[发明专利]一种液相色谱仪恒流泵

说明书

技术领域

本发明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1。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1的泵室内，柱塞推杆6与泵头1之间设有密封元件。泵头1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1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1。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