一种用于液相色谱仪的输液泵的制作方法

本发明是关于一种液相色谱仪，尤其涉及一种用于液相色谱仪的输液泵。

背景技术：

液相色谱仪一般由高压输液泵、储液瓶、进样器、色谱柱、检测器、废液缸、数据记录及处理装置组成。高压输液泵一端通过导管与储液瓶连接，另一端通过导管与进样器的进口连接，进样器的出口通过导管与色谱柱的进口连接，色谱柱的出口通过导管与检测器连接，检测器通过数据线与数据记录及处理装置连接。液相色谱仪的工作原理为：流动相装在储液瓶中，通过高压输液泵将流动相高压、稳定、连续不断地通过管路输入到液路系统中，混合样品从进样器中注入液路系统并由高压输液泵输送来的高压、稳定、连续不断的流动相运载到色谱柱中。色谱柱中填充有固定相，混合样品各组分在色谱柱中由于受到流动相及固定相之间不同的作用从而实现分离，分离后的各组分依次流出色谱柱进入检测器进行检测，然后随同流动相流入废液缸中，检测器对各组分检测后将检测结果转换为电信号输出到数据记录及处理装置进行处理分析，得出我们需要的数据。

高压输液泵是液相色谱仪的关键部件，它的主要作用是通过克服色谱柱的阻力，输出高压、稳定、连续的流动相，将样品送入到色谱柱进行分离，并继续推动分离后的样品进入检测器进行样品的定性和定量分析。液相色谱仪中的高压输液泵一般为往复式柱塞泵，所述的往复式柱塞泵由柱塞、密封圈、泵头组件、驱动机构、单向阀组成。密封圈的外圈与泵头组件的腔体配合，柱塞的一头穿过位于泵头腔体的密封圈内圈，另一端与驱动机构相连，单向阀与泵头的腔体相通，在驱动机构的作用下，柱塞在泵头的腔体内做精密的往复直线运动，并在密封圈的密封作用和单向阀的止逆作用下实现吸液和排液。所述往复式柱塞泵一般由主泵和副泵构成，通过主副泵中的共同配合的柱塞精密运动输出高压、连续、稳定的流动相。

美国专利号：us20120097026a1，专利名称：pistonpumpwithleakdiagnosticport，授权公告日期2012年04月26日。这是waters公司的往复柱塞输液泵，其采用的是步进电机驱动丝杆螺母机构带动活塞杆及柱塞杆做往复运动，其中丝杆螺母是由轴承和卡圈固定在泵体内部，具体结构是轴承外圈一个端面顶在泵体阶梯孔的台阶上，轴承外圈的另一个端面由孔用弹性卡圈进行限位，以此来限制轴承的位置。此种固定轴承的方式存在如下问题：依靠孔用弹性挡圈和泵体上的阶梯孔台阶来限位会存在轴向间隙，因为孔用弹性挡圈的安装需要轴向间隙，否则无法安装，这也就意味着丝杆和轴承会存在微小的轴向串动，这种串动不仅会影响活塞杆的运动输出精度，更会使泵体运行噪声增大，因此不利于泵体的精密性；此外，孔用弹性挡圈的安装由于轴向空间狭小，很难安装。

液相色谱中的输液泵要输出平稳的压力，必须有精密的泵体结构作为基础，输出精确的位移，而且输液泵需要频繁做高速往复运动，电机频繁进行正反转切换和变速运行，任何一个小小的轴向间隙都足以让输出的位移精度变差，并且在高速运行时会增大振动和噪音，使得机构的工况变差。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种用于液相色谱仪的输液泵，以克服现有技术的缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于液相色谱仪的输液泵，能消除轴承安装的轴向间隙，提高输液泵输出的位移精度和压力平稳性，且方便轴承和输液泵的装配。

本发明的目的是这样实现的，一种用于液相色谱仪的输液泵，所述用于液相色谱仪的输液泵包括：

泵体，所述泵体内设有轴承安装孔，所述轴承安装孔内的后端安装有轴向弹性挡圈；

螺母丝杆传动组件，所述螺母丝杆传动组件设在所述泵体内，包括丝杆和螺母；

轴承，所述轴承包括轴承内圈和轴承外圈，所述轴承内圈固定在所述丝杆的后端；所述轴承外圈嵌装在所述轴承安装孔内，所述轴承外圈的后端面抵靠在所述轴向弹性挡圈上进行轴向定位；

定位消隙螺钉，所述定位消隙螺钉沿所述轴承的径向方向连接在所述泵体上，所述定位消隙螺钉朝向所述轴承的一端具有锥形面；沿所述轴承的圆周方向均匀设置有多个所述定位消隙螺钉，所述轴承外圈的前端边缘抵靠在所述定位消隙螺钉的锥形面上进行轴向固定。

在本发明的一较佳实施方式中，所述泵体上对应所述轴承外圈前端面的位置设有沿所述轴承径向延伸的第一螺纹通孔，所述定位消隙螺钉螺纹连接在对应的第一螺纹孔中。

在本发明的一较佳实施方式中，所述用于液相色谱仪的输液泵还包括活塞杆组件；所述活塞杆组件包括一活塞杆，所述活塞杆的内部设有沿其轴向延伸的轴向通道，所述轴向通道内设有一环形台肩，所述螺母嵌装在所述轴向通道内，所述螺母的前端抵靠在所述环形台肩上进行轴向定位，所述螺母的后端通过压紧端盖进行轴向固定。

在本发明的一较佳实施方式中，所述压紧端盖的中部设有穿孔，所述丝杆穿过所述压紧端盖与所述螺母螺纹连接，能带动所述螺母和所述活塞杆直线往复运动；所述压紧端盖螺纹连接在所述轴向通道的后端。

在本发明的一较佳实施方式中，所述活塞杆的侧壁上螺纹连接一定位锁紧螺钉，所述螺母的侧壁上设有一定位锁紧凹槽，所述定位锁紧螺钉的一端穿过所述活塞杆的侧壁伸入到所述定位锁紧凹槽内，将所述螺母进行周向定位。

在本发明的一较佳实施方式中，所述泵体内设有导向铜套，所述活塞杆滑动设置在所述导向铜套内；所述导向铜套及所述泵体上均设有对应导通的润滑通孔，所述导向铜套的内壁上设有环形凹槽，所述环形凹槽与所述润滑通孔连通。

在本发明的一较佳实施方式中，所述泵体的后端固定有驱动电机，且所述驱动电机与所述泵体的端部之间垫设有隔热垫；所述丝杆的后端通过弹性联轴器与所述驱动电机的输出轴连接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述泵体上间隔一定距离安装有两组光电开关，所述两组光电开关所在的直线与所述活塞杆往复运动的直线方向平行；所述活塞杆上固定有光电开关挡片，所述光电开关挡片能在所述两组光电开关之间移动，所述光电开关挡片移动到所述光电开关的位置时能将所述光电开关遮挡，使所述光电开关输出的状态信号发生改变；所述光电开关、所述驱动电机与控制装置电连接，所述控制装置根据所述光电开关输出的状态信号控制所述驱动电机的运转。

在本发明的一较佳实施方式中，所述光电开关的测头位于所述泵体内，所述光电开关挡片的一端固定在所述活塞杆的外壁上、另一端向外延伸到所述两组光电开关的测头所在的直线上。

在本发明的一较佳实施方式中，所述控制装置在所述光电开关输出的状态信号发生改变时使所述驱动电机停止运转。

由上所述，本发明的输液泵采用轴向弹性挡圈作为轴承的一端限位，采用定位消隙螺钉作为轴承另一端面的限位，同时利用定位消隙螺钉的锥形面来消除轴承安装时的轴向间隙。该定位消隙螺钉有三个以上，均布在轴承的圆周方向。安装时先将活塞杆组件及轴承放入泵体内部，然后安装轴向弹性挡圈进行限位，然后将活塞杆组件及轴承退回，使轴承顶在轴向弹性挡圈上，最后再拧入定位消隙螺钉，该定位消隙螺钉端部的锥形面与轴承外圈上的圆倒角相切，在拧入的过程中，定位消隙螺钉会施加一个轴向分力使得轴承完全顶在轴向弹性挡圈上，以此达到消除轴向间隙的目的。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1：为本发明输液泵的剖面结构示意图。

图2：为图1中a处的放大结构示意图。

图3：为图1中b-b截面的剖视图。

图4：为本发明输液泵中活塞组件与螺母丝杆传动组件的连接示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

参见图1至图3所示，本发明提供了一种用于液相色谱仪的输液泵，该输液泵采用的是柱塞往复式输液泵，用于液相色谱仪。所述的输液泵包括泵体11、螺母丝杆传动组件20、活塞杆组件30、轴承6以及定位消隙螺钉7。所述泵体11为一个套筒形的零件，在泵体11内设有轴承安装孔，所述轴承安装孔沿着泵体11的轴向开设。设定图1中的左侧为前部，右侧为后部，在所述轴承安装孔内的后端设有一圈挡圈安装槽，在所述挡圈安装槽中安装有轴向弹性挡圈4。所述螺母丝杆传动组件20和所述活塞杆组件30同轴连接，并设置在所述泵体11内部沿着泵体11的轴向延伸。螺母丝杆传动组件20包括丝杆201和螺母202。参见图4，所述活塞杆组件30包括一活塞杆301，所述活塞杆301的内部设有沿其轴向延伸的轴向通道3011，所述轴向通道3011内设有一环形台肩3012，轴向通道3011可以是前部内径小、后部内径大的阶梯形，其中形成该环形台肩3012。所述螺母202的外形、大小与轴向通道3011的形状、大小相配合，螺母202嵌装在所述轴向通道3011内，所述螺母202的前端抵靠在所述环形台肩3012上进行轴向定位，所述螺母202的后端延伸到所述轴向通道3011的后端面附近，并通过连接在轴向通道3011后端的压紧端盖302将所述螺母202轴向固定。所述压紧端盖302的中部设有穿孔，所述丝杆201经过该穿孔穿过所述压紧端盖302与所述螺母202螺纹连接，所述压紧端盖302螺纹连接在所述轴向通道3011的后端。同时，所述活塞杆301的侧壁上螺纹连接一定位锁紧螺钉303，所述螺母202的侧壁上设有一定位锁紧凹槽，所述定位锁紧螺钉303的一端穿过所述活塞杆301的侧壁伸入到所述定位锁紧凹槽内，将所述螺母202进行周向定位。所述螺母202在轴向上及圆周方向上与所述活塞杆301相对固定连接在一起，通过丝杆201的旋转能带动所述螺母202和所述活塞杆301一起做直线往复运动，该轴向通道3011的长度应当给丝杆201在其中的往复运动留有足够的余地。

所述轴承6一般采用的是滚动轴承，该轴承6包括轴承内圈和轴承外圈，所述轴承内圈通过过盈配合固定在所述丝杆201的后端；参见图2，所述轴承外圈嵌装在所述轴承安装孔内，所述轴承外圈的后端面抵靠在所述轴向弹性挡圈4上进行轴向定位。所述定位消隙螺钉7沿着所述轴承6的径向方向连接在所述泵体11上，所述定位消隙螺钉7朝向所述轴承6的一端具有锥形面71，即定位消隙螺钉7具有尖端部，在尖端部形成一个锥形面71，当定位消隙螺钉7向轴承6中心移动时，利用锥形面71的挤压作用对轴承外圈产生向后的推力。具体的，所述泵体11上对应所述轴承外圈前端面的位置设有沿所述轴承6径向延伸的第一螺纹通孔，所述定位消隙螺钉7螺纹连接在对应的第一螺纹孔中。参见图3，沿所述轴承6的圆周方向均匀设置有多个所述定位消隙螺钉7，即一般设置3个以上，以便对轴承外圈产生均匀的挤压力。所述轴承外圈的前端边缘抵靠在所述定位消隙螺钉7的锥形面71上进行轴向固定。由此，轴承6的后端通过轴向弹性挡圈4定位，轴向弹性挡圈4可以拆卸的装在轴承安装孔内，方便轴承6安装，而轴承6的前端通过定位消隙螺钉7来挤压固定。轴承6安装到轴承安装孔中并定位后，在拧入定位消隙螺钉7的过程中会施加一个轴向分力使得轴承6完全顶在轴向弹性挡圈4上，以此达到消除轴向间隙的目的。

进一步，所述泵体11内设有导向铜套12，导向铜套12沿着泵体11的轴向嵌装在泵体11内。所述活塞杆301滑动设置在所述导向铜套12内；所述导向铜套12及所述泵体11上均设有对应导通的润滑通孔121，所述导向铜套12的内壁上设有环形凹槽122，所述环形凹槽122与所述润滑通孔121连通。通过润滑通孔121注入润滑材料，润滑材料通过导向铜套12内壁上的环形凹槽122均匀分布到活塞杆301和导向铜套12之间，减小滑动摩擦力。导向铜套12的侧壁上沿着泵体11的轴向还开设有一个导向滑槽111，活塞杆301的侧壁上固定有一个向外突出的导向销钉304，该导向销钉304在导向滑槽111内，且该导向销钉304与导向滑槽111之间设有导向轴承13，进一步减小活塞杆301与导向铜套12之间的摩擦力，同时使活塞杆301相对于导向铜套12在圆周方向进行定位。定位锁紧螺钉303与导向销钉304设置在同一直线上，定位锁紧螺钉303也位于该导向滑槽111内。

进一步，所述泵体11的后端固定有驱动电机1，且所述驱动电机1与所述泵体11的端部之间垫设有隔热垫2；所述丝杆201的后端通过弹性联轴器3与所述驱动电机1的输出轴连接。所述驱动电机1可以采用步进电机或伺服控制电机，驱动电机1驱动丝杆201正向或反向旋转，从而带动螺母202和活塞杆301在泵体11内的轴向上往复直线运动。驱动电机1工作时会产生热量，通过设置隔热垫2防止热量传递到泵体11上对泵体11组件的工作产生影响。所述泵体11上间隔一定距离安装有两组光电开关15，所述两组光电开关15所在的直线与所述活塞杆301往复运动的直线方向平行；所述活塞杆301上固定有光电开关挡片16，所述光电开关挡片16能在所述两组光电开关15之间移动，所述光电开关挡片16移动到所述光电开关15的位置时能将所述光电开关15遮挡，使所述光电开关15输出的状态信号发生改变；所述光电开关15、所述驱动电机1与控制装置电连接，所述控制装置根据所述光电开关15输出的状态信号控制所述驱动电机1的运转。优选的，光电开关挡片16与定位锁紧螺钉303、导向销钉304均设置在同一直线上，光电开关挡片16也位于该导向滑槽111内，两组光电开关15的位置与光电开关挡片16的位置相对应。具体的，所述光电开关15分别装在泵体11上的光电开关15安装孔内，所述光电开关15具有测头，所述光电开关15的测头位于所述泵体11内，两个测头之间的直线区域即为安全区域。所述光电开关挡片16的一端固定在所述活塞杆301的外壁上、另一端向外延伸到所述两组光电开关15的测头所在的直线上，随着活塞杆301在该直线上往复运动。所述光电开关15的测头上具有检测狭缝，当所述光电开关挡片16移动到所述光电开关15的位置时能进入到所述检测狭缝中遮挡所述光电开关15。所述控制装置在所述光电开关15输出的状态信号发生改变时使所述驱动电机1停止运转。所述光电开关15输出的状态信号发生改变说明所述活塞杆301的行程已经达到了安全区域的边界，所以只要光电开关15输出的状态信号发生改变，控制装置即刻停止驱动电机1的运转，防止活塞杆301移动误差积累后导致的异常机械碰撞。该输液泵在泵体上活塞杆运行区间的起点和终点位置分别布置光电开关，控制装置检测光电开关的状态信号并控制驱动电机运转，通过活塞杆运行区间起点和终点的光电开关反馈来实现防撞保护，一旦往复运动中由于活塞杆累积误差或者其他异常情况触发光电开关，驱动电机便会停止运行，防止精密零件的碰撞而造成损伤。

进一步，泵体11的前端卡设有一个弹簧卡圈17，活塞杆301的前端固定有弹簧座18；在活塞杆301的前端同轴套设有消隙弹簧19，消隙弹簧19的一端抵靠在弹簧卡圈17上，另一端抵靠在弹簧座18上，始终给活塞杆301及螺母202施加一个向后的推力，从而消除螺母202与丝杆201之间的间隙。所述泵体11的另一端连接泵头座5，泵头座5上连接有泵头组件8。泵头组件8中具有流路，在流路中设置有单向阀组件9，柱塞10的一端伸入到泵头组件8的流路中形成抽吸配合，柱塞10的另一端同轴装夹在活塞杆301的前端，活塞杆301的前端设有柱塞夹紧机构305，柱塞10的另一端为球形体，该球形体插入到柱塞夹紧机构305中并被柱塞夹紧机构305夹紧。柱塞10跟随活塞杆301一起做直线往复运动，从而使柱塞10在泵头组件8中往复运动，在单向阀组件9的配合下实现排液。

本发明的输液泵在安装时，先将轴承6连接到丝杆201的一端，将螺母202嵌装到活塞杆301内，由定位锁紧螺钉303对螺母202进行圆周方向定位后，利用压紧端盖302将定位后的螺母202进行轴向固定，丝杆201旋入螺母202中完成所述活塞杆组件安装，将定位锁紧螺钉303拆下，待活塞杆组件30安装到泵体11内部后再安装定位锁紧螺钉303。活塞杆组件30及其轴承6在泵体11内部轴向安装定位完成后，安装导向销钉304、导向轴承13、定位锁紧螺钉303和光电开关挡片16，对活塞杆组件30进行圆周方向定位，为其做往复直线运动提供导向。活塞杆组件30轴向和圆周方向定位完成之后，安装前端的弹簧座18、消隙弹簧19和弹簧挡圈，为活塞杆组件30施加一个向后的力，对其中的丝杆201和螺母202进行消隙。丝杆201和螺母202的消隙完成后，即可安装泵头座5，并利用柱塞安装工具将柱塞10安装在活塞杆组件30前端的柱塞夹紧机构305上，然后将泵头组件8安装至泵头座5上。定位消隙螺钉7一端为圆锥面，与轴承外圈的圆倒角相切，当定位消隙螺钉7向泵体11内部拧入时，定位消隙螺钉7施加给轴承6一个向后的力，使其紧贴在轴向弹性挡圈4上，以消除轴承6安装时的轴向间隙，该定位消隙螺钉7设置有3个以上，均布在轴承外圈端面的圆周方向，均匀的对轴承6进行消隙处理，使得活塞杆组件30的轴承6位置唯一，以此达到提升泵体11安装和运动输出精度的目的。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。