Кран для переключения газовых потоков хроматографа

 

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

,SU„„1022054 A

СОЮЗ COBETCHHX нннннн

РЕСПУБЛИК

3 ) G 01 Я 31/08 G 01 Р 13 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н asòcscscsv cesSSsosvcvsv

М б

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3 386788/18-25 (22) 15.01 82 (46) 07.06.83. Бюл. 9 21 (72) Т.И. Черкасский, И.В. Бондаренко, Е.A.Ìÿãêîâ и K.A.Ñóäàðåè (71) Всесоюзный научно-исследова« вельский и конструкторский институт хроматографии . (53) 543.544 (088.8): (56) 1, Хроматограф промышленный Нефтехим-200 . Техническое описание АЖЦ 2.840.008 ТО.

2. Авторское свидетельство СССР

В 211141< кл. G .01 0 31/08, 1966.

3. Авторское свидетельство СССР

В 561134i кл. G 01 N 31/08, 1977 (прототип). (54)(57) КУАН ДЛЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ГАЗО ВЫХ ПОТОКОВ ХРОМАТОГРАФА, содержащий корпус со штуцером для подвода газа, с торцов которого по оси установлены два эапорных элемента с газопроводамй для вывода газа, запирающие элементы и механизм возвратно-поступательного перемещения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности герметизации от окружакщей 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 связан-. ные со стержнями, .установленными по оси сопел запорных элементов, причем в корпусе между обоймами установлена спиральная пружина, а с противополож" 2 ных по отношению к запиракщим элемен-З там торцов запорных элементов установлены хлопающие мембраны, напротив которых установлены толкатели, связанные с механизмом возвратно-посту- 6 пательнаго перемещения.

C, l 022054

Изобретение относится к газовой хроматографии и может найти примене-, ние в аналитическом приборостроении., при разработке приборов газового анализа, газоанализаторов и газовых хроматографов. 5

Известен кран, для переключения гаэовых потоков в хроматографах, содержащий два фланца с.штуцерами для вво-, да и вывода газа и с внутренними ка.налами для прохода газа, корпус, раз- 10 мещенный между фланцами, содержащий торцевые отверстия и каналы для IIpoхода газа. Иежду фланцами и корпусом натянуты резиновые мембраны, разделяющие пространство между каждым из ,фланцев и корпусом на внутренний объем крана для прохода переключаемого потока rasa и камеру пневматического привода мембраны, имеющую штуцер для подвода воздуха управления мембраной.2О

Комбинация внешних металлических трубок, соединяющих входные и выходные штуцера, позволяет переключать поток газа B различных направлениях газовой схемы хроматографа (1).

Работоспособность конструкции обеспечивается значительным количест" вом переходных отверстий и внешних трубок, что создает большой внутренний объем крана, который вызывает при работе скачки давления.и огранит чивает его применение, например, в качестве газового дозатора для небольших по объему доэ. Кран может работать только при использовании 6 пневматического способа переключения, З5 а применение резиновых мембран больиюй .площади нежелательно для высокочувствительных хроматографов. из-за ни повышенной сорбционной способности к различным примесям и созданию 4О нежелательного фона по отношению к полезному сигналу. Все это определяет недостатки известного крана.

Известен кран для переключения газовьж потоков в хроматографах, содер-45 жащий корпус с системой каналов и от" верстий 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 выхо-. да .газа, жестко связаны с диском механизма их взаимного перемещения (2).-

Недостатком данного крана является то, что проходные отверстия в боко" вых поверхностях постоянно находятся во фторопластовых сальниках, фторопласт при работе затекает s отверс- @)

i тия, и при переключениях засоряет их, что приводит к закупорке проходных отверстий, повреждению сальников и нарушению герметичности крана, попа данию стружки фотопласта в гаэопрово-. 65 ды. Конструкция крана исключает одновременное. независимое переключение .

его запорных элементов.

Наиболее близйим к изобретению техническим решением является кран для переключения газовых потоков хроматографа, содержащий корпус со штуцером для подвода газа, с торцов ко - . торого по оси установлены два эапорных элемента с газопроводами для вывода rasa и запирающие элементы, за ирающие элементы выполнены в виде полых трубок- с заглушенными торцами и отверстиями на боковой поверхности между которыми установлен полый трубчатый толкатель, сальниковые уплотнения, в средней части которых размещены полые металлические втулки (3).

Недостатки данного крана заключаются в том, что за счет жесткой связи эапорных элементов с механизмом их перемвщения и большом их,рабочем ходе (до l0 мм), при переходе крана из одного положения в другое, они захватывают частицы воздуха из окружающей атмосферы, которые попадают в поток переключаемого газа. Это исключает использование крана в хроматографах с высокочувствительными детек,торами, например гелиевыми. Большой рабочий ход запорных элементов дает

1 и значительное, по с раз нению с постоянной времени детекторов, время переключения крана(0,5 c — в лучших образ.цах с пневматическим механизмом перемещения). Это вызывает. динамические возмущения газового потока, регистрн» руемые детектором, и требует применения специальных устройств для их сглаживания. Кроме того, при переклк»чениях запорные элементы перемещаются внутри полых металлических втулок, размещенных в средней части сальниковых уплотнений и обюраторов, что приводит к механическим IIовреждениям (надирам) на их полированной поверхности и, следовательно, нарушению их герметичности, поскольку сальниковые уплотнения сообщаются с,.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 защит" ного газа, поток которого проходит через края. Это создает дополнительные конструктивные трудности, связанные с герметизацией замкнутых объемов, требует значительного дополнительного расхода чистых и особо чистык газов-, используемых s высокочувствительных хроматографах.

Цель изобретения - повышение надежности герметизации от окружающей среды за счет исключение подсоса ат1022054 кнх мембран 7, приваренных герметич« но к запорньвн элементам 4, и образую-щих замкнутый внутренний объем «рана, соединенный с газопроводами 5 через каналы 8 малого диаметра. В осевые отверстия эапорных элементов. 4 вставлены с зазором стержни 9, жестко связанные с обоймами 10 эапиракщих элементов 11 и вэаимадействукщие с мембранами 7. Между обоймами 10, свободно перемещаемыми в полом корпусе 1, расположена спиральная пружина 12, прижимакщая запирающие элементы 11 к запорным элементам 4 ° По оси крана с внешней стороны мембран 7 установлены толкатели 13, расположенные в сквоз-, ных осевых отверстиях прижимов 14, взаимодействующие с мембранами 7 и связанные с.помощью винтов 15 с тягамн 16 механизма их возвратно-поступательного перемещения {не показан).

Для выполнения. переключения потоков газа в нескольких направлениях, в газовых хроматографах обычно используют несколько секций, изображенных на чертеже, переключаеьепс одновременно. для этих целей секции скреплены воедино фланцами 17 с помощъю гаек 18. устройство работает следующим образом.

B исходном положении кран находится в нормально закрытом состоянии, когда оба запорных элемента 4 заперты запирающими элементами 11 с помощью пружины 12. Через штуцер 2 гаэ поступает во внутренний объем крана. Для

его подачи в газопровод 5, изображенный на чертеже справа от штуцера 2, толкатель 13, с помощью тяги 16 механизма возвратно-поступательного перемещения, переходит в состояние, изображенное на чертеже. При этом тяга

l6 смещается влево, упираясь в прижим

14. Толкатель 13, воздействуя через мембрану 7 со стержнем 9, отводит обойму 10 жестко связанную с ним, на расстояние перемещения толкателя

13. При этом пружина 12 сжимается и запирающий .элемент 11 открывает проход потоку газа через канавку 3 в за-: зор между стержнем 9 и запорным элементом 4 канал 8 н газопровод 5 для вывода .потока газа. Аналогично работает и второй запирающий элемент, причем независимое перемещение толкателей 13 обеспечивается соответствующей конструкцией механизма возвратнопоступательного перемещения, 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, обеспечивалцим чувстви-тельность к постоянным газам на уровмосферного воздуха,во время переключений.

Эта:цель достигается тем, что в кране для переключения газовых потоков хроматографа, содержащем корпус со штуцером для подвода газа, с торцов которого по оси установлены два запорных элемента с газопроводами для вывода газа, запиракщие элемен-: ты и механизм возвратно-поступательного перемещения„эапорные элементы 10 выполнены в виде сопел, а запирающие элементы — в виде кольцевых деФормируемых прокладок, заключенных в металлические обоймы, жестко связанные со стержнями, установленными 35 по оси сопел запорных элементов, причем в корпусе между обоймами запиракщих элементов установлена спиральная пружина, а с противоположных, по отношению к запирающим элементам торцов .запорных элементов установлены хлопакщие металлические мембраны, напротив которых установлены толкачели, связанные с механизмом возвратно-поступательного перемещения, Благодаря указанной Форме выполнения запорных элементов и запирающих элементов, отсутствию жесткого взаимодействия между ниии, а также благодаря наличию хлопающих мембран, в предлагаемом кране достигается надеж" ная герметизация внутреннего объема крана от окружакщей среды, за счет исключения подсоса атмосферного воздуха во время переключений, поскольку отсутствует контакт перемещаемых при

35 работе крана обойм запирающих элементов и стержней, связанных с ннм, с окружакщим воздухом. Рабочий ход запиранщего элемента составляет 0,4 мм, что повышает, по сравнению с извест-40 ныл, ресурс крана,;а отсутствие жесткого взаимодействия между-обоймами запнракщих элементов, при использовании спиральной пружины, позволяет переключать их независимо друг от дру- 45 га, что расширяет функциональные воз-можности предлагаемого крана. Использование.кольцевых деформнруемых -запирающих элементов обеспечивает надежность перекрывания газового потока, даже в случаях нонадания в поток мельчайших инородных частиц, например пылевидных частиц сорбента.

На чертеже изображена одна секция прецлагаемого 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 осевьичи отверстиями, содержащие 60 газопроводы 5 для вывода газа. Запорные элементы 4 соединены с корпусом

1 через кольцевые прокладки 6. Герметизация запорных элементов 4 достигается с помощью хлопакщнх металличес1022054.Составитель Э.Скорняков

Редактор Т.Киселева Техред Ж.Кастелевич Корректор Г Ре етник

Заказ 4031/36 1 краж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауыская наб., д. 4/5

Филиал GGG Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 ие 16"Ъб.В. Экспериментально показано, что кран обеспечивает полную изоляцию переключаемого потока гелия особой чистоты от окружающей атмосферы и ие требует заключения его в защитную гелиевую атмосферу. Испытания на наработку на отказ показали, что.

I после 30 тыс. циклов переключений кран продолжал работать, сохраняя свою герметичность и надежность перекрывания потока гелия. Это позволяет использовать кран в различных по чувствительности газовых хрома- . тографах.