液相色谱高压串联凸轮泵制造技术

本发明专利技术公开了一种液相色谱高压串联凸轮泵，包括：电机、泵主体、主泵头和副泵头、清洗块、凸轮轴、主圆柱凸轮和副圆柱凸轮、往复送液机构；主泵头和副泵头与柱塞之间设有密封圈，柱塞后座外套设有压缩弹簧，主圆柱凸轮和副圆柱凸轮均为Ｎ相位圆柱凸轮，即主圆柱凸轮和副圆柱凸轮的外圆周上分别均匀设有Ｎ组凸轮曲线，Ｎ为大于或等于２的整数，每组凸轮曲线包括上升曲线和下降曲线，主圆柱凸轮的一条上升曲线对应的角度大小和副圆柱凸轮的一条上升曲线对应的角度大小之和为３６０／Ｎ度。使用中在保持供液量、电机转速以及柱塞运动速度不变的情况下，增加了柱塞的往返运动频率，具有减小液相色谱高压串联凸轮泵工作时的压力脉动的功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种液相色谱仪用液相色谱高压串联凸轮泵。
技术介绍
现有的液相色谱高压串联凸轮泵，如图1所示，包括电机、泵主体1、与泵主体1 固定连接的主泵头2和副泵头3、两块清洗块4、与电机连接的凸轮轴5、固定连接在凸轮轴 5上的主圆柱凸轮6和副圆柱凸轮7、两套结构相同的往复送液机构，主圆柱凸轮6通过一 套往复送液机构与主泵头2相连接，副圆柱凸轮通过另一套往复送液机构与副泵头3相连 接；往复送液机构包括柱塞推杆8、柱塞后座9和与柱塞后座9固定连接的柱塞10，柱塞推 杆8的一端设有滚轮11 ；主泵头2和副泵头3分别具有泵室16及与泵室16连通的进液孔 和排液孔；主泵头2的进液孔处设有进液单向阀，主泵头2的排液孔与副泵头3的进液孔之 间通过供液单向阀和高压输液管相连接，主泵头2与柱塞10之间设有密封圈14，副泵头3 与柱塞10之间设有密封圈14，柱塞后座9外套设有压缩弹簧15，压缩弹簧15两端分别顶 着泵主体1和柱塞后座9的轴肩；主圆柱凸轮1的外圆周上设有一组凸轮曲线，该组凸轮曲 线包括上升曲线和下降曲线，上升曲线和下降曲线均为阿基米德螺旋线，主圆柱凸轮6的 上升曲线的始端对应副圆柱凸轮7的上升曲线的末端，主圆柱凸轮6的上升曲线的末端对 应副圆柱凸轮7的上升曲线的始端，主圆柱凸轮6的上升曲线对应的角度大小与副圆柱凸 轮7的上升曲线对应的角度大小之和为360度。供液时，主圆柱凸轮的上升曲线与相对应的 滚轮相配合，副圆柱凸轮的下降曲线与相对应的滚轮相配合，主泵头上的进液单向阀关闭， 主泵头与副泵头之间的供液单向阀开启，主圆柱凸轮的旋转运动转变成柱塞的勻速直线运 动，主泵头通过供液单向阀和高压输液管供液给副泵头及系统；主泵头供液结束后，主泵头 与副泵头之间的供液单向阀关闭，主泵头上的进液单向阀开启，主泵头吸液，副圆柱凸轮的 上升曲线与相对应的滚轮相配合，副泵头开始向系统供液；凸轮轴转动一周，主泵头和副泵 头交替供液和吸液，完成对系统所需流动相的交替供给。该液相色谱高压串联凸轮泵在低压状态下，主圆柱凸轮和副圆柱凸轮的旋转运动 转变成相应柱塞输液时的勻速直线运动，来推动两个柱塞交替工作，则能得到平滑的输出 液流。而在高压和超高压的条件下，温度不变，压强会随被压缩液体体积的减小而增加。在 高压、超高压的作用下，液体是被压缩了的，随着柱塞勻速的推进，泵室内可被压缩的液体 体积越来越小，压强会随之变的越来越大。在主泵头和副泵头交替供液的过程中，必然会产 生像正弦波一样有规律的压力脉动。为了减少脉冲，现有技术是通过降低每次冲程的排液 量同时提高电机和凸轮轴的转速，从而提高柱塞的往返运动的频率及运动速度来实现的， 但是柱塞的运动频率和运动速度的提高会加快密封圈等相关部件的磨损，影响泵的寿命。另外，该液相色谱高压串联凸轮泵在工作过程中，柱塞会产生径向的偏移。原因 如下1、主圆柱凸轮和副圆柱凸轮在用自身的旋转运动推动柱塞推杆做轴向直线运动的同 时，在压力角的作用下，必然的会产生一个径向的分力。主圆柱凸轮与柱塞推杆之间的相对 配合运动，是线接触开式空间高运动副。主圆柱凸轮和副圆柱凸轮与柱塞推杆之间存在柱面摩擦力，因此，主圆柱凸轮和副圆柱凸轮必然地会将径向的分力传递给柱塞推杆使其产 生径向运动。为减少主圆柱凸轮和副圆柱凸轮给柱塞推杆带来的这一影响，传统设计一般 在泵主体上采用圆柱套筒(直线滑动轴承或直线滚动轴承)的方式对柱塞推杆加以控制。 这虽然将原先线接触开式空间高运动副转换成了面接触的闭式空间低运动副，但受结构精 度的限制，主圆柱凸轮和副圆柱凸轮还是会将一部分圆柱套筒运动副控制不住的径向力传 递给柱塞推杆，再由柱塞推杆传递给柱塞后座和柱塞，使柱塞产生平面上的位移和圆周上 的偏摆。2、弹簧也是柱塞发生不合理运动轨迹的一个重要因素。弹簧的原动力来自两个方 面首先，为确保柱塞在完成输液功能后按设计要求吸液后回到原点，需克服柱塞与密封圈 之间的摩擦力和其他阻力，这就需要在弹簧安装阶段将其做一定长度的预压缩，保证弹簧 有一定的势能永远存在，这个力是人力或机械力，是弹簧的原动力之一；其次，主圆柱凸轮 和副圆柱凸轮在推动柱塞作直线运动的同时也将弹簧又压缩了一个同样的长度，使弹簧的 势能进一步增加。螺旋圆柱形压缩弹簧在运动中有两个基本动作，一个是沿轴线长度上的 变化；一个是沿轴线圆周方向的微量偏转。但螺旋圆柱形压缩弹簧是一个稳定性特别需要 控制的零件，当轴向载荷达到一定值时或当两并紧磨平端面的平行度、两并紧磨平端面与 轴线的垂直度的偏差达到一定值时，都会使弹簧产生侧向弯曲而失去稳定性。一旦弹簧产 生侧向弯曲，两端面的轴向弹性势能就会部分的转变成径向力来释放，使受力对象产生以 弹簧受力点为支点的偏转。弹簧，作为机械工业的一个标准件，其精度标准是相当低的。很 多国家都没有精度标准。弹簧的很多重要技术指标的加工，还多是靠手工控制。如并紧磨 平两端面的平行度、两并紧磨平端面与轴线的垂直度等，还多是靠手工控制。一致性很差， 技术要求得不到保证。综上所述，柱塞的运动轨迹在受到主圆柱凸轮、副圆柱凸轮和弹簧径 向力的作用后，会产生轴向合理运动之外的径向偏摆。这种径向偏摆对液相色谱仪用高压 输液泵来说，应该是致命的。这种偏摆是必须加以控制的。但目前很多公司的设计和专利 表明，人们在设计上把注意力更多放在了偏摆后如何复位，而不是对偏摆自身的控制。如将 柱塞后座的顶端设计成球面体，与柱塞推杆光滑的顶端构成开式空间高运动副，或在柱塞 后座与柱塞推杆之间加上一个平面滚动轴承以人为增加自由度的设计，虽然这类的设计可 以实现柱塞后座在被推离中心点后可以顺利回到原点(所谓柱塞快速回位系统)。而不管 柱塞偏离原点或是回到原点，径向力的去向和来源都是密封圈，都是密封圈在承受着柱塞 带给他的额外的径向力，都在减少密封圈的正常使用寿命。很明显，一台压力波动大，柱塞运动轨迹得不到很好控制的泵，是不可能给检测系 统带来稳定的流量和高的检测精度的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种液相色谱高压串联凸轮泵，使用中在保持供液量、电机 转速、柱塞直径、以及柱塞运动速度不变的情况下，可以增加柱塞的往返运动频率，进而实 现减小液相色谱高压串联凸轮泵工作时的压力脉动的功能。为实现上述目的，本专利技术采用如下设计方案一种液相色谱高压串联凸轮泵，包括电机、泵主体、与所述泵主体固定连接的主 泵头和副泵头、两块清洗块、凸轮轴、固定连接在所述凸轮轴上的主圆柱凸轮和副圆柱凸 轮、两套结构相同的往复送液机构，所述主圆柱凸轮通过一套所述往复送液机构与所述主泵头相连接，所述副圆柱凸轮通过另一套所述往复送液机构与所述副泵头相连接；每套所 述往复送液机构包括柱塞推杆、柱塞后座和与所述柱塞后座固定连接的柱塞，所述柱塞推 杆的一端设有滚轮；所述主泵头和副泵头分别具有泵室及与所述泵室连通的进液孔和排液 孔；所述主泵头的进液孔处设有进液单向阀，所述主泵头的排液孔与所述副泵头的进液孔 之间通过单向阀和高压输液管相连接，所述主泵头与所述柱塞之间设有密封圈，所述副泵 头与所述柱塞之间设有密封圈，所述柱塞后座外套设有压缩弹簧，所述压缩弹簧的后端顶 着所述柱塞后座的轴肩；其特征在于，所述主圆柱凸轮和副圆柱凸轮均为N相位圆柱凸轮，即本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液相色谱高压串联凸轮泵，包括：电机、泵主体、与所述泵主体固定连接的主泵头和副泵头、两块清洗块、凸轮轴、固定连接在所述凸轮轴上的主圆柱凸轮和副圆柱凸轮、两套结构相同的往复送液机构，所述主圆柱凸轮通过一套所述往复送液机构与所述主泵头相连接，所述副圆柱凸轮通过另一套所述往复送液机构与所述副泵头相连接；每套所述往复送液机构包括柱塞推杆、柱塞后座和与所述柱塞后座固定连接的柱塞，所述柱塞推杆的一端设有滚轮；所述主泵头和副泵头分别具有泵室及与所述泵室连通的进液孔和排液孔；所述主泵头的进液孔处设有进液单向阀，所述主泵头的排液孔与所述副泵头的进液孔之间通过供液单向阀和高压输液管相连接，所述主泵头与所述柱塞之间设有密封圈，所述副泵头与所述柱塞之间设有密封圈，所述柱塞后座外套设有压缩弹簧，所述压缩弹簧的后端顶着所述柱塞后座的轴肩；其特征在于，所述主圆柱凸轮和副圆柱凸轮均为Ｎ相位圆柱凸轮，即所述主圆柱凸轮和副圆柱凸轮的外圆周上分别均匀设有Ｎ组凸轮曲线，Ｎ为大于或等于２的整数，每组凸轮曲线包括上升曲线和下降曲线，下降曲线为阿基米德螺旋线，所述主圆柱凸轮的上升曲线的始端对应所述副圆柱凸轮的上升曲线的末端，所述主圆柱凸轮的上升曲线的末端对应所述副圆柱凸轮的上升曲线的始端，所述主圆柱凸轮的一条上升曲线对应的角度大小和所述副圆柱凸轮的一条上升曲线对应的角度大小之和为３６０／Ｎ度。...

【技术特征摘要】
1.一种液相色谱高压串联凸轮泵，包括电机、泵主体、与所述泵主体固定连接的主泵 头和副泵头、两块清洗块、凸轮轴、固定连接在所述凸轮轴上的主圆柱凸轮和副圆柱凸轮、 两套结构相同的往复送液机构，所述主圆柱凸轮通过一套所述往复送液机构与所述主泵头 相连接，所述副圆柱凸轮通过另一套所述往复送液机构与所述副泵头相连接；每套所述往 复送液机构包括柱塞推杆、柱塞后座和与所述柱塞后座固定连接的柱塞，所述柱塞推杆的 一端设有滚轮；所述主泵头和副泵头分别具有泵室及与所述泵室连通的进液孔和排液孔； 所述主泵头的进液孔处设有进液单向阀，所述主泵头的排液孔与所述副泵头的进液孔之间 通过供液单向阀和高压输液管相连接，所述主泵头与所述柱塞之间设有密封圈，所述副泵 头与所述柱塞之间设有密封圈，所述柱塞后座外套设有压缩弹簧，所述压缩弹簧的后端顶 着所述柱塞后座的轴肩；其特征在于，所述主圆柱凸轮和副圆柱凸轮均为N相位圆柱凸轮，即所述主圆柱凸轮和副圆柱凸轮 的外圆周上分别均勻设有N组凸轮曲线，N为大于或等于2的整数，每组凸轮曲线包括上升 曲线和下降曲线，下降曲线为阿基米德螺旋线，所述主圆柱凸轮的上升曲线的始端对应所 述副圆柱凸轮的上升曲线的末端，所述主圆柱凸轮的上升曲线的末端对应所述副圆柱凸轮 的上升曲线的始端，所述主圆柱凸轮的一条上升曲线对应的角度大小和所述副圆柱凸轮的 一条上升曲线对应的角度大小之和为360/N度。2.根据权利要求1所述的液相色谱高压串联凸轮泵，其特征在于，所述凸轮曲线的组 数N为2 18的整数。3.根据权利要求1所述的液相色谱高压串联凸轮泵，其特征在于，每组所述凸轮曲线 还包括过渡曲线。4.根据权利要求1所述的液相色谱高压串联凸轮泵，其特征在于，所述主圆柱凸轮和 副圆柱凸轮的上升曲线分别为将所述主圆柱凸轮和副圆柱凸轮的勻速转动转换成所述柱 塞的勻速直线运动的阿基米德螺旋线。5.根据权利要求1所述的液相色谱高压串联凸轮泵，其特征在于，所述主圆柱凸轮和 副圆柱凸轮的上升曲线分别为...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪仁路，
申请(专利权)人：江苏同济分析仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]