液路分配阀及安装有该液路分配阀的液相色谱泵的制作方法

专利名称：液路分配阀及安装有该液路分配阀的液相色谱泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液路分配阀以及安装有该液路分配阀的液相色谱泵。
背景技术：
液相色谱泵是液相色谱仪的重要组成部件之一，其性能直接影响分析的稳定性、 重复性和分析精度。目前用于液相色谱仪的液相色谱泵主要有180°单凸轮并联液相色谱泵、120°单凸轮并联液相色谱泵和180°双凸轮液相色谱泵。如图1所示，180°单凸轮并联液相色谱泵包括一个安装在凸轮轴50上的凸轮51、 对称安装在凸轮51两侧的两个往复送液机构和两个泵头55。其中往复送液机构包括由轴承(图中未示出)支撑在液相色谱仪的壳体(图中未示出)上的柱塞推杆53、固定连接在柱塞推杆53 —端的柱塞59、固定连接在柱塞推杆53另一端的插头以及转动安装在插头内的随动轮52。柱塞59的另一端伸入泵头55的泵室56内，柱塞推杆53与泵头55之间设有密封元件M。泵头55上设有分别与泵室56连通的进液孔57和排液孔58，进液孔57和排液孔58分别通过管路与液相色谱仪的供液机构和检测机构连通，在进液孔57和排液孔58 内各自安装有单向阀(图中未示出)。凸轮51上在其基圆外圆周上设有凸轮曲线，随动轮 52与凸轮51的凸轮曲线接触配合。当驱动机构带动凸轮51转动时，随动轮52沿着凸轮 51的凸轮曲线滚动，从而将凸轮51的转动运动转化为柱塞推杆53及柱塞59的往复运动， 使泵头阳的泵室56内的压强大小交替变化，同时在进、排液孔内的两个单向阀的作用下， 就实现了柱塞59每往复一次就从进液孔57抽取一定量的液体，并从排液孔58排出一定量的液体，完成其送液功能。图2所示的是120°单凸轮并联液相色谱泵，其结构与180°单凸轮并联液相色谱泵结构基本相同，仅仅多了一个往复送液机构和一个泵头阳。该120°单凸轮并联液相色谱泵中共有3个往复送液机构和3个泵头55。3个往复送液机构在凸轮51的外圆周围呈放射状均勻分布，相邻两个往复送液机构之间的夹角为120°。往复送液机构与图1中的往复送液机构相同，不再赘述。客观地说，前述的180°单凸轮并联液相色谱泵和120°单凸轮并联液相色谱泵有他们独到的设计，凸轮数量少，从而使凸轮曲线的设计、修整、加工都变得容易了，而且这两种泵解决了令人头痛的脉动问题，实现了零脉动。但是，这两种色谱泵在现实中却得不到推广和应用，过早地退出了舞台。其最主要的原因是该两种液相色谱泵，由于两个或者三个往复送液机构布置在凸轮51的圆周方向，这样就使得与之配套使用的其他结构，如与进液孔连通的进液机构、与排液孔连通的排液机构以及分析结构、各连通管路等在空间布局上比较分散，管路布置混乱，不合理，工业设计困难；而且载液部分所占体积大，导致液相色谱泵整体体积大，需要很大的容置空间；另外，加大了除凸轮以外其他关键零部件的加工、 装配、调整、维修的难度，特别是单向阀的数量非常多，单向阀又是易损件，更加大了装配、 维修的难度。这一切，使180°单凸轮并联液相色谱泵和120°单凸轮并联液相色谱泵最终变的不可行。这里还只有两、三个泵头，设想一下如果要有六个、八个、十个、甚至更多泵头将会是怎样混乱的局面。这种情况，严重地制约了大排量和超大排量液相色谱泵在液相色谱仪方面的发展。针对上述并联液相色谱泵的缺陷，出现了一种180°双凸轮液相色谱泵，也是目前普遍使用的液相色谱泵。如图3所示，180°双凸轮液相色谱泵包括一根凸轮轴50、安装在该凸轮轴50两端的主凸轮511和副凸轮512，以及两个平行的往复送液机构和两个泵头 55。往复送液机构分别与主凸轮511和副凸轮512配合工作。其中的往复送液机构与图1 所示的180°单凸轮并联液相色谱泵中的往复送液机相同，不再赘述。根据设计需要可以将该种180°双凸轮液相色谱泵设计成并联式的或者串联式的。在180°双凸轮并联液相色谱泵中，主凸轮511与副凸轮512的相差为180°，当其中一个往复送液机构中的柱塞供液时，另一个往复送液机构中的柱塞吸液，两个往复送液机构如此交替工作，确保了液相色谱泵连续供液。在180°双凸轮串联液相色谱泵中，主凸轮511与副凸轮512之间也具有一定的相差。该种180°双凸轮液相色谱泵中，两个泵头55布置在凸轮的同一侧，两个往复送液机构平行布置，在一定程度上改善了前述两种液相色谱泵体积大、管路等机构设计困难的情况。但是，该180°双凸轮液相色谱泵具有两个往复送液机构，每个往复送液机构配备一个泵头，即具有两个泵头。每个泵头55上设有泵室56和分别与泵室56连通的进液孔57 和排液孔58，进液孔57和排液孔58分别通过管路与液相色谱仪的供液机构和检测机构连通，在进液孔57和排液孔58内各自安装有单向阀(图中未示出)。因此，在该种180°双凸轮液相色谱泵中，除了主、副凸轮设计难度大、修整难度大之外，也存在各连通管路等在空间布局上分散，工业设计困难、整机体积大等一系列缺陷。

发明内容
本发明的一个目的在于提供一种结构简单、使用方便的液路分配阀，使用该液路分配阀能集中液相色谱泵中的各连通管路等在空间上的布局，简化工业设计，减小液相色谱泵整机体积；本发明的另一个目的在于提供一种安装有该液路分配阀的液相色谱泵。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案本发明的液路分配阀，包括阀体，其中在所述阀体上设有至少两个工作单元，每个所述工作单元包括一个进液口、一个出液口和至少两个接口，所述进液口、出液口和至少两个接口在所述阀体内互相连通，每个所述进液口和每个所述出液口内分别安装一个单向阀。所述阀体上设有两个工作单元，每个所述工作单元中的进液口的中心线、出液口的中心线和各接口的中心线设置在同一平面上。其中，每个所述工作单元中的进液口的中心线和出液口的中心线设置在同一条直线上。所述接口的数量为偶数个，所述偶数个接口对称设置在该条直线的两侧。本发明的液相色谱泵，包括至少两个泵头，每个泵头上设有一个泵室和分别与该泵室连通的一个进液孔和一个排液孔，其中还包括本发明所述的液路分配阀，所述液路分配阀的工作单元的数量与泵头的数量相同，每个工作单元设有两个接口 ；所述液路分配阀的其中一个工作单元的两个接口分别通过连接管路与相对应的泵头上的进液孔和排液孔连通。本发明的液相色谱泵，包括具有凸轮轴的凸轮、泵头和至少4个往复送液机构。其中还包括本发明所述的液路分配阀，其中所述泵头内设有与往复送液机构数量相同的泵室、各个相互独立，互不连通。所述每个往复送液机构包括柱塞推杆、固定连接在该柱塞推杆一端并与其同轴的柱塞、转动地安装在所述柱塞推杆另一端的随动轮，所述随动轮与所述凸轮的凸轮曲线接触配合工作。所述凸轮是端面凸轮，其凸轮曲线设置在与具有凸轮轴的端面相反的另一端面上。所述凸轮曲线包括2-5个曲线单元，每个曲线单元包括依次排列的一条能将所述凸轮的转动运动转换成所述柱塞勻速直线运动的上升曲线、一条使所述柱塞回复原位的下降曲线和一条过渡曲线，所述上升曲线的两端部分别设有修整曲线，相邻的两条曲线的连接处设有圆滑过渡线。所述上升曲线和所述下降曲线的导程相同，均为 r = 4v/mn π D2，每条所述上升曲线对应的升角χ、每条所述下降曲线对应的降角y和每条所述过渡曲线对应的过渡角ζ满足条件m(x+y+z) = 360°，其中ν表示所述凸轮转动一周所述串并联液相色谱泵的排量，D表示所述柱塞的直径，η表示柱塞的数量，η为大于或等于4 的整数，m表示曲线单元的数量，m为大于或等于2的整数。所述至少4个往复送液机构布置在所述凸轮的具有凸轮曲线的一侧，并且在圆周方向均勻布置，他们的中心线均平行于所述凸轮轴的中心线。所述至少4个往复送液机构的4个柱塞的另一端分别伸入所述泵头的4个泵室内与之配合工作。所述随动轮为圆锥台形，该随动轮的任意两个横截面的圆周长与相对应位置的凸轮曲线的周长的比值相等。所述液路分配阀上接口的数量与所述泵头的泵室数量相同。液路分配阀的同一工作单元的各接口分别通过连接管路与所述泵头的同时同步工作的各泵室连通。所述上升曲线为等螺距螺旋线；所述下降曲线是等螺距螺旋线。所述曲线单元的数量m = 2 ；所述往复送液机构的数量为4个；所述上升曲线的升角X = 90°，所述下降曲线对应的降角y为30° -55°，所述过渡曲线对应的过渡角ζ = x-y。所述曲线单元的数量m = 3 ；所述往复送液机构的数量为6个；所述上升曲线的升角χ = 60°，所述下降曲线对应的降角y为40° -50°，所述过渡曲线对应的过渡角ζ = x-y。所述往复送液机构中的柱塞推杆端部固定连接有一个插头，该插头包括两个相对布置的插脚，两个插脚中间为用于容纳所述随动轮的凹槽，所述随动轮的中心轴的两端分别转动地支撑在两个所述插脚内侧，所述随动轮的中心轴与所述柱塞推杆的中心线之间的夹角β1 = 90° -α/2，α是所述圆锥台形随动轮的圆锥角。其中，形成在所述两个插脚中间的凹槽的两个侧面互相平行，其中一侧面与底面之间的夹角β2 = 90° -α/2。由上述技术方案可知，本发明的液路分配阀和液相色谱泵的优点和积极效果在于本发明的液路分配阀，包括结构相同的至少两个工作单元，每个工作单元包括互相连通的进液口、出液口和至少两个接口，进液口、出液口内各自安装一个单向阀，结构非常简单； 使用时，只需要将接口与泵头内相应的接口连接起来即可，非常方便。本发明的液相色谱泵安装有本发明的液路分配阀，进液单向阀和出液单向阀安装在液路分配阀的进液口和出液口内，而不再安装在液相色谱泵的泵头上，进液单向阀和出液单向阀的功能由液路分配阀来集中统一完成。因此，本发明的液相色谱泵中各部分结构空间布局合理，管路布置井然有序，整机占用空间小。本发明的液相色谱泵中，泵头进液和出液可以各自共用一个通道，进、出液口的设计不再有严格的方向性要求，从而简化了设计和加工要求；同时也给一个泵头在圆周方向排列多个泵室，多个往复送液机构串并联在一起同时供液的超大排量泵的设计提供了可能，四个，六个、八个、十个、甚至更多往复送液机构同时供液不再是梦。这就使得在往复送液机构的柱塞直径和升程都不变的前提下，能数十倍地提高液相色谱泵的供液量，因此，安装有本发明的液路分配阀的液相色谱泵，不但可以满足液相色谱泵中多个往复送液机构简单的串联和并联的需求，还可以满足多串多并的超大排量泵的需求。另外，本发明的液相色谱泵中，将易损件单向阀和管路集中在液路分配阀上，很容易将它们设计安装在明处，减小了对液相色谱泵故障的判断和维修难度。通过以下参照附图对优选实施例的说明，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更加明显。


图1是现有的180°单凸轮并联液相色谱泵结构示意图；图2是现有的120°单凸轮并联液相色谱泵结构示意图；图3是现有的180°双凸轮液相色谱泵结构示意图；图4A是本发明的液路分配阀第一实施例的立体图；图4B是本发明的液路分配阀第一实施例的立体图，其中剖开了一个工作单元；图5是本发明的液路分配阀第二实施例的立体图，其中剖开了一个工作单元；图6A是本发明的液相色谱泵中两串两并液相色谱泵实施例的立体图；图6B表示图6A所示的两串两并液相色谱泵实施例中的凸轮、往复送液机构和泵头的配合关系的立体图，其中未示出柱塞清洗头结构；图6C表示图6A所示的两串两并液相色谱泵实施例中的凸轮的立体图；图6D表示图6A所示的两串两并液相色谱泵实施例中的随动轮的立体图；图6E表示图6A所示的两串两并液相色谱泵实施例中的柱塞推杆的立体图；图7是用于本发明的液相色谱泵中三串两并液相色谱泵实施例中的凸轮的立体图；图8A是本发明的液相色谱泵中四串两并液相色谱泵实施例的立体图，为了清楚显示液路分配阀与泵头的连接关系，没有示出连接管路；图8B是图8A所示的四串两并液相色谱泵实施例的立体图，其中示出了连接管路。
具体实施例方式本发明中所涉及的术语定义串并联液相色谱泵中的“并”指的是多组往复送液机构依次顺序工作，以保证液相色谱泵能够连续向系统供液；其中的“串”指的是每组往复送液机构中多个往复送液机构同时同步工作，这有利于增加泵的排量。液路分配阀实施例1
如图4A和图4B所示，本发明的液路分配阀第一实施例，包括阀体1，在阀体1上设有两个工作单元。每个工作单元包括一个进液口 11、一个出液口 12和两个接口 13。进液口 11、出液口 12和两个接口 13在阀体1内互相连通，每个进液口 11和每个出液口 12内分别安装一个单向阀2。进液口 11的中心线、出液口 12的中心线和各接口 I3的中心线设置在同一平面上，且进液口 11的中心线和出液口 12的中心线设置在同一条直线上，两个接口 13对称设置在该条直线的两侧。这种对称结构使其在使用过程中受力均勻，有利于平稳地进液、出液。当然，进液口 11、出液口 12和两个接口 13在阀体1内的布置形式不限于上述情况，一般来说，只要进液口 11、出液口 12和两个接口 13在阀体1内相互连通即可。在阀体1上还设有用于连接到液相色谱泵的泵头上或者连接到固定架上的连接件，如螺栓孔4 等。使用时，可以用螺栓与螺栓孔4配合而将液路分配阀安装到液相色谱泵泵头上或者固定架上。该第一实施例的液路分配阀可用于两串两并液相色谱泵中。液路分配阀实施例2如图5所示，本发明的液路分配阀的第二实施例，其结构与图4A和图4B所示的第一实施例结构不同之处仅在于每个工作单元中设有四个接口 13，该四个接口 13对称布置在进液口 11和出液口 12的中心线两侧。其余相同部分不再赘述。该第二实施例的液路分配阀可用于四串两并液相色谱泵中。本发明的液路分配阀中，工作单元的数量不限于两个，其可以根据配套使用的液相色谱泵中依次顺序工作(即并联工作)的往复送液机构的组数有关，如果是两组往复送液机构依次顺序工作，即所谓的“两并”，则液路分配阀中设置两个工作单元，如果是“三并”，则液路分配阀中设置三个工作单元，依此类推；每个工作单元中接口的数量与液相色谱泵中的每组往复送液机构中所包括的同时同步工作(即串联工作)的往复送液机构的数量有关，如果是每组往复送液机构中包括两个同时同步工作的往复送液机构，即所谓的“两串”，则每个工作单元中设置两个接口，如果是“三串”，则每个工作单元中设置三个接口，依此类推。液相色谱泵实施例1 两串两并液相色谱泵两串两并液相色谱泵中有两组往复送液机构依次顺序工作，每组往复送液机构中包括两个往复送液机构同时同步工作，与该两个同时同步工作的往复送液机构相配合的两个泵室也同时同步工作。如图6A和图6B所示，本发明的两串两并液相色谱泵实施例，包括泵体10、凸轮61 和4个往复送液机构。其中在泵体10前端部依次安装有柱塞清洗头20、泵头65和本发明的液路分配阀30。凸轮61通过其凸轮轴60安装在泵体10内，4个往复送液机构安装在泵体10内，位于凸轮61的具有凸轮曲线的一侧，并且在圆周方向均勻布置，他们的中心线均平行于凸轮轴60的中心线。在泵体10后端部安装有用于驱动凸轮61转动的驱动电机40。如图6C所示，凸轮61是端面凸轮，其凸轮曲线设置在与具有凸轮轴60的端面相反的另一端面上。每个曲线包括至少两个曲线单元，每个曲线单元包括一条能将凸轮61的转动运动转换成柱塞69勻速直线运动的上升曲线、一条使柱塞69回复原位的下降曲线和连接上升曲线和下降曲线的一条过渡曲线，在相邻的两条曲线连接处设有圆滑过渡线(图中未示出)。为了提高液体压力稳定性，可以在上升曲线的两端部设置修整曲线(图中未示出)。
每条上升曲线的导程为r = 4V/mn3iD2，每条上升曲线对应的升角χ和每条下降曲线对应的降角y满足条件m(x+y) = 360° (没有过渡曲线情况下)或者m(x+y+z)= 360° (具有过渡曲线情况下，ζ是过渡曲线对应的过渡角)，以保证能够连续向系统供液。 其中ν表示凸轮61转动一周的排量，D表示柱塞69的直径，η表示柱塞69的数量，η为大于或等于4的整数，m表示曲线单元的数量，为大于或等于2的整数。上升曲线优选为等螺距螺旋线，当然也可以是其他的能够将凸轮61的转动运动转换成柱塞69勻速直线运动的曲线。下降曲线的导程必须与上升曲线的导程相同，即下降曲线的导程r = 4v/mn π D2， 下降曲线可以是等螺距螺旋线，也可以是其他类型曲线。过渡曲线可以是圆弧线，导程为零。凸轮曲线具有两个曲线单元，每个曲线单元的上升曲线614的升角χ为90°，下降曲线615对应的降角y为30°，过渡曲线616对应的过渡角ζ为60°。即在凸轮的0° -90° 范围内对应第一个曲线单元的上升曲线614，90° -120°范围内对应第一个曲线单元的下降曲线615，120° -180°范围内对应第一个曲线单元的过渡曲线616 ;180° -270°范围内对应第二个曲线单元的上升曲线614，270° -300°范围内对应第二个曲线单元的下降曲线615，300° -360°范围内对应第二个曲线单元的过渡曲线616。当然在每个曲线单元中， 下降曲线615对应的降角y不限于30°，下降曲线615对应的降角y在10° -90°范围内均是可行的，相应地，过渡曲线在0-80°范围内变化；当下降曲线615对应的降角y为90° 时，每个曲线单元便只具有一条上升曲线614和一条下降曲线615，而没有过渡曲线616。 实际设计使用时，上升曲线614的升角χ为90°，通常下降曲线615对应的降角y可以在 30° -55°范围内，过渡曲线616对应的过渡角ζ在35° -60°范围内，并保证一条下降曲线615对应的降角y与一条过渡曲线616对应的过度角ζ应满足关系式y+z = 90°。为了减小液体压力波动，可根据具体情况在凸轮曲线的上升曲线对应的角度为理论值90°前提下，提前1° -5°或滞后1° -5°，与该上升曲线相邻的曲线所对应的角度相应地滞后或提前1° "5°。上升曲线对应的角度提前或滞后与在上升曲线两端部设置修整曲线是对应的，也就是在上升曲线对应的角度基础上提前的角度或滞后的角度对应于修整曲线所占的角度。如图6B、图6D和图6E所示，每个往复送液机构包括一个柱塞推杆63、一个柱塞69 和一个随动轮62。随动轮62呈圆锥台形，圆锥角为α。在随动轮62中央位置设有中心轴621。该随动轮62与凸轮61的凸轮曲线接触配合。柱塞推杆63的一端固定连接有与其同轴的柱塞69，另一端固定连接有插头。柱塞推杆63的另一端伸入到泵头65的泵室内，在柱塞推杆63与泵头65之间设有密封元件 (图中未示出)，密封元件及其安装可以与现有技术相同，这里不再赘述。柱塞推杆63另一端的插头包括两个相对布置的插脚631，两个插脚631中间为用于容纳随动轮62的凹槽。随动轮62的中心轴621的两端分别可转动地支撑在两个插脚 631内侧。随动轮62的中心轴621与柱塞推杆63的中心线之间的夹角β 1 = 90° -α/2， α是锥形随动轮62的圆锥角；也就是说随动轮62的中心轴621并非垂直安装于两个插脚 631上，而是倾斜一角度β 1，其目的在于保证随动轮62的任一横截面的圆周长与相对应位置的凸轮曲线的周长比是常数，该常数可以是正整数，也可以是小数；进一步说，当圆锥台形随动轮62在凸轮61上滚动时不会发生扭转等错位现象。例如，随动轮62的锥底圆622 的圆周长与凸轮61内圈617的周长比为0. 3，随动轮62的锥顶圆623的圆周长与凸轮61 外圈618的周长比也是0.3。另外，形成于两个插脚631之间的凹槽的两个侧面互相平行，底面与其中一侧面之间的夹角β 2的角度可以设计为90° -α/2，这样可以使插头及随动轮62这部分结构更加紧凑，利于减小泵的体积，并有益于保证随动轮62与凸轮61的配合精度。如果柱塞推杆63端部不设置插头，随动轮62也可以其他方式转动安装在柱塞推杆63端部，只要能保证随动轮62能够沿着其与凸轮61的凸轮曲线的固有轨迹接触配合工作即可。如图6Β所示，泵头65内设有4个相互独立的泵室，4个往复送液机构中的4个柱塞分别伸入4个泵室中与之对应的泵室内，与该泵室配合工作。4个往复送液机构分为两组，该两组往复送液机构依次顺序工作，每一组内的两个往复送液机构同时同步工作，与该两个同时同步工作的往复送液机构相配合的两个泵室也同时同步工作的。用于两串两并液相色谱泵的液路分配阀，如图4Α和图4Β所示，具有两个工作单元，每个工作单元具有两个接口 13。液路分配阀的两个工作单元的4个接口分别通过连接管路与泵头的4个泵室连通，其中一个工作单元的两个接口 13对应泵头的同时同步工作的两个泵室，另一个工作单元的两个接口 13对应泵头的另外两个同时同步工作的两个泵室， 这样才能保证两串两并液相色谱泵连续供液。本实施例的两串两并液相色谱泵中只设计有一个泵头，这一方面可以减少串并联液相色谱泵的体积；另一方面使得该发明专利申请的安装非常方便，益于保证安装精度，而良好的安装精度同样利于改善液体压力稳定性。同时，液路分配阀将连接于两串两并液相色谱泵的各个管路集中在泵体的前端部，利于集中管理、维护，大大减小了两串两并液相色谱泵所占的空间体积，大幅度降低了工业设计难度。液相色谱泵实施例2 三串两并液相色谱泵三串两并液相色谱泵中有两组往复送液机构依次顺序工作，每组往复送液机构中包括3个往复送液机构同时同步工作，与该3个同时同步工作的往复送液机构相配合的3 个泵室也同时同步工作。本实施例中的三串两并液相色谱泵实施例与前面图4Α和图4Β所示的两串两并液相色谱泵实施例不同之处仅在于凸轮具有3个曲线单元；往复送液机构的数量为6个；泵头内独立泵室的数量为6个，用于与6个往复送液机构配合工作。如图7所示，三串两并液相色谱泵中的凸轮曲线具有3个曲线单元，每个曲线单元的上升曲线614的升角χ为60°，下降曲线615对应的降角y为45°，过渡曲线616 对应的过渡角ζ为15°。即在凸轮的0° -60°范围内对应第一个曲线单元的上升曲线 614，60° -105°范围内对应第一个曲线单元的下降曲线615，105° -120°范围内对应第一个曲线单元的过渡曲线616 ;120° -180°范围内对应第二个曲线单元的上升曲线 614,180° -225°范围内对应第二个曲线单元的下降曲线615，225° -240°范围内对应第二个曲线单元的过渡曲线616 ；240-300°范围内对应第三个曲线单元的上升曲线614， 300° -345°范围内对应第三个曲线单元的下降曲线615，345° -360°范围内对应第三个曲线单元的过渡曲线616。当然在每个曲线单元中，上升曲线614的升角χ为60°，下降曲线615对应的降角y不限于45°，下降曲线615对应的降角y可以在10° -60°范围内均是可行的，相应地，过渡曲线对应的过渡角ζ在0-50°范围内变化；当下降曲线615对应的降角y为60°时，每个曲线单元中便只具有一条上升曲线614和一条下降曲线615，而没有过渡曲线616。实际设计使用时，上升曲线614的升角χ为60°情况下，通常下降曲线615 对应的降角y在40° -50°范围内，过渡曲线616对应的过渡角ζ在10° -20°范围内，并保证一条下降曲线615对应的降角y与一条过渡曲线616对应的过度角ζ应满足关系式 y+z = 60°。为了减小液体压力波动，可根据具体情况在凸轮曲线的上升曲线对应的角度为理论值60°前提下，提前1° -5°或滞后1° -5°，与该上升曲线相邻的曲线所对应的角度相应地滞后或提前1° "5°。上升曲线对应的角度提前或滞后与在上升曲线两端部设置修整曲线是对应的，也就是在上升曲线对应的角度基础上提前的角度或滞后的角度对应于修整曲线所占的角度。液路分配阀与用于两串两并液相色谱泵的液路分配阀的不同之处仅在于每个工作单元具有3个接口 13。每个工作单元的3个接口 13分别通过连接管路与泵头的3个同时同步工作的泵室连通。本实施例中，与两串两并液相色谱泵实施例相同的其余部分不再赘述。在设有端面凸轮(即凸轮曲线设置在凸轮的端面上，而非圆周上)的串并联液相色谱泵中，按照公式r = 4v/mn π D2, m(x+y) = 360°，或者按照公式r = 4v/mn π D2, m(x+y+z) = 360°，其中r表示上升曲线或下降曲线的导程，χ表示每条上升曲线对应的升角，y表示每条下降曲线对应的降角，ν表示凸轮转动一周串并联液相色谱泵的排量，D表示柱塞的直径，η表示柱塞的数量，m表示曲线单元的数量，还可以衍生出多种不同的具体的实施例例如，在多串两并液相色谱泵中只要符合公式η = 2m即可，可以选择m = 4，η = 8 ;m = 5时，η = 10 ;m = 6时，η = 12，等等。在多串3并液相色谱泵中，只要符合公式η =3m即可，可以选择m = 2，η = 6 ;m = 3，η = 9 ;m = 4时，η = 12，等等。总之，在应用上需要设计多单元曲线P组并联时，只要符合η = Rii都是可以的。再根据液相色谱泵实施例一和液相色谱泵实施例二，与这些个衍生实施例相适应，可以衍生出多个安装有本发明的液路分配阀的实施例，在这些实施例中，液路分配阀的工作单元数与串并液相色谱泵中并联工作的往复送液机构的数量相同，每个工作单元数中接口的数量与串并液相色谱泵中串联工作的往复送液机构的数量相同，将液路分配阀中的接口与串并液相色谱泵的泵头中的相应泵室连通即可。这里不再一一举例。设有端面凸轮的串并联液相色谱泵与现有的其他几种类型的液相色谱泵设计上的比较当流量一定时，该发明专利申请中的四室并联液相色谱泵实施例的单个柱塞行程会明显小于各传统类型的并联液相色谱泵中单个柱塞行程，因此可数倍提高串并联液相色谱泵的使用寿命；当柱塞行程一定时，该发明专利申请的串并联液相色谱泵的供液量会明显大于各传统类型的液相色谱泵，这种在供液量上绝对的优势，会带给液相色谱应用领域更广大的想象空间。综上所述，该发明专利申请的串并联液相色谱泵给我们带来的是全新的概念。端面凸轮在液相色谱泵中的应用，不但大幅度降低了凸轮的设计难度，提高了液体压力稳定性，而且使液相色谱泵的多室串并联集成到一个有限的空间，减小了色谱泵的体积。与此同时，串并联液相色谱泵的各种连接管路都集中连接于液路分配阀上，简化了空间布置，优化了工业设计，而且也方便了维护、修理。液相色谱泵实施例3 四串两并液相色谱泵四串两并液相色谱泵中有两组往复送液机构依次顺序工作，每组往复送液机构中包括4个往复送液机构同时同步工作，与该4个同时同步工作的往复送液机构相配合的4 个泵室也同时同步工作。本实施例中的四串两并液相色谱泵实施例与前面图4A和图4B所示的两串两并液相色谱泵实施例不同之处在于凸轮80具有4个曲线单元；往复送液机构的数量共有8个； 泵头90内独立泵室的数量为8个，用于与8个往复送液机构配合工作。如图8A和图8B所示，本实施例中的液路分配阀与用于两串两并液相色谱泵的液路分配阀的不同之处仅在于每个工作单元具有4个接口 13。每个工作单元的4个接口 13 分别通过连接管路70与泵头的4个同时同步工作的泵室连通。本实施例中，与两串两并液相色谱泵实施例相同的其余部分不再赘述。工作时，驱动电机40带动凸轮80做圆周运动，在凸轮80上的四组曲线作用下，8 个往复送液机构作直线往复运动，其中4个往复送液机构为一组，同时同步动作，两组往复送液机构的动作方向相反。泵头90的其中4个泵室对应的一组往复送液机构呈90°均勻分布，凸轮80旋转一周每个往复送液机构完成4次进液和4次对系统的供液，并和另一组往复送液机构并联，交替完成对系统的连续供液。泵头90的每个泵室只用了一条通道，通过连接管路70与液路分配阀的对应接口连接，与同时同步工作的4个往复送液机构配合工作的4个泵室分别通过连接管路70连通到液路分配阀的同一个工作单元的接口，当4个往复送液机构移动同时吸液时，在泵室负压的作用下，进液口内的进液单向阀打开，出液口内的出液单向阀关闭；当4个往复送液机构移动同时供液时，在泵室正压的作用下，出液单向阀打开，进液单向阀关闭。本实施的液相色谱泵，液路分配阀将所有的进、出液管路全部集中在泵的前端，所占的空间小，液路短，工业设计简单合理；同时，安装、调试和维修都十分方便。本发明的液相色谱泵，液路分配阀在液相色谱泵上的应用，给一个泵头在圆周方向排列多个泵室，多个泵串并联在一起同时供液的超大排量泵的设计提供了可能。就本实施而论，在柱塞直径和行程相同的前提下，泵的供液量比图3所示的传统的180°双凸轮液相色谱泵提高32倍，而这个数量还远远不是液路分配阀所能提供的极限。液相色谱泵实施例4如前所述，图1所示的180°单凸轮并联液相色谱泵包括一个凸轮51、对称安装在凸轮51两侧的两个往复送液机构和两个泵头55，每个泵头55包括泵室56和分别与泵室56 连通的进液孔57和排液孔58，进液孔57和排液孔58内各自安装有单向阀，两个单向阀分别连接供液机构和检测机构。该种液相色谱泵中的各连通管路等在空间布局上比较分散， 工业设计困难；而且载液部分所占体积大，导致液相色谱泵整体体积大，需要很大的容置空间。如果配装本发明的液路分配阀，这些问题会立刻得到解决。将图4A的液路分配阀安装到泵头55附近的固定架上，或者安装到其他的相当于固定架的装置上，泵头阳的进液孔57和排液孔58内不需要再安装单向阀，而只用作进液口和出液口 ；将液路分配阀的其中一个工作单元的两个接口分别与一个泵头的进液口和出液口连通，液路分配阀的另一个工作单元的两个接口分别与另一个泵头的进液口和出液口连通。液路分配阀的两个单向阀分别连接供液机构和检测机构。这样就将180°单凸轮并联液相色谱泵中零乱的管路集中到一起，不但减小了泵的体积，更主要的是简化了工业布局，优化了工业设计。因此，加装了本发明的液路分配阀后，传统的各种单凸轮串联或并联液相色谱泵的广泛应用成为可能。同样道理，图4A所示的液路分配阀也可以安装于图3所示的180°双凸轮液相色谱泵。具有三个工作单元的液路分配阀也可以安装于图2所示的120°单凸轮并联液相色谱栗。虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。
权利要求
1.一种液路分配阀，包括阀体(1)，其特征在于在所述阀体(1)上设有至少两个工作单元，每个所述工作单元包括一个进液口(11)、一个出液口(1 和至少两个接口(13)，所述进液口(11)、出液口(1 和至少两个接口(1 在所述阀体(1)内互相连通，每个所述进液口(11)和每个所述出液口(12)内分别安装一个单向阀O)。
2.如权利要求1所述的液路分配阀，其特征在于所述阀体(1)上设有两个工作单元， 每个所述工作单元中的进液口(11)的中心线、出液口(12)的中心线和各接口(I3)的中心线设置在同一平面上。
3.如权利要求2所述的液路分配阀，其特征在于每个所述工作单元中的进液口(11) 的中心线和出液口(12)的中心线设置在同一条直线上。
4.如权利要求3所述的液路分配阀，其特征在于所述接口(13)的数量为偶数个，所述偶数个接口(13)对称设置在该条直线的两侧。
5.一种液相色谱泵，包括至少两个泵头，每个泵头上设有一个泵室和分别与该泵室连通的一个进液孔和一个排液孔，其特征在于还包括如权利要求1-4之任一项所述的液路分配阀，所述液路分配阀的工作单元的数量与泵头的数量相同，每个工作单元设有两个接口 ；所述液路分配阀的其中一个工作单元的两个接口分别通过连接管路与相对应的泵头上的进液孔和排液孔连通。
6.一种液相色谱泵，包括具有凸轮轴(60)的凸轮(61)、泵头(6 和至少4个往复送液机构，其特征在于还包括如权利要求1-4之任一项所述的液路分配阀，其中所述泵头(65) 内设有与往复送液机构数量相同的泵室、各个相互独立，互不连通；所述每个往复送液机构包括柱塞推杆(63)、固定连接在该柱塞推杆(6 —端并与其同轴的柱塞(69)、转动地安装在所述柱塞推杆(6 另一端的随动轮(62)，所述随动轮(6 与所述凸轮(61)的凸轮曲线接触配合工作，所述凸轮(61)是端面凸轮，其凸轮曲线设置在与具有凸轮轴(60)的端面相反的另一端面上，所述凸轮曲线包括2-5个曲线单元，每个曲线单元包括依次排列的一条能将所述凸轮(61)的转动运动转换成所述柱塞(69)勻速直线运动的上升曲线、一条使所述柱塞(69)回复原位的下降曲线和一条过渡曲线，所述上升曲线的两端部分别设有修整曲线，相邻的两条曲线的连接处设有圆滑过渡线，所述上升曲线和所述下降曲线的导程相同，均为r = 4v/mn3iD2，每条所述上升曲线对应的升角χ、每条所述下降曲线对应的降角y和每条所述过渡曲线对应的过渡角ζ满足条件m(x+y+z) = 360°，其中ν表示所述凸轮(61)转动一周所述串并联液相色谱泵的排量，D表示所述柱塞(69)的直径，η表示柱塞(69)的数量，η为大于或等于4的整数，m表示曲线单元的数量，m为大于或等于2的整数；所述至少4个往复送液机构布置在所述凸轮的具有凸轮曲线的一侧，并且在圆周方向均勻布置，他们的中心线均平行于所述凸轮轴(60)的中心线，所述至少4个往复送液机构的4个柱塞(69)的另一端分别伸入所述泵头(6 的4个泵室内与之配合工作；所述随动轮(62)为圆锥台形，该随动轮(62)的任意两个横截面的圆周长与相对应位置的凸轮曲线的周长的比值相等；所述液路分配阀上接口的数量与所述泵头的泵室数量相同，液路分配阀的同一工作单元的各接口分别通过连接管路与所述泵头的同时同步工作的各泵室连通。
7.如权利要求6所述的串并联液相色谱泵，其特征在于所述上升曲线为等螺距螺旋线；所述下降曲线是等螺距螺旋线。
8.如权利要求6所述的串并联液相色谱泵，其特征在于所述曲线单元的数量m= 2 ；所述往复送液机构的数量为4个；所述上升曲线的升角χ = 90°，所述下降曲线对应的降角y为30° -55°，所述过渡曲线对应的过渡角ζ = x-y。
9.如权利要求6所述的串并联液相色谱泵，其特征在于所述曲线单元的数量m= 3 ； 所述往复送液机构的数量为6个；所述上升曲线的升角χ = 60°，所述下降曲线对应的降角y为40° -50°，所述过渡曲线对应的过渡角ζ = x-y。
10.如权利要求6所述的串并联液相色谱泵，其特征在于所述往复送液机构中的柱塞推杆(6 端部固定连接有一个插头，该插头包括两个相对布置的插脚(631)，两个插脚 (631)中间为用于容纳所述随动轮(62)的凹槽，所述随动轮(62)的中心轴的两端分别转动地支撑在两个所述插脚(631)内侧，所述随动轮(6 的中心轴(621)与所述柱塞推杆(63) 的中心线之间的夹角β 1 = 90° -α/2, α是所述圆锥台形随动轮(62)的圆锥角。
11.如权利要求10所述的串并联液相色谱泵，其特征在于形成在所述两个插脚(631) 中间的凹槽的两个侧面互相平行，其中一侧面与底面之间的夹角β2 = 90° -α/2。
全文摘要
本发明提供的液路分配阀，包括阀体，在阀体上设有至少两个工作单元，每个工作单元包括一个进液口、一个出液口和至少两个接口，进液口、出液口和至少两个接口在阀体内互相连通，每个进液口和每个出液口内分别安装一个单向阀。本发明的液路分配阀结构简单，使用方便。本发明提供的液相色谱泵安装有本发明的液路分配阀，进、出液单向阀均安装在液路分配阀的进液口和出液口内，而不再安装在液相色谱泵的泵头上，进、出液单向阀的功能由液路分配阀来集中统一完成。因此，本发明的液相色谱泵中各部分结构空间布局合理，管路布置井然有序，整机占用空间小；同时在往复送液机构的柱塞直径和升程都不变的前提下，能数十倍地提高液相色谱泵的供液量。
文档编号F04B1/16GK102200124SQ20101012980
公开日2011年9月28日 申请日期2010年3月23日 优先权日2010年3月23日
发明者万雪梅, 赵培荣, 陆振宇 申请人:北京普析通用仪器有限责任公司