具有密封组件的隔膜阀、包括隔膜阀的色谱系统及其操作方法
【技术领域】
[0001]本发明总体涉及流体分析系统，并且更具体地涉及具有密封组件的隔膜密封阀以及包括隔膜密封阀的色谱系统及其操作方法，所述密封组件用于密封致动系统的致动机构，防止经隔膜的潜在气体泄漏，并且密封组件可操作为经由阀的净化管线的出口排出经隔膜泄漏的流体。
【背景技术】
[0002]如本领域技术人员所熟知的，色谱系统依靠阀的使用允许可再生样品的引入和各种专区切换方案。
[0003]在本领域中已知用于色谱应用的各种设计的隔膜阀。这些隔膜阀已经用于很多可商用的气相色谱仪中。它们由于其物理尺寸并且由于致动器嵌置在阀自身中而有利于更容易地结合在气相色谱仪中。这些特征使它们对于气相色谱仪的制造商来说很具有吸引力。
[0004]参见图1 (现有技术)，示出该领域中已知的典型隔膜密封阀的实例。阀I设置有具有界面4和多个端口 6的顶部块2。每一个端口 6在界面4处打开并具有螺纹通道8，以连接各种分析装置和管路(未示出)。在螺纹通道8的底部具有管道10，管道10在顶部块2中延伸并且在界面4处通向端口 6。端口 6在顶部块2的界面4上沿诸如圆形线的线进行布置。界面4有利地为平坦并经抛光的，以使端口 6之间以及来自周围空气的泄漏最小化。阀I还设置有底部块12和隔膜14，隔膜14 一般由诸如聚酰亚胺、特氟龙?(聚四氟乙烯)或其他聚合物等材料制成。隔膜14位于顶部块界面4和底部块12之间，并且在其中具有凹进18，凹进18沿端口 6所形成的线延伸并且从顶部块2的界面4偏离。隔膜14中的凹进18安置在底部块12中形成的匹配凹进20中，从而允许针对于在相邻端口 6之间的流体循环的一些间隙。
[0005]阀I还设置有安装在底部块12中的多个柱塞16，每个柱塞16各自布置为，在位于两个端口 6之间的位置将隔膜14压靠于顶部块2。优选地并如图所示，在为六端口阀的情况下，当阀处于静止时，三个柱塞16升起，而另外三个落下。当柱塞16升起时，它们将隔膜14压靠于顶部块2并关闭由隔膜凹进18形成的管道，从而阻塞流体循环。底部块12保持柱塞16，并且致动系统在升起结构和落下结构之间将柱塞16移动至适当位置。
[0006]通常指定一部分柱塞16为“正常情况为打开”，而另一部分柱塞16为“正常情况为关闭”。正常情况为打开的柱塞16被向下偏置，即远离隔膜14，因此正常情况下允许两个相邻端口 6之间的流体循环。正常情况为关闭的柱塞16被向上偏置，即朝向隔膜14偏置，因此阻塞两个相邻端口 6之间的流体循环。例如，分别通过向上和向下滑动正常情况为打开和正常情况为关闭的柱塞16可以驱动阀1，以改变柱塞16的位置。
[0007]在很多情况下，由隔膜密封阀取样的气体或者用于携载样品气体的载体气体可能为腐蚀性的、有毒的、不稳定的和/或反应气体。例如且不限于，该气体可包括氟化氢、硅烧、磷化氢、氨气、氯气、三氯化硼、三氟化氮、氟、溴、氢、砷化三氢、磷化氢等。当这些气体用于已知的气相色谱隔膜阀时，通过隔膜将这些气体与阀的致动系统和周围空气隔离开。
[0008]然而，随着时间推移，例如由于材料老化、超压运行、高速磨损、样品污染和/或生成副产品等原因，隔膜可能被刺穿。当隔膜被刺穿后，可能发生样品和/或载体气体不期望地泄漏进入阀的致动系统的致动机构，或者气体释放到周围空气中。此外，使用已知的阀，很难立即检测到这种泄漏从而采取必要行动。
[0009]取决于样品和/或载体气体的本质，这可能会对阀、装备(阀安装在此装备处)或者对用于控制阀的辅助设备造成不期望的损坏。本领域技术人员知道在处理这些气体时要非常小心，并且认真地控制使用这些气体的环境。
[0010]已知在阀的部件之间使用O型圈来减少部件之间潜在的气体流动，随后减少经隔膜的泄漏。然而，当泄漏的样品和/或载体气体为腐蚀性、有毒的、不稳定和/或反应气体时，O型圈的使用通常证明不令人满意。
[0011 ] 鉴于上述内容，对改进的阀、使用改进的阀的色谱系统及其操作方法存在需求，其能够克服或至少使上述讨论的现有技术中涉及的一些缺陷。
【发明内容】
[0012]根据第一总体方面，提供了一种阀，其包括阀盖，所述阀盖具有经其延伸的多个处理管道，所述多个处理管道中的每一个在阀盖界面处的处理端口终止。所述阀还包括阀体，所述阀体限定面对所述阀盖界面的阀体界面；隔膜，所述隔膜位于所述阀盖界面和所述阀体界面之间，越过所述处理端口 ；净化管线，所述净化管线设置为经过所述阀盖和所述阀体中的一个，所述净化管线具有入口和出口。所述阀还包括密封组件，所述密封组件位于所述阀体内，所述密封组件构造并定位为阻塞经所述隔膜泄漏的流体，使得经所述隔膜泄漏的流体经由所述阀的净化管线的出口排出。
[0013]在一个实施例中，所述阀还包括止回阀，其防止经所述隔膜泄漏的流体的向上游流动进入所述净化管线的入口。
[0014]在一个实施例中，所述阀体具有在其中延伸的多个柱塞通道，并且所述密封组件包括多个通道密封件，所述多个通道密封件中的每一个密封所述多个柱塞通道中对应的一个。
[0015]在一个实施例中，所述阀体包括上段和下段，在所述阀体的上段和下段之间的界面处，所述多个通道密封件中的每一个密封所述多个柱塞通道中对应的一个。
[0016]在一个实施例中，所述阀还包括具有基部段和顶部段的多个柱塞，所述多个柱塞中的每一个位于所述多个柱塞通道中对应的柱塞通道内，并且所述通道密封件中的每一个在所述对应的柱塞通道中通过在所述柱塞的基部段和顶部段之间延伸而覆盖所述多个柱塞中对应的一个的基部段。
[0017]在一个实施例中，所述密封组件包括密封隔膜，所述密封隔膜包括多个通道密封件，所述密封隔膜位于所述阀体的上段和下段之间。
[0018]在一个实施例中，所述多个通道密封件中的每一个构造为根据所述多个柱塞中对应的一个的基部段的移动而扩张和收缩。
[0019]在一个实施例中，所述多个通道密封件中的每一个包括波纹管段。
[0020]在一个实施例中，所述多个通道密封件中的每一个使所述多个柱塞中对应的一个的基部段向下偏置，从而与所述偏置机构协同作用以使所述柱塞向着一打开结构进行偏置。
[0021 ] 在一个实施例中，所述密封隔膜为金属隔膜。
[0022]在一个实施例中，所述密封隔膜涂覆有保护涂层。
[0023]在一个实施例中，所述阀还包括:多个柱塞，所述多个柱塞中的每一个位于在所述阀体中形成的多个柱塞通道的对应的柱塞通道内，并且能够在所述柱塞与所述隔膜接合的关闭位置以及所述柱塞与所述隔膜解除接合的打开位置之间移动。所述阀还包括致动系统，所述致动系统用于在所述关闭位置和所述打开位置之间移动所述多个柱塞中的每一个，所述致动系统包括上活塞和下活塞。所述密封组件包括:第一密封件，其用于密封所述上活塞和所述阀体之间的界面；第二密封件，其用于密封所述上活塞和所述下活塞之间的界面；以及多个第三密封件，其用于密封在所述上活塞和安装至所述上活塞的多个柱塞中的每一个之间的连接。
[0024]在一个实施例中，第一密封件在第一端连接至所述上活塞并在第二端连接至所述阀体，所述第二密封件连接至所述上活塞并覆盖所述下活塞中延伸经过所述上活塞的一段，并且所述多个第三密封件中的每一个位于所述上活塞和安装件的头部之间，所述安装件用于将所述多个柱塞中的一个安装至所述上活塞。
[0025]在一个实施例中，所述第一密封件、所述第二密封件和所述多个第三密封件中的每一个为金属密封件。
[0026]在一个实施例中，所述第一密封件、所述第二密封件和所述多个第三密封件之一中的至少一个涂覆有保护涂层。
[0027]在一个实施例中，所述第一密封件和所述第二密封件中的至少一个还包括波纹管段。
[0028]根据另一个总体方面，提供了一种色谱系统，其包括阀和监控系统。所述阀包括阀盖，所述阀盖具有经其延伸的多个处理管道，所述多个处理管道中的每一个在阀盖界面处的处理端口终止。所述阀还包括阀体，所述阀体限定面对所述阀盖界面的阀体界面；隔膜，所述隔膜位于所述阀盖界面和所述阀体界面之间，越过所述处理端口 ；净化管线，所述净化管线设置为经过所述阀盖和所述阀体中的一个，所述净化管线具有入口和出口。所述阀还包括密封组件，所述密封组件位于所述阀体内，所述密封组件构造并定位为阻塞经所述隔膜泄漏的流体，使得经所述隔膜泄漏的流体经由所述阀的净化管线的出口排出。监控系统连接至所述阀的净化管线的出口，所述监控系统构造为，对流经所述净化管线的出口的净化气体进行监控、对指示了经所述阀的隔膜泄漏的流体的净化气体的变化进行检测，并在检测到指示了经所述阀的隔膜泄漏的流体的净化气体的变化之后启动泄漏控制程序。
[0029]在一个实施例中，所述阀还包括止回阀，其防止经所述隔膜泄漏的流体的向上游流动进入所述净化管线的入口。
[0030]根据另一个总体方面，提供了一种色谱系统的操作方法，所述色谱系统包括上述限定的阀，所述方法包括如下步骤:对流经所述阀的净化管线的出口的净化流体进行监控；对指示了经所述阀的隔膜泄漏的流体的净化流体的变化进行检测；以及在检测到指示了经所述阀的隔膜泄漏的流体的净化流体的变化之后，启动泄漏控制程序。
[0031 ] 在一个实施例中，对流经所述阀的净化管线的出口的净化流体进行监控的步骤包括监控所述净化流体的压力和监控所述净化流体的纯度中的至少一个。
[0032]在一个实施例中，在检测到指示了经所述阀的隔膜泄漏的流体的净化流体的变化之后启动泄漏控制程序的步骤包括执行所述阀的流体供应的关闭、释放惰性流体进入所述阀，以及激活指示泄漏的信号中的至少一个。
【附图说明】
[0033]参照附图，在阅读了下述仅为了解释目的而给出的本发明实施例的非限制性说明之后，本发明的其他目标、优点和特征将变得更明显，其中:
[0034]图1(现有技术)是现有技术中已知的隔膜密封阀的分解立体图，部分为透明的。
[0035]图2是根据一个实施例的隔膜密封阀的俯视图。
[0036]图3是沿线II1-1II截取的图2的隔膜密封阀的实施例的截面侧视图。
[0037]图3A是图3的3A部分的放大图。
[0038]图3B是图3的3B部分的放大图。
[0039]图4是沿线IV-1V截取的图2的隔膜密封阀的实施例的截面侧视图。
[0040]图4A是图4的4A部分的放大图。
[0041 ]图4B是图4的4B部分的放大图。
[0042]图4B’是图4B的一部分的放大图。
[0043]图4C是图4的4C部分的放大图。
[0044]图4C’是图4C的一部分的放大图。
[0045]图4C”是图4C的一部分的放大图。
[0046]图4D是图4的4D部分的放大图。
[0047]图4D’是图4D的一部分的放大图。