專利名稱：一種液相色譜儀恒流泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型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(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
液相色譜儀是對(duì)溶液樣品進(jìn)行分離分析的儀器，可用于對(duì)液體或溶于液體的固體樣品進(jìn)行常量或微量分析檢測(cè)，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(xì)化工等廣泛行業(yè)中的質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)與控制。在有機(jī)化工、有機(jī)合成、分析化學(xué)、生物化學(xué)、生物工程、氨基酸分析、國(guó)防科研教學(xué)等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。液相色譜儀主要由進(jìn)樣系統(tǒng)、輸液系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、檢測(cè)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(shè)備是高壓恒流泵。液相色譜儀由高壓恒流泵輸出流動(dòng)相，例如水或其它液體，推動(dòng)被測(cè)樣品溶液經(jīng)過(guò)色譜柱進(jìn)行分離，再進(jìn)入檢測(cè)器進(jìn)行樣品成分的檢測(cè)。高壓恒流泵是液相色譜儀中一個(gè)極其重要，又相對(duì)獨(dú)立的組成部分。當(dāng)流動(dòng)相通過(guò)色譜柱時(shí)，穩(wěn)定的流動(dòng)可降低樣品在柱中的擴(kuò)散效應(yīng)，這對(duì)于提高分辨率、靈敏度、檢測(cè)限、保持樣品的生物活性等都是有利的。液相色譜儀對(duì)于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(zhǎng)期存在一個(gè)技術(shù)難題，即由于柱塞桿運(yùn)動(dòng)匹配差異，高壓恒流泵的輸出壓力波動(dòng)，從而造成流量波動(dòng)，影響了樣品的分析檢測(cè)。這個(gè)技術(shù)難題在國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期存在，限制了液相色譜儀的發(fā)展和應(yīng)用。所以獲得一種輸出液體流量、壓力穩(wěn)定，波動(dòng)小的高壓恒流泵對(duì)于液相色譜儀器的性能提升是不可或缺的，對(duì)液相色譜涉及的技術(shù)領(lǐng)域具有良好的促進(jìn)作用，對(duì)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(jiàn)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(gè)安裝在凸輪軸5上的凸輪4、180°對(duì)稱安裝在凸輪4兩側(cè)的兩套往復(fù)送液機(jī)構(gòu)和兩個(gè)泵頭I。其中往復(fù)送液機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)隨動(dòng)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(shè)有密封元件。泵頭I設(shè)有分別與泵室連通的進(jìn)液孔和排液孔，進(jìn)液孔和排液孔內(nèi)各自安裝有單向閥。兩個(gè)排液孔通過(guò)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(dòng)輪3與凸輪4的凸輪曲線接觸配合。當(dāng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)凸輪4轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，隨動(dòng)輪3沿著凸輪4的凸輪曲線滾動(dòng)，從而將凸輪4的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為柱塞2的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使泵頭I的泵室內(nèi)的體積大小交替變化。在進(jìn)、排液孔內(nèi)的兩個(gè)單向閥的作用下，柱塞每往復(fù)一次，當(dāng)泵室體積增大時(shí)就從進(jìn)液孔抽取一定量的液體，體積減小時(shí)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(fù)送液機(jī)構(gòu)對(duì)稱在凸輪4的兩側(cè)展開(kāi)，使得機(jī)構(gòu)本身和配套使用的其他機(jī)構(gòu)，如進(jìn)液、排液以及分析結(jié)構(gòu)、各連通管路等在空間布局上比較分散，所占體積大，導(dǎo)致泵整體體積大，需要很大的容置空間；同時(shí)，泵本身的液體通道體積也大，使儀器工作時(shí)分析、清洗時(shí)間和消耗量均增加。因此其對(duì)于液相色譜儀的應(yīng)用具有很大的局限性。第二種形式，參見(jiàn)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(jiàn)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(gè)凸輪4，以及兩套平行安裝的往復(fù)送液機(jī)構(gòu)和兩個(gè)泵頭I。往復(fù)送液機(jī)構(gòu)分別與兩個(gè)凸輪4配合。其中的往復(fù)送液機(jī)構(gòu)與圖1所示的180°單凸輪并聯(lián)泵中的往復(fù)送液機(jī)構(gòu)相同，不再贅述。在雙凸輪并聯(lián)泵中，兩個(gè)凸輪4角度相差180°，當(dāng)其中一套往復(fù)送液機(jī)構(gòu)中的柱塞推動(dòng)供液時(shí)，另一套往復(fù)送液機(jī)構(gòu)中的柱塞推動(dòng)吸液，兩套往復(fù)送液機(jī)構(gòu)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(fù)送液機(jī)構(gòu)平行在凸輪的同側(cè)展開(kāi)，有效地減小了機(jī)構(gòu)本身和配套使用的其他機(jī)構(gòu)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(gè)凸輪，兩個(gè)凸輪各自具有一條獨(dú)立的凸輪曲線，故兩者間的補(bǔ)償通過(guò)曲線設(shè)計(jì)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，當(dāng)兩者在安裝時(shí)相位角等任何偏差都會(huì)造成兩套送液機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的不匹配，使液體輸出體積發(fā)生波動(dòng)。而這種不匹配的來(lái)源較多，可來(lái)源于兩個(gè)凸輪的安裝、可來(lái)源于隨動(dòng)輪的安裝、也可來(lái)源于加工的不均勻。故對(duì)加工、安裝的精度要求極高，產(chǎn)品安裝需要進(jìn)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(shí)，在應(yīng)用時(shí)成本高,穩(wěn)定相差。此外，現(xiàn)有的液相色譜儀恒流泵的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一般采用皮帶輪來(lái)進(jìn)行減速控制，皮帶輪的穩(wěn)定性不足，而且不能對(duì)速比進(jìn)行調(diào)節(jié)，造成恒流泵在使用過(guò)程中的流速不穩(wěn)定，影響了液相色譜儀的測(cè)試精度。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問(wèn)題在于:現(xiàn)有的液相色譜儀恒流泵，或整體體積過(guò)大，需要很大的容置空間，從而造成應(yīng)用的局限性；或需要雙凸輪結(jié)構(gòu)，雙凸輪間又無(wú)法通過(guò)凸輪曲線的設(shè)計(jì)進(jìn)行軌跡補(bǔ)償，同時(shí)，雙凸輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，加工，裝配，調(diào)試等都需要很高的精度，實(shí)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(duì)速比進(jìn)行調(diào)節(jié)，造成恒流泵在使用過(guò)程中的流速不穩(wěn)定，影響了液相色譜儀的測(cè)試精度。本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:一種液相色譜儀恒流泵，包括端面凸輪15，一對(duì)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(duì)于所述柱塞推桿6為法相面曲線，凸輪曲線的兩端點(diǎn)分別與一對(duì)柱塞推桿6相對(duì)應(yīng)；端面凸輪15轉(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)一對(duì)柱塞推桿6輪流向前推動(dòng)，一對(duì)柱塞推桿6在彈簧17的帶動(dòng)下輪流進(jìn)行復(fù)位動(dòng)作；與所述一對(duì)柱塞推桿6對(duì)應(yīng)的泵體17輪流吸液、推液，提供穩(wěn)定的液體流量。進(jìn)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(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng),蝸輪12在蝸桿11的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，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(jìn)一步的，所述蝸輪軸14上設(shè)有與之對(duì)應(yīng)的一對(duì)軸承13。進(jìn)一步的,所述皮帶輪9與電機(jī)8的輸出軸連接,并由電機(jī)8其帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng),所述電機(jī)8。更進(jìn)一步的,所述電機(jī)8是步進(jìn)電機(jī)。本實(shí)用新型的特點(diǎn)是:使用了法向面單曲線軸端凸輪驅(qū)動(dòng)高壓恒流泵，在驅(qū)動(dòng)軸端面采用一個(gè)凸輪，該凸輪在法向面上具有單根凸輪曲線，故可實(shí)現(xiàn)曲線上兩個(gè)位點(diǎn)的良好匹配，不存在安裝定位差，由此凸輪推動(dòng)的兩根柱塞可進(jìn)行良好匹配的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，減少了恒流泵的輸出波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定流量的液體輸送。本實(shí)用新型的有益效果在于:1、輸出的液體壓力穩(wěn)定、波動(dòng)??；2、恒流泵體積小、裝配和維護(hù)容易；3、工作連續(xù)自動(dòng)進(jìn)行，操作簡(jiǎn)單；4、零部件少，不但減少了一個(gè)凸輪，還能夠省去隨動(dòng)輪，降低了材料成本。5、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝配簡(jiǎn)單，對(duì)裝配精度要求低，運(yùn)行穩(wěn)定性高，維護(hù)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(shù)的單凸輪式的液相色譜儀恒流泵的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是現(xiàn)有技術(shù)的雙凸輪式的液相色譜儀恒流泵的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖2的俯視示意圖。圖4是本實(shí)用新型的液相色譜儀恒流泵的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1、泵頭，2、柱塞，3、隨動(dòng)輪，4、凸輪，5、凸輪軸，6、柱塞推桿，7、三通，8、電機(jī)，
9、皮帶輪，10、傳動(dòng)皮帶，11、蝸桿，12、蝸輪，13、軸承，14、蝸輪軸，15、端面凸輪，16、進(jìn)液?jiǎn)蜗蜷y，17、泵體，18、彈簧，19、出液?jiǎn)蜗蜷y。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。參見(jiàn)圖4，一種液相色譜儀單凸輪高壓恒流泵，由步進(jìn)電機(jī)8、傳動(dòng)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(jìn)電機(jī)8的輸出軸帶動(dòng)主動(dòng)皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)。主動(dòng)皮帶輪上連有傳動(dòng)皮帶10，傳動(dòng)皮帶10帶動(dòng)從動(dòng)皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)。從動(dòng)同步皮帶輪帶動(dòng)蝸桿11和蝸輪12轉(zhuǎn)動(dòng)。蝸桿11、蝸輪12互相配合，蝸輪軸14隨著蝸輪12轉(zhuǎn)動(dòng)。蝸輪軸14上設(shè)有對(duì)應(yīng)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(zhuǎn)動(dòng)交替推動(dòng)兩個(gè)左右對(duì)稱的柱塞推桿6作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在泵體17內(nèi)，柱塞推桿6的末端設(shè)有彈簧18，彈簧18的彈力推動(dòng)柱塞推桿6做回程運(yùn)動(dòng)。泵體18的液體進(jìn)出口分別設(shè)有進(jìn)口單向閥16和出口單向閥19，使得液體只能向前流動(dòng)而不會(huì)回流。本實(shí)用新型的要點(diǎn)在于:用一個(gè)法向面單曲線凸輪來(lái)推動(dòng)兩根柱塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。兩根柱塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)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(shí)現(xiàn)輸出恒流的流動(dòng)相。由于曲線為單根，故不存在裝配過(guò)程中的匹配損失。只要凸輪在步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下以某一轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，就可以得到相應(yīng)的所設(shè)定的流量，且任一瞬間的流量值恒定，即Q/At恒定。通過(guò)改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速,即可以改變Q/Δ 的值。由于是同一個(gè)凸輪單根曲線推動(dòng)兩個(gè)對(duì)稱的柱塞桿運(yùn)動(dòng)，所以兩個(gè)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(dòng)。
本實(shí)用新型使用方法簡(jiǎn)單，只要啟動(dòng)并控制步進(jìn)電機(jī)即可實(shí)現(xiàn)功能，保證了本實(shí)用新型任務(wù)的完成。本實(shí)用新型效果顯著，由于它用同一個(gè)面上的單根曲線控制兩個(gè)柱塞，所以沒(méi)有裝配誤差?，F(xiàn)國(guó)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(lái)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(dòng)。本實(shí)用新型采用驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的改變實(shí)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(dòng)。本實(shí)用新型安裝、操作簡(jiǎn)單，效果可靠，通過(guò)結(jié)構(gòu)改變實(shí)現(xiàn)了高壓液體的穩(wěn)定輸出。并具有泵體積小、裝配簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，降低了加工、生產(chǎn)和維護(hù)成本。由于液相色譜儀應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，本實(shí)用新型具有極高的市場(chǎng)推廣前景和商業(yè)價(jià)值。以上僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。對(duì)于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在本實(shí)用新型的總的實(shí)用新型構(gòu)思下可以有各種變換。例如對(duì)本實(shí)用新型一個(gè)法相面單曲線凸輪控制兩根柱塞桿運(yùn)動(dòng)的總體原則，所作的等同替換、改進(jìn)等，都包括在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)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(duì)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(duì)于所述柱塞推桿(6)為法相面曲線，凸輪曲線的兩端點(diǎn)分別與一對(duì)柱塞推桿(6)相對(duì)應(yīng)； 端面凸輪(15)轉(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)一對(duì)柱塞推桿(6)輪流向前推動(dòng),一對(duì)柱塞推桿(6)在彈簧(17)的帶動(dòng)下輪流進(jìn)行復(fù)位動(dòng)作； 與所述一對(duì)柱塞推桿(6)對(duì)應(yīng)的泵體(17)輪流吸液、推液，提供穩(wěn)定的液體流量。
2.如權(quán)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(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸輪(12)在蝸桿(11)的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，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(quán)利要求2所述的液相色譜儀恒流泵，其特征在于:所述蝸輪軸(14)上設(shè)有與之對(duì)應(yīng)的一對(duì)軸承(13)。
4.如權(quán)利要求2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(jī)(8)的輸出軸連接，并由電機(jī)(8 )其帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述電機(jī)(8 )。
5.如權(quán)利要求4所述的 液相色譜恒流泵，其特征在于:所述電機(jī)(8)是步進(jìn)電機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型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(shù)領(lǐng)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(duì)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(duì)于所述柱塞推桿(6)為法相面曲線，凸輪曲線的兩端點(diǎn)分別與一對(duì)柱塞推桿(6)相對(duì)應(yīng)；端面凸輪(15)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)一對(duì)柱塞推桿(6)輪流向前推動(dòng)，一對(duì)柱塞推桿(6)在彈簧(17)的帶動(dòng)下輪流進(jìn)行復(fù)位動(dòng)作；與所述一對(duì)柱塞推桿(6)對(duì)應(yīng)的泵體(17)輪流吸液、推液，提供穩(wěn)定的液體流量。
文檔編號(hào)F04B9/04GK203161467SQ20132009298
公開(kāi)日2013年8月28日 申請(qǐng)日期2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月28日
發(fā)明者許生蛟, 王 華, 王世立 申請(qǐng)人:上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司