Кран для переключения газовых потоков хроматографа Советский патент 1983 года по МПК G01N31/08 G01F13/00 

ИзоОретение относится к газовой хроматографии и может найти применв-ч ние :в аналитическом приборостроении., при разработке приборов газового ана лиза, газоанализаторов и газовых хро матографов .. Известен кран, для переключения га зовых потоков в хроматографах, содер жащий два фланца с штуцерами для вво да и вывода газа и с внутренними канала ми для прохода газа, корпус, раз мещенный между фланцами, содержащий торцевые отверстия и каналы для прохода газа. Межцу фланцами и корпусом натянуты резиновые мембраны, разделя ющие пространство между каждым из .фланцев и корпусом на внутренний объ ем крана для Прохода перекл;очаемого потока гааа и камеру пневматического привода мембраны, имеющую штуцер для подвода воздуха управления мембраной Комбинация внешних металлических тру бок , соединякндих входные и выходные штуцера, позволяет перекгаочать поток газа в различных ца 1равлениях газовой схемы хроматографа 1. Работоспособность конструкции обеспечивается значительньа количеством переходных отверстий и внешних трубок, что создает большой внутренний объем крана, который выэарает при работе скачки давления и ог эаничивает его применение, например, в качества газового дозатора для небольших по объему доз. Кран может рабо,тать только при использовании пневматического способа переключения а применение резиновых мембран большой -площади нежелательно для высокочувствительных хроматографов, из-за юг повышенной сорбционной способности к различным примесям и созданию нежелательного фона по отношению к полезному сигналу. Все это определяет недостатки известного крана. Известен кран для переключения газовых потоков в хроматографах, содержаадий корпус с системой каналов и отверстий для распределения газовых потоков, подвижные запорные элементы в виде полых трубок малого диаметра с заглушенными торцами и отверстиями на боковой поверхности, сальниковые уплотнения и механизм перемещения запорных, элементов. Трубки, являющиеся одновременно газопроводами для выхода .газа, жестко связаны с диском механизма -их взаимного перемещения 2 Недостатком данного крана является то, что проходные отверстия в боковых поверхностях постоянно находятся во фторопластовых сальниках, фторопласт при работе затекает в отверстия, и при переключениях засоряет их что приводит к закупорке проходных отверстий, повреждению сальников и нарушению герметичности крана, попа Данию стружки фотопларта в гаэопроводы. Конструкция крана исключает одновременное независимое переключение его запорных элементов. Наиболее близким к изобретению техническим решением является кран / для переключения газовык потоков хроматографа, содержащий корпус со штуцером для подвода газа, с торцов ко торого по оси установлены два запорных элемента с газопроводами для вывода газа и запирающие элементы, запирающие элементы выполнены в полых трубок- с заглушенными торцами и отверстиями на боковой поверхностИ|1 между которыми установлен полый трубчатый толкатель, сальниковые уплотнения, в средней части которых размоцены полые металлические втулки 3, Недостатки данного крана заключаются в том, что за счет, жесткой свя.зи запорных элементов с механизмом .их перем ценкя и большом их/рабочем ходе (до 10 мм), при переходе крана из одного положения в другое, они захватывают частищл воздуха из окру жанадей атмосферы, которые попадаю.т в поток переключаемого газа. Это исключает использование крана в хроматографах с высокочувствительными детек,ггорами, например гелиевыми. Большой рабочий ход запорных элементов дает и значительное, по сравнению с постоянной времени детекторов, время переключения крана(О,5 с - в лучших образцах с пневматическим механизмом -перемещения). Это вызывает, динамические возмущения газового потока, регистри™ руемые детектором, и требует применения специальных устройств для их сглаживания. Кроме того, при переключениях запорные элементы перемещаются внутри полых металлических втулок, размещенных в средней части сальниковых уплотнений и обюраторов, что приводит к механическим повреждениям (надирам) на их полированной поверхности и, следовательно, нарушению их герметичности, поскольку сальниковые уплотнения сообщаются Q. атмосферой. Использование же толкателя, взаимодействующего с запорными элементами, исключает их независимую друг от друга работу. Перечисленные причины попадания воздуха в газовый поток при использовании данного крана в высокочувствительных хроматографах, заставляют заключать их в атмосферу защитного газа, поток которого проходит через кран. Это создает дополнительные конструктивные трудности, связанные с герметизацией зa a нyтыx объе-, моз, требует значительного дополнительного расхода чистых и особо чистых газов-, ис/1ользуемых в высокочувствительных хроматографах, Цель изобретения - повышение надежности герметизации от окружающей среды за счет исключение подсоса атмосферного воздуха,во время переклю чений. Эта цель достигается тем, что в кране для переключения газовых потоков хроматографа, содержащем со штуцером для подвода газа, с торцов которого по оси установлены два запорных элемента с газопровсд1ами для вывода газа, запцраксаие элементы и механизм возвратно-поступательного перемачения запорные элементы выполнены -в виде сопел, а запирающие элементы - в виде кольцевых деформйруемьсс прокладок, заключеннее в металлические обоймы, жестко свя занные со стержнями, установлениьми по оси сопел запорных элементов, причем в корпусе между обоймами запирающих элементов установлена спиральная пружина, а с противоположных, по отношению к запирающим элементам торцов .запорных элементов установлены хлопаюьще металлические мембраны, напротив которых установлены толкатели, связанные с механизмом возврат но-поступательного перемещения. Бла:годаря указанной форме выполне ния запорных элементов и запираюь их элементов, отсутствию, жесткого взаимодействия между ними, а также благо даря наличию хлопающих мембран, в предлагаемом кранедостигается надеж ная герметизация внутреннего объема крана от окружающей среды, за счет исключения подсоса атмосферного возд ха во время переключений, поскольку отсутствует контакт перемещаемых при работе крана обойм запирающих элемен тов и стержней, связанных с ним, с окружающим воздухом. Рабочий ход запирающего элемента составляет 0,4 мм что повьлиает, сравнению с извест HbSM/ ресурс крана, -а отсутствие жест кого взаимодействия между обоймами запирающих элементов, при использова НИИ спиральной пружины, позволяет пе реключать их независимо друг от друга, что расширяет функциональные воз :можности предлагаемого крана. Исполь зование -кольцевых деформируемых запи рающих элементов обеспечивает надежность перекрьтания газового потока, даже в случаях попадания в поток мел чайишх инородных частиц, например пы левидных частиц сорбента. На чертеже изображена одна секция предлагаемого крана разрез. Кран содержит полый корпус. 1 со штуцером для подвода газа 2, имеющий канавки 3 на внутренней поверхности для прохода газа. По оси корпуса 1 расположены два запорных элемента 4 с осевьФ1и отверстиями, содержащие газопроводы 5 для вывода газа. Запор ные элементы 4 соединены с корпусом 1 через кольцевые прокладки 6. Герме тизация запорных элементов 4 достига ется с помощью хлопакмих металлических мембран 7, приваренных герметично к запорным элементем 4, к образующих замкнутый внутренний объем крана, соединенный с, газоп|ровадами S через каналы 8 малого диаметра. В осевые отверстия запорных элементов 4 вставлены с зазоромстержни 9, жестко связанные с обоймами 10 запирающих элементов 11 и взаимодействующие с мембранами 7. Между обоймами 10, свободно перемечаемыми в пологе корпусе 1, расположена спиральная пружина 12, прижимающая запираквдие элементы 11 к запорным элементаш 4 По оси крана с внешней стороны мембран 7 установлены толкатели 13, расположенные в сквозг ных осевых отверстиях прижимов 14, взаимодействующие с мембранами 7 и связанные с помощью винтов 15с тягами 16 механизма их возвратно-поступательного перем(вния {не показан}. Для выполнения переключения потоков газа в нескольких направлениях, в газовых хроматографах обычно используют несколько секций, изображенных на чертеже, переключаег хк одновременно. Для этих целей секции скреплены воедино фланцами 17 с помосфью гаек 18, . ; Устройство работает следующим- образсм. в исходном положении кран находится в нормально закрытом состоянии, когда оба запорных элемента 4 заперты запирающими элементами 11 с помощью пружины 12. Через штуцер 2 газ поступает во внутренний объем крана. Для его подачи в газопровод 5, изображенный на чертеже справа от штуцера 2, толкатель 13, с помощью тяги 1€ -механизма возвратно-поступательного перемещения, переЬгодит в состояние, изображенное на чертеже При «этом тяга. 16 смещается влево, упираясь в прижим 14. Толкатель 13, воздействуя череэ мембрану 7 со стержнем 9, отводит обойму 10,.жестко связанную с ним, на расстояние перемещения толкателя 13. При этом пружина 12 сжимается и запираквдий .элемент 11 открывает проход потоку газа через канавку 3 в зазор между стержнЕ М 9 и запорным элементом 4, канал 8 и газопровод 5 для вывода .потока газа. Аналогично работает и второй запирающий элемент, причем независимое перемещение толкателей 13 обеспечивается соответствующей конструкцией механизма возвратнопоступательного переметдения, например при использовании раздельного пневматического привода, тяг 16. Изготавливают два образца предлагаемого крана, которые используют для переключения газа-носителя в макете хроматографа с высокочувствительным гелиевым детектором самостоятельного разряда, обеспечивающим чувствительность; к постоянным газам на уровj1022054«

не 10Ъб.%. Эксперимёмт9льно показа-после 30 тыс. циклов переключений но, что кран обеспечивает полную изо-кран продолжал работать, сохраняя ляцию переключаемого потока гелиясв ио герметичность и надежность переособой чистоты от окружгиощей атмосфе-крывания потока гелия. Это позволяет ры и не требует заключения его в за-использовать кран в различных цитную гелиеву1р атмосферу. Испытания по чувствительности газовых хрома-. на наработку на отказ показали, что.тографах.

КРАН ДЛЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ГАЗО ВЫХ ПОТОКОВ ХРОМАТОГРАФА, содержай1Ий корпус СО штуцером для подвода газа, с торцов которого по оси установлены, два запорных элеме нта с газопроводами для вывода газа, эапиракпие элементы я механизм возвратно-поступательного перемещения, отличающий с я тем, что, с целью повышения надежности герметизации от окру жакщей среды за счет исключения подсоса атмосферного воздуха во время переключений, запорные элементы выполнены в виде сопел, а запирающие элементы - в виде кольцевых деформируемых прокладок, заключенных в металлические обоймы, жестко связанные со стержнями, установленными по оси сопел запорных элементов, причем в корпусе между обоймами установлена спиральная пружина, а с противоположных по отношению к запирающим элемеи-S там торцов запорных элементов установле{Ш хлопающие мембраны, напротив .которых установлены толкатели, свя занные с механизмом возвратно-поступательного перемещения. . 1C to о сд 4