专利名称：利用电子凸轮技术达到恒流输液功能的高压恒流泵的制作方法
技术领域：
本发明属于恒流柱塞泵，涉及一种利用电子凸轮技术达到恒流输液功能的高压恒流泵，适用于分析型高效液相色谱仪，也可以用在其他液体性质、流量和压力范围相当的恒流输液环境。
背景技术：
液相色谱技术以其广泛的适应性，成为了实验室最常用的分析方法之一。其试验的工具是高效液相色谱仪，高压恒流泵是高效液相色谱仪的一个核心部件。高压恒流泵输液的平稳程度，直接影响整套仪器的分析重复性和最小检测限等。现有的高压泵，如图1、2所示，均是在弹簧8的弹力作用下，通过凸轮2的圆周运·动，带动柱塞杆3做左右的往复运动，以改变泵腔体4的容积。当柱塞杆向右运动时，单向阀5开启、6关闭，液体被吸入泵腔体4 ;当柱塞杆向左运动时，单向阀6开启、5关闭，液体被推出泵腔体4，达到对外稳定输液的效果，当凸轮2此时的半径变大的规律符合等速螺线要求时，输出液体达到恒流要求。由此形成了半个周期的恒流输出。当两路这样的柱塞泵并联，并且对外输液时序相差半个周期时，组成的双路泵理论是达到全周期对外恒流输液，如图2。但是实际使用中，并非如此。首先在使用机械凸轮的高压恒流泵中，在两个泵腔对外输液交替过程中，不可能达到没有脉动的过渡，考虑系统中单向阀等部件的实际工作原理，这个脉动理论上无法通过优化凸轮曲线方法消除，极大影响高压泵的压力稳定，从而降低了系统测试的重复性和抬高了系统的最小检测限。其次，单个凸轮设计曲线和两个凸轮之间的相位差一旦确定，由其带动的柱塞杆行程即已确定，在流速大范围调整时，只能通过凸轮的转速调节系统的流量，这样在低速情况下，会进一步加大压力脉动。
发明内容
本发明提供一种利用电子凸轮技术达到恒流输液功能的高压恒流泵，本发明利用程序控制步进电机运行，通过传动机构，模拟凸轮对柱塞杆的作用，达到用编程方法实现不同要求高压恒流输出的要求，充分发挥了单片机编程的优势，极大降低了系统对结构设计的依赖，同时提闻了输液的性能指标。本发明采用如下技术方案利用电子凸轮技术达到恒流输液功能的高压恒流泵，其特征在于包括有两套泵单元、一套控制电路，所述的每套泵单元包括有步进电机、丝杆、滑块组件、泵头、密封圈、柱塞杆，所述的泵头上包括有泵腔体，泵腔体中设有柱塞杆，柱塞杆与泵腔体的壁之间设有密封圈，柱塞杆伸出泵腔体的一端外部套装有一个柱塞安装套，所述的柱塞安装套的另一端置有丝杆，丝杆靠近柱塞安装套的一端套装有滑块组件，柱塞安装套与滑块组件之间固定连接，丝杆的另一端通过一个联轴器与步进电机联接，步进电机连接有驱动器，滑块组件外侧安装有导向的轴承组，所述的柱塞安装套、滑块组件、联轴器外部套装有一个驱动腔体，驱动腔体的内壁上开有两个对称的导向槽，轴承组的上、下两端分别位于两个导向槽中；所述的控制电路内置控制程序，控制电路的控制端分别与各个泵单元的驱动器控制连接，所述的各泵单元中泵头的输液接口包括一个输入接口和一个输出接口，且每个接口内设有一个单向阀，各泵头的输入接口通过低压三通并联、输出接口通过高压三通并联，低压三通的第三端口接溶剂瓶，高压三通的第三端口作为整套泵的输出口 ；所述的每套泵单元内，步进电机在控制电路的内置程序控制下，带动对应丝杆按预定程序转动，进而带动丝杆上滑块组件按预定程序进行往复直线运动，由此丝杆相连的柱塞杆也同时按预定程序进行往复直线运动，使得泵头每个运行周期内对外恒流输液半周期、恒流吸液半周期。所述的步进电机和丝杆组合，构成电子凸轮。所述的控制电路的内置控制程序包括有电子凸轮运行速度、方向和行程，内置控制程序的参数可实时调节。还包括有限位组件，限位组件包括有一个限位槽、限位杆，限位杆的一端与滑块组件固定连接，另一端伸入至限位槽中。 所有泵单元的液路输入接口通过低压三通相连同时接到溶剂瓶，输出接口通过高压三通连接后输出到高效液相色谱仪的后级部件。本发明的有益效果在于本发明利用程序控制步进电机运行，通过传动机构，模拟凸轮对柱塞杆的作用，达到用编程方法实现不同要求高压恒流输出的要求，充分发挥了单片机编程的优势，极大降低了系统对结构设计的依赖，同时提高了输液的性能指标。
图I为现有的高压泵的结构示意图。图2为现有的高压泵的凸轮的示意图。图3为本发明的泵单元的侧视图。图4为本发明的泵单元的俯视图。图5为本发明的实施例的示意图。
具体实施例方式实施例本发明采用两套泵单元，通过内置程序设定步进电机的运行速度和方向，模拟两路相位差为180°机械凸轮功能，带动柱塞杆往复运动，达到恒流效果。由于两路电机可以独立控制，针对两个泵腔对外输液交替过程中产生的脉动，可做提前算法控制，达到极大减小脉动的效果。同时由于两路电机可以独立编程控制，在最大柱塞行程内，可以任意调整行程大小，即可实现同样的交替频率下，小流速输出，达到低速下减小脉动的效果。具体方案如下如图3、4所示步进电机9通过联轴器8与丝杆7相连，当步进电机9转动时,丝杆7会以相同的角速度同步转动。滑块组件6内部有与丝杆7配套的内螺纹，滑块组件6外部装有导向的轴承组12，外部的驱动腔体13两侧开有导向槽，正常装配后，轴承组12 —直在导向槽内运动，保证滑块组件6不会发生转动。当丝杆7运行时，在导向的轴承组作用下，消隙滑块组件6会在图3的视图方向左右运行，滑块组件6、丝杆7、联轴器8、共同作用下将步进电机9的转动转换为消隙滑块组件6的直线运动。柱塞杆4的金属座通过柱塞安装套3固定在消隙滑块组件6上，柱塞杆4的宝石杆部分装入泵头I的泵腔体内，通过密封圈2来达到密封效果。泵头I内置输入输出单向阀，当柱塞杆4做左右往复运动时，泵头连接溶剂瓶后，可周期性输出液体。当滑块组件6向右运动时，带动柱塞杆4同步向右运动，达到密封圈2左边、泵头I的内部容积变小，在泵头内部单向阀的作用下，泵头I从外部吸入液体。当消隙滑块组件6向左运动时，带动柱塞杆4同步向左运动，达到密封圈2左边、泵头I的内部容积变小，在泵头内部单向阀的作用下，泵头I对外恒流输出液体。滑块组件6装配到丝杆7上；滑块组件6有两组光电开关，通过位置、限位组件5可确定初始位置，可将位置信号发送给主控板11，主控板11通过该信号反馈的信息，按照内置程序的要求，实时控制步进电机9的运行方向和速度。同时组件5还保证步进电机出错时，柱塞杆不会受损。主控板11内置程序，通过驱动器10控制步进电机9运动，内置的程序可控制步进电机9运行，达到柱塞杆4进行匀速前进、匀速后退、升降速等运动，并可通过程序设置前进、后退的行程。主控板11内置程序控制电机运行的依据主要是以下曲线方程；
权利要求
1.一种利用电子凸轮技术达到恒流输液功能的高压恒流泵，其特征在于包括有两套泵单元、一套控制电路，所述的每套泵单元包括有步进电机、丝杆、滑块组件、泵头、密封圈、柱塞杆，所述的泵头上包括有泵腔体，泵腔体中设有柱塞杆，柱塞杆与泵腔体的内壁之间设有密封圈，柱塞杆伸出泵腔体的一端外部套装有一个柱塞安装套，所述的柱塞安装套的另一端置有丝杆，丝杆上螺纹安装有滑块组件，柱塞安装套与滑块组件之间固定连接，丝杆的另一端通过一个联轴器与步进电机联接，步进电机连接有驱动器，滑块组件外侧安装有导向的轴承组，所述的柱塞安装套、滑块组件、联轴器外部套装有一个驱动腔体，驱动腔体的内壁上开有两个对称的导向槽，轴承组的上、下两端分别位于两个导向槽中；所述的控制电路内置控制程序，控制电路的控制端分别与各个泵单元的驱动器控制连接，所述的各泵单元中泵头上的通向泵腔体的输液接口包括一个输入接口和一个输出接口，且每个接口内设有一个单向阀，各泵头的输入接口通过一个低压三通并联、输出接口通过一个高压三通并联，低压三通的第三端口接溶剂瓶；所述的每套泵单元内，步进电机在控制电路的内置程序控制下，带动对应丝杆按预定程序转动，进而带动丝杆上滑块组件按预定程序进行往复直线运动，由此丝杆相连的柱塞杆也同时按预定程序进行往复直线运动，使得泵头每个运行周期内对外恒流输液半周期、恒流吸液半周期。
2.根据权利要求I所述的利用电子凸轮技术达到恒流输液功能的高压恒流泵，其特征在于所述的步进电机和丝杆组合，构成电子凸轮。
3.根据权利要求I或2所述的利用电子凸轮技术达到恒流输液功能的高压恒流泵，其特征在于所述的控制电路的内置控制程序包括有电子凸轮运行速度、方向和行程，内置控制程序的参数可实时调节。
4.根据权利要求I所述的利用电子凸轮技术达到恒流输液功能的高压恒流泵，其特征在于还包括有限位组件，限位组件包括有一个限位槽、限位杆，限位杆的一端与滑块组件固定连接，另一端伸入至限位槽中。
全文摘要
本发明公开了一种利用电子凸轮技术达到恒流输液功能的高压恒流泵，包括有两套泵单元、一套控制电路，每套泵单元包括有泵头，泵头的泵腔体中设有柱塞杆，柱塞杆与泵腔体的壁之间设有密封圈，柱塞杆伸出泵腔体的一端外部套装有一个柱塞安装套，柱塞安装套的另一端置有丝杆，丝杆靠近柱塞安装套的一端套装有滑块组件，柱塞安装套与滑块组件之间固定连接，丝杆的另一端通过一个联轴器与步进电机联接，步进电机连接有驱动器；控制电路内置控制程序，控制电路的控制端分别与各个泵单元的驱动器控制连接。本发明利用程序控制步进电机运行，通过传动机构，模拟凸轮对柱塞杆的作用，极大降低了系统对结构设计的依赖，同时提高了输液的性能指标。
文档编号F04B49/06GK102953965SQ20121041823
公开日2013年3月6日 申请日期2012年10月25日 优先权日2012年10月25日
发明者尹杨青, 黄文平 申请人:安徽皖仪科技股份有限公司