專利名稱：包括密封件的用于執(zhí)行離心場(chǎng)流分級(jí)的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的用于執(zhí)行離心場(chǎng)流分級(jí)的裝置以及用于執(zhí)行離心場(chǎng)流分級(jí)的方法。場(chǎng)流分級(jí)(FFF)是一類獨(dú)特的分離技術(shù)，包括各種不同的子技術(shù)。所有FFF技術(shù)均利用相同的基本分離原理，但是采用不同的分離場(chǎng)。根據(jù)分離場(chǎng)，該技術(shù)被稱為流動(dòng)FFFdX降FFF、熱FFF等。FFF提供液體介質(zhì)中從Inm直至100 μ m的顆粒物的快速、溫和和高分辨率的分離。樣品在縱向、開放的流動(dòng)通道內(nèi)被分離，而在通道內(nèi)不存在任何填充或固定相。FFF裝置通常配置成使得通道內(nèi)的流體形成具有拋物線型流分布的層流。所使用的不同力場(chǎng)，如液體流動(dòng)、離心力、溫度梯度或重力，垂直地作用于沿通道的長(zhǎng)度輸送樣品的主流。在這些力場(chǎng)的影響和顆粒的抵消擴(kuò)散作用下，按不同粒級(jí)形成不同的平衡層高度。具有較強(qiáng)擴(kuò)散的較小顆粒在通道中位于較高的快速流線中并首先洗脫。具有較低擴(kuò)散系數(shù)的較大顆粒位于緩慢流線中并稍后洗脫。自1974年由Giddings等發(fā)明以來，離心FFF—直是FFF技術(shù)家族的重要成員。在20世紀(jì)80年代的首款商用離心FFF是一種基于Dupont Sorval超速離心機(jī)的系統(tǒng)，SF3-1000型沉降場(chǎng)流分級(jí)器。在20世紀(jì)90年代，發(fā)布了 S-101沉降FFF。自2001年以來，提供了 CF1000型，隨后在2010年推出了用于納米顆粒分離和表征的新的CF2000系列。在離心FFF中，分離力通過旋轉(zhuǎn)整個(gè)縱向、環(huán)狀流動(dòng)通道而產(chǎn)生。由于主流沿著通道的長(zhǎng)度攜載樣品顆粒，因此顆粒受到由旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心場(chǎng)影響。與遠(yuǎn)離徑向外側(cè)通道壁的較小和較輕顆粒相比，較大/較重顆粒被更強(qiáng)烈地壓向徑向外側(cè)通道壁。結(jié)果，較小顆粒位于較快流線的區(qū)域內(nèi)，并因此將被首先從通道中洗脫出來，隨后是位于較慢流線的區(qū)域內(nèi)的較大顆粒。離心FFF中的分離基于顆粒質(zhì)量(尺寸和密度)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)極高分辨率的顆粒分離，僅顯示出5%的尺寸差異。由于離心FFF提供高分辨率的顆粒分離，因此使用連接于通道的檢測(cè)器來進(jìn)一步表征和量化。離心FFF的典型檢測(cè)原理是UV、動(dòng)態(tài)光散射和靜態(tài)光散射，以產(chǎn)生濃度、粒度和元素分布。雖然在理論上是一種設(shè)計(jì)良好的系統(tǒng)，但是設(shè)計(jì)離心FFF裝置的現(xiàn)有嘗試在實(shí)踐中已失敗了。
背景技術(shù)：
在US4，448，679中公開了一種這樣的嘗試，本申請(qǐng)的獨(dú)立權(quán)利要求的前序部分以其為基礎(chǔ)。該文獻(xiàn)涉及一種離心FFF裝置，其中待分級(jí)的液體被引入可由電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子的內(nèi)環(huán)和外碗狀結(jié)構(gòu)之間存在的通道內(nèi)。在旋轉(zhuǎn)過程中，待分級(jí)的液體通過離心力以及流經(jīng)通道的液體流動(dòng)的作用而被分級(jí)。現(xiàn)有技術(shù)中反復(fù)出現(xiàn)的問題一直是要減少被引入場(chǎng)流分級(jí)裝置中的樣品流體的泄漏，其中泄漏經(jīng)常出現(xiàn)在樣品流體進(jìn)入裝置的入口處；因?yàn)檗D(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而流體供給一般靜止，所以需要對(duì)FFF裝置的旋轉(zhuǎn)與靜止部件之間的連接進(jìn)行緊密封。由于需要防止在靜止與運(yùn)動(dòng)部件之間的界面發(fā)生泄漏，這特別具有挑戰(zhàn)性，比僅僅密封兩個(gè)靜止部件更加困難。

發(fā)明內(nèi)容
如權(quán)利要求1所述的根據(jù)本發(fā)明的FFF裝置解決了能夠傳輸最小量的液體經(jīng)過旋轉(zhuǎn)密封件而不泄漏的問題。核心思想是避免軸向密封件，而是采用多組徑向密封件。此外，且重要的是，另一核心思想是，使越過各徑向密封件的壓差最小化，從而避免經(jīng)過密封件的泄漏:結(jié)果，存在較少的可驅(qū)使樣品液體越過徑向密封件的壓力，從而減少越過密封件的樣品液體的量。這在與FFF裝置中經(jīng)常使用的旋轉(zhuǎn)物體接觸的徑向密封件中特別重要，因?yàn)樵谶@種應(yīng)用中密封件的很大一部分接觸旋轉(zhuǎn)物體。因此，存在泄漏可能發(fā)生的很大區(qū)域。根據(jù)權(quán)利要求1，用于執(zhí)行離心場(chǎng)流分級(jí)的裝置包括軸，其具有中心軸線和沿所述中心軸線的用于使樣品流體從中通過的導(dǎo)管。所述軸具有用于使所述樣品流體進(jìn)入所述軸的上游軸端和用于使所述樣品流體從所述軸離開的下游軸端。所述軸在所述上游軸端與下游軸端之間攜載轉(zhuǎn)子，并可旋轉(zhuǎn)地支承在位于兩個(gè)軸端的軸承座中，使得所述轉(zhuǎn)子和所述軸可繞所述軸線旋轉(zhuǎn)。所述軸不必是單件，而是可由幾個(gè)組件組成，這通常使維修所述軸變得更加容易，因?yàn)樵谒鲚S出現(xiàn)故障的情況下，僅需維修或更換一個(gè)組件。在所述轉(zhuǎn)子上設(shè)置有場(chǎng)流分級(jí)通道。所述場(chǎng)流分級(jí)通道配置成使所述樣品流體通過其中，并具有用于使所述樣品流體進(jìn)入所述通道的上游通道端和用于使所述樣品流體從所述通道離開的下游通道端。所述上游通道端可以液密方式連接至位于所述上游軸端的導(dǎo)管，并且所述下游通道端可以液密方式連接至位于所述下游軸端的導(dǎo)管。此外，具有上游端蓋，其配合在所述上游軸端上并可安裝至位于所述上游軸端的軸承座，和下游端蓋，其配合在所述下游軸端上并可安裝至位于所述下游軸端的軸承座。所述上游端蓋和所述下游端蓋各自具有用于連接至樣品流體管線的終端。所述上游端蓋和所述下游端蓋各自具有用于連接至沖洗流體管線的另一終端。所述上游端蓋和所述下游端蓋各自具有第一凹口和第二凹口，各所述第一凹口用于容納密封所述端蓋與所述軸的第一徑向旋轉(zhuǎn)軸密封件，并且各所述第二凹口用于容納密封所述端蓋與所述軸的第二徑向旋轉(zhuǎn)軸密封件。換言之，所述徑向旋轉(zhuǎn)軸密封件圍繞所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸配置，并被設(shè)置成緊密地密封所述端蓋與所述軸。所述第二徑向旋轉(zhuǎn)軸密封件在所述樣品流體與所述沖洗流體之間進(jìn)行密封，而所述第一旋轉(zhuǎn)軸密封件在所述沖洗流體與所述外部(或可能另一流體)之間進(jìn)行密封。此外，根據(jù)本發(fā)明，各所述第二凹口在其第二徑向旋轉(zhuǎn)軸密封件的一側(cè)與用于連接至所述樣品流體管線的終端流體連通。在其第二徑向旋轉(zhuǎn)軸密封件的另一側(cè)，各所述第二凹口與用于連接至所述沖洗流體管線的終端流體連通，并且各所述第一凹口在其第一徑向旋轉(zhuǎn)軸密封件的一側(cè)與用于連接至所述沖洗流體管線的終端流體連通，使得所述第二徑向旋轉(zhuǎn)軸密封件的兩側(cè)均經(jīng)受流體。通過具有用于將樣品流體引入所述軸的連接以及通過具有將沖洗流體引入所述凹口的可能性，能夠使越過用于密封旋轉(zhuǎn)部件與非旋轉(zhuǎn)部件的密封件的壓差最小化。因此，能夠使驅(qū)使樣品流體通過密封件并從通向FFF通道的導(dǎo)管中流出的驅(qū)動(dòng)力減小。以此方式，避免使樣品流體從該裝置中泄漏出去。
根據(jù)如權(quán)利要求1所述的本發(fā)明的裝置的優(yōu)選實(shí)施例在權(quán)利要求2至9中進(jìn)行詳細(xì)闡述。優(yōu)選地，越過所述第二徑向旋轉(zhuǎn)軸密封件的壓差由在各個(gè)端蓋處的樣品流體與沖洗流體的壓力差來確定，并且對(duì)所述沖洗流體加壓以便控制所述壓差。這里，所述壓差由約4至7巴的樣品流體壓力和比預(yù)期更大的約200毫巴的沖洗壓力產(chǎn)生。以此方式，能夠使所述壓差最小化，從而避免樣品流體的任何泄漏。優(yōu)選的是，當(dāng)安裝所述端蓋時(shí)，用于連接至所述樣品流體管線的終端與所述中心軸線對(duì)準(zhǔn)。因此，使用用于將樣品流體引入該裝置的軟管或?qū)Ч軙?huì)更加容易，因?yàn)殡x軸終端將不允許容易的引入。而且，這避免了對(duì)樣品流體添加額外的壓力變化，否則如果使用關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸離軸的終端，則會(huì)發(fā)生該壓力變化，在這種情況下，旋轉(zhuǎn)將導(dǎo)致樣品流體壓力的正弦變化，這將不利地影響所執(zhí)行的FFF的質(zhì)量。因此，通過優(yōu)選設(shè)計(jì)，提高了離心FFF結(jié)果的質(zhì)量以及密封件的密封性。此外，優(yōu)選的是，沿所述軸的中心軸線的至少一個(gè)所述導(dǎo)管具有足夠大的直徑，以使所述樣品流體管線延伸通過所述終端并進(jìn)入所述導(dǎo)管。以此方式，樣品流體管線可被容易地引入所述軸內(nèi)。由此，樣品流體從位于裝置更內(nèi)側(cè)的樣品流體管線被釋放，這又意味著樣品流體從裝置中泄漏出去的風(fēng)險(xiǎn)更小。優(yōu)選的是，所述樣品流體管線插入所述導(dǎo)管中。有利地，這減少了以類似于前述機(jī)理的方式發(fā)生泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。優(yōu)選地，所述第二凹口軸向遠(yuǎn)離所述軸承座，并且所述第一凹口軸向靠近所述軸承座。這允許更容易地設(shè)計(jì)所述端蓋以及更容易地處理該裝置:如果所述第一凹口比所述第二凹口更加軸向遠(yuǎn)離所述軸承座，則將必須具有更復(fù)雜的連接流體管線的樣式。因此，設(shè)定裝置將會(huì)更加困難。此外，更換密封件會(huì)更加容易。另外，優(yōu)選的是，所述第一和/或第二徑向旋轉(zhuǎn)軸密封件無螺旋槽或螺旋線。以此方式，旋轉(zhuǎn)軸密封件具有更少的泄漏傾向。此外，因?yàn)闊o螺旋槽或螺旋線的徑向旋轉(zhuǎn)軸密封件具有良好的耐磨性能，所以密封件在使用過程中的磨損減少，這確保了密封件在使用過程中保持其有利的密封性能。此外，優(yōu)選的是，各所述第一凹口在其第一徑向旋轉(zhuǎn)軸密封件的另一側(cè)與用于連接至流體排出管線等的另一終端流體連通。這導(dǎo)致進(jìn)一步潛在地提高泄漏密封性，因?yàn)檫@兩條管線間的壓差也可最小化。優(yōu)選地，所述上游端蓋和所述下游端蓋具有相同的設(shè)計(jì)。這使得制造場(chǎng)流分級(jí)通道更經(jīng)濟(jì)，因?yàn)閮H需要一種類型的端蓋。上述問題還通過根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法得到解決。根據(jù)該權(quán)利要求，用于執(zhí)行離心場(chǎng)流分級(jí)的方法包括以下步驟:將樣品流體液流提供至用于執(zhí)行離心場(chǎng)流分級(jí)的裝置的上游終端。使所述樣品流體液流通過場(chǎng)流分級(jí)通道。輸送所述樣品流體液流從該裝置的下游終端離開。將沖洗流體液流提供至該裝置的上游終端。將沖洗流體液流提供至該裝置的下游終端。通過徑向密封件在所述上游終端將所述樣品流體液流與所述沖洗流體液流密封，并且通過徑向密封件在下游終端將所述樣品流體液流與所述沖洗流體液流密封。同樣，使用徑向密封件以及具有通過其連接的兩種流體避免了樣品流體從該裝置的任何泄漏。其機(jī)理與上面所述基本相同。
根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法的優(yōu)選實(shí)施例在權(quán)利要求11和12中進(jìn)行闡述。優(yōu)選的是，所述方法還包括對(duì)所述沖洗流體加壓，以便減少所述上游終端處的所述沖洗流體與所述樣品流體的壓力差以及所述下游終端處的所述沖洗流體與所述樣品流體的壓力差的步驟。有利地，這導(dǎo)致更低的泄漏，因?yàn)榇嬖诟〉膶?huì)驅(qū)使樣品流體流出該裝置從而導(dǎo)致泄漏的、越過徑向密封件的壓差。優(yōu)選地，將所述樣品流體液流提供至用于執(zhí)行離心場(chǎng)流分級(jí)的裝置的上游終端的步驟和輸送所述樣品流體液流從該裝置的下游終端離開的步驟，還包括將樣品流體管線引入該裝置的軸中的導(dǎo)管內(nèi)的步驟。特別地，所述導(dǎo)管將沿所述軸的中心軸線延伸。有利地，因?yàn)闃悠妨黧w管線可被進(jìn)一步引入所述軸中，這導(dǎo)致泄漏減少，與管線僅在較小程度上被引入裝置中的情況相比，這避免了潛在的泄漏。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明的組裝的離心場(chǎng)流分級(jí)裝置。圖2示出圖1的場(chǎng)流分級(jí)裝置的密封件和軸承結(jié)構(gòu)的截面圖。圖3a示出圖2的端蓋的平面圖。圖3b示出圖2的端蓋的截面圖。圖4a_c示出根據(jù)圖1的裝置所使用的隔板(spacer)。圖5a+b示出根據(jù)圖1的裝置所使用的箔片(foil)。圖6a+b示出圖1的FFF通道的保持架(holder),并且圖6d_f顯示用于將圖1的保持架保持在適當(dāng)位置的楔形件。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照

執(zhí)行本發(fā)明的優(yōu)選方式。圖1示出根據(jù)本發(fā)明的組裝的離心場(chǎng)流分級(jí)裝置10。應(yīng)當(dāng)注意的是，將在下面進(jìn)一步詳細(xì)說明的端蓋28a/b在該圖中缺失，但將在FFF裝置運(yùn)行前安裝。該圖示出可繞軸61 (在圖2中更詳細(xì)示出)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子10a。該軸又包括幾個(gè)單獨(dú)零件。轉(zhuǎn)子IOa由DC電動(dòng)機(jī)(未示出)驅(qū)動(dòng)。轉(zhuǎn)子IOa總體上具有碗狀結(jié)構(gòu),具有作為徑向內(nèi)側(cè)部件的輪轂(hub)IOb和作為徑向外側(cè)部件的輪緣(rim) 11。輪轂基本上呈盤狀，具有圓形外周。外輪緣11呈環(huán)形，具有矩形橫截面，并繞輪轂IOb周向延伸且軸向延伸出輪轂10b。因此，當(dāng)垂直于輪轂IOb的平面且在軸61的方向上查看時(shí)，轉(zhuǎn)子IOa的整體形狀呈圓形。在輪轂IOb內(nèi)并與外輪緣11相鄰，如通過以下將會(huì)顯而易見的，設(shè)有安裝機(jī)構(gòu)，例如用于插入螺栓和安裝分級(jí)場(chǎng)流通道的螺紋孔(未示出)。輪緣和輪轂可由一個(gè)整體零件制成，或者由后來組裝的分尚兀件制成。在轉(zhuǎn)子IOa的外輪緣11的內(nèi)周面上，保持架12安裝于轉(zhuǎn)子10a。以下說明的結(jié)構(gòu)13構(gòu)成分級(jí)場(chǎng)流通道。保持架12具有總體上環(huán)形形狀，具有中斷段92以便減輕重量，但仍提供所需的機(jī)械強(qiáng)度，且由鋁錳鋅銅合金制成。當(dāng)結(jié)構(gòu)13與保持架12和轉(zhuǎn)子IOa組裝時(shí)，楔形件18插入中斷段92內(nèi)。保持架12還包括兩個(gè)孔32。這些孔可用于將楔形件18從其插入位置取出。在保持架12中與中斷段92徑向相反的位置存在有另外的孔34。這些孔34是平衡孔，其位置和體積通過動(dòng)平衡理想地確定。它們防止FFF裝置運(yùn)行過程中出現(xiàn)的不平衡。在轉(zhuǎn)子IOa的外側(cè)，設(shè)置有倒U形的單獨(dú)的覆蓋元件20。其圍繞轉(zhuǎn)子IOa的外周延伸并防止人員意外觸摸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子10a。該元件20由帶材優(yōu)選為金屬帶制成，并且優(yōu)選地具有在沿軸61的軸向觀察時(shí)沿著轉(zhuǎn)子攜載軸61的軸向超出轉(zhuǎn)子IOa的前部和后部的延伸長(zhǎng)度。轉(zhuǎn)子IOa由進(jìn)入端蓋28a和28b(簡(jiǎn)稱為28a/b)(圖2和圖3)的軸61攜載。在這些端蓋28a/b的中心，設(shè)置有用于使樣品流體流入或流出離心場(chǎng)流分級(jí)裝置的連接件48a/b(圖1)。這些連接件48a/b優(yōu)選地可以是空心管。終端40a/b本身采用螺紋孔的形式，其中孔延伸穿過端蓋(螺紋并非一直延伸)。連接件48a/b連接至用于使流體流入或流出離心場(chǎng)流分級(jí)通道13的另一構(gòu)件31a/b。用于使流體流入和流出通道13的構(gòu)件31a/b設(shè)置在保持架12的內(nèi)周上，與用于容納楔形件18的中斷段92相鄰。為了避免多樣性的不同部件，其可實(shí)施為具有標(biāo)準(zhǔn)附件的管材的形式。軸61穿過并可旋轉(zhuǎn)地支承在軸承座24a/b中設(shè)置的開口中，并且進(jìn)一步延伸進(jìn)入端蓋28a/b中。至少一個(gè)軸承座24a/b由兩個(gè)單獨(dú)元件組成。軸承座24a/b本身支承在底座26上。優(yōu)選地，軸承座相對(duì)彼此的位置可以調(diào)整，例如，如圖2中示意性所示，可通過使其中之一如軸承座24b可位移地連接于底座26來進(jìn)行調(diào)整。另一軸承座24a相對(duì)于底座26固定其位置。替換性地，兩個(gè)軸承座均可調(diào)整，或者可通過不同方式，例如分離式底座來實(shí)現(xiàn)位置調(diào)整。圖2更詳細(xì)地示出用于支承軸61的支承結(jié)構(gòu)以及端蓋28a/b內(nèi)部的結(jié)構(gòu)?？梢钥闯?，兩個(gè)軸承座24a/b被支承在底座26上，其中軸承座24a由底座26固定地支承，而軸承座24b被可位移地(位移方向由箭頭示出)支承在底座26上。在各軸承座24a/b上，通過如螺釘或螺栓等適當(dāng)方式固定端蓋28a/b。這些端蓋28a/b各自具有總體上杯子形狀。在這些“杯子”中的每一個(gè)的基端，設(shè)置有兩個(gè)終端40a/b和44a/b，各自穿透杯子并采用螺紋孔的形狀。這些終端40a/b、44a/b各自具有在從外部朝向輪轂(在圖2中的33處)，即從端蓋28a/b的封閉端到開放端沿軸的軸向移動(dòng)時(shí)減小的直徑。終端被設(shè)計(jì)用于引入如柔性導(dǎo)管的流體管線，如軟管或柔性管。各終端40a/b沿各自端蓋28a/b的中心軸布置。端蓋設(shè)置成使得其開口的中心軸與軸61的旋轉(zhuǎn)軸線重合。朝向蓋28a/b的邊緣、蓋安裝于支承24a/b的位置軸向偏移，設(shè)置有沿基本上徑向方向延伸的另外的終端42a/b。這些終端延伸進(jìn)入穿過端蓋28a/b的邊緣的厚度的孔中。這些終端同樣被設(shè)計(jì)用于在蓋的內(nèi)部與外部之間交換液體，在這種情況下，用于引入流體排出管線和排出流體。在組裝的裝置中，端蓋28a/b被布置成使得其開口的中心軸與各自軸承座24a/b中的開口的中心軸對(duì)準(zhǔn)。軸承座24a/b的開口用來適應(yīng)支承軸61的中心元件32的滾柱軸承。滾子軸承34a’ /b’分別由內(nèi)外滾道34a/b和35a/b,及分別設(shè)置在兩者之間的多個(gè)滾子元件35a’ /b’組成。滾道34a/b和35a/b由鋼制成，而滾子元件35a’ /b’由陶瓷制成。滾子元件35a’ /b’均具有球形形狀。在本實(shí)施例中，兩個(gè)滾子軸承34a/b均為單列深槽滾子軸承。雖然對(duì)于本申請(qǐng)并不推薦，但是它們是標(biāo)準(zhǔn)部件并可從例如INA/FAG、NTN、SKF、或其他供應(yīng)商處訂購(gòu)。滾子元件35a’ /b’由與內(nèi)外滾道34a/b和35a/b的材料不同的材料制成，以便減少摩擦和避免使用過程中的潤(rùn)滑。雖然可在組裝FFF裝置時(shí)向滾子軸承34a/b提供最小量的油作為潤(rùn)滑劑，例如每個(gè)軸承一滴或兩滴，但是在運(yùn)行期間，即使在長(zhǎng)時(shí)間使用后，也不對(duì)軸承潤(rùn)滑。各個(gè)滾子軸承34a’/b’分別相對(duì)于軸61及其軸承座24a/b中的支承兩者被固定，使得沒有軸向間隙。在組裝FFF裝置時(shí)，可通過使其中一個(gè)軸承座相對(duì)于另一個(gè)軸承座位移，或者通過相應(yīng)地調(diào)整分離式底座(如果存在)，或者通過本領(lǐng)域中公知的其他適合的方式，消除可能的軸向間隙。如上所述，軸61包括幾個(gè)單獨(dú)組件，即，由附圖標(biāo)記32、48a/b、50a/b和52a/b表示的組件。軸61具有基本上旋轉(zhuǎn)對(duì)稱縱向元件的整體形狀，對(duì)稱軸大致沿其縱向延伸。中心軸元件32布置在軸的縱向中心，由具有沿軸的軸線布置的中空內(nèi)部60的套筒構(gòu)成。在軸部32的大約縱向中心區(qū)域，中空內(nèi)部60優(yōu)選地收縮，即中空內(nèi)部60的壁變厚，這確保了軸61較低的重量和更高的穩(wěn)定性。然而，在該位置，軸也可以是實(shí)心的。在與優(yōu)選地收縮或者有可能實(shí)心的部分對(duì)應(yīng)的位置的徑向外周，軸具有帶有用于安裝轉(zhuǎn)子IOa的如螺紋孔的裝置的圓周凸緣33。這也對(duì)應(yīng)于支承24a與24b之間的軸向的大致中間。此特殊位置是根據(jù)轉(zhuǎn)子的形狀選擇的，以便軸具有最高的穩(wěn)定性，這意味著其將更有可能承受由于轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子IOa產(chǎn)生的力，并且當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將產(chǎn)生最低的不平衡。此外，在連接中心軸元件32的中空內(nèi)部60與外部的部分62，中空內(nèi)部60向外部開放。在中心軸部32的兩個(gè)縱向端，第一連接件52a/b被設(shè)置在中心軸部32中的圓柱形凹口中。第一連接件52a/b采用具有凹口部的圓柱形板的形式。凹口基本上呈圓柱形，但呈現(xiàn)出不規(guī)則圓柱面，其中圓柱面具有直徑擴(kuò)大且相應(yīng)地提供流體通道的多個(gè)段。在徑向外側(cè)，凹口部留下優(yōu)選地設(shè)置有螺紋的環(huán)形卷筒(web)。在組裝狀態(tài)下，圓柱形凹口部遠(yuǎn)離軸元件32朝向外側(cè)。凹口部不貫穿第一連接件52a/b。因此，凹口僅存在于第一連接件52a/b的一個(gè)軸向側(cè)。沿著這些圓柱形板的旋轉(zhuǎn)軸并在其上，設(shè)置有螺紋孔形式的終端46a/b。在第一連接件52a/b的組裝配置中，這些孔具有當(dāng)遠(yuǎn)離軸元件32、通過終端向外側(cè)移動(dòng)時(shí)減小的直徑。在第一連接件52a/b的一側(cè)，終端46a/b開通進(jìn)入直徑大于終端直徑的圓柱形凹口部。從圖2中明顯可見，終端46a和46b與軸向位于終端的外側(cè)并設(shè)置在第二連接件48a/b中的孔軸向?qū)?zhǔn)。第一連接件52a/b中的至少一個(gè)連接件通過采用螺紋孔形式的另一終端47a,在第一連接件52a (即，不是連接件52b)的一個(gè)偏離中心部連接至板的另一側(cè)。然而，為了經(jīng)濟(jì)的制造，第一連接件52a和52b均可通過另一終端呈現(xiàn)偏離中心的連接。以這種方式，將只有一種類型的連接件。如果另一終端47a在其中一個(gè)第一連接件52a或52b中不使用，則可由盲堵頭阻塞。第二連接件48a/b優(yōu)選地通過如圖2中所示的螺紋，與環(huán)形元件49a/b組裝在一起，并且所得到的子子裝配件被插入，例如壓配合至第三連接件50a/b中設(shè)置的凹口中。然而，如圖2中所示，第三連接件50a/b中的凹口部的不規(guī)則圓柱面留出流體連通的區(qū)域。結(jié)果得到元件48a/b、49a/b和50a/b的子裝配件。該子裝配件的元件被設(shè)計(jì)和布置成使得，在子裝配件的組裝狀態(tài)下面向第一連接件52a/b中的圓柱形凹口的各元件的端面是齊平的。第三連接件50a/b優(yōu)選地在外側(cè)帶有螺紋。如果是這樣，則子裝配件旋入第一連接件52a/b的凹口部中。在沒有螺紋的情況下，子裝配件將另外嵌合到位，例如通過壓配合或粘合。替換性地，第一連接件52a/b的凹口部可采用環(huán)狀，而非圓柱狀。在這種情況下，元件49a/b將與第一連接件52a/b成為一體，并且第二連接件48a/b和第三連接件50a/b均可簡(jiǎn)單地旋入第一連接件52a/b中。于是,將通過元件49a/b與第三連接件50a/b之間的徑向間隙提供流體連通。第二和第三連接件的端面也可相對(duì)于彼此軸向偏移。然后，所得到的元件48a/b、49a/b、50a/b和52a/b的裝配件插入并通過螺釘或螺栓保持在中心軸部32中，如圖2中對(duì)于右手側(cè)的第一連接件52b所示。應(yīng)當(dāng)注意的是，所有連接件48a/b、50a/b和52a/b均與所構(gòu)成的軸61的軸線對(duì)準(zhǔn)。第二連接件48a/b采用圓柱體的形式，具有連接其端面中心的通道，其中一個(gè)端面與第一連接件52a/b的終端46a/b對(duì)準(zhǔn)而另一個(gè)端面與端蓋28a/b的終端40a/b對(duì)準(zhǔn)，并且第二連接件用作管。通道優(yōu)選為中心導(dǎo)管54a/b，其與第一連接件52a/b的終端46a/b和端蓋28a/b的終端40a/b均對(duì)準(zhǔn)。第二連接件48a/b優(yōu)選地在外表面凹陷，以便提供液腔。第二連接件48a/b的軸向長(zhǎng)度大于第三連接件50a/b的軸向長(zhǎng)度。而第三連接件50a/b具有的軸向長(zhǎng)度又大于第一連接件52a/b中的圓柱形凹口部的卷筒。結(jié)果，徑向最內(nèi)部的連接件48a/b在軸向上伸出最遠(yuǎn)，而徑向位于較外側(cè)的第三連接件50a/b伸出較短。軸向伸出的量足以形成用于密封圈38a/b和36a/b的密封面。第一密封圈38a/b位于第三連接件50a/b的徑向外側(cè)，并密封地設(shè)置在第一連接件50a/b與相鄰的端蓋28a/b的壁之間。第一密封圈38a/b被容納在端蓋的凹口 39a/b中。第一密封圈38a/b以液密方式圍繞第一連接件50a/b。同樣地,第二密封圈36a/b位于第二連接件48a/b的徑向外側(cè),被容納在端蓋的凹口 37a/b中并密封地設(shè)置在第二連接件48a/b與端蓋28a/b的壁之間。密封圈38a/b和36a/b是無螺旋槽或螺旋線的旋轉(zhuǎn)軸密封件。端蓋28a/b優(yōu)選齊平地抵靠軸承座24a/b并保持就位，以便在兩者之間形成液密連接。然而，也可通過本領(lǐng)域公知的其他方式獲得防止流體泄漏的密封性。圖3a示出端蓋28a/b的平面圖，且圖3b示出沿圖3a中的線B-B截取的端蓋28a/b的截面圖。明顯可見,終端40a/b沿著基本上旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的端蓋28a/b的中心軸延伸穿過端蓋28a/b的端壁。此外，在圖3a中示出了三個(gè)通孔45，優(yōu)選為沉頭孔。這些通孔45用于將端蓋28a/b連接至各自的軸承座24a/b，并且用于插入螺釘或任何其他適合的緊固裝置。圖3a還示出了終端44a/b。特別地，圖3b示出端蓋28a/b中的第二凹口 37a/b和第一凹口 39a/b，第二凹口37a/b和第一凹口 39a/b均具有與終端40a/b的孔同軸的基本上圓柱形的形狀。第二凹口37a/b的徑向尺寸，即直徑小于第一凹口 39a/b的直徑。凹口 37a/b和39a/b兩者彼此緊鄰，其中第一凹口 39a/b軸向更朝向杯形端蓋28a/b的“杯子”的開口設(shè)置，即第二凹口 37a/b軸向遠(yuǎn)離軸承座24a/b,而第一凹口 39a/b軸向更接近軸承座24a/b。軸向更加朝向杯子的開口，設(shè)置有呈圓柱體形狀的另一(第三)凹口 64a/b，凹口具有圍繞其設(shè)置的圓形部分，使得其徑向最外側(cè)表面像圓環(huán)段一樣彎曲。第三凹口 64a/b的徑向尺寸比第二凹口 37a/b和第一凹口 39a/b的徑向尺寸更大。第三凹口 64a/b也優(yōu)選地與第二凹口 37a/b和第一凹口 39a/b同軸布置，但其他布置也是可能的。如圖3a中可見，終端42a/b的孔開通進(jìn)入第三凹口 64a/b。
圖3a和圖3b還示出部分帶有螺紋的兩個(gè)通孔43a/b。其開通進(jìn)入凹口 37a/b并可用于將密封圈38a/b從凹口 37a/b中推出。端蓋28a/b的尺寸相對(duì)于元件48a/b、49a/b、50a/b和52a/b的裝配件被設(shè)置成使得，當(dāng)攜帶密封圈36a/b和38a/b的端蓋28a/b被放置在該裝配件上時(shí)，第二連接件48a/b的軸向外端面與端蓋28a/b的內(nèi)側(cè)的、凹口 37a/b的軸向最外側(cè)表面之間，以及第三連接件50a/b的軸向外端面與端蓋28a/b的內(nèi)側(cè)的、凹口 39a/b的軸向端面之間具有軸向間隙。在FFF裝置的組裝狀態(tài)下，后一間隙因此位于兩個(gè)密封圈36a/b和38a/b之間。終端44a/b與第一和第二密封圈36a/b、38a/b及第二和第三連接件48a/b、50a/b之間的軸向間隙流體連通，并優(yōu)選地直接開通進(jìn)入該間隙。終端42a/b通向密封圈38a/b與端蓋28a/b和軸承座24a/b之間的液密界面之間的間隙，即各第一凹口 39a/b在第一徑向旋轉(zhuǎn)軸密封件38a/b的另一側(cè)與終端42a/b流體連通。終端47a通向第三連接件50a/b中的凹口的圓柱形面的擴(kuò)大部分，或者通向連接件52a/b與連接件50a/b之間的徑向間隙。終端40a/b和導(dǎo)管54a/b被設(shè)計(jì)成使得其直徑足夠大，以允許例如標(biāo)準(zhǔn)軟管的樣品流體管線延伸通過終端40a/b并進(jìn)入導(dǎo)管54a/b。反之，終端46a/b的孔不允許管通過。在本實(shí)施例中，上游和下游端蓋28a/b均具有相同的設(shè)計(jì)。圖4a至圖4c示出用于形成FFF通道13的條帶。條帶在保持架12與徑向外側(cè)的輪緣11之間相互堆疊。在堆疊件中，內(nèi)隔板70鄰接通道形成箔片78 (圖5)，而箔片78又鄰接外隔板66。任選地，補(bǔ)償條帶74設(shè)置在外隔板66與輪緣11之間。圖4a示出在形成通道13的箔片78 (圖5)與轉(zhuǎn)子IOa的輪緣11之間使用的外隔板66。外隔板66由Mylar聚酯箔即由雙軸取向聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯制成的箔片，或金屬薄板制成，并且至少在面向箔片78的一側(cè)具有1.5 < Ra < 1.7，優(yōu)選為Ra=L 6的平均表面粗糙度，其中表面粗糙度例如通過激光掃描型攝像機(jī)，根據(jù)DIN EN IS04287:2010_07，被測(cè)量為絕對(duì)值的算數(shù)平均值，并提供以μ m為單位的粗糙度。這種定義表面粗糙度的方法用于本說明書全文，除非另有說明。四個(gè)孔68設(shè)置在基本上矩形的條帶66的各角上。條帶66的厚度顯著小于Imm且優(yōu)選為約250 μ m,并且其面向箔片78的表面完全無劃痕，以便有助于密封通道13。通過視覺檢測(cè)，即通過光學(xué)測(cè)量檢查條帶66有無劃痕。圖4b示出設(shè)置在保持架12與形成通道13的箔片78之間的內(nèi)隔板70。同樣，類似于隔板66，其具有基本上矩形的形狀，孔72設(shè)置在條帶的四個(gè)角上。雖然在隔板66和70的一個(gè)縱向端的孔68、72之間的軸向或橫向距離相同，但內(nèi)隔板70的孔72之間的周向或縱向距離短于外隔板66的孔68之間的相應(yīng)距離。周向距離的差異適合于輪緣11的內(nèi)徑，使得一旦夾持有箔片78的隔板66、70采取由輪緣11的直徑限定的曲率半徑，則孔68與70重合。內(nèi)隔板70可由與外隔板66相同的材料制成。另外，孔71布置在內(nèi)隔板70的縱軸上。如圖所示，這些孔71具有圓形截面；然而，可采用任何其他截面。這些孔71用于使樣品流體進(jìn)入和流出FFF裝置13。至少在面向箔片78的一側(cè)，隔板70的表面粗糙度為1.5 < Ra < 1.7，且優(yōu)選為Ra=L 6。在所示實(shí)施例中，隔板70由用于彈簧的1.4310級(jí)不銹鋼制成。隔板70具有顯著小于Imm且優(yōu)選為約250 μ m的厚度。
圖4c示出補(bǔ)償條帶74。補(bǔ)償條帶74任選地直接設(shè)置在輪緣11與外隔板66之間。類似于圖4a和圖4b中的其他條帶，其具有設(shè)置在矩形條帶74的各個(gè)角的四個(gè)孔76，孔76設(shè)置成使得一旦補(bǔ)償條帶采取由輪緣11的內(nèi)徑限定的曲率半徑，則其位置與孔68、72的位置重合。補(bǔ)償條帶74也由1.4310級(jí)不銹鋼制成，具有小于Imm且優(yōu)選為約250μπι的厚度。圖5示出用于形成場(chǎng)流分級(jí)通道13的箔片78。箔片78具有基本上矩形形狀，四個(gè)孔82設(shè)置在箔片78的各個(gè)角?？?2設(shè)置成使得一旦箔片78鄰近輪緣11設(shè)置在堆疊件中，則其位置與孔68、72、76的位置重合。在結(jié)合時(shí)，這些孔用于將堆疊件的元件在保持架12上對(duì)準(zhǔn)。為了協(xié)助壓縮堆疊件，這些孔也可以是橢圓形的，其中孔的縱向在輪緣11和保持架12的周向上延伸。箔片78具有適合于被分級(jí)流體的厚度。在所示實(shí)施例中，厚度為約250μπι，但也可具有例如約100 μ m至約800 μ m的厚度。箔片78由聚四氟乙烯(PTFE)制成，其更普遍被稱為“特氟龍(Teflon)”,杜邦公司(E.1.du Pont de Nemours and Company)的品牌名稱。然而，可以使用如含氟彈性體的任何其他材料，只要其為自密封材料，即自動(dòng)形成防止泄漏的良好密封的材料，并且只要其有彈性。箔片兩面的表面粗糙度為1.5 < Ra< 1.7，且優(yōu)選為Ra=L 6。兩面的表面必須無劃痕，以協(xié)助密封。在箔片78的中心部分，設(shè)置有貫穿箔片的凹口 80。該凹口形成FFF通道13的整個(gè)幾何形狀，即厚度、長(zhǎng)度、寬度、發(fā)散段和收斂段。凹口 80完全設(shè)置在箔片78內(nèi)部，即箔片78的材料完全圍繞凹口 80?？?2不與形成通道13的凹口 80連接。凹口 80的形狀可描述為縱向拉伸的六邊形，其中槽孔86 (圖5b)縱向遠(yuǎn)離六邊形的最遠(yuǎn)的角延伸。剩余的四個(gè)角設(shè)置在可描述為矩形的角上。替換性地，該形狀可描述為縱向矩形，具有各自連接于矩形的短邊的三角形，并且三角形的頂點(diǎn)終止于槽孔86中。在各槽孔86的端部，具有圓弧形式的開口 87，其中形成開口 87的圓的直徑至少等于槽孔86的寬度且優(yōu)選地大于槽孔86的寬度。在組裝的裝置中，這些開口 87與內(nèi)隔板70的孔71對(duì)準(zhǔn)，其中孔71大于開口 87。圖6a至圖6c詳細(xì)地示出保持架12。圖6a示出保持架12的側(cè)視圖或軸向視圖。保持架12由具有硬涂層的鋁鋅錳銅合金形成。其外表面光滑，外側(cè)的表面粗糙度為0.35
<Ra < 0.45，優(yōu)選為約Ra=0.4。保持架12由彎曲成具有中斷段92的環(huán)形或圓形的基本上矩形的條帶構(gòu)成。中斷段92用于容納楔形件18 (圖6d、圖6e、圖6f)。從環(huán)形或圓形的中心可以看出，鄰近中斷段92的保持架12的端面91對(duì)向形成約10°優(yōu)選為10° ±0.05°的夾角α，這也是當(dāng)沿著環(huán)的軸線觀察時(shí)，保持架12的端面91的表面對(duì)向形成的夾角。在所示實(shí)施例的五個(gè)孔34中，至少一個(gè)凹口，且優(yōu)選為一個(gè)或多個(gè)孔34與保持架12的中斷段92相反地設(shè)置。通過在該位置具有一個(gè)或多個(gè)凹口，避免了場(chǎng)流分級(jí)裝置在運(yùn)行期間失衡?？梢允褂萌魏螖?shù)量的孔，只要其數(shù)量和設(shè)計(jì)使得能夠減少不平衡?？?0設(shè)置在中斷段92的兩側(cè)，用于將箔片78和隔板68、72、76中的孔68、72、76、72連接至保持架12的徑向周面所用的螺栓、螺釘、銷或其他適合的構(gòu)件。如圖所示，軸向孔32可設(shè)置在保持架12中，用于協(xié)助移除楔形件18，如以下進(jìn)一步說明的。螺紋通孔88比孔90和32更加遠(yuǎn)離中斷段92隔開地周向設(shè)置。通孔88用于在裝置使用時(shí)，使液流進(jìn)入和流出FFF通道13。因此，這些孔88延伸穿過保持架12的厚度。與中斷段92的每一側(cè)鄰近的一個(gè)孔88將足夠用于一種特定類型的通道13。然而，在所示實(shí)施例中，鄰近每一側(cè)設(shè)置兩個(gè)孔，以便能夠使保持架用于具有不同長(zhǎng)度的兩種通道類型。當(dāng)然，孔的數(shù)量也可大于2。在使用中，在中斷段92的一側(cè)的一個(gè)孔88與一個(gè)孔71對(duì)準(zhǔn)，以允許樣品流體進(jìn)入通道13中。在中斷段92的另一側(cè)的一個(gè)孔88與在通道13的另一端的孔71對(duì)準(zhǔn)，以允許樣品流體從通道13中流出。圖6b示出從保持架12的徑向外側(cè)觀看中斷段92時(shí)保持架12的徑向視圖。明顯可見，中斷段92沿保持架12的軸向還形成錐形。一旦FFF裝置組裝，中斷段92當(dāng)在輪轂IOb的方向上移動(dòng)時(shí)由于該錐形而變得更窄。這也是螺紋孔32離開軸向周面進(jìn)入保持架12本體的深度方向。在此方向上由中斷段92的端面對(duì)向形成的錐角β為約8°且優(yōu)選為8° ±0.05°。形成中斷段92的端面91的表面粗糙度為0.35 < Ra <0.45，且優(yōu)選為Ra=0.4ο圖6c示出沿軸向觀察時(shí)中斷段92的另一視圖，并且實(shí)質(zhì)上是圖6a的相應(yīng)部分的近視圖。圖6d至圖6f示出插入中斷段92內(nèi)的楔形件18。楔形件18配置成插入并楔入保持架的中斷段92內(nèi)，以便將保持架12及隔板68、72、76和形成FFF通道13的箔片78緊壓在轉(zhuǎn)子IOa的輪緣11的內(nèi)周上。楔形件18由鋁鋅錳銅合金制成，該合金由聚四氟乙烯(PTFE)涂層形成硬涂層。涂層優(yōu)選地具有20 μ m至25 μ m之間的厚度。而且優(yōu)選地，楔形件的表面質(zhì)量如以上關(guān)于保持架12所述的那樣。楔形件18具有一對(duì)基本上相反的表面94。各表面具有長(zhǎng)矩形形狀，矩形的長(zhǎng)邊基本上平行于FFF裝置的軸向，而短邊基本上平行于FFF裝置的徑向。該對(duì)表面94關(guān)于彼此在兩個(gè)方向上傾斜。首先，表面94傾斜成使得在楔形件18的插入位置并且在軸向視圖中，兩個(gè)表面94均沿半徑線延伸，具有與保持架12的中斷段的角度周向尺寸大致對(duì)應(yīng)的角度偏移。因此，表面94的傾斜角使得其與形成保持架12的端面91的表面緊密配合。具體地，在本優(yōu)選實(shí)施例中，關(guān)于彼此的傾斜角Y為約8。且優(yōu)選為8° ±0.05°。其次，楔形件18被設(shè)計(jì)成使得表面94關(guān)于彼此傾斜，使得在沿組裝的FFF裝置的軸向觀察時(shí)表面94形成角度δ。該角度δ被設(shè)計(jì)成使得當(dāng)楔形件18被軸向推入中斷段時(shí)，楔形件18使保持架12周向移位預(yù)定的量。這可借助工具適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)。在此特別優(yōu)選的實(shí)施例中，由端面94形成的軸向錐形的角度為約10°且優(yōu)選為δ=10° ±0.05°。沿楔形件18的平行于矩形表面94的長(zhǎng)邊的方向，即沿楔形件18插入中斷段92時(shí)平行于轉(zhuǎn)子IOa的軸向的方向，具有臺(tái)階孔16形式的通孔(圖6f)。臺(tái)階孔16的直徑在從楔形件18的較小端面中開口的孔端向楔形件18的較大端面中開口的孔端移動(dòng)時(shí)增加，其中“大”和“小”在本文中是指各個(gè)端面的總面積?？?6還包含用于旋入螺釘?shù)穆菁y96，通過螺釘可將楔形件從轉(zhuǎn)子IOa中的相應(yīng)的孔中移除。在本實(shí)施例中，楔形件18具有略小于保持架12的軸向尺寸的軸向長(zhǎng)度。運(yùn)行裝置的最佳模式以下，將從裝置的組裝開始，說明運(yùn)行前述裝置10的當(dāng)前優(yōu)選的方式。
首先，將輪轂IOb安裝至軸的凸緣33。然后，或者并行地，將內(nèi)隔板70、隨后是箔片78、接著是外隔板68以及任選的補(bǔ)償條帶74堆疊在保持架12上，使得孔82、68、72、76和90彼此對(duì)準(zhǔn)。這將用于使孔88、71和開口 87彼此自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)，以使樣品流體進(jìn)入和流出形成FFF通道13的凹口 80。然后，將所得到的堆疊件通過螺栓等適合的裝置連接。然后，將保持架12與組裝好的FFF通道13 —起插入轉(zhuǎn)子IOa的輪緣11的內(nèi)部。楔形件18通過例如齒輪拉出器或拔出器的適當(dāng)工具被插入保持架12的中斷段92，該工具應(yīng)用于遠(yuǎn)離保持架取向的輪轂的表面，到達(dá)通過楔形件的臺(tái)階孔16并作用在楔形件的端面95上。然后，可通過齒輪拉出器的旋擰動(dòng)作實(shí)現(xiàn)將楔形件18楔入中斷段92內(nèi)的動(dòng)作，同時(shí)使楔形件18的孔16中的螺紋96和輪轂IOb的相應(yīng)孔中的螺紋未被使用。否貝U，由于需要較大的力，因此將楔形件18楔入中斷段92內(nèi)可能會(huì)損壞或破壞這些螺紋?？傮w思想是使用該工具在楔形件18的軸向端面95與轉(zhuǎn)子IOa的輪轂IOb的相應(yīng)表面之間施加此力，以便將楔形件18楔入中斷段92內(nèi)，從而將保持架12推開并將通道13壓在輪緣11上。該操作在這樣的位置上進(jìn)行，使得楔形件18的孔16與輪轂IOb中相應(yīng)的孔對(duì)準(zhǔn)，從而使螺釘、螺栓或其他適合的裝置能夠?qū)⑿ㄐ渭?8連接至輪轂IOb并將楔形件固定在其楔入位置。一旦將楔形件18楔入中斷段92中，則通過穿過孔16插入并旋入轉(zhuǎn)子IOa中的孔的相應(yīng)螺紋中的螺釘，將楔形件固定于轉(zhuǎn)子。然而，應(yīng)當(dāng)注意的是，螺釘在正常運(yùn)行情況下是不需要的。楔形件18和中斷段92被設(shè)計(jì)成使得，在正常運(yùn)行中楔形件將不會(huì)移位。螺釘?shù)墓δ軆H僅是在FFF裝置經(jīng)歷可能會(huì)導(dǎo)致楔形件錯(cuò)位的不尋常沖擊的情況下的安全防范措施。而且，如果楔形件未保持在適當(dāng)位置，則在啟動(dòng)FFF裝置時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)問題:最初，當(dāng)保持架12由于離心力而未被牢固地壓靠在輪緣11上時(shí)，可能僅有很小的力將楔形件18保持在中斷段92內(nèi)。因此，啟動(dòng)過程中的力可能會(huì)起作用以使楔形件18移出。因?yàn)橹辽僭诖穗A段，楔形件18未被牢固地固定在中斷段92內(nèi)，因此其可能會(huì)從裝置中射出，從而有可能擊中芳觀者和設(shè)備。將第一、第二和第三連接構(gòu)件以及端蓋如上所述進(jìn)行組裝。在以此方式組裝轉(zhuǎn)子后，通過適當(dāng)?shù)难b置連接用于向和從軸61供給和提取場(chǎng)流分級(jí)液體(樣品流體)的裝置，例如通過標(biāo)準(zhǔn)管接頭配裝軟管，以使軟管從終端46a延伸至其中一個(gè)孔88并從另一個(gè)孔88延伸至終端46b。這在軸61與由箔片78形成的場(chǎng)流分級(jí)通道13之間建立起連接。之后，應(yīng)用用于向和從轉(zhuǎn)子供給場(chǎng)流分級(jí)液體(樣品流體)的適當(dāng)裝置，例如軟管。將軟管通過終端40a引入用于引入待分級(jí)流體的導(dǎo)管54a。將另外的軟管通過終端40b引入用于移除已分級(jí)流體的導(dǎo)管54a。這里，應(yīng)當(dāng)注意的是，如軟管的裝置延伸進(jìn)入導(dǎo)管54a/b內(nèi)，直至接近但不與第一連接件52a/b接觸。將沖洗流體連接管線連接至終端44a/b，并將流體排出管線連接至終端42a/b。通過用盲端接頭，即不允許流體通過的接頭堵塞終端47a/b而使其封閉。通過終端44a/b供給沖洗流體。沖洗流體填充端蓋中的兩個(gè)密封圈之間的空間，即第二密封圈36a/b的下游與第一密封圈38a/b的上游之間的空間。沖洗流體的壓力被控制成使得其壓力與各個(gè)終端40a/b處的樣品流體的壓力相對(duì)應(yīng)。以此方式，使越過第二密封圈36a/b的壓差最小化，優(yōu)選至小于0.05巴，并甚至防止最小量的樣品流體損失。已經(jīng)表明，如果通過具有4至7巴的樣品流體壓力和約200毫巴的沖洗流體壓力而使越過第二密封圈的壓力差最小化，則是特別有利的，并且通過控制沖洗壓力，使越過第一密封圈38a/b的壓差得到控制，從而密封樣品液流。由于第一密封圈38a/b將液體與氣體空間密封，因此與將液體填充空間彼此密封的第二密封圈36a/b相比，流體更可能在第一密封圈38a/b處泄漏。有可能多余的沖洗流體將因此越過第一密封圈38a/b泄漏，然后通過終端42a/b排出。替換性地，終端47a和/或終端47b可連接至沖洗流體的排出管線。如果終端47a/b以此方式連接，則沖洗流體被供給至終端44a/b。如在前述方案中那樣，密封圈36a/b“下游”的空間被填充，但是這里允許沖洗流體流經(jīng)第二密封圈36a/b并通過連接至排出管線的終端47a和47b中的一者或兩者離開該空間。這種替代方案由于對(duì)沖洗流體壓力的控制不太復(fù)雜而有利于FFF裝置的運(yùn)行。在這樣組裝的裝置10中，電動(dòng)機(jī)使軸61繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。如前面所提到的，該電動(dòng)機(jī)是DC電動(dòng)機(jī)。其由外部AC至DC電源，或者由另一種類型的電源如電池供電。AC至DC電源適合于在使用該裝置的國(guó)家使用，因?yàn)槠淠軌驅(qū)⒃搰?guó)的AC電源的電壓和頻率轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)FFF裝置的電動(dòng)機(jī)中所使用的正確的DC電力。此外，樣品流體和沖洗流體在各自的入口和出口被引入和導(dǎo)出FFF裝置。樣品流體因此通過場(chǎng)流分級(jí)通道13。
權(quán)利要求
1.一種用于執(zhí)行離心場(chǎng)流分級(jí)的裝置(10)，包括: 軸(61)，其具有中心軸線和沿所述中心軸線的用于使樣品流體從中通過的導(dǎo)管(54a/b), 所述軸(61)具有用于使所述樣品流體進(jìn)入所述軸的上游軸端，和用于使所述樣品流體從所述軸(61)離開的下游軸端， 所述軸(61)在所述上游軸端與所述下游軸端之間攜載轉(zhuǎn)子(10a)，并可旋轉(zhuǎn)地支承在位于所述兩個(gè)軸端的軸承座(24a/b)中，使得所述轉(zhuǎn)子(IOa)和所述軸(61)能夠繞所述軸線旋轉(zhuǎn)； 在所述轉(zhuǎn)子(IOa)上的場(chǎng)流分級(jí)通道(13)，所述場(chǎng)流分級(jí)通道(13)配置成使所述樣品流體通過其中，并具有用于使所述樣品流體進(jìn)入所述通道的上游通道端和用于使所述樣品流體從所述通道(13)離開的下游通道端， 所述上游通道端能夠以液密方式連接至位于所述上游軸端的導(dǎo)管(54a)，并且所述下游通道端能夠以液密方式連接至位于所述下游軸端的導(dǎo)管(54b); 上游端蓋(28a)，其配合在所述上游軸端上并可安裝至位于所述上游軸端的軸承座(24a)，和下游端蓋(28b)，其配合在所述下游軸端上并可安裝至位于所述下游軸端的軸承座(24b)； 所述上游端蓋(28a)和所述下游端蓋(28b)各自具有用于連接至樣品流體管線的終端(40a/b), 所述上游端蓋(28a)和所述 下游端蓋(28b )各自具有用于連接至沖洗流體管線的另一終端(44a/b)， 所述上游端蓋(28a)和所述下游端蓋(28b)各自具有第二凹口(37a/b)和第一凹口(39a/b)，各所述第二凹口( 37a/b)用于容納密封所述端蓋(28a/b)與所述軸(61)的第二徑向旋轉(zhuǎn)軸密封件(36a/b),并且各所述第一凹口( 39a/b)用于容納密封所述端蓋(28a/b)與所述軸(61)的第一徑向旋轉(zhuǎn)軸密封件(38a/b)； 各所述第二凹口( 37a/b)在其第二徑向旋轉(zhuǎn)軸密封件(36a/b)的一側(cè)與用于連接至所述樣品流體管線的終端(40a/b)流體連通，并在其第二徑向旋轉(zhuǎn)軸密封件(36a/b)的另一側(cè)與用于連接至所述沖洗流體管線的終端(40a/b)流體連通，并且各所述第一凹口(39a/b)在其第一徑向旋轉(zhuǎn)軸密封件(38a/b)的一側(cè)與用于連接至所述沖洗流體管線的終端(44a/b)流體連通，使得所述第二徑向旋轉(zhuǎn)軸密封件(36a/b)的兩側(cè)均承受流體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置(10)，其中越過所述第二徑向旋轉(zhuǎn)軸密封件(36a/b)的壓差由在各個(gè)端蓋(28a/b)處的所述樣品流體與所述沖洗流體的、4至7巴的樣品壓力和約200毫巴的沖洗壓力所產(chǎn)生的壓力差來確定，并且對(duì)所述沖洗流體加壓以便控制所述壓差。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置(10)，其中當(dāng)安裝所述端蓋(28a/b)時(shí)，用于連接至所述樣品流體管線的終端(40a/b)與所述中心軸線對(duì)準(zhǔn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置(10)，其中沿著所述軸(61)的中心軸線的至少一個(gè)所述導(dǎo)管(54a/b)具有足夠大的直徑，以使所述樣品流體管線延伸通過所述終端(40a/b)并進(jìn)入所述導(dǎo)管(54a/b )。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置(10)，其中所述樣品流體管線插入所述導(dǎo)管(54a/b)中。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(10)，其中所述第二凹口(37a/b)軸向遠(yuǎn)離所述軸承座(24a/b)，并且所述第一凹口(39a/b)軸向靠近所述軸承座(24a/b)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(10)，其中所述第一和/或第二徑向旋轉(zhuǎn)軸密封件(36a/b，38a/b)無螺旋槽或螺旋線。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(10)，其中各所述第一凹口(39a/b)在其第一徑向旋轉(zhuǎn)軸密封件(38a/b)的另一側(cè)與用于連接至流體排出管線等的另一終端(42a/b)流體連通。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(10)，其中所述上游端蓋(28a)和所述下游端蓋(28b)具有相同的設(shè)計(jì)。
10.一種執(zhí)行離心場(chǎng)流分級(jí)的方法，該方法包括以下步驟: 將樣品流體液流提供至用于執(zhí)行離心場(chǎng)流分級(jí)的裝置(10)的上游終端(40a)； 使所述樣品流體液流通過場(chǎng)流分級(jí)通道(13)； 傳送所述樣品流體液流從所述裝置(10)的下游終端(40b)離開； 將沖洗流體液流提供至所述裝置(10)的上游終端(44a)； 將沖洗流體液流提供至所述裝置(10)的下游終端(44b)； 通過徑向密封件(36a)，在所述上游終端(40a)密封所述樣品流體液流與所述沖洗流體液流；以及 通過徑向密封件(36b)，在所述下游終端(40b)密封所述樣品流體液流與所述沖洗流體液流。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括對(duì)所述沖洗流體加壓，以便減少所述上游終端(40a)處的所述沖洗流體與所述樣品流體的壓力差以及所述下游終端(40b)處的所述沖洗流體與所述樣品流體的壓力差的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其中所述將樣品流體液流提供至用于執(zhí)行離心場(chǎng)流分級(jí)的裝置(10)的上游終端(40a)的步驟和/或所述傳送樣品流體液流從所述裝置(10)的下游終端(40b)離開的步驟包括，將樣品流體管線引入所述裝置(10)的軸(61)中的導(dǎo)管(54a/b)內(nèi)，所述導(dǎo)管(54a/b)沿所述軸(61)的中心軸線延伸。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于執(zhí)行離心場(chǎng)流分級(jí)的裝置。特別地，在根據(jù)本發(fā)明的裝置中，使用徑向旋轉(zhuǎn)軸密封件(36a/b)密封用于執(zhí)行離心場(chǎng)流分級(jí)的軸(61)的旋轉(zhuǎn)部件與靜止部件。此外，引入分離的管線，用以減少越過這些密封件的壓差。以此方式，驅(qū)使樣品流體越過密封件的驅(qū)動(dòng)力被減小，從而減少泄漏。
文檔編號(hào)G01N30/00GK103209768SQ201280003670
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2012年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月20日
發(fā)明者R.韋爾茨 申請(qǐng)人:波特諾瓦分析有限公司