專利名稱：一種液相色譜儀恒流泵的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種液相色譜儀，尤其涉及一種液相色譜儀恒流泵，用于液相色譜儀中的液體傳輸，屬于液相色譜儀技術領域。
背景技術：
液相色譜儀是對溶液樣品進行分離分析的儀器，可用于對液體或溶于液體的固體樣品進行常量或微量分析檢測，適用于農(nóng)藥、化肥、醫(yī)藥、防疫、環(huán)保、商檢、食品、飲料、酒類、飼料、石化、煤炭、染料、精細化工等廣泛行業(yè)中的質(zhì)量監(jiān)督檢測與控制。在有機化工、有機合成、分析化學、生物化學、生物工程、氨基酸分析、國防科研教學等領域被廣泛應用。液相色譜儀主要由進樣系統(tǒng)、輸液系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等部分組成，其中輸液系統(tǒng)中的主要設備是高壓恒流泵。液相色譜儀由高壓恒流泵輸出流動相，例如水或其它液體，推動被測樣品溶液經(jīng)過色譜柱進行分離，再進入檢測器進行樣品成分的檢測。高壓恒流泵是液相色譜儀中一個極其重要，又相對獨立的組成部分。當流動相通過色譜柱時，穩(wěn)定的流動可降低樣品在柱中的擴散效應，這對于提高分辨率、靈敏度、檢測限、保持樣品的生物活性等都是有利的。液相色譜儀對于現(xiàn)代科學技術和國民經(jīng)濟的許多部門都是非常重要的儀器。但是現(xiàn)有液相色譜儀長期存在一個技術難題，即由于柱塞桿運動匹配差異，高壓恒流泵的輸出壓力波動，從而造成流量波動，影響了樣品的分析檢測。這個技術難題在國內(nèi)外長期存在，限制了液相色譜儀的發(fā)展和應用。所以獲得一種輸出液體流量、壓力穩(wěn)定，波動小的高壓恒流泵對于液相色譜儀器的性能提升是不可或缺的，對液相色譜涉及的技術領域具有良好的促進作用，對于提高許多行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義?，F(xiàn)有的液相色譜儀恒流泵，主要由兩種形式，第一種形式，參見圖1，圖1展示了一種180°單凸輪并聯(lián)式的恒流泵，包括一個安裝在凸輪軸5上的凸輪4、180°對稱安裝在凸輪4兩側的兩套往復送液機構和兩個泵頭I。其中往復送液機構包括兩個隨動輪3、連接其上的柱塞2和柱塞推桿6。柱塞推桿6的另一端伸入泵頭I的泵室內(nèi)，柱塞推桿6與泵頭I之間設有密封元件。泵頭I設有分別與泵室連通的進液孔和排液孔，進液孔和排液孔內(nèi)各自安裝有單向閥。兩個排液孔通過管道連接到三通7上，泵出溶液最終由三通7的公共出口流出。凸輪4的基圓外圓周上有凸輪曲線，隨動輪3與凸輪4的凸輪曲線接觸配合。當驅動機構帶動凸輪4轉動時，隨動輪3沿著凸輪4的凸輪曲線滾動，從而將凸輪4的轉動運動轉化為柱塞2的往復運動，使泵頭I的泵室內(nèi)的體積大小交替變化。在進、排液孔內(nèi)的兩個單向閥的作用下，柱塞每往復一次，當泵室體積增大時就從進液孔抽取一定量的液體，體積減小時從排液孔排出一定量的液體，從而完成持續(xù)穩(wěn)定的高壓送液功能。因泵體積變化每次都相同，故產(chǎn)生的總流量是恒定的。這種180°單凸輪并聯(lián)恒流泵，由于兩套往復送液機構對稱在凸輪4的兩側展開，使得機構本身和配套使用的其他機構，如進液、排液以及分析結構、各連通管路等在空間布局上比較分散，所占體積大，導致泵整體體積大，需要很大的容置空間；同時，泵本身的液體通道體積也大，使儀器工作時分析、清洗時間和消耗量均增加。因此其對于液相色譜儀的應用具有很大的局限性。第二種形式，參見圖2，圖3，為克服上述并聯(lián)泵的缺陷，現(xiàn)今最普遍使用的是雙凸輪并聯(lián)泵，參見圖2，雙凸輪并聯(lián)高壓恒流泵包括一根凸輪軸5、安裝在該凸輪軸5兩端的各一個凸輪4，以及兩套平行安裝的往復送液機構和兩個泵頭I。往復送液機構分別與兩個凸輪4配合。其中的往復送液機構與圖1所示的180°單凸輪并聯(lián)泵中的往復送液機構相同，不再贅述。在雙凸輪并聯(lián)泵中，兩個凸輪4角度相差180°，當其中一套往復送液機構中的柱塞推動供液時，另一套往復送液機構中的柱塞推動吸液，兩套往復送液機構如此交替工作，確保了泵連續(xù)供液。該種雙凸輪并聯(lián)泵兩套往復送液機構平行在凸輪的同側展開，有效地減小了機構本身和配套使用的其他機構占據(jù)的空間，整體體積減小，有效克服了單凸輪泵的缺陷。但這種泵的采用了兩個凸輪，兩個凸輪各自具有一條獨立的凸輪曲線，故兩者間的補償通過曲線設計無法實現(xiàn)。同時，當兩者在安裝時相位角等任何偏差都會造成兩套送液機構運動的不匹配，使液體輸出體積發(fā)生波動。而這種不匹配的來源較多，可來源于兩個凸輪的安裝、可來源于隨動輪的安裝、也可來源于加工的不均勻。故對加工、安裝的精度要求極高，產(chǎn)品安裝需要進行精密調(diào)節(jié)，才能獲得良好的輸液精度和穩(wěn)定度。同時，在應用時成本高,穩(wěn)定相差。此外，現(xiàn)有的液相色譜儀恒流泵的驅動系統(tǒng)一般采用皮帶輪來進行減速控制，皮帶輪的穩(wěn)定性不足，而且不能對速比進行調(diào)節(jié)，造成恒流泵在使用過程中的流速不穩(wěn)定，影響了液相色譜儀的測試精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術問題在于:現(xiàn)有的液相色譜儀恒流泵，或整體體積過大，需要很大的容置空間，從而造成應用的局限性；或需要雙凸輪結構，雙凸輪間又無法通過凸輪曲線的設計進行軌跡補償，同時，雙凸輪結構的設計，加工，裝配，調(diào)試等都需要很高的精度，實際使用中難度較高，穩(wěn)定性欠佳。此外，皮帶輪的穩(wěn)定性不足，而且不能對速比進行調(diào)節(jié)，造成恒流泵在使用過程中的流速不穩(wěn)定，影響了液相色譜儀的測試精度。本發(fā)明采用以下技術方案:一種液相色譜儀恒流泵，包括端面凸輪15，一對平行的柱塞推桿6，所述端面凸輪15的推力面呈平滑的曲面狀，其凸輪曲線相對于所述柱塞推桿6為法相面曲線，凸輪曲線的兩端點分別與一對柱塞推桿6相對應；端面凸輪15轉動,帶動一對柱塞推桿6輪流向前推動，一對柱塞推桿6在彈簧17的帶動下輪流進行復位動作；與所述一對柱塞推桿6對應的泵體17輪流吸液、推液，提供穩(wěn)定的液體流量。進一步的,還包括配套的蝸桿11、蝸輪12,所述蝸桿11由皮帶輪9帶動轉動,蝸輪12在蝸桿11的帶動下轉動，所述蝸輪12與蝸輪軸14連接，所述蝸輪軸14與所述端面凸輪15的軸心連接。進一步的，所述蝸輪軸14上設有與之對應的一對軸承13。進一步的,所述皮帶輪9與電機8的輸出軸連接,并由電機8其帶動轉動,所述電機8。更進一步的,所述電機8是步進電機。本發(fā)明的特點是:使用了法向面單曲線軸端凸輪驅動高壓恒流泵，在驅動軸端面采用一個凸輪，該凸輪在法向面上具有單根凸輪曲線，故可實現(xiàn)曲線上兩個位點的良好匹配，不存在安裝定位差，由此凸輪推動的兩根柱塞可進行良好匹配的往復運動，減少了恒流泵的輸出波動，實現(xiàn)了穩(wěn)定流量的液體輸送。本發(fā)明的有益效果在于:1、輸出的液體壓力穩(wěn)定、波動小；2、恒流泵體積小、裝配和維護容易；3、工作連續(xù)自動進行，操作簡單；4、零部件少，不但減少了一個凸輪，還能夠省去隨動輪，降低了材料成本。5、結構簡單，裝配簡單，對裝配精度要求低，運行穩(wěn)定性高，維護成本低。6、零部件加工精度要求降低，降低了加工成本。


圖1是現(xiàn)有技術的單凸輪式的液相色譜儀恒流泵的結構示意圖。圖2是現(xiàn)有技術的雙凸輪式的液相色譜儀恒流泵的主視結構示意圖。圖3是圖2的俯視示意圖。圖4是本發(fā)明的液相色譜儀恒流泵的結構示意圖。其中，1、泵頭，2、柱塞，3、隨動輪，4、凸輪，5、凸輪軸，6、柱塞推桿，7、三通，8、電機，
9、皮帶輪，10、傳動皮帶，11、蝸桿，12、蝸輪，13、軸承，14、蝸輪軸，15、端面凸輪，16、進液單向閥，17、泵體，18、彈簧，19、出液單向閥。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發(fā)明進一步說明。參見圖4，一種液相色譜儀單凸輪高壓恒流泵，由步進電機8、傳動皮帶10、軸承13、蝸桿11、蝸輪12、蝸輪軸14、端面凸輪15、柱塞推桿6、泵體17等組成。步進電機8的輸出軸帶動主動皮帶輪轉動。主動皮帶輪上連有傳動皮帶10，傳動皮帶10帶動從動皮帶輪轉動。從動同步皮帶輪帶動蝸桿11和蝸輪12轉動。蝸桿11、蝸輪12互相配合，蝸輪軸14隨著蝸輪12轉動。蝸輪軸14上設有對應的軸承13，在蝸輪軸14的端面上裝有端面凸輪15，端面凸輪15為法向面單曲線凸輪。端面凸輪15上的蝸輪曲線隨著蝸輪軸14的轉動交替推動兩個左右對稱的柱塞推桿6作往復運動。在泵體17內(nèi)，柱塞推桿6的末端設有彈簧18，彈簧18的彈力推動柱塞推桿6做回程運動。泵體18的液體進出口分別設有進口單向閥16和出口單向閥19，使得液體只能向前流動而不會回流。本發(fā)明的要點在于:用一個法向面單曲線凸輪來推動兩根柱塞的往復運動。兩根柱塞的往復運動時的相互匹配，使在任一瞬間都可泵出相同體積的液體，從而實現(xiàn)輸出恒流的流動相。由于曲線為單根，故不存在裝配過程中的匹配損失。只要凸輪在步進電機的驅動下以某一轉速旋轉，就可以得到相應的所設定的流量，且任一瞬間的流量值恒定，即Q/At恒定。通過改變步進電機的轉速,即可以改變Q/ Δ t的值。由于是同一個凸輪單根曲線推動兩個對稱的柱塞桿運動，所以兩個柱塞桿可良好匹配，使泵出的液體體積、流量、壓力相同，避免了波動。本發(fā)明使用方法簡單，只要啟動并控制步進電機即可實現(xiàn)功能，保證了本發(fā)明任務的完成。本發(fā)明效果顯著，由于它用同一個面上的單根曲線控制兩個柱塞，所以沒有裝配誤差。現(xiàn)國內(nèi)外的恒流泵基本都采用兩只平面凸輪或兩組非圓齒輪分別控制兩根柱塞，不可避免帶來兩只凸輪的相位安裝誤差，造成恒流泵輸出體積和壓力的波動。本發(fā)明采用驅動結構的改變實現(xiàn)了穩(wěn)定液體輸出的功能，大大降低了恒流泵輸出流量和壓力的波動。本發(fā)明安裝、操作簡單，效果可靠，通過結構改變實現(xiàn)了高壓液體的穩(wěn)定輸出。并具有泵體積小、裝配簡單等優(yōu)點，降低了加工、生產(chǎn)和維護成本。由于液相色譜儀應用領域廣泛，本發(fā)明具有極高的市場推廣前景和商業(yè)價值。以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍。對于所屬領域的技術人員來說，在本發(fā)明的總的發(fā)明構思下可以有各種變換。例如對本發(fā)明一個法相面單曲線凸輪控制兩根柱塞桿運動的總體原則，所作的等同替換、改進等，都包括在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種液相色譜儀恒流泵，其特征在于: 包括端面凸輪(15)，一對平行的柱塞推桿(6)，所述端面凸輪(15)的推力面呈平滑的曲面狀，其凸輪曲線相對于所述柱塞推桿(6)為法相面曲線，凸輪曲線的兩端點分別與一對柱塞推桿(6)相對應； 端面凸輪(15)轉動,帶動一對柱塞推桿(6)輪流向前推動,一對柱塞推桿(6)在彈簧(17)的帶動下輪流進行復位動作； 與所述一對柱塞推桿(6)對應的泵體(17)輪流吸液、推液，提供穩(wěn)定的液體流量。
2.如權利要求1所述的液相色譜儀恒流泵，其特征在于: 還包括配套的蝸桿(11)、蝸輪(12)，所述蝸桿(11)由皮帶輪(9)帶動轉動，蝸輪(12)在蝸桿(11)的帶動下轉動，所述蝸輪(12)與蝸輪軸(14)連接，所述蝸輪軸(14)與所述端面凸輪(15)的軸心連接。
3.如權利要求1所述的液相色譜儀恒流泵，其特征在于:所述蝸輪軸(14)上設有與之對應的一對軸承(13)。
4.如權利要求1所述的液相色譜儀恒流泵，其特征在于:所述皮帶輪(9)與電機(8)的輸出軸連接，并由電機(8 )其帶動轉動，所述電機(8 )。
5.如權利要求4所述的液相色譜恒流泵，其特征在于:所述電機(8)是步進電機。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種液相色譜儀，尤其涉及一種液相色譜儀恒流泵，用于液相色譜儀中的液體傳輸，屬于液相色譜儀技術領域。一種液相色譜儀恒流泵，其特征在于包括端面凸輪(15)，一對平行的柱塞推桿(6)，所述端面凸輪(15)的推力面呈平滑的曲面狀，其凸輪曲線相對于所述柱塞推桿(6)為法相面曲線，凸輪曲線的兩端點分別與一對柱塞推桿(6)相對應；端面凸輪(15)轉動，帶動一對柱塞推桿(6)輪流向前推動，一對柱塞推桿(6)在彈簧(17)的帶動下輪流進行復位動作；與所述一對柱塞推桿(6)對應的泵體(17)輪流吸液、推液，提供穩(wěn)定的液體流量。
文檔編號F04B9/04GK103104432SQ201310064529
公開日2013年5月15日 申請日期2013年2月28日 優(yōu)先權日2013年2月28日
發(fā)明者許生蛟, 王 華, 王世立 申請人:上海舜宇恒平科學儀器有限公司