[发明专利]鸭嘴隔垫

说明书

一种包含鸭嘴阀组件的隔垫包括从隔垫的主体延伸到鸭嘴阀组件的多个弹性体肋。当插入注入端口腔中时，隔垫的主体与腔之间的过盈配合产生的力通过肋传递到鸭嘴阀组件。肋构造成当针穿过鸭嘴阀组件时在铰接点处可逆地塌陷，并且间隔开以帮助将针在鸭嘴阀组件中对中。肋通过降低处于较高入口压力的压缩力的集中来减少鸭嘴阀组件上的磨损，同时保持足够的压缩力以在较低入口压力下关闭鸭嘴阀组件。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年8月3日提交的美国临时专利申请序列号No.62/714,231、“DUCKBILL SEPTUM”的优先权，其通过引用并入本文。

技术领域

包含鸭嘴阀组件的隔垫包括从隔垫的主体延伸到鸭嘴阀组件的多个弹性体肋。当插入注入端口腔中时，隔垫的主体与腔之间的过盈配合产生的力通过肋传递到鸭嘴阀组件。肋构造成当针穿过鸭嘴阀组件时在铰接点处可逆地塌陷，并且间隔开以帮助将针在鸭嘴阀组件中对中。肋通过降低处于较高入口压力的压缩力的集中来减少鸭嘴阀组件上的磨损，同时保持足够的压缩力以在较低入口压力下关闭鸭嘴阀组件。

背景技术

气相色谱仪(“GC”：Gas chromatography)是一种广泛使用的具有高灵敏度的分析技术。通常，将液体样品通过弹性体密封件(通常由硅橡胶或其他弹性体制成的“隔垫”)注入热注入端口，在此处样品在惰性气流中蒸发，当气流扫过色谱柱时，组分被分离。用高灵敏度检测器检测从色谱柱上洗脱下来的组分。注入物的惰性和重复性对于维持高水平的检测准确性至关重要。

隔垫的主要目的是密封以防止载气泄漏，从而使样品正确地通过色谱柱洗脱。理想情况下，隔垫必须针对高达数百次注入而用作有效的气密密封，每次注入都需要针刺穿隔垫的厚度。隔垫可能会暴露于从环境温度到接近300℃的温度范围内，并会暴露于高达100psi的气压。隔垫的插入注入端口中的部分所经历的温度和压力可以分别称为入口温度和入口压力。

当前实验室中使用的GC隔垫在很大程度上满足可靠密封的要求，并且基本上遵循单一的基本设计：弹性体材料制成的实心盘或塞子，针刺穿该实心盘或塞子以注入样品。尽管此基本设计确实可以有效地起到密封作用，但迄今为止尚未解决的一个问题是无意将污染颗粒引入GC入口。针反复穿过隔垫会磨损隔垫并使针变粗糙，从而导致颗粒状的隔垫材料和金属细屑从针被刷入入口。隔垫材料在色谱基线上增加了挥发性污染物，其表现为干扰来自样品组分的期望峰的峰，并且隔垫材料和金属细粉均可能充当吸附剂或催化剂，在组分能够被检测到之前而在入口中去除或降解了组分。

在市场上可获得至少一种机械密封件，其通过用模制的鸭嘴阀组件代替实心弹性体盘来显着减少颗粒的产生(美国专利号4,954,149和5,531,810)。对于每次注射，鸭嘴阀组件都会打开，因为钝头或“子弹头”针延伸穿过该组件。移除针后，该组件通过以下的组合闭合：(1)由于针的存在而变形的橡胶鸭嘴阀组件的松弛，(2)在GC入口内部施加再阀组件上的气压，和(3)固定到鸭嘴阀组件的金属弹簧(在美国专利号为4,954,149中)或夹子(在美国专利号5,531,810中)被偏压以迫使组件闭合。闭合组件的第一种机制取决于橡胶的固有弹性。随着橡胶长时间暴露于GC入口内部的升高的温度，橡胶会变硬，因此弹性会随着时间的推移而降低。第二种闭合机制可能不足以充分闭合，尤其是在较低压力下使用机械密封时。较软的橡胶更容易松弛，并且对气压更敏感，但对磨损和硬化也更敏感。较硬的橡胶具有更强的耐磨性，但较不易松弛且对气压的响应较弱。这样，这些参考文献依靠机械弹簧或夹子在抽出针后可靠地闭合鸭嘴阀组件。但是，机械弹簧和夹子必须制造成精确的公差，并正确地附接到隔垫，因为过硬的弹簧或过紧的夹子可能会增加隔垫的磨损，并且过分柔韧或不正确地附接的弹簧或夹子可能无法提供足够的密封性并允许泄漏。此外，在现有技术的机械密封中，机械弹簧和夹子是相对昂贵的部件，并且还增加了产品的复杂性。