, 이로써 배드와의 간섭이 최소로 감소될 수 있다. 또한, 강성의 재료를 선택하거나 제조된 재료의 두께를 증가시키는 것과 같이 강성의 네트 지지부(160)를 얻을 수 있는 방법은 몇가지가 있다. 큰 규모의 시스템은 2 m 이상에 이르기까지 400 mm의 칼럼 지름을 가질 수 있으므로, 네트 지지부(160)의 두께는 각각의 칼럼 직경에 대해 적절히 선택되어야 한다. 예로써, 스테인레스 강판은 500 mm 칼럼의 네트 지지부(160)로서 사용될 수 있으며, 3 mm의 두께가 보통의 유량에 사용되고, 1.5 m 칼럼에 대해서는 두께가 8 mm 내지 10 mm 가 되어야 한다. 상기의 예에 따라, 칼럼 직경과 스테인레스 강판 네트 지지부(160) 사이의 관계는 대략 500:3이 된다. 그러나, 이러한 강성은 용접 구멍(350) 배치의 설계에 매우 의존한다는 것을 주지해야 한다. 또한, 상기 시스템이 높은 유량에 사용된다면, 두께는 증가되어야 한다.
또한, 이러한 강성 네트 지지부(160)는 도6에 도시한 바와 같은 분배 장치(150)를 지지하도록 형성될 수 있다. 상기 실시예에서, 분배 장치(150)는 디스크형의 분배 요소(510) 및 네트 지지부(160)에 의해 종결되는 분배 갭(520)으로 구성된다. 복수의 이격 요소(530)가 네트 지지부(160)와 분배 장치(150) 사이에 제공되며, 요소(530)는 분배 요소(510)를 지지하고 분배 갭(520)의 높이를 한정한다. 유사한 이격 요소(540)가 분배 요소(540)와 분배 장치(150)의 본체 사이에 제공되어, 분배 채널(550)을 한정한다. 이격 요소(530, 540)는 포함된 부품의 표면에서 분리되거나 또는, 이에 일체식으로 형성될 수 있다.
도7에 도시된 바와 같은 다른 실시예에서, 네트 지지부(160)는 네트 지지부를 추가로 지지하기 위해 균일하게 이격된 복수의 지지 스크류(610)와 함께 그 외주연부에서 지지된다. 그러나, 상기 실시예에서, 배드와 직접 접촉하는 스크류(610)는 없고, 네트 지지부(160)는 나사식 구조물(620)을 구비하고, 스크류(610)는 나사식 구조물(620)을 결합하기 위해 분배 시스템의 구멍을 통해 연장된다. 또한, 네트(170)가 네트 지지부(160)로 용접되기 때문에 네트(170)의 전체적인 지지를 달성하기 위해 비교적 적은 수의 스크류들이 필요하다. 나사식 구조물(620)은 네트 지지부(160)의 나사식 구멍일 수 있거나 또는, 네트 지지부(160)의 상부 표면으로부터 돌출된 나사식 구조물일 수 있다. 슬리브(630)가 분배 장치(150)와 네트 지지부(160) 사이의 적절한 거리를 설정하기 위해 제공된다. 슬리브(630)가 밀봉 특성을 갖는 재료 즉, 적절한 플라스틱 재료로 제조된다면, 추가적인 밀봉 수단을 생략될 수 있어 개선된 위생 특성을 이룰 수 있다.
상기 실시예 중 어떤 것은 중심 노즐(310)과 함께 사용할 수 있도록 구성될 수 있어 추가적인 강성을 달성할 수 있다. 이러한 타입의 하나의 특정 실시예에서, 중심 노즐(310)은 네트(170) 및 네트 지지부(160)와 일체식으로 결합됨으로써, 다수의 위생 문제 및 종래 기술의 다른 문제점들이 해결된다.
또한 본 발명은 비원형 단면 즉, 직사각 또는 사각형 단면을 갖는 칼럼에 적용 가능하다는 것을 주지해야 해야 하며 따라서, "링"이란 용어는 네트를 보유하는 원형수단으로 제한하는 것이 아니며 직사각 또는 사각형 등 다른 형상을 갖는 네트를 보유하는 수단을 포함하는 것이다.
본 발명은 금속 네트와, 용접된 네트를 보유하기 위한 금속 수단과 함께 사용하는 것에 제한되지 않고 서로 용접되는 플라스틱 수단 및 플라스틱에 적용 가능하다. 본 발명이 네트와 네트를 지지하는 수단은 서로 결합시키기 위해 용접이 사용되는 것으로 설명되었지만, 용접이 소정의 불순물 또는, 불필요한 재료들을 칼럼으로 유입시키지 않는 바람직한 방법이더라도, 납땜, 브래이징, 아교 등과 같이 네트와 네트를 보유하기 위한 수단을 결합시키는 다른 고유의 누출 방지 수단에 사용될 수 있음을 주지해야 한다. 또한, 네트 및 네트를 보유하기 위한 수단은 예로써, 주조 또는 소결에 의해 일체식으로 형성될 수 있거나 하나의 부품으로 성형될 수 있다는 것을 주지해야 한다.
Claims (13)
- 네트(170)와 네트 지지부(160)를 포함하는 액체 수송 시스템(100)에 있어서, 네트(170)는 네트 지지부(170)에 일체식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 액체 수송 시스템.
- 제1항에 있어서, 네트(170) 및 네트 지지부(160)는 용접에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 액체 수송 시스템.
- 제2항에 있어서, 네트(170) 및 네트 지지부(160)는 점 용접에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 액체 수송 시스템.
- 제2항에 있어서, 네트(170) 및 네트 지지부(160)는 네트 지지부(160)를 통해 연장되는 복수의 용접 구멍(350)의 하부 에지(400)에 용접하여 결합되는 것을 특징으로 하는 액체 수송 시스템.
- 제4항에 있어서, 하부 에지(400)는 네트 지지부(160)의 평면에서 용접 구멍(350)의 가운데를 향해 연장되는 용접용 돌기(410)가 제공되는 것을 특징으로 하는 액체 수송 시스템.
- 제4항 또는 제5항에 있어서, 유동-플러그(420)가 초과 체적을 감소시키기 위해 용접 구멍(350)에 배치되는 것을 특징으로 하는 액체 수송 시스템.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 네트 지지부(160)는 그 외주연부에서만 지지되기에 충분한 강성을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 액체 수송 시스템.
- 제7항에 있어서, 네트 지지부(160)는 두께 대 지름 비가 3:500인 스테인레스 스틸 강판인 것을 특징으로 하는 액체 수송 시스템.
- 제1항 내지 제6항에 있어서, 네트 지지부(160)는 나사식 구조물(620)함께 제공되어 네트 지지부(160)가 분배 시스템(130) 내의 구멍을 통해 연장되며 나사식 구조물(620)을 결합하도록 스크류(610)에 의해 분배 시스템(130)에 체결되는 것을 특징으로 하는 액체 수송 시스템.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 네트 지지부(160)는 디스크형의 분배 요소(510) 및 분배 갭(520)에 의해 형성된 분배 장치(150)를 지지하는 것을 특징으로 하는 액체 수송 시스템.
- 제9항에 있어서, 분배 장치(150)는 네트 지지부(160)와 분배 장치(150) 사이에 제공된 복수의 이격 요소(530)를 통해 네드 지지부(160)에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 액체 수송 시스템.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 네트(170) 및 네트 지지부(160)와 일체식으로 결합되는 중심 노즐(310)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 수송 시스템.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 액체 수송 시스템용 네트 장치에 있어서, 일체식으로 결합되는 네트(170)와 네트 지지부(160)를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 수송 시스템(100)용 네트 장치.
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