液相色谱高压并联凸轮泵制造技术

本发明专利技术公开了一种液相色谱高压并联凸轮泵，包括：电机、泵主体、清洗块、凸轮轴、两个圆柱凸轮、两个泵头和两套往复送液机构；每套往复送液机构包括柱塞推杆、柱塞后座、柱塞和滚轮；泵头具有泵室及进液孔和排液孔；柱塞的一端伸入泵头的泵室内，泵头与柱塞之间设有密封圈，柱塞外套设有压缩弹簧，压缩弹簧的后端顶着柱塞后座的轴肩；圆柱凸轮的外圆周上均匀设有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，两圆柱凸轮相位差的度数为１８０／Ｎ。与现有技术相比，本发明专利技术在电机转速、泵每转排量、柱塞直径相同的情况下，柱塞的往返运动频率提高了Ｎ倍，减小了液相色谱高压并联凸轮泵工作时的压力脉动。

【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并联凸轮泵。
技术介绍
现有的液相色谱高压并联凸轮泵，如图1所示，包括电机、泵主体10、两块具有进 液口和出液口的清洗块22、与电机连接的凸轮轴9、固定连接在凸轮轴上的两个形状相同 位置相差180°的圆柱凸轮1、两个与泵主体10固定连接的泵头2、每个圆柱凸轮通过一套 往复送液机构与一泵头2相连接；每套往复送液机构包括柱塞推杆3、柱塞后座16和与柱 塞推杆一端相连接的柱塞4，柱塞推杆3的一端设有滚轮5 ；泵头2具有泵室11及与泵室连 通的进液孔6和排液孔7 ；进液孔6处设有进液单向阀23，排液孔7处设有排液单向阀M ； 柱塞4的一端伸入泵头的泵室11内，泵头2与柱塞4之间设有密封圈8，柱塞外套设有压缩 弹簧9，压缩弹簧9两端分别顶着泵头2和柱塞后座10 ；圆柱凸轮1的外圆周上设有一组凸 轮曲线，凸轮曲线包括上升曲线和下降曲线，上升曲线和下降曲线为阿基米德螺旋线。输液 时，凸轮的上升曲线与相对应的滚轮相配合，使凸轮的旋转运动转变成柱塞输液时的勻速 直线运动，两个凸轮180°交替供液和吸液，完成对系统所需流动相的交替供给。该液相色谱高压并联凸轮泵在低压状态下，圆柱凸轮的旋转运动转变成柱塞输液 时的勻速直线运动，两个圆柱凸轮具有相同长度的阿基米德螺旋线，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。在两个泵交替供液的 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，但是柱塞的往返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，该液相色谱高压并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、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。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。圆柱凸轮和柱塞推杆之间存在柱面摩擦力，因此，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。为减少圆柱凸轮给柱塞推杆带来的这一影响， 传统设计一般在泵架机构上采用圆柱套筒(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，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，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并联凸轮泵，使用中在保持供液量、电机 转速、柱塞直径不变的情况下，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 并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并联凸轮泵，包括电机、泵主体、两块具有进液口和出液口的 清洗块、与电机连接的凸轮轴、固定连接在所述凸轮轴上的两个形状相同的圆柱凸轮、两个 与所述泵主体固定连接的泵头，每个圆柱凸轮通过一套往复送液机构与一所述泵头相连 接；每套所述往复送液机构包括滚轮、柱塞推杆、柱塞后座和与所述柱塞后座相连接的柱 塞；泵头具有泵室及与所述泵室连通的进液孔和排液孔，所述进液孔处设有进液单向阀，所 述排液孔处设有排液单向阀；所述柱塞的一端伸入泵头的泵室内，所述泵头与所述柱塞之 间设有密封圈，所述柱塞外套设有压缩弹簧，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，所述圆柱凸轮为N相位圆柱凸轮，即所述圆柱凸轮的外圆周上均勻设有N组凸轮 曲线，N为大于或等于2的整数，每组凸轮曲线包括一上升曲线和一下降曲线，下降曲线为 阿基米德螺旋线，两所述圆柱凸轮相位差的度数为180/N。每组所述凸轮曲线还包括过渡曲线。所述上升曲线为将所述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。所述上升曲线为将所述圆柱凸轮的勻速转动转换成所述柱塞的勻减速直线运动 的曲线。所述凸轮曲线的组数N为2 18的整数。所述清洗块夹设于所述泵头和泵主体之间。所述清洗块嵌设于所述泵头内，所述泵头设有与所述清洗块的进液口相连通的进 液通道和与所述清洗块的出液口相连通的出液通道。它还包括T形定位套和推杆轴套，所述T形定位套由底座和筒体组成，所述T形 定位套中部具有轴向通孔，所述柱塞后座呈阶梯轴状，所述泵主体的内孔与所述T形定位 套的底座及推杆轴套通过过盈配合相连接，所述T形定位套的筒体与所述柱塞后座滑动配 合，所述柱塞推杆的左段为桶状体，所述柱塞推杆的右段为滚轮连接部，所述桶状体的底部 中心具有一与所述柱塞后座的右端间隙配合的盲孔，所述桶状体的底部内侧面位于所述柱 塞推杆的中部并与所述柱塞后座的轴肩相配本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液相色谱高压并联凸轮泵，包括：电机、泵主体、两块具有进液口和出液口的清洗块、与电机连接的凸轮轴、固定连接在所述凸轮轴上的两个形状相同的圆柱凸轮、两个与所述泵主体固定连接的泵头，每个圆柱凸轮通过一套往复送液机构与一所述泵头相连接；每套所述往复送液机构包括滚轮、柱塞推杆、柱塞后座和与所述柱塞后座相连接的柱塞；泵头具有泵室及与所述泵室连通的进液孔和排液孔，所述进液孔处设有进液单向阀，所述排液孔处设有排液单向阀；所述柱塞的一端伸入泵头的泵室内，所述泵头与所述柱塞之间设有密封圈，所述柱塞外套设有压缩弹簧，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，所述圆柱凸轮为Ｎ相位圆柱凸轮，即所述圆柱凸轮的外圆周上均匀设有Ｎ组凸轮曲线，Ｎ为大于或等于２的整数，每组凸轮曲线包括一上升曲线和一下降曲线，下降曲线为阿基米德螺旋线，两所述圆柱凸轮相位差的度数为１８０／Ｎ。

【技术特征摘要】
1.一种液相色谱高压并联凸轮泵，包括电机、泵主体、两块具有进液口和出液口的清 洗块、与电机连接的凸轮轴、固定连接在所述凸轮轴上的两个形状相同的圆柱凸轮、两个与 所述泵主体固定连接的泵头，每个圆柱凸轮通过一套往复送液机构与一所述泵头相连接； 每套所述往复送液机构包括滚轮、柱塞推杆、柱塞后座和与所述柱塞后座相连接的柱塞；泵 头具有泵室及与所述泵室连通的进液孔和排液孔，所述进液孔处设有进液单向阀，所述排 液孔处设有排液单向阀；所述柱塞的一端伸入泵头的泵室内，所述泵头与所述柱塞之间设 有密封圈，所述柱塞外套设有压缩弹簧，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，所述圆柱凸轮为N相位圆柱凸轮，即所述圆柱凸轮的外圆周上均勻设有N组凸轮曲线， N为大于或等于2的整数，每组凸轮曲线包括一上升曲线和一下降曲线，下降曲线为阿基米 德螺旋线，两所述圆柱凸轮相位差的度数为180/N。2.根据权利要求1所述的液相色谱高压并联凸轮泵，其特征在于，每组所述凸轮曲线 还包括过渡曲线。3.根据权利要求1所述的液相色谱高压并联凸轮泵，其特征在于，所述上升曲线为将 所述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。4.根据权利要求1所述的液相色谱高压并联凸轮泵，其特征在于，所述上升曲线为将 所述圆柱凸轮的勻速转动转换成所述柱塞的勻减速直线运动的曲线。5.根据权利要求1所述的液相色谱高压并联凸轮泵，其特征在于，所述凸轮曲线的组 数N为2 18的整数。6.根据权利要求1所述的液相色谱高压并联凸轮泵，其特征在于，所述清洗块夹设于 所述泵头和泵主体之间...

【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]