ХРОМАТОГРАФИЧЕСКАЯ КОЛОНКА Российский патент 2009 года по МПК B01J3/04 G01N30/60 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к хроматографическим колонкам типа описанной в ограничительных частях независимых пунктов формулы.

Уровень техники

Хроматографические колонки могут использоваться в промышленности для очистки рабочих жидкостей и выделения из них интересующих веществ. Современные хроматографические колонки имеют стенку в форме полой трубы, которая соединяется со съемными узлами верхней концевой плиты и нижней концевой плиты. Узел одной из концевых плит снабжен устройством впуска рабочей жидкости, обычно включающим впускную трубу и впускной клапан, а узел другой концевой плиты снабжен устройством выпуска рабочей жидкости, обычно включающим выпускную трубу и выпускной клапан. Каждый конец трубы колонки обычно снабжен съемной распределительной системой, находящейся внутри колонки. Впускная и выпускная распределительные системы могут прикрепляться к соответствующему узлу концевой плиты, или (обычно) верхняя распределительная система может иметь возможность перемещаться в направлении к узлу концевой плиты или от него. При работе пространство между распределительными системами в колонке обычно заполняется хроматографической средой. При необходимости между каждой распределительной системой и средой может быть установлена удерживающая сетка. Впускная распределительная система предназначена для равномерного распределения поступающей жидкости по поверхности среды на впускном конце колонки, а выпускная распределительная система предназначена для равномерного сбора жидкости, поступающей с поверхности среды на выпускном конце колонки. Такие колонки могут весить несколько тонн. Обычно узлы концевых плит прикреплены болтами к фланцам, имеющимся на каждом конце колонки. Как альтернатива, узлы концевых плит могут быть соединены продольными стяжками. Обычно узлы концевых плит, впускные и выпускные трубы, распределительные системы и клапаны снабжены уплотнениями для предотвращения утечек. Колонки обычно снабжены стойками, позволяющими разместить узел нижней концевой плиты над землей, чтобы обеспечить доступ к этому узлу, впускной и выпускной трубе и клапанному устройству. Если требуется обслуживание колонки или чистка находящихся внутри нее элементов, например, клапанов, уплотнений, распределительных систем и т.д., то нужно использовать подъемное оборудование, например, кран-балку, для снятия узла верхней концевой плиты с трубы колонки и трубы колонки с узла нижней концевой плиты.

Сущность изобретения

В соответствии с изобретением по меньшей мере некоторые проблемы, присущие уровню техники, решаются при помощи устройства, признаки которого указаны в отличительной части пункта 1 формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Фиг.1а изображает первый вариант выполнения хроматографической колонки согласно изобретению с частичным разрезом.

Фиг.1b - вид сверху на колонку, показанную на фиг.1а.

Фиг.2 - вид, аналогичный фиг.1а, на котором первая концевая плита и распределительная система подняты над стенкой колонки.

Фиг.3 - вид, аналогичный фиг.2а, на котором первая концевая плита и распределительная система подняты над стенкой колонки, а стенка колонки поднята над второй концевой плитой.

Фиг.4 - вид, аналогичный фиг.3, на котором первая концевая плита и распределительная система подняты над стенкой колонки, а стенка колонки поднята над второй концевой плитой и повернута относительно положения между первой и второй концевыми плитами.

Фиг.5 изображает колонку после опускания системы подачи с целью получения легкого доступа к ней.

Фиг.6 изображает в аксонометрии второй вариант осуществления изобретения, в котором имеются только две раздвижные стойки.

Фиг.7 - вид сбоку колонки, показанной на фиг.6, с цилиндрической стенкой в положении, соответствующем фиг.4.

Фиг.8-14 - третий вариант осуществления изобретения сбоку и в разрезе.

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

Фиг.1-5 изображают первый вариант выполнения хроматографической колонки 1 согласно изобретению. Колонка 1 содержит полую стенку 3, которая в данном варианте имеет форму цилиндра 5, с первым открытым концом 7 и вторым открытым концом 9. Каждый из открытых концов 7, 9 снабжен выступающим наружу кольцевым фланцем 11, 13 соответственно, расположенным перпендикулярно к продольной оси «I» стенки 3 колонки. Узел 15 первой концевой плиты прикреплен к фланцу 11 с возможностью отсоединения, а узел 17 второй концевой плиты прикреплен с возможностью отсоединения к фланцу 13. В этом варианте колонка предназначена для работы в режиме с нисходящим потоком, т.е. узел 15 первой концевой плиты предназначен для подачи жидкостей в колонку 1, а узел второй концевой плиты предназначен для вывода жидкостей из колонки. Однако изобретение может также использоваться и для колонок, работающих в режиме с восходящим потоком. При работе стенка колонки 3 может быть заполнена хроматографической средой 19. Узел 15 первой концевой плиты снабжен обычной системой 21 подачи жидкости (также называемой «подвижный адаптер»), содержащей один или несколько клапанов, распределительные каналы, распределительные сети, сопла, соединители и т.д., которые хорошо известны специалистам и обозначены общей позицией 21. В данном примере узел 15 первой концевой плиты содержит первую концевую плиту 23, соединенную разъемно с фланцем 11 и имеющую центральное отверстие 25, в котором с помощью двигателя 29 может перемещаться полый стержень 27 в продольном направлении колонки. При работе полый стержень 27 входит в пространство 31 внутри колонки и поддерживает систему подачи жидкости. Узел 29 двигателя и привода может использоваться для перемещения подвижного адаптера 21 к первой концевой плите 23 и от нее, что позволяет регулировать глубину опускания подвижного адаптера 21 в колонку 1. Узел 17 второй концевой плиты снабжен обычной системой 33 сбора жидкости, содержащей один или несколько клапанов, распределительные каналы, распределительные сетки, сопла, соединители и т.д., хорошо известные специалистам и обозначенные общей позицией 33.

Колонка 1 установлена в раме 35. Рама 35 имеет опору 37, находящуюся в контакте с землей. На опоре 37 установлены три раздвижные стойки 39, 41 и 43, которые расположены вертикально и имеют каждая по существу горизонтальный кронштейн 45, 47, 49. Кронштейны 45, 47, 49, проходящие над колонкой 1, прикреплены к концевой плите 23. Раздвижные стойки 39-41 снабжены подъемными средствами, такими как лебедка или гидроподъемник, которые могут поднимать кронштейны 45-49 и первую концевую плиту 23 достаточно высоко, так что когда подвижный адаптер 21 поднят как можно ближе к нижней стороне первой концевой плиты 23, узел 15 первой концевой плиты можно поднять настолько, что никакая его часть не будет находиться в пространстве, ограниченном стенкой 3 колонки.

Стенка 3 соединена со стойкой 41 двумя рычагами 51, 53, установленными на втулке 55 на стойке 41. Втулка 55 может поворачиваться вокруг стойки 41, а также перемещаться вдоль продольной оси "I" последней.

Фиг.1а и 1b изображают хроматографическую колонку в нормальном рабочем положении, когда первая и вторая концевые плиты плотно прилегают к концам стенки колонки. На фиг.2-4 иллюстрируются операции по перестановке элементов колонки для обеспечения доступа к распределительной системе и концевым плитам.

Фиг.2 изображает колонку после того, как она опорожнена от среды и жидкостей, подвижный адаптер 21 с помощью узла двигателя поднят к дну узла первой концевой плиты, а первая концевая плита отсоединена от верхнего конца стенки и поднята с помощью раздвижных стоек 39-41 так, что нижняя часть подвижного адаптера 21 находится выше верхнего конца цилиндрической стенки.

На фиг.3 показана колонка после отсоединения ее стенки от узла второй концевой плиты, при этом втулка 55 поднята вдоль продольной оси «I» стойки 41 настолько, что подвижный адаптер 21 и узел второй концевой плиты полностью находятся вне пространства, ограниченного цилиндрической стенкой.

Фиг.4 изображает колонку после поворота цилиндрической стенки вокруг оси «I» так, что она больше не находится между узлами первой и второй концевых плит.

Фиг.5 изображает колонку после того, как подвижный адаптер снова опущен, чтобы обеспечить легкий доступ к нему.

Фиг.6 изображает в аксонометрии второй вариант осуществления изобретения, в котором имеются только две раздвижные стойки.

Фиг.7 изображает сбоку колонку, показанную на фиг.6, с цилиндрической стенкой в положении, соответствующем фиг.4,

Фиг.8-14 изображают сбоку третий вариант осуществления изобретения. В этом варианте колонка имеет две стойки 339 и 341 и выполнена так, что средства подъема подвижного адаптера, такие как узел 329 двигателя и привода, могут использоваться для удлинения стоек 339, 341. Таким образом, для удлинения стоек 339, 341 нет необходимости в лебедках или гидравлических подъемниках. Для этого верхний конец стенки 303 снабжен по меньшей мере одним стопорным штифтом 371 для фиксации подвижного адаптера, способным перемещаться в положение, в котором он входит, с образованием сцепления, в стопорное отверстие 373, имеющееся в подвижном адаптере 321, и из этого положения. Стопорный штифт 371 и стопорное отверстие 373 предпочтительно расположены так, что стопорный штифт 371 может входить в стопорное отверстие 373, когда подвижный адаптер поднят по существу в самое верхнее положение. Когда стопорный штифт (штифты) сцеплен с подвижным адаптером 321, перемещение последнего относительно стенки 303 колонки невозможно.

Стойки 339 и 341 имеют каждая верхний стопорный штифт 375 для фиксации соответствующего телескопического стержня 379. Этот штифт 375 может перемещаться в положение, в котором он препятствует перемещению телескопического стержня 379, установленного с возможностью скольжения в верхней части соответствующей стойки 339, 341, и из этого положения. Стопорные штифты 375 предпочтительно установлены так, что они могут перемещаться в положение, препятствующее перемещению телескопических стержней 379, когда последние подняты в их по существу максимально выдвинутое положение, в результате чего телескопические стержни 379 фиксируются в поднятом положении.

Стойка 341, несущая рычаги 351, 353 стенки колонки, имеет стопорное отверстие 381, в которое может входить, с образованием сцепления, и из которого может выходить стопорный штифт 383, закрепленный на рычаге 353. Стопорный штифт 383 и стопорное отверстие 381 предпочтительно расположены так, что стопорный штифт 383 может входить в стопорное отверстие 381, когда стенка 303 поднята настолько, что не находится в контакте с узлом 317 второй концевой плиты.

Далее со ссылками на фиг.8-14 описаны операции способа перестановки элементов колонки согласно изобретению, которые позволяют поворачивать стенку 303 в положение, в котором она не находится между стойками 339, 341.

На фиг.8 показана колонка 301 в нормальном рабочем положении, когда подвижный адаптер 321 находится в возможном рабочем положении в ограниченном стенкой 303 пространстве, а телескопические стержни 379 вдвинуты.

На фиг.9 показана колонка на первой операции способа, в ходе которой подвижный адаптер 321 при помощи подъемных средств 329 поднимают по существу в самое верхнее положение и вводят стопорный штифт 371 в стопорное отверстие 373, предотвращая дальнейшее перемещение подвижного адаптера 321 относительно стенки 303 колонки.

На фиг.10 показана колонка на следующей операции, на которой отвинчивают разъемные крепежные средства, например болты 385 для крепления узла первой концевой плиты 315 к верхнему концу стенки 303 и болты 387 для крепления узла второй концевой плиты 317 к нижнему концу стенки 303.

На фиг.11 показана колонка на следующей операции, на которой средства 329 подъема подвижного адаптера приводят в действие так, что при нормальной работе это вызвало бы перемещение последнего вниз. Однако поскольку подвижный адаптер 321 при помощи стопорного штифта 371 и стопорного отверстия 373 застопорен относительно стенки колонки, движение подвижного адаптера 321 вниз невозможно; вместо этого поднимаются узел 315 первой концевой плиты и все жестко соединенные с ним элементы колонки, такие как телескопические стержни 379 и средства 329 подъема подвижного адаптера. Это перемещение продолжается до тех пор, пока телескопические стержни 379 не выдвинутся настолько, что позволит стопорным штифтам 375 переместиться в положение, в котором они препятствуют опусканию телескопических стержней 379.

На фиг.12 показана колонка на следующей операции способа, когда подъемные средства 329 приводят в действие так, что при нормальной работе это вызвало бы перемещение подвижного адаптера вверх. Поскольку подвижный адаптер 321 зафиксирован на стенке 303, это заставляет стенку подниматься, удаляясь от узла 317 второй концевой плиты. Это перемещение продолжается до тех пор, пока стопорный штифт 383 не окажется на одной линии со стопорным отверстием 381 и не войдет в него. Теперь стенку 303 колонки нельзя опустить, так как ее движению вниз препятствует взаимодействие стопорного штифта 383 на рычаге 353 со стойкой 341.

На фиг.13 показана колонка на следующей операции, когда стопорный штифт 371 выводят из стопорного отверстия 373, что позволяет перемещать подвижный адаптер относительно стенки 303 колонки. Средства 329 подъема подвижного адаптера приводят в действие и перемещают подвижный адаптер 321 так, что никакая его часть не находится в пространстве, ограниченном стенкой 303 колонки.

На фиг.14 показана колонка на следующей операции, на которой рычаги 351, 353, несущие стенку 303, поворачивают вокруг стойки 341 и тем самым выводят стенку 303 из положения между узлами 315, 317 первой и второй концевых плит.

Несмотря на то, что описаны варианты осуществления изобретения с колонками, имеющими подвижные адаптеры, изобретение можно приспособить для колонок, в которых подвижные адаптеры не используются. В этом случае подъемные средства должны использоваться для подъема узла первой (верхней) концевой плиты и стенки колонки относительно узла второй (нижней) концевой плиты до тех пор, пока подъем стенки не станет невозможным (например, в результате фиксации несущих рычагов в стойках аналогично описанному выше), после чего узел первой концевой плиты отсоединяют от стенки колонки и поднимают до тех пор, пока он не окажется над стенкой, которую затем можно повернуть в сторону. Аналогично, изобретение можно приспособить для колонок, в которых отсутствует узел верхней концевой плиты. В этом случае адаптер должен быть снабжен разъединяемыми стопорными средствами для его фиксации на стенке колонки, чтобы можно было поднять стенку над нижней концевой плитой.

В еще одном варианте осуществления изобретения в дополнение к тому, что цилиндрическая стенка может поворачиваться вокруг оси "I", вокруг этой оси могут также поворачиваться одна или несколько концевых плит.

В еще одном варианте осуществления изобретения рычаги, соединяющие стенку со стойкой, кроме того или вместо того, что они установлены на стойке с возможностью поворота, выполнены телескопическими в горизонтальном направлении, в результате чего стенка может прямолинейно перемещаться из положения между узлами концевых плит.

Хотя изобретение иллюстрировано примерами, в которых вертикальное перемещение узлов колонки осуществляется при помощи электропривода, их можно перемещать вручную, например, только за счет физической силы или при помощи подъемных устройств, например, канатов и блоков, воротов, рычагов и домкратов.

Рассмотренные выше варианты выполнения предназначены для иллюстрации изобретения и не ограничивают объем его защиты, определяемый формулой изобретения.

Заявленное изобретение относится к хроматографической колонке, которая предназначена для работы в режиме нисходящих и восходящих потоков. Хроматографическая колонка 1 имеет продольную ось «I» и содержит стенку колонки 3 с верхним первым 7 и нижним вторым 9 концами. Также колонка содержит узел первой концевой плиты 15, выполненный с возможностью разъемного соединения с первым 7 концом стенки 3 колонки 1. Узел второй концевой плиты 17, выполненный с возможностью разъемного соединения со вторым 9 концом стенки 3 колонки 1. Причем узел первой концевой плиты 15 предназначен для подачи жидкости в хроматографическую колонку 1, и узел второй концевой плиты 17 предназначен для вывода жидкостей из колонки в режиме с нисходящим потоком. Также узел первой концевой плиты 15, стенка 3 колонки 1 и узел второй концевой плиты 17 расположены вдоль продольной оси «I» колонки. Кроме того, стенка 3 колонки 1 и/или узел первой концевой плиты 15 и/или узел второй концевой плиты 17 установлены с возможностью поворота вокруг оси поворота 41, которая параллельна продольной оси колонки. Техническим результатом изобретения является обеспечение доступа внутрь хроматографической колонки для очистки рабочих жидкостей и выделения из них интересующих веществ. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Хроматографическая колонка, имеющая продольную ось и содержащая стенку колонки с верхним первым и нижним вторым концами, узел первой концевой плиты, выполненный с возможностью разъемного соединения с первым концом стенки колонки, и узел второй концевой плиты, выполненный с возможностью разъемного соединения со вторым концом стенки колонки, причем узел первой концевой плиты, стенка колонки и узел второй концевой плиты расположены вдоль продольной оси колонки, отличающаяся тем, что стенка колонки и/или узел первой концевой плиты и/или узел второй концевой плиты установлены с возможностью поворота вокруг оси поворота, которая параллельна продольной оси колонки и расположена вне колонки.

2. Колонка по п.1, отличающаяся тем, что она содержит подвижный адаптер, способный перемещаться вдоль продольной оси колонки из положения внутри колонки в положение вне колонки.

3. Колонка по п.2, отличающаяся тем, что подвижный адаптер снабжен средствами его фиксации на стенке колонки с возможностью освобождения.

4. Колонка по п.1, отличающаяся тем, что она содержит средство подъема подвижного адаптера.

5. Колонка по п.1, отличающаяся тем, что она содержит средство подъема узла первой концевой плиты для его подъема над стенкой колонки.

6. Хроматографическая колонка, имеющая продольную ось и содержащая стенку колонки с верхним первым и нижним вторым концами, подвижный адаптер, установленный с возможностью вставки в первый конец стенки колонки, узел второй концевой плиты, выполненный с возможностью разъемного соединения со вторым концом стенки колонки, причем подвижный адаптер, стенка колонки и узел второй концевой плиты расположены вдоль продольной оси колонки, отличающаяся тем, что стенка колонки и/или узел первой плиты и/или узел второй концевой плиты установлены с возможностью поворота вокруг оси поворота, которая параллельна продольной оси колонки и расположена вне колонки.

7. Способ обеспечения доступа внутрь хроматографической колонки, в котором
колонку снабжают рамой, несущей стенку колонки с верхним первым концом и нижним вторым концом, узел первой концевой плиты, выполненный с возможностью разъемного соединения с первым концом стенки колонки, и узел второй концевой плиты, выполненный с возможностью разъемного соединения со вторым концом стенки колонки;
причем узел первой концевой плиты, стенка колонки и узел второй концевой плиты расположены вдоль продольной оси колонки, и стенка колонки и/или узел первой концевой плиты и/или узел второй концевой плиты установлены с возможностью поворота вокруг оси поворота, которая параллельна продольной оси колонки и расположена вне колонки;
стенку колонки отсоединяют от узла второй концевой плиты и перемещают в направлении от этого узла;
узел первой концевой плиты отсоединяют от стенки и перемещают в направлении от нее и
поворачивают стенку колонки и/или узел первой концевой плиты и/или узел второй концевой плиты вокруг указанной оси поворота, которая параллельна продольной оси колонки.