一種液相色譜儀高壓平流輸液泵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種液相色譜儀配套設(shè)備，特別是液相色譜儀的輸液泵。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓輸液泵是液相色譜儀的關(guān)鍵部件，其作用是將流動相以穩(wěn)定的流速或壓力輸送到色譜系統(tǒng)。高壓輸液泵的基本特點:(I)流量準(zhǔn)確可調(diào):對于一般的分析工作而言，流動相的流速在0.5-2mL/min，輸液泵的最大流量一般為5_10mL/min。輸液泵的流量控制精度通常要求小于±0.5%。(2)耐高壓:為了保證流動相以足夠大的流速通過色譜柱，需要足夠高的柱前壓.通常要求泵的輸出壓力達到30-60MPa的高壓。(3)液流穩(wěn)定:輸液泵輸出的液流應(yīng)無脈沖，或配套脈沖抑制器。(4)泵的死體積小:為了快速更換檢測液和適于梯度洗脫，泵的死體積通常要求小于0.5mLo泵的結(jié)構(gòu)材料應(yīng)耐化學(xué)腐蝕。平流效果和死體積這兩項參數(shù)很大程度影響色譜系統(tǒng)的檢測結(jié)果，目前大多數(shù)輸液泵恰好在這兩方面存在欠缺。
[0003]大多數(shù)高壓輸液泵都是單活塞往復(fù)泵，該泵由偏心輪帶動塞桿往復(fù)運動而改變泵腔內(nèi)壓力，配合單向閥達到輸送液體的效果，因為偏心輪一般每分鐘轉(zhuǎn)50-60次，也就是流動相的抽入和吐出以每分鐘50-60次的頻率周期性變化，所以產(chǎn)生的脈沖很顯著。目前絕大多數(shù)減緩脈沖的辦法就是在泵出口與色譜柱入口之間安裝一個脈沖阻尼器。脈沖阻尼器具有一定的容積和彈性，利用其繞性來阻滯壓力和流量的波動，起到一定的緩沖作用，但會增加系統(tǒng)的死體積。為了減小譜帶展寬，還必須要求阻尼器的體積應(yīng)盡可能小。
[0004]國內(nèi)專利數(shù)據(jù)庫公開了一些液相色譜儀高壓輸液泵的專利技術(shù):
[0005]例如:【專利號】CN201020166547.6【名稱】一種液相色譜儀用雙柱塞高壓輸液泵，【公告日】2011.01.05，公開了一種液相色譜儀平流輸液泵，由電機、主凸輪、副凸輪、主柱塞、副柱塞、主泵腔、副泵腔、排吸液單向閥組成，所述的電機連接主凸輪和副凸輪，主凸輪連接主柱塞，主柱塞下設(shè)置主泵腔；副凸輪連接副柱塞，副柱塞下設(shè)置副泵腔；排吸液單向閥設(shè)置在主泵腔的出入口上。所述的主泵腔和副泵腔的容積之比為3: 2:1。
[0006]該實用新型是典型的活塞往復(fù)泵，由于流動相的抽入和吐出的周期性變化，壓力脈沖很顯著，必須在泵出口與色譜柱入口之間安裝一個脈沖阻尼器，系統(tǒng)死體積被迫增大，影響了色譜系統(tǒng)的檢測結(jié)果。
[0007]一些發(fā)明人也嘗試采用“無阻尼器”的方式達到平流效果，例如:
[0008]【專利號】CN201320020786.4，【名稱】一種高壓平流輸液泵，【公告日】2013.07.17，公開了一種高壓平流輸液泵，主皮帶輪通過皮帶與伺服電機連接，主皮帶輪上方設(shè)有周期定位裝置；小行程雙聯(lián)凸輪與主皮帶輪同軸，過滑塊驅(qū)動柱塞桿；在泵頭，處脈沖監(jiān)測器、濾頭分別通過導(dǎo)管與上下單向閥連通。本實用新型采用定位周期檢測小行程雙聯(lián)凸輪行程位置以及主柱塞桿的運動軌跡，并將該信號作為補償反饋到輸液泵的控制電路，有利于實現(xiàn)梯度輸液的高精度控制，同時無外加阻尼器，大大縮小了系統(tǒng)的死體積；采用壓力傳感器對流動相的壓縮狀態(tài)進行實時監(jiān)控，并將檢測信息傳遞給處理器分析，再根據(jù)分析結(jié)果實時調(diào)整飼服電機轉(zhuǎn)速一一反饋補償過程極大減小了壓力脈沖，獲得理想的平流效果。
[0009]【專利號】CN201120541936.7，【名稱】一種液相色譜儀平流輸液泵，【公告日】2013.01.02，公開了一種液相色譜儀平流輸液泵，包括雙柱塞串聯(lián)泵頭、小行程雙聯(lián)凸輪、主皮帶輪、光電開關(guān)、帶編碼器的伺服電機、壓力傳感器，所述光電開關(guān)設(shè)置于主皮帶輪的上方，通過光電開關(guān)檢測主皮帶輪旋轉(zhuǎn)位置，由壓力傳感器檢測壓力脈沖位置，根據(jù)壓力傳感器檢測的壓力脈沖位置控制帶編碼器的伺服電機。該實用新型的優(yōu)點效果是:本實用新型輸用出壓力平穩(wěn)，達到平流目的，無外加阻尼器，系統(tǒng)體積小，利于梯度輸液的高精度控制。
[0010]以上兩專利均披露了液相色譜儀平流輸液泵的“無阻尼器平流結(jié)構(gòu)”，并匹配了光電開關(guān)、伺服電機、壓力傳感器等部件，但是缺乏完整清晰的控制系統(tǒng)，各個傳感器和變頻部件無法進行統(tǒng)一、有效地控制，因此這兩種平流輸液泵的可操作性差，很難維持平流效果長期有效。
[0011]綜上所述，目前液相色譜儀平流輸液泵為了達到平流效果往往在泵出口與色譜柱入口之間安裝一個脈沖阻尼器”或者利用反饋調(diào)節(jié)的方式來削弱壓力脈沖。第一種方式不可避免地增大了系統(tǒng)的死體積，造成譜帶變寬；第二種方式涉及過程監(jiān)控，現(xiàn)有技術(shù)對應(yīng)的方案可操作性差。因此液相色譜儀平流輸液泵需要進一步改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本實用新型的目的是解決現(xiàn)有液相色譜儀平流輸液泵死體積大、可操作性差的問題，提供了一種液相色譜儀高壓平流輸液泵。
[0013]本實用新型的液相色譜儀高壓平流輸液泵，包括用于抽取檢測液體的泵頭和驅(qū)動泵頭運轉(zhuǎn)的電機，所述泵頭內(nèi)設(shè)有輸液管，輸液管垂直穿過泵頭內(nèi)部泵腔，泵腔兩側(cè)的輸液管還分別設(shè)有單向閥，單向閥只允許液體往出液口方向流動；泵腔水平連通塞槽，塞桿密封地填充于塞槽內(nèi)，塞桿通過往復(fù)運動改變泵腔內(nèi)部壓強；所述電機的動力輸出端通過齒輪或者皮帶傳動機構(gòu)與凸輪的動力輸入端連接，凸輪通過活動的連桿與固定在塞桿末端的滑塊連接，滑塊、塞桿和泵腔位于同一水平的直線上，滑塊沿著水平的滑塊導(dǎo)軌運動；還包括設(shè)置電機附近的控制箱，所述的控制箱包括中央處理器、電源控制模塊、位置檢測模塊、壓力檢測模塊、電機驅(qū)動模塊；凸輪上方還設(shè)有相位傳感器，輸液管在靠近出液口處設(shè)有壓力傳感器；
[0014]本實用新型的液相色譜儀高壓平流輸液泵的工作方式是這樣的:
[0015]由凸輪帶動塞桿往復(fù)運動而改變泵腔內(nèi)壓力，塞桿向外移動時，出口單向閥關(guān)閉，入口單向閥打開，檢測液(流動相)抽入泵腔內(nèi)。塞桿向里移動時，入口單向閥關(guān)閉，出口單向閥打開，流動相被壓出泵腔，流向色譜柱。
[0016]其中，電源控制模塊、位置檢測模塊、壓力檢測模塊和電機驅(qū)動模塊分別相應(yīng)地與中央處理器的信號端口連接。
[0017]中央處理器通過信號端口連接計算機并受其控制，根據(jù)電腦編譯的指令控制電源控制模塊、位置檢測模塊、壓力檢測模塊和電機驅(qū)動模塊的工作狀態(tài)；
[0018]電源控制模塊連接可變壓電源，用于維持中央處理器和用電部件的工作電壓；
[0019]位置檢測模塊連接相位傳感器，用于實時檢測凸輪所處的相位狀態(tài)，并向中央處理器返回檢測信號；
[0020]壓力檢測模塊連接壓力傳感器，用于實時檢測輸出液體的壓強，并向中央處理器返回檢測信號；
[0021 ] 電機驅(qū)動模塊連接電機，用于驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，并實時調(diào)整電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。
[0022]本實用新型的液相色譜儀高壓平流輸液泵的控制方式是這樣的:接通電源后，控制系統(tǒng)執(zhí)行初始化；電源控制模塊對各中央處理器及其它檢測模塊和用電部件的電壓進行校驗，電壓正常后，電機驅(qū)動模塊開始運行，電源控制模塊繼續(xù)執(zhí)行監(jiān)測任務(wù)；電機驅(qū)動模塊控制電機運轉(zhuǎn)時，位置檢測模塊和壓力檢測模塊也相應(yīng)啟動，相位傳感器檢測凸輪所處的相位狀態(tài)，由壓力傳感器檢測記錄每一運動周期的壓力脈沖位置分布；檢測結(jié)果通過中央處理器返回計算機，計算機通過軟件識別壓力脈沖的變化情況，自動修正控制驅(qū)動參數(shù)；中央處理器根據(jù)新的參數(shù)指令，實時調(diào)整凸輪做非均速轉(zhuǎn)動，最終使檢測液輸出壓力平穩(wěn)，達到平流目的。
[0023]作為對本發(fā)明的進一步說明:所述塞桿與泵頭連接處設(shè)有用于固定滑塊導(dǎo)軌的連接器；連接器一端水平伸入泵頭內(nèi)部并用螺絲或卡合的方式固定，另一端與滑塊導(dǎo)軌一體成型。設(shè)置連接器一方可以使塞柱和泵頭能夠牢固連接，防止塞柱垂直晃動引起壓力波動；另一方面，因為連接器與泵頭采用螺絲或卡合的方式固定，也使整個輸液泵的組裝和拆卸變得簡單。
[0024]作為對本發(fā)明的進一步說明:所述的相位傳感器選用凸輪軸位置傳感器，當(dāng)然，也可以選用市場上其它靈敏度好，精確度高的位移或相位傳感器。
[0025]作為對本發(fā)明的進一步說明:所述位置檢測模塊和壓力檢測模塊的檢測周期為凸輪旋轉(zhuǎn)一周的運作周期，也是整個系統(tǒng)檢測周期。如此壓力信號、位置信號便一一對應(yīng)，方便在電腦上生產(chǎn)二元波形圖，同時更加符合工作人員都讀數(shù)習(xí)慣，增強數(shù)據(jù)可讀性。
[0026]作為對本發(fā)明的進一步說明:所述位置檢測模塊以塞桿最右位置為檢測起點。塞桿處在最右位置時，塞桿對檢測液沒有推動力，泵腔體積是原始體積，有利系統(tǒng)校準(zhǔn)。
[0027]本實用新型的液相色譜儀高壓平流輸液泵解決了現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下進步:
[0028]1、由中央處理器統(tǒng)一控制電源、相位傳感器、壓力傳感器和電機的工作狀態(tài)，顯著加強輸液泵的系統(tǒng)性和可操作性，由電腦編譯操作指令，實時監(jiān)控各部件運行，操作更加