一种锥齿轮解绕的非同步高速逆流色谱仪的制作方法

本发明涉及分离分析仪器领域，尤其涉及一种锥齿轮解绕的非同步高速逆流色谱仪。

背景技术：

高速逆流色谱是一种无固态支撑填料的液-液分配色谱，依据待分离组分在上下相中分配系数的不同实现分离。其原理是利用螺旋管在行星式运动时产生的离心力,使互不混溶的两相溶剂不断混合,将样品多次分配,根据待分离物质分配系数的不同实现分离。因无须任何固体载体或支撑体,所以能达到在短时间内实现高效分离和制备,并且可以达到几千个理论塔板数。在与其他类分离色谱相比,其不仅克服了固定相载体带来的样品吸附、损失、污染等缺点,同时还具备成本低,溶剂可回收等优点。

目前商品化的高速逆流色谱仪定位为通用型高速逆流色谱仪，基于同步解绕，分离柱和公转大盘转速比恒定，对于中、低极性溶剂系统可以实现较高的固定相保留率，但是对于高极性溶剂系统、双水相溶剂系统，由于两相界面张力较大，分层时间慢，固定相保留率极低，大大限制了仪器的适用范围。因此急需研制出分离柱转速和公转大盘转速任意可调的非同步高速逆流色谱仪。

在专利“一种非同步多分离柱高速逆流色谱仪”(ZL 201510032832.6)中公开了一种非同步逆流色谱仪，该专利由于没有解绕轴的存在，分离柱管路在运行过程中容易磨损和漏液，同时，旋转接头在分离柱上，旋转接头所受离心力较大，容易造成旋转接头漏液。

在专利非同步行星式螺旋管逆流色谱仪(CN87206965)和非同步多分离柱逆流色谱仪(ZL 200820060426.6)，介绍了非同步的逆流色谱仪，上述专利公转解绕管围绕的大盘进行解绕，由于解绕管长度的增加，易造成解绕管的磨损漏液。

技术实现要素：

本发明专利针对常规高速逆流色谱仪和已申请专利的非同步高速逆流色谱仪中存在的技术难点，研制出一种锥齿轮解绕的非同步高速逆流色谱仪。

本发明采用的技术方案如下：

一种锥齿轮解绕的非同步高速逆流色谱仪，包括一个安装在机箱内的旋转支架，所述的旋转支架包括从上到下依次安装在一起的上盘、中盘和下盘，在所述的上盘的中心安装有一个上驱动轴，所述的上驱动轴的通过驱动装置I驱动整个旋转支架旋转；所述的中盘和下盘中心设有一个下驱动轴，下驱动轴由驱动装置I I驱动其旋转；所述的下驱动轴的端部安装一个锥齿轮I，锥齿轮I上安装一个旋转接头I；所述的锥齿轮I与一个锥齿轮II啮合，所述的锥齿轮II上安装有一个旋转接头II，所述的锥齿轮II与锥齿轮III啮合，所述的锥齿轮III与锥齿轮IV同轴安装，所述的锥齿轮IV与锥齿轮V啮合，所述的锥齿轮V上安装有一个旋转接头III；在所述的下驱动轴的外圈设有至少安装有一组分离柱和解绕轴，所述的分离柱和解绕轴均各自由一个齿轮驱动其旋转，且分离柱的齿轮分别与安装在下驱动轴的齿轮I、解绕轴的齿轮啮合；下驱动轴的齿轮I为主动齿轮；其驱动分离柱的齿轮旋转，分离柱的齿轮又驱动解绕轴的齿轮旋转，进而实现各组分离柱和解绕轴的同步解绕；

驱动装置I实现分离柱的公转；驱动装置II实现分离柱的自转；同时，进料管从上驱动轴进入后，连接旋转接头III,旋转接头III通过管路与位于首端的分离柱入口的输料管相连，然后输料管从首端的分离柱出口端出来后引入到与其在同一组的解绕轴入口端，然后穿过解绕轴进入到下一组分离柱和解绕轴，每组分离柱和解绕轴的连接方式与第一组相同，各个组相互串联，最后输料管从最后一组解绕轴出来后连接到旋转接头II上，旋转接头II连接出料管，所述的出料管与位于下驱动轴端部的旋转接头I相连，旋转接头I连接穿过下驱动轴的出料管，最后出料管从下驱动轴上的出料旋转接头引出；

或者进料管从上驱动轴进入后，连接旋转接头III,旋转接头III通过管路与位于首端的解绕轴入口的输料管相连，然后输料管从首端的解绕轴出口端出来后引入到与其在同一组的分离柱入口端，然后穿过分离柱进入到下一组分离柱和解绕轴，每组分离柱和解绕轴的连接方式与第一组相同，各个组相互串联，最后输料管从最后一组的分离柱出来后连接到旋转接头II上，旋转接头II连接出料管，所述的出料管与位于下驱动轴端部的旋转接头I相连，旋转接头I连接穿过下驱动轴的出料管，最后出料管从下驱动轴上的出料旋转接头引出；

进一步的，在上盘的中心设置一个上驱动轴，在所述的上驱动轴的端部安装有一个同步带轮I，电机通过同步带驱动所述的同步带轮I带动整个旋转支架旋转。

进一步的，在所述的上驱动轴的安装有进料旋转接头。

进一步的，所述的下驱动轴的端部安装有一个同步带轮II，电机通过同步带驱动所述的同步带轮II带动下驱动轴旋转。

进一步的，所述齿轮I、分离柱驱动齿轮和解绕轴驱动齿轮均安装在下盘的上方，分离柱的驱动齿轮驱动分离柱的旋转轴；解绕轴驱动齿轮直接驱动解绕轴；解绕轴为一个空心轴；

进一步的，分离柱的旋转轴以及解绕轴的两端通过轴承分别安装在中盘和下盘上。

进一步的，所述的分离柱的旋转轴和解绕轴相互平行。

进一步的，输料管的材质为耐腐蚀的软管，以保证在高速运行过程中的稳定性。

本发明的设计原理是：

由上盘、中盘和下盘组成旋转支架，其中分离柱和解绕轴安装在旋转支架上，驱动装置I实现分离柱的公转；驱动装置II实现分离柱的自转。

在由于采用了进料旋转接头和出料旋转接头，确保分离柱在输液过程中不会因为公转自转速度和方向不同导致漏液；

在下盘和中盘的中心位置安装有一个下驱动轴，下驱动轴驱动一系列的锥齿轮，实现进液管和输液管以及出液管的解绕过程；

在下驱动轴的外圈安装多组分离柱和解绕轴，空心柱、分离柱和解绕轴均各自由一个齿轮驱动其旋转，且分离柱的齿轮分别与下驱动轴、解绕轴的齿轮啮合；下驱动轴的齿轮为主动齿轮，其速度可以通过自转电机随意设置，通过主动齿轮的速度实现对分离柱速度的调整；主动齿轮驱动分离柱的齿轮旋转，分离柱的齿轮又驱动解绕轴的齿轮旋转，分离柱的齿轮与解绕轴的齿轮的大小和齿数相同，即两个齿轮的速度相等，但是反向解绕；进而实现各组分离柱和解绕轴的同步解绕；

本发明的有益效果如下：

本发明针对常规高速逆流色谱仪和已申请专利的非同步高速逆流色谱仪中存在的技术难点，研制出一种锥齿轮解绕的非同步高速逆流色谱仪，该技术的优势在于：

1.采用锥齿轮解绕的方式，所有旋转接头在仪器的中心轴附近，克服了其它专利中旋转接头在分离柱上，由于旋转接头在分离柱上受离心力的影响，造成旋转接头容易漏液的问题；

2.分离柱和解绕柱的同步解绕，可以实现多个分离柱的串接；

3.分离柱和解绕柱的同步解绕，可以减少了管路运行的运行路径；

4.旋转接头的设计也减少了管路的运行路径，防止管路的摩擦。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种锥齿轮解绕的非同步高速逆流色谱仪的结构示意图；

图2是一种锥齿轮解绕的非同步高速逆流色谱仪的齿轮解绕示意图；

图3是一种锥齿轮解绕的非同步高速逆流色谱仪的中盘示意图；

图4是一种锥齿轮解绕的非同步高速逆流色谱仪的分离柱和解绕轴连接示意图；

图5是一种锥齿轮解绕的非同步高速逆流色谱仪的总成示意图；

图6是一种锥齿轮解绕的非同步高速逆流色谱仪的总成示意图；

图中：1-进料旋转接头；2-进料管；3-同步带轮；4-上驱动轴；5-上盘；6-锥齿轮V；7-锥齿轮III；8-旋转接头齿轮支架；9-连接柱；10-锥齿轮I；11-中盘；12-分离柱轴承；13-分离柱；14-下盘；15-下盘轴承座；16-下驱动轴；17-同步带轮；18-出料旋转接头；19-出料管；20-齿轮；21-轴承座；22-轴承座固定条；23-旋转轴；24-解绕轴；25-送料管；26旋转接头III；27-旋转接头II；28-旋转接头I；29-同步带；31-变频器；32-电机；33-机箱；34-同步带，35-地脚轮；36-旋转接头支架；；38-旋转接头支架；40-锥齿轮IV，41-锥齿轮II。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

如图1-6所示，一种锥齿轮解绕的非同步高速逆流色谱仪，包括一个安装在机箱33内的旋转支架，机箱33底部安装有地脚轮35；所述的旋转支架包括通过连接柱9从上到下依次安装在一起的上盘5、中盘11和下盘14，在所述的上盘5的中心安装有一个上驱动轴4，所述的上驱动轴4上安装一个同步带轮3，同步带轮3由一个变频器和同步带以及相应的同步带29轮驱动；通过上驱动轴4驱动整个旋转支架旋转；

在中盘11和下盘14中心设有一个下驱动轴16，下驱动轴16的一端由电机32以及同步带轮17、同步带34驱动其旋转；下驱动轴16的另一端下盘14和中盘11，在其端部安装一个锥齿轮I10，锥齿轮I10上安装一个旋转接头I28；锥齿轮I10与一个锥齿轮II41啮合，锥齿轮II41上安装有一个旋转接头II27，锥齿轮II41与锥齿轮III7啮合，锥齿轮III7与锥齿轮IV40同轴安装，锥齿轮III7与锥齿轮IV40的连接轴通过支撑架安装在上盘底部。

锥齿轮IV40与锥齿轮V6啮合，所述的锥齿轮V6上安装有一个旋转接头III26；

采用一系列的锥齿轮解绕的方式，所有旋转接头在仪器的中心轴附近，克服了其它专利中旋转接头在分离柱上，由于旋转接头在分离柱上受离心力的影响，造成旋转接头容易漏液的问题；

在下驱动轴的外圈设有至少安装有一组分离柱13和解绕轴24，所述的分离柱13和解绕轴24均各自由一个齿轮驱动其旋转，且分离柱13的齿轮分别与安装在下驱动轴的齿轮I、解绕轴的齿轮啮合；下驱动轴的齿轮I为主动齿轮；其驱动分离柱的齿轮旋转，分离柱的齿轮又驱动解绕轴的齿轮旋转，进而实现各组分离柱和解绕轴的同步解绕；

驱动装置I实现分离柱的公转；驱动装置II实现分离柱的自转；同时，进料管2从上驱动轴的进料旋转接头1进入后，连接旋转接头III26,旋转接头III26通过管路与位于首端的分离柱入口的输料管相连，然后输料管从首端的分离柱出口端出来后引入到与其在同一组的解绕轴入口端，然后穿过解绕轴进入到下一组分离柱和解绕轴，每组分离柱和解绕轴的连接方式与第一组相同，各个组相互串联，最后输料管从最后一组解绕轴出来后连接到旋转接头II27上，旋转接头II27连接出料管，所述的出料管与位于下驱动轴端部的旋转接头I28相连，旋转接头I28连接穿过下驱动轴的出料管，最后出料管从下驱动轴上的出料旋转接头18引出；

或者进料管25从上驱动轴进入后，连接旋转接头III26,旋转接头III26通过管路与位于首端的解绕轴入口的输料管相连，然后输料管从首端的解绕轴出口端出来后引入到与其在同一组的分离柱入口端，然后穿过分离柱进入到下一组分离柱和解绕轴，每组分离柱和解绕轴的连接方式与第一组相同，各个组相互串联，最后输料管从最后一组的分离柱出来后连接到旋转接头II27上，旋转接头II27连接出料管，所述的出料管与位于下驱动轴端部的旋转接头I28相连，旋转接头I28连接穿过下驱动轴的出料管，最后出料管从下驱动轴上的出料旋转接头18引出；出料旋转接头18连接出料管19。

进一步的，在上盘的中心设置一个上驱动轴，在所述的上驱动轴的端部安装有一个同步带轮I，电机通过同步带驱动所述的同步带轮I带动整个旋转支架旋转。

进一步的，在上驱动轴的安装有进料旋转接头1，进料旋转接头1通过旋转接头支架36固定。在下驱动轴的安装有进料旋转接头18，进料旋转接头1通过旋转接头支架38固定。

进一步的，下驱动轴的端部安装有一个同步带轮II，电机通过同步带驱动所述的同步带轮II带动下驱动轴旋转。

进一步的，齿轮I、分离柱驱动齿轮20和解绕轴驱动齿轮均安装在下盘的上方，分离柱的驱动齿轮驱动分离柱的旋转轴；解绕轴驱动齿轮直接驱动解绕轴；解绕轴为一个空心轴；

进一步的，分离柱13的旋转轴23以及解绕轴的两端通过轴承12分别安装在中盘和下盘上，轴承12通过轴承座21和轴承座固定条22固定。

进一步的，所述的分离柱的旋转轴和解绕轴相互平行。

进一步的，输料管的材质为耐腐蚀的软管，以保证在高速运行过程中的稳定性。

本发明中由上盘、中盘和下盘组成旋转支架，其中分离柱和解绕轴安装在旋转支架上，驱动装置I实现分离柱的公转；驱动装置II实现分离柱的自转。

在由于采用了进料旋转接头和出料旋转接头，确保分离柱在输液过程中不会因为公转自转速度和方向不同导致漏液；

在下盘和中盘的中心位置安装有一个下驱动轴，下驱动轴驱动一系列的锥齿轮，实现进液管和输液管以及出液管的解绕过程；

在下驱动轴的外圈安装多组分离柱和解绕轴，空心柱、分离柱和解绕轴均各自由一个齿轮驱动其旋转，且分离柱的齿轮分别与下驱动轴、解绕轴的齿轮啮合；下驱动轴的齿轮为主动齿轮，其速度可以通过自转电机随意设置，通过主动齿轮的速度实现对分离柱速度的调整；主动齿轮驱动分离柱的齿轮旋转，分离柱的齿轮又驱动解绕轴的齿轮旋转，分离柱的齿轮与解绕轴的齿轮的大小和齿数相同，即两个齿轮的速度相等，但是反向解绕；进而实现各组分离柱和解绕轴的同步解绕。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。