一种液相色谱仪高压平流输液泵的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种液相色谱仪配套设备，特别是液相色谱仪的输液泵。
【背景技术】
[0002]高压输液泵是液相色谱仪的关键部件，其作用是将流动相以稳定的流速或压力输送到色谱系统。高压输液泵的基本特点:(I)流量准确可调:对于一般的分析工作而言，流动相的流速在0.5-2mL/min，输液泵的最大流量一般为5_10mL/min。输液泵的流量控制精度通常要求小于±0.5%。(2)耐高压:为了保证流动相以足够大的流速通过色谱柱，需要足够高的柱前压.通常要求泵的输出压力达到30-60MPa的高压。(3)液流稳定:输液泵输出的液流应无脉冲，或配套脉冲抑制器。(4)泵的死体积小:为了快速更换检测液和适于梯度洗脱，泵的死体积通常要求小于0.5mLo泵的结构材料应耐化学腐蚀。平流效果和死体积这两项参数很大程度影响色谱系统的检测结果，目前大多数输液泵恰好在这两方面存在欠缺。
[0003]大多数高压输液泵都是单活塞往复泵，该泵由偏心轮带动塞杆往复运动而改变泵腔内压力，配合单向阀达到输送液体的效果，因为偏心轮一般每分钟转50-60次，也就是流动相的抽入和吐出以每分钟50-60次的频率周期性变化，所以产生的脉冲很显著。目前绝大多数减缓脉冲的办法就是在泵出口与色谱柱入口之间安装一个脉冲阻尼器。脉冲阻尼器具有一定的容积和弹性，利用其绕性来阻滞压力和流量的波动，起到一定的缓冲作用，但会增加系统的死体积。为了减小谱带展宽，还必须要求阻尼器的体积应尽可能小。
[0004]国内专利数据库公开了一些液相色谱仪高压输液泵的专利技术:
[0005]例如:【专利号】CN201020166547.6【名称】一种液相色谱仪用双柱塞高压输液泵，【公告日】2011.01.05，公开了一种液相色谱仪平流输液泵，由电机、主凸轮、副凸轮、主柱塞、副柱塞、主泵腔、副泵腔、排吸液单向阀组成，所述的电机连接主凸轮和副凸轮，主凸轮连接主柱塞，主柱塞下设置主泵腔；副凸轮连接副柱塞，副柱塞下设置副泵腔；排吸液单向阀设置在主泵腔的出入口上。所述的主泵腔和副泵腔的容积之比为3: 2:1。
[0006]该实用新型是典型的活塞往复泵，由于流动相的抽入和吐出的周期性变化，压力脉冲很显著，必须在泵出口与色谱柱入口之间安装一个脉冲阻尼器，系统死体积被迫增大，影响了色谱系统的检测结果。
[0007]一些发明人也尝试采用“无阻尼器”的方式达到平流效果，例如:
[0008]【专利号】CN201320020786.4，【名称】一种高压平流输液泵，【公告日】2013.07.17，公开了一种高压平流输液泵，主皮带轮通过皮带与伺服电机连接，主皮带轮上方设有周期定位装置；小行程双联凸轮与主皮带轮同轴，过滑块驱动柱塞杆；在泵头，处脉冲监测器、滤头分别通过导管与上下单向阀连通。本实用新型采用定位周期检测小行程双联凸轮行程位置以及主柱塞杆的运动轨迹，并将该信号作为补偿反馈到输液泵的控制电路，有利于实现梯度输液的高精度控制，同时无外加阻尼器，大大缩小了系统的死体积；采用压力传感器对流动相的压缩状态进行实时监控，并将检测信息传递给处理器分析，再根据分析结果实时调整饲服电机转速一一反馈补偿过程极大减小了压力脉冲，获得理想的平流效果。
[0009]【专利号】CN201120541936.7，【名称】一种液相色谱仪平流输液泵，【公告日】2013.01.02，公开了一种液相色谱仪平流输液泵，包括双柱塞串联泵头、小行程双联凸轮、主皮带轮、光电开关、带编码器的伺服电机、压力传感器，所述光电开关设置于主皮带轮的上方，通过光电开关检测主皮带轮旋转位置，由压力传感器检测压力脉冲位置，根据压力传感器检测的压力脉冲位置控制带编码器的伺服电机。该实用新型的优点效果是:本实用新型输用出压力平稳，达到平流目的，无外加阻尼器，系统体积小，利于梯度输液的高精度控制。
[0010]以上两专利均披露了液相色谱仪平流输液泵的“无阻尼器平流结构”，并匹配了光电开关、伺服电机、压力传感器等部件，但是缺乏完整清晰的控制系统，各个传感器和变频部件无法进行统一、有效地控制，因此这两种平流输液泵的可操作性差，很难维持平流效果长期有效。
[0011]综上所述，目前液相色谱仪平流输液泵为了达到平流效果往往在泵出口与色谱柱入口之间安装一个脉冲阻尼器”或者利用反馈调节的方式来削弱压力脉冲。第一种方式不可避免地增大了系统的死体积，造成谱带变宽；第二种方式涉及过程监控，现有技术对应的方案可操作性差。因此液相色谱仪平流输液泵需要进一步改进。
【发明内容】
[0012]本实用新型的目的是解决现有液相色谱仪平流输液泵死体积大、可操作性差的问题，提供了一种液相色谱仪高压平流输液泵。
[0013]本实用新型的液相色谱仪高压平流输液泵，包括用于抽取检测液体的泵头和驱动泵头运转的电机，所述泵头内设有输液管，输液管垂直穿过泵头内部泵腔，泵腔两侧的输液管还分别设有单向阀，单向阀只允许液体往出液口方向流动；泵腔水平连通塞槽，塞杆密封地填充于塞槽内，塞杆通过往复运动改变泵腔内部压强；所述电机的动力输出端通过齿轮或者皮带传动机构与凸轮的动力输入端连接，凸轮通过活动的连杆与固定在塞杆末端的滑块连接，滑块、塞杆和泵腔位于同一水平的直线上，滑块沿着水平的滑块导轨运动；还包括设置电机附近的控制箱，所述的控制箱包括中央处理器、电源控制模块、位置检测模块、压力检测模块、电机驱动模块；凸轮上方还设有相位传感器，输液管在靠近出液口处设有压力传感器；
[0014]本实用新型的液相色谱仪高压平流输液泵的工作方式是这样的:
[0015]由凸轮带动塞杆往复运动而改变泵腔内压力，塞杆向外移动时，出口单向阀关闭，入口单向阀打开，检测液(流动相)抽入泵腔内。塞杆向里移动时，入口单向阀关闭，出口单向阀打开，流动相被压出泵腔，流向色谱柱。
[0016]其中，电源控制模块、位置检测模块、压力检测模块和电机驱动模块分别相应地与中央处理器的信号端口连接。
[0017]中央处理器通过信号端口连接计算机并受其控制，根据电脑编译的指令控制电源控制模块、位置检测模块、压力检测模块和电机驱动模块的工作状态；
[0018]电源控制模块连接可变压电源，用于维持中央处理器和用电部件的工作电压；
[0019]位置检测模块连接相位传感器，用于实时检测凸轮所处的相位状态，并向中央处理器返回检测信号；
[0020]压力检测模块连接压力传感器，用于实时检测输出液体的压强，并向中央处理器返回检测信号；
[0021 ] 电机驱动模块连接电机，用于驱动电机转动，并实时调整电机的转速和转向。
[0022]本实用新型的液相色谱仪高压平流输液泵的控制方式是这样的:接通电源后，控制系统执行初始化；电源控制模块对各中央处理器及其它检测模块和用电部件的电压进行校验，电压正常后，电机驱动模块开始运行，电源控制模块继续执行监测任务；电机驱动模块控制电机运转时，位置检测模块和压力检测模块也相应启动，相位传感器检测凸轮所处的相位状态，由压力传感器检测记录每一运动周期的压力脉冲位置分布；检测结果通过中央处理器返回计算机，计算机通过软件识别压力脉冲的变化情况，自动修正控制驱动参数；中央处理器根据新的参数指令，实时调整凸轮做非均速转动，最终使检测液输出压力平稳，达到平流目的。
[0023]作为对本发明的进一步说明:所述塞杆与泵头连接处设有用于固定滑块导轨的连接器；连接器一端水平伸入泵头内部并用螺丝或卡合的方式固定，另一端与滑块导轨一体成型。设置连接器一方可以使塞柱和泵头能够牢固连接，防止塞柱垂直晃动引起压力波动；另一方面，因为连接器与泵头采用螺丝或卡合的方式固定，也使整个输液泵的组装和拆卸变得简单。
[0024]作为对本发明的进一步说明:所述的相位传感器选用凸轮轴位置传感器，当然，也可以选用市场上其它灵敏度好，精确度高的位移或相位传感器。
[0025]作为对本发明的进一步说明:所述位置检测模块和压力检测模块的检测周期为凸轮旋转一周的运作周期，也是整个系统检测周期。如此压力信号、位置信号便一一对应，方便在电脑上生产二元波形图，同时更加符合工作人员都读数习惯，增强数据可读性。
[0026]作为对本发明的进一步说明:所述位置检测模块以塞杆最右位置为检测起点。塞杆处在最右位置时，塞杆对检测液没有推动力，泵腔体积是原始体积，有利系统校准。
[0027]本实用新型的液相色谱仪高压平流输液泵解决了现有技术的缺点和不足，与现有技术相比具有以下进步:
[0028]1、由中央处理器统一控制电源、相位传感器、压力传感器和电机的工作状态，显著加强输液泵的系统性和可操作性，由电脑编译操作指令，实时监控各部件运行，操作更加