专利名称：一种液相色谱仪恒流泵的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种液相色谱仪，尤其涉及一种液相色谱仪恒流泵，用于液相色谱仪中的液体传输，属于液相色谱仪技术领域。
背景技术：
液相色谱仪是对溶液样品进行分离分析的仪器，可用于对液体或溶于液体的固体样品进行常量或微量分析检测，适用于农药、化肥、医药、防疫、环保、商检、食品、饮料、酒类、饲料、石化、煤炭、染料、精细化工等广泛行业中的质量监督检测与控制。在有机化工、有机合成、分析化学、生物化学、生物工程、氨基酸分析、国防科研教学等领域被广泛应用。液相色谱仪主要由进样系统、输液系统、分离系统、检测系统和数据处理系统等部分组成，其中输液系统中的主要设备是高压恒流泵。液相色谱仪由高压恒流泵输出流动相，例如水或其它液体，推动被测样品溶液经过色谱柱进行分离，再进入检测器进行样品成分的检测。高压恒流泵是液相色谱仪中一个极其重要，又相对独立的组成部分。当流动相通过色谱柱时，稳定的流动可降低样品在柱中的扩散效应，这对于提高分辨率、灵敏度、检测限、保持样品的生物活性等都是有利的。液相色谱仪对于现代科学技术和国民经济的许多部门都是非常重要的仪器。但是现有液相色谱仪长期存在一个技术难题，即由于柱塞杆运动匹配差异，高压恒流泵的输出压力波动，从而造成流量波动，影响了样品的分析检测。这个技术难题在国内外长期存在，限制了液相色谱仪的发展和应用。所以获得一种输出液体流量、压力稳定，波动小的高压恒流泵对于液相色谱仪器的性能提升是不可或缺的，对液相色谱涉及的技术领域具有良好的促进作用，对于提高许多行业的产品质量具有重要意义。现有的液相色谱仪恒流泵，主要由两种形式，第一种形式，参见图1，图1展示了一种180°单凸轮并联式的恒流泵，包括一个安装在凸轮轴5上的凸轮4、180°对称安装在凸轮4两侧的两套往复送液机构和两个泵头I。其中往复送液机构包括两个随动轮3、连接其上的柱塞2和柱塞推杆6。柱塞推杆6的另一端伸入泵头I的泵室内，柱塞推杆6与泵头I之间设有密封元件。泵头I设有分别与泵室连通的进液孔和排液孔，进液孔和排液孔内各自安装有单向阀。两个排液孔通过管道连接到三通7上，泵出溶液最终由三通7的公共出口流出。凸轮4的基圆外圆周上有凸轮曲线，随动轮3与凸轮4的凸轮曲线接触配合。当驱动机构带动凸轮4转动时，随动轮3沿着凸轮4的凸轮曲线滚动，从而将凸轮4的转动运动转化为柱塞2的往复运动，使泵头I的泵室内的体积大小交替变化。在进、排液孔内的两个单向阀的作用下，柱塞每往复一次，当泵室体积增大时就从进液孔抽取一定量的液体，体积减小时从排液孔排出一定量的液体，从而完成持续稳定的高压送液功能。因泵体积变化每次都相同，故产生的总流量是恒定的。这种180°单凸轮并联恒流泵，由于两套往复送液机构对称在凸轮4的两侧展开，使得机构本身和配套使用的其他机构，如进液、排液以及分析结构、各连通管路等在空间布局上比较分散，所占体积大，导致泵整体体积大，需要很大的容置空间；同时，泵本身的液体通道体积也大，使仪器工作时分析、清洗时间和消耗量均增加。因此其对于液相色谱仪的应用具有很大的局限性。第二种形式，参见图2，图3，为克服上述并联泵的缺陷，现今最普遍使用的是双凸轮并联泵，参见图2，双凸轮并联高压恒流泵包括一根凸轮轴5、安装在该凸轮轴5两端的各一个凸轮4，以及两套平行安装的往复送液机构和两个泵头I。往复送液机构分别与两个凸轮4配合。其中的往复送液机构与图1所示的180°单凸轮并联泵中的往复送液机构相同，不再赘述。在双凸轮并联泵中，两个凸轮4角度相差180°，当其中一套往复送液机构中的柱塞推动供液时，另一套往复送液机构中的柱塞推动吸液，两套往复送液机构如此交替工作，确保了泵连续供液。该种双凸轮并联泵两套往复送液机构平行在凸轮的同侧展开，有效地减小了机构本身和配套使用的其他机构占据的空间，整体体积减小，有效克服了单凸轮泵的缺陷。但这种泵的采用了两个凸轮，两个凸轮各自具有一条独立的凸轮曲线，故两者间的补偿通过曲线设计无法实现。同时，当两者在安装时相位角等任何偏差都会造成两套送液机构运动的不匹配，使液体输出体积发生波动。而这种不匹配的来源较多，可来源于两个凸轮的安装、可来源于随动轮的安装、也可来源于加工的不均匀。故对加工、安装的精度要求极高，产品安装需要进行精密调节，才能获得良好的输液精度和稳定度。同时，在应用时成本高,稳定相差。此外，现有的液相色谱仪恒流泵的驱动系统一般采用皮带轮来进行减速控制，皮带轮的稳定性不足，而且不能对速比进行调节，造成恒流泵在使用过程中的流速不稳定，影响了液相色谱仪的测试精度。
发明内容本实用新型需要解决的技术问题在于:现有的液相色谱仪恒流泵，或整体体积过大，需要很大的容置空间，从而造成应用的局限性；或需要双凸轮结构，双凸轮间又无法通过凸轮曲线的设计进行轨迹补偿，同时，双凸轮结构的设计，加工，装配，调试等都需要很高的精度，实际使用中难度较高，稳定性欠佳。此外，皮带轮的稳定性不足，而且不能对速比进行调节，造成恒流泵在使用过程中的流速不稳定，影响了液相色谱仪的测试精度。本实用新型采用以下技术方案:一种液相色谱仪恒流泵，包括端面凸轮15，一对平行的柱塞推杆6，所述端面凸轮15的推力面呈平滑的曲面状，其凸轮曲线相对于所述柱塞推杆6为法相面曲线，凸轮曲线的两端点分别与一对柱塞推杆6相对应；端面凸轮15转动,带动一对柱塞推杆6轮流向前推动，一对柱塞推杆6在弹簧17的带动下轮流进行复位动作；与所述一对柱塞推杆6对应的泵体17轮流吸液、推液，提供稳定的液体流量。进一步的,还包括配套的蜗杆11、蜗轮12,所述蜗杆11由皮带轮9带动转动,蜗轮12在蜗杆11的带动下转动，所述蜗轮12与蜗轮轴14连接，所述蜗轮轴14与所述端面凸轮15的轴心连接。进一步的，所述蜗轮轴14上设有与之对应的一对轴承13。进一步的,所述皮带轮9与电机8的输出轴连接,并由电机8其带动转动,所述电机8。更进一步的,所述电机8是步进电机。本实用新型的特点是:使用了法向面单曲线轴端凸轮驱动高压恒流泵，在驱动轴端面采用一个凸轮，该凸轮在法向面上具有单根凸轮曲线，故可实现曲线上两个位点的良好匹配，不存在安装定位差，由此凸轮推动的两根柱塞可进行良好匹配的往复运动，减少了恒流泵的输出波动，实现了稳定流量的液体输送。本实用新型的有益效果在于:1、输出的液体压力稳定、波动小；2、恒流泵体积小、装配和维护容易；3、工作连续自动进行，操作简单；4、零部件少，不但减少了一个凸轮，还能够省去随动轮，降低了材料成本。5、结构简单，装配简单，对装配精度要求低，运行稳定性高，维护成本低。6、零部件加工精度要求降低，降低了加工成本。
图1是现有技术的单凸轮式的液相色谱仪恒流泵的结构示意图。图2是现有技术的双凸轮式的液相色谱仪恒流泵的主视结构示意图。图3是图2的俯视示意图。图4是本实用新型的液相色谱仪恒流泵的结构示意图。其中，1、泵头，2、柱塞，3、随动轮，4、凸轮，5、凸轮轴，6、柱塞推杆，7、三通，8、电机，
9、皮带轮，10、传动皮带，11、蜗杆，12、蜗轮，13、轴承，14、蜗轮轴，15、端面凸轮，16、进液单向阀，17、泵体，18、弹簧，19、出液单向阀。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型进一步说明。参见图4，一种液相色谱仪单凸轮高压恒流泵，由步进电机8、传动皮带10、轴承
13、蜗杆11、蜗轮12、蜗轮轴14、端面凸轮15、柱塞推杆6、泵体17等组成。步进电机8的输出轴带动主动皮带轮转动。主动皮带轮上连有传动皮带10，传动皮带10带动从动皮带轮转动。从动同步皮带轮带动蜗杆11和蜗轮12转动。蜗杆11、蜗轮12互相配合，蜗轮轴14随着蜗轮12转动。蜗轮轴14上设有对应的轴承13，在蜗轮轴14的端面上装有端面凸轮15，端面凸轮15为法向面单曲线凸轮。端面凸轮15上的蜗轮曲线随着蜗轮轴14的转动交替推动两个左右对称的柱塞推杆6作往复运动。在泵体17内，柱塞推杆6的末端设有弹簧18，弹簧18的弹力推动柱塞推杆6做回程运动。泵体18的液体进出口分别设有进口单向阀16和出口单向阀19，使得液体只能向前流动而不会回流。本实用新型的要点在于:用一个法向面单曲线凸轮来推动两根柱塞的往复运动。两根柱塞的往复运动时的相互匹配，使在任一瞬间都可泵出相同体积的液体，从而实现输出恒流的流动相。由于曲线为单根，故不存在装配过程中的匹配损失。只要凸轮在步进电机的驱动下以某一转速旋转，就可以得到相应的所设定的流量，且任一瞬间的流量值恒定，即Q/At恒定。通过改变步进电机的转速,即可以改变Q/Δ 的值。由于是同一个凸轮单根曲线推动两个对称的柱塞杆运动，所以两个柱塞杆可良好匹配，使泵出的液体体积、流量、压力相同，避免了波动。
本实用新型使用方法简单，只要启动并控制步进电机即可实现功能，保证了本实用新型任务的完成。本实用新型效果显著，由于它用同一个面上的单根曲线控制两个柱塞，所以没有装配误差。现国内外的恒流泵基本都采用两只平面凸轮或两组非圆齿轮分别控制两根柱塞，不可避免带来两只凸轮的相位安装误差，造成恒流泵输出体积和压力的波动。本实用新型采用驱动结构的改变实现了稳定液体输出的功能，大大降低了恒流泵输出流量和压力的波动。本实用新型安装、操作简单，效果可靠，通过结构改变实现了高压液体的稳定输出。并具有泵体积小、装配简单等优点，降低了加工、生产和维护成本。由于液相色谱仪应用领域广泛，本实用新型具有极高的市场推广前景和商业价值。以上仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限定本实用新型的保护范围。对于所属领域的技术人员来说，在本实用新型的总的实用新型构思下可以有各种变换。例如对本实用新型一个法相面单曲线凸轮控制两根柱塞杆运动的总体原则，所作的等同替换、改进等，都包括在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种液相色谱仪恒流泵，其特征在于: 包括端面凸轮(15)，一对平行的柱塞推杆(6)，所述端面凸轮(15)的推力面呈平滑的曲面状，其凸轮曲线相对于所述柱塞推杆(6)为法相面曲线，凸轮曲线的两端点分别与一对柱塞推杆(6)相对应； 端面凸轮(15)转动,带动一对柱塞推杆(6)轮流向前推动,一对柱塞推杆(6)在弹簧(17)的带动下轮流进行复位动作； 与所述一对柱塞推杆(6)对应的泵体(17)轮流吸液、推液，提供稳定的液体流量。
2.如权利要求1所述的液相色谱仪恒流泵，其特征在于: 还包括配套的蜗杆(11)、蜗轮(12)，所述蜗杆(11)由皮带轮(9)带动转动，蜗轮(12)在蜗杆(11)的带动下转动，所述蜗轮(12)与蜗轮轴(14)连接，所述蜗轮轴(14)与所述端面凸轮(15)的轴心连接。
3.如权利要求2所述的液相色谱仪恒流泵，其特征在于:所述蜗轮轴(14)上设有与之对应的一对轴承(13)。
4.如权利要求2所述的液相色谱仪恒流泵，其特征在于:所述皮带轮(9)与电机(8)的输出轴连接，并由电机(8 )其带动转动，所述电机(8 )。
5.如权利要求4所述的 液相色谱恒流泵，其特征在于:所述电机(8)是步进电机。
专利摘要本实用新型涉及一种液相色谱仪，尤其涉及一种液相色谱仪恒流泵，用于液相色谱仪中的液体传输，属于液相色谱仪技术领域。一种液相色谱仪恒流泵，其特征在于包括端面凸轮(15)，一对平行的柱塞推杆(6)，所述端面凸轮(15)的推力面呈平滑的曲面状，其凸轮曲线相对于所述柱塞推杆(6)为法相面曲线，凸轮曲线的两端点分别与一对柱塞推杆(6)相对应；端面凸轮(15)转动，带动一对柱塞推杆(6)轮流向前推动，一对柱塞推杆(6)在弹簧(17)的带动下轮流进行复位动作；与所述一对柱塞推杆(6)对应的泵体(17)轮流吸液、推液，提供稳定的液体流量。
文档编号F04B9/04GK203161467SQ20132009298
公开日2013年8月28日 申请日期2013年2月28日 优先权日2013年2月28日
发明者许生蛟, 王 华, 王世立 申请人:上海舜宇恒平科学仪器有限公司