免工具拆卸的萃取池盖组合件的制作方法

1.本技术大体上涉及一种免工具拆卸的萃取池盖组合件，且更具体来说，涉及一种用于加速溶剂萃取(ase)池的盖组合件，其允许在不使用工具的情况下进行完全拆卸。


背景技术：

2.样本制备构成分析有机化合物的重要步骤。萃取是样本制备的组成部分。加速溶剂萃取(ase)是一种用于在高温和高压下使用溶剂萃取感兴趣的分析物的技术。高压增加溶剂沸点，由此允许在相对较高温度下进行更快萃取。因此，萃取过程与例如索氏萃取的传统方法相比显著更快。容纳样本的池以及过滤器(或熔块)是ase仪器的整体组件。
3.ase萃取可以在相对较高压力(例如，1500psi)下进行，并且在此高压下操作需要仔细设计萃取池。萃取池通常包含具有密封池容器的端盖的管道或主池容器。端盖的作用是密封池容器以便于进入池。端盖还包含密封件以及将固体成分保持在池内的床支架或熔块。从用户的角度来看，更方便地更换这些部件将增加易用性。
4.麦克亚当斯等人的第9,375,697号美国专利中描述萃取池的实例，所述池较适合于高压和高温ase，并且包含便于移除和更换盖组合件的某些组件的盖组合件。此类组合件允许用户在下次萃取之前方便地清洁萃取池，以防止残留。对于痕量分析，用户通常会更换盖组合件的某些组件，例如密封件和床支架以防止残留污染。
5.为了部分或完全拆卸现有的萃取池组合件，用户通常需要使用卡环工具来移除保持环。应了解，必须容易地获得适当的卡环工具，并且使用卡环工具需要一定程度的技能和手动灵活性才能移除并正确地安装和移除固定环，尤其在重复拔出之后。用户在移除固定环时需要小心以防止夹伤并防止带电的固定环从卡环工具飞出去。
6.鉴于前述内容，将有利于进一步促进端盖组合件的简单移除和更换的萃取池端盖设计。


技术实现要素：

7.本发明的一个方面涉及一种萃取池，所述萃取池包含：池容器；盖组合件，其可拆卸地固定到池容器以限定池容器内的样本室，所述盖组合件包含盖主体和锁定盖；所述盖主体包含与池容器可释放地接合的螺纹底座、从螺纹底座轴向向上延伸的支撑部件，以及轴向地延伸穿过支撑部件的孔；所述锁定盖包含可滑动地接纳在盖主体的孔内的柱塞、安置于柱塞的下表面内的凹口，以及可释放地接合盖主体的支撑部件的锁定部分，其中锁定盖相对于盖主体在第一方向上的旋转将锁定部分与支撑部件接合，并且在相反的第二方向上的旋转将锁定部分从支撑部件脱离；过滤器，其可拆卸地接纳在凹口内；以及密封部件，其可拆卸地接纳在孔内，其中当接合锁定部分和支撑部件并且盖组合件固定到池容器时，密封部件在池容器与盖组合件之间形成液密密封件。
8.盖主体可以与池容器螺纹接合。
9.锁定盖的柱塞和锁定部分整体形成。
10.锁定部分可以包含锁定凸缘并且支撑部件可以包含支撑凸缘，其中当锁定盖相对于盖主体在第一方向上旋转时，锁定凸缘和支撑凸缘彼此轴向地重叠。
11.锁定凸缘从锁定盖的外围壁径向向内延伸，并且支撑凸缘从支撑部件的环形表面径向向外延伸。
12.锁定部分可以包含三个周向间隔开的锁定凸缘，并且支撑部件可以包含三个周向间隔开的支撑凸缘，其中当锁定盖相对于盖主体在第一方向上旋转时，相应的锁定凸缘和支撑凸缘对彼此轴向地重叠。
13.盖组合件可以包含锁定模式和解锁模式，并且其中当处于锁定模式时，锁定凸缘与支撑凸缘轴向重叠对准以将锁定盖和盖主体固定在一起，并且锁定凸缘和支撑凸缘在解锁模式下并不轴向地重叠以允许从盖主体移除锁定盖。
14.在解锁模式中，盖组合件可以被配置成当从池容器移除盖组合件时从盖组合件释放过滤器，并且将锁定盖压在盖主体上以将柱塞轴向地移动到盖主体的孔中，然后将密封部件移出与孔的摩擦接合。
15.过滤器可以是提供床支架以支撑容纳样本室内含有的样本的熔块。
16.密封部件可以由聚醚醚酮(peek)或聚酰亚胺基塑料材料形成。
17.密封部件可以包含紧靠围绕凹口的柱塞的上表面，以及紧靠池容器的下表面。
18.密封部件可以进一步包含径向外围外表面，所述径向外围外表面以摩擦方式接合盖主体的孔，以在组装盖组合件时将过滤器可释放地固定在柱塞的凹口内。
19.盖组合件可以被配置成当从池容器移除盖组合件时从盖组合件释放过滤器，并且将锁定盖压在盖主体上以将柱塞轴向地移动到盖主体的孔中，然后将密封部件移出与孔的摩擦接合。
20.盖主体可以由第一不锈钢形成，并且锁定盖可以由第二不锈钢形成，其中第一和第二不锈钢是不同材料。
21.第一不锈钢可以是比第二不锈钢具有更高百分比的硅和锰两者的奥氏体不锈钢。
22.本发明的另一方面涉及一种使用萃取池盖组合件的方法，所述方法包含：将锁定盖的柱塞插入到盖主体的孔中；相对于盖主体在第一方向上旋转锁定盖，以将锁定盖的锁定部分与盖主体的支撑部件可释放地接合；将过滤器插入到安置于柱塞的下表面中的凹口中；紧靠凹口中的过滤器将密封部件插入到盖主体的孔中，由此密封部件与盖主体的孔的摩擦接合用于将过滤器保持在锁定部件的凹口中。
23.盖主体可以与池容器螺纹接合以限定池容器内的样本室。
24.锁定部分可以包含锁定凸缘并且支撑部件可以包含支撑凸缘，并且其中旋转步骤可以包含当锁定盖相对于盖主体在第一方向上旋转时，将锁定凸缘和支撑凸缘彼此轴向地重叠。
25.锁定部分可以包含锁定凸缘并且支撑部件可以包含支撑凸缘，并且其中在第一方向上旋转建立锁定模式，其中锁定凸缘与支撑凸缘轴向重叠对准以将锁定盖和盖主体固定在一起。
26.所述方法可以进一步包含相对于盖主体在第二方向上旋转锁定盖以建立解锁模式，其中锁定凸缘和支撑凸缘不轴向重叠，因此允许从盖主体移除锁定盖。
27.所述方法可以进一步包含当盖主体不固定到池容器时，将锁定盖压在盖主体上以
将柱塞移动到盖主体的孔中，并且将密封部件压出与孔的摩擦接合以从锁定盖上的盖释放过滤器。
28.本发明的又一方面涉及一种用于萃取池的盖组合件，包含：盖主体，其包含适合于可释放地接合池容器的端部的螺纹底座、从螺纹底座轴向向上延伸的支撑部件，以及轴向地延伸穿过支撑部件的孔；锁定盖，其包含可滑动地接纳在盖主体的孔内的柱塞、安置于柱塞内的凹口，以及可释放地接合盖主体的支撑部件的锁定部分，其中锁定盖相对于盖主体在第一方向上的旋转将锁定部分与支撑部件接合，并且在相反的第二方向上的旋转将锁定部分与支撑部件松开；过滤器，其可拆卸地接纳在凹口内；以及密封部件，其可拆卸地接纳在孔内，其中密封部件适合于在盖组合件固定到池容器时在池容器与盖组合件之间形成液密密封。
29.锁定部分可以包含锁定凸缘并且支撑部件可以包含支撑凸缘，其中当锁定盖相对于盖主体在第一方向上旋转时，锁定凸缘和支撑凸缘彼此轴向地重叠。
30.本发明的方法和设备具有其它特征和优点，所述其它特征和优点将从并入本文中的附图和以下具体实施方式中显而易见或在附图和具体实施方式中更详细地陈述，附图和具体实施方式一起用于解释本发明的某些原理。
附图说明
31.图1是根据本发明的各种方面的示例性萃取池的透视图。
32.图2是图1的萃取池的各个组件的分解透视图。
33.图3a和图3b是图1的萃取池的盖组合件组件的分解图，其中图3a示出在解锁状态下对准的盖主体和锁定盖，并且图3b示出在锁定状态下对准的盖主体和锁定盖。
34.图4a和图4b是图3a的锁定盖和盖主体的示意图，其中图4a示出在解锁状态下对准的锁定盖和盖主体，并且图4b示出在锁定状态下对准的锁定盖和盖主体。
35.图5a、图5b和图5c是图1的萃取池的盖组合件组件的横截面侧视图，其中图5a示出处于组装状态的盖组合件，图5b示出处于便于拆卸的压缩状态的锁定盖和盖主体，并且图5c示出完全拆卸的组件。
具体实施方式
36.现在将详细参考本发明的各种实施例，本发明的实例在附图中加以说明且描述如下。虽然将结合示例性实施例来描述本发明，但应理解，本说明并非意图将本发明限制于那些示例性实施例。相反，希望本发明不仅涵盖示例性实施例，而且还涵盖各种替代方案、修改、等效物和其它实施例，这些内容均可以包含在由所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内。
37.萃取池组合件通常充当样本承载容器，所述样本承载容器可以与各种流体装置，例如加速溶剂萃取(ase)仪器结合使用，用于从样本中提取感兴趣的分析物。在ase萃取期间，将萃取池内的样本与溶剂一起加热到高温和高压以加速分析物的萃取。用于萃取的高压可以是大于环境压力的值，更具体来说，可以在约50磅/平方英寸到约3000磅/平方英寸的范围内，并且优选地可以在约50磅/平方英寸到约2000磅/平方英寸的范围内。用于萃取的高温可以是大于环境的值，并且更确切地说，可以在约30℃到约300℃的范围内。
38.根据本发明的各种方面，萃取池组合件可以配置有端盖或池盖组合件，所述端盖或池盖组合件允许容易地移除和更换密封件和床支架，并且所述端盖组合件被配置成允许用户在无工具的情况下拆卸池盖组合件。
39.现在转向附图，其中在各个图式中，相似组件由相似附图标记表示，请注意图1，图1示出通常表示为30的示例性萃取池。萃取池包含适合于接纳用于萃取的样本的管状池容器32，以及可拆卸地固定到池容器的相对端的两个盖组合件33。池盖组合件以流体方式密封池容器，以在池容器内提供适合于在高温和高压下进行萃取的样本室。将了解，两个盖组合件可以(但不必)具有相同设计。
40.参考图2，每个萃取池盖组合件还包含过滤器35和密封部件37。过滤器可以呈提供样本的床支架的熔块的形式，并且过滤流入和流出样本室的流体。熔块可以由多孔不锈钢形成，然而应了解，可以根据本发明的各种方面使用其它合适的过滤器元件和/或材料。相应密封部件将池容器32流体地密封到池盖组合件33中的每一个，以提供高压液密样本室。另外且如下文所论述，密封部件可以配备有摩擦过盈配合，以在盖组合件内捕获密封部件和过滤器，以防止在用户将样本装载到样本室以及从样本室卸载样本时意外移除密封件或过滤器。
41.盖组合件通常由两个离散部分，即盖主体39和可释放锁定盖40制成。在各种方面中，盖组合件具有与当前设计类似的密封特征，例如上述罗思等人的第9,375,697号美国专利以及第5,647,976号美国专利，所述专利的全部内容出于所有目的以引用方式并入本文中。此类密封特征确保本文所描述的萃取盖组合件与当前用于现有系统的现有池主体之间的兼容性，包含但不限于，由加利福尼亚州森尼维耳市的赛默飞世尔科技提供的thermo150和350加速溶剂萃取器。
42.本文所描述的萃取池组合件的显著优点在于它可以用于各种现有装置中，包含但不限于thermo150和350加速溶剂萃取器。而且，盖组合件33与当前池主体类似地兼容。
43.在各种配置中，盖主体和锁定盖可以是金属的并且可以由不锈钢形成。然而，将了解，可以使用其它合适的材料。为了减少磨损或卡住的可能性，盖主体和锁定盖可以由不同材料形成。例如，盖主体可以由例如60(或含有硅和锰的其它合金)的奥氏体不锈钢形成，并且锁定盖可以由300系列不锈钢形成。60是比300系列不锈钢具有更高百分比的硅和锰两者的奥氏体不锈钢。替代地或另外，盖主体和/或锁定盖可以配备有防腐蚀涂层或化合物以减少磨损或卡住的可能性。作为实例，盖主体、锁定盖或池容器可以包含锆金属或锆基金属合金，使得金属对萃取期间可能存在的酸性或碱性试剂更惰性。替代地，盖主体、锁定盖或池容器可以用锆金属或锆基金属合金涂覆。
44.参考图5c，盖主体39通常包含螺纹底座42、在螺纹底座上方轴向地延伸的支撑部件44，以及朝向螺纹底座轴向地延伸穿过支撑部件的精密通孔46。螺纹底座和支撑部件可以整体地形成为盖主体。
45.锁定盖40通常包含柱塞47，其配合到盖主体39的孔46中；以及锁定部分49，其选择性地接合盖主体39的支撑部件44以选择性地将锁定盖锁定到盖主体。柱塞和锁定部分可以整体形成。
46.锁定盖还包含凹口51，所述凹口被设定尺寸且被配置成将熔块35接纳并定位在盖
组合件(参见图5a)内，使得通过孔口53流入池容器32中的流体必须穿过床支架35。熔块也可以称为过滤器或床支架。床支架提供用于保持样本的支架，所述支架呈萃取池内的材料或颗粒床的形式。将了解，孔口可以被配置成相对于o形环54密封地接收喷嘴，使得溶剂可以被分配到组装的萃取池中并且还在加热并加压萃取组合件时形成气密样本室。
47.在各种配置中，锁定部分可以采用从锁定盖40的外围壁58向内延伸的一个或多个锁定凸缘56的形式，并且支撑部件可以包含从盖主体的支撑部件44的上环形表面61向外延伸的一个或多个支撑凸缘60。当锁定盖相对于盖主体在一个方向上旋转时(参见图4a)锁定凸缘从支撑凸缘脱离，并且当锁定盖相对于盖主体在相反方向上旋转时(参见图4b)它们接合。如图所示，可以提供三个周向间隔开的锁定凸缘以与三个周向间隔开的支撑凸缘协作。然而，将了解，可以利用各种配置。例如，锁定凸缘和支撑凸缘可以采用以下形式：两对、三对、四对或更多对协作的锁定凸缘和支撑凸缘；面朝内的支撑凸缘和协作的面朝外的锁定凸缘；协作的内部和外部螺纹等。
48.锁定盖40和盖主体39可以定位成“解锁”对准(参见图3a和图4a)，使得锁定凸缘与支撑凸缘不对准。此解锁位置允许将锁定盖40与盖主体39组装在一起，使得柱塞47插入到孔46中(参见图5a)，然后锁定盖可以相对于盖主体顺时针转动成“锁定”对准(参见图3b和图4b)。在锁定对准中，锁定凸缘56与支撑凸缘60重叠以防止锁定盖40与盖主体39轴向分离。并且将了解，锁定盖可以逆时针转动回“解锁”位置，由此在锁定凸缘与支撑凸缘之间不存在干扰，由此无需工具即可快速地且轻松地拆卸盖组合件，以促进零件的清洁和/或更换(参见图5c)。
49.锁定盖可以配备有面朝内的凸角63以限制锁定盖40与盖主体39之间的运动范围。例如，凸角63可以被设定尺寸且被配置成通过紧靠盖主体39上的止动表面65防止锁定盖转动超过其“锁定”位置(参见图3b和图4b)。在各种配置中，当凸角在任一方向上紧靠止动表面时，止动表面可以限制超过“锁定”和“解锁”位置的行程。将了解，锁定盖和盖主体两者可以配备有示出锁定盖与盖主体之间的“解锁”和“锁定”对准的标记(分别参见图3a和图3b)。将了解，此标记可以用激光标记、蚀刻和/或其它合适的方式形成。
50.锁定盖40可以在盖主体39的孔内轴向地往复运动-其向外移动(例如，在图5a中的向上移动)受锁定盖的锁定部分49与盖主体的支撑部件44之间的接合限制，并且其向内移动(例如，在图5b中向下)受紧靠锁定盖的内表面的支撑部件44的上表面限制。此轴向移动允许锁定盖的柱塞47适当地抵靠池容器32安放并将密封部件37夹紧在池容器上，因为盖组合件可旋转地安装到池容器以在高压萃取期间进行适当密封(参见图5a)。密封部件37可以包含紧靠柱塞47的上表面、紧靠池容器的下表面，以及当盖组合件紧固到池容器上时紧靠盖主体39的外表面。
51.密封部件37可以呈具有径向外围外表面和径向内表面的环的形状。柱塞47可以具有被配置成抵靠密封部件37的上表面安放并且与密封部件37的上表面形成气体/液体密封的外围唇缘或突起。
52.此配置还允许简单地移除密封部件37和熔块35-用户可以从池容器移除盖组合件，将盖组合件放置于例如实验台的平坦表面上，并且简单地将锁定盖40压入盖主体39中以从盖主体释放密封件和熔块(参见图5b)。此配置还提供移除密封件和熔块的第二方式-用户可以从池容器移除盖组合件，逆时针转动锁定盖以从盖主体解锁并移除锁定盖且接近
熔块和密封件。两种方法都为用户提供密封以及熔块更换的快速且简单方法，而不需要任何工具。
53.密封部件37被设计成轻压配合到盖主体39内的孔46中，也就是说，密封设计用于与孔摩擦过盈配合。例如，密封件的径向外围外表面可以与孔形成摩擦过盈配合。此种压配合在将盖组合件33安装到池容器32上期间将密封部件保持在适当位置，同时允许密封部件与上述柱塞一起弹出。在各种配置中，密封部件可以由聚醚醚酮(peek)、聚酰亚胺基塑料材料(例如，塑料)，或促进此摩擦过盈配合的其它合适的材料形成。
54.当盖组合件和密封部件用于萃取和其它流体分析时，它们可能会受到高压、高温和溶剂的影响。例如，在ase萃取应用中，盖组合件和密封件优选地被配置成承受大致25℃至300℃，更优选地大致100℃至250℃，且更优选地大致100℃至200℃)的温度，以及大致10psi至10,000psi，更优选地大致100psi至2000psi，并且最优选地大致100psi的压力范围。
55.在操作和使用中，萃取池30和盖组合件33被配置成使得不需要特殊工具来完全组装和拆卸盖组合件。用户可以容易地手动安装和移除密封件和/或床支架。为了安装密封部件37和熔块35，用户仅需要将床支架放置于锁定盖的凹口51中，然后以最小的作用力用手指或拇指将密封件推入盖体盖主体的孔46中来安装密封件。密封部件37与盖主体39之间的过盈配合将熔块35在锁定盖中保持在适当位置，如图5a中所示。用户接着可以将盖组合件紧紧地拧到池容器32上，以完全将密封部件37安放到适当位置。
56.当用户将盖组合件33拧到池容器32上时，锁定盖40通常处于锁定位置(图3a)。当处于锁定位置时，当盖组合件螺纹连接到池容器时，密封部件37压靠在池容器、锁定盖和盖主体上。此压缩还用于将锁定凸缘56加载到支撑凸缘60上，并将两个凸缘以摩擦方式彼此锁定，从而防止锁定盖意外转动到解锁位置。
57.盖组合件可以被配置成通过锁定盖40相对于盖主体39的轻微顺时针转动来“锁定”(例如，从图3a到图3b)。当用户通过将盖组合件33顺时针螺纹连接到池容器32上而将盖组合件固定到池容器时，此配置还防止锁定盖移动到解锁位置。当将锁定盖转动到锁定位置时，锁定盖相对于盖主体的进一步旋转运动受到限制，因为凸角63紧靠盖主体上的止动表面65。
58.为了便于在所附权利要求书中进行解释和准确定义，相对术语“上”、“向下”和“下”仅用于参考如图中所显示的此类特征的位置来描述示例性实施例的特征。
59.已出于说明和描述的目的呈现本发明的特定示例性施例的前述描述。前述描述并不意图为详尽的或将本发明限于所公开的精确形式，并且显然鉴于以上教示可能做出许多修改和变化。选择和描述示例性实施例是为了解释本发明的某些原理及其实际应用，由此使得本领域的其它技术人员能够制作和利用本发明和各种示例性实施例，以及其各种替代和修改。预期本发明的范围将由在此所附的权利要求书及其等效物限定。