一种低压层析柱塞泵的制作方法

本说明书涉及层析，具体涉及生物活性大分子层析中使用的柱塞泵。

背景技术：

1、本发明涉及柱塞件、泵头、用于泵送流体的柱塞泵、以及一种用于泵送流体的柱塞泵的柱塞部件的制造方法。

2、在许多生物化学工艺如基于液相色谱原理的样品分离工艺中，待分离的流体样品以流动相(如溶剂组合物)注入，该组合物可以通过管路用泵送到层析柱子，包含胶体(固定相)的柱子能够分离流体样品的不同组分。

3、为了将流动相泵送到样品分离装置，可以使得柱塞在泵室内往复运动，从而置换流动相。同样为了将流体样品注入流动相，可以在样品分离装置的样品进样器端添加另一个计量柱塞泵，从而将流体样品注入流动相。

4、传统上，这种层析分离装置最初用于分离一些小分子产品，所用的层析填料也为一些硬质无机物骨架的胶，由于孔径小，所以工艺上需要达到一个相对较高的压力下，才能实现分离作用。因而，这种高压的工况对泵的密封提出了很苛刻的要求，比如通常这类的高压泵需要用到宝石类材质的柱塞，以达到需要的高压密封；然而，这样的设计，一方面使得密封及轴承等设计比较复杂，进而不得不牺牲工艺上的其他需求，如最小死体积；另一方面需要的加工工序复杂，进而造成安装、维修困难。

5、现阶段及今后的生物工艺发展趋势，已经进入到了大分子的细胞类的产品，所用的胶也以有机物软胶为主。包括生物分子和胶在内的物质兼不耐压，比如生物分子会在高压下变性，胶会在高压下破碎，所以，生产的工艺必须处在低压下，因此对泵的要求也不再苛求高压。从而泵的设计可以更多的着重在工艺本身的需求上来，如：流动稳定性，流量的精度，卫生性，零死体积，及制造维护简单等方面上来。

6、本发明的一个公开内容是提供一种在生物大分子层析工艺中制造简单、维护方便、流动稳定、零死体积，同时能达到更高的卫生性和泵送精度的泵。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术提供一种生物活性大分子层析用柱塞泵，解决了现有技术中的问题，提高了泵送精度，提供了安装、维护便利性，降低了制造成本。

2、根据本发明的示例性实施例，在样品分离装置中设置了用于泵送流体(如液体和/或气体，任选地包括固体颗粒)的柱塞泵，其包括：柱塞腔，腔体具有围绕腔的轴线形成的内壁表面；以及用于沿所述腔体的轴线滑动的活塞组件，所述活塞组件包括与所述内壁表面密封接触的可滑动的柔性密封件、以及密封件安装件，所述密封件安装件具有可在所述轴线的径向上移动的多个沿周向布置的调整件结构以增大或减小密封件的尺寸。所述柱塞部件安装在柱塞腔，腔体用于置换流体，当柱塞构件安装在柱塞室中以往复运动时，用密封件密封柱塞部件与柱塞室之间的空隙，其中密封安装在柱塞上以便与柱塞一起往复运动。

3、根据示例性实施例，泵头包括限定工作容积的柱塞室，并且具有上述特征的柱塞部件安装在或可安装于工作容积的柱塞室中，使得密封件密封在柱塞构件和柱塞腔室。

4、根据示例性实施例，柱塞和密封件彼此刚性地连接在一起，以便能够在柱塞的往复运动期间一起移动，以置换柱塞腔内的流体。通过将柱塞和密封件形成一个共同的部件一起往复运动，即把密封件同时用作为动态轴承导向件，柱塞在柱塞腔内的引导得到显着改善。同时，与柱塞牢固连接的密封也有助于柱塞在柱塞腔内的正确对准和定位，可以进一步提高柱塞密封组件/柱塞部件在工作腔内往复运动的精度。因此，可以有效地抑制与置换流体在流速或体积方面的不准确性。此外，柱塞和密封件之间的刚性连接显着减少柱塞腔内流体死体积，因为这允许密封件位于柱塞腔内的前部区域，即更接近柱塞腔的前法兰面。因为密封的弹性提供了保护，防止柱塞部件对工作腔的前壁进行意外的硬撞击。这进一步减少了泵的死体积。可以显着减少不同分析程序之间流动相和/或样品残留的问题。

5、在一个实施方式中，所述密封包括或由弹性材料组成，特别是塑料材料。通过用弹性材料配置密封，密封可以填充柱塞密封组件/柱塞部件与柱塞室壁之间的小间隙，从而提高密封性能并减少柱塞室中流体的死体积室。在实施例中，密封是由化学惰性材料(如聚四氟乙烯(ptfe)或聚乙烯(pe)类塑料)制成的，特别是溶剂型惰性材料。这种材料选择可确保密封件不会因在密封贡献下被化学腐蚀性流体置换而恶化或损坏。例如，对于液相色谱应用，可以使用腐蚀性溶剂材料，例如有机溶剂样甲醇或乙腈，并且可以通过化学惰性密封来耐受而不会降低密封性。在实施方式中，密封也可以由生物惰性或生物惰性材料制成，以使柱塞部件能够承受，而不会变质，生物流体样品的存在，该样品可以被具有集成密封的柱塞置换。

6、在实施例中，柱塞构件由刚性材料组成，特别是由不锈钢金属。这种材料来源广，易加工制作。

7、在优选实施例中，密封以纯机械方式固定在柱塞上。这避免了在柱塞室中引入粘合剂材料等，从而消除了腐蚀性溶剂分解粘合剂并污染泵送流动相或流体样品的任何风险。优选的活塞连接部分的密封形状与前部的活塞形状匹配，并且与前部的活塞形状相反，两个组件可以相互连接，而不会在机械载荷下出现意外分离的危险。特别的，柱塞组件通过固定的弹簧弹力提供一个固定的密封压紧力，从而确保或增强了密封件和柱塞的安全连接。

8、在优选实施例中，沿密封件外侧倾斜凸出部分其整个周长的圆周密封倾斜面以对柱塞室壁的压缩力相邻，可以作为实际的密封元件，关闭柱塞室和柱塞之间的任何间隙。在实施列中，密封件外形具有凸出的倾斜面，具有内凹的内部及弧形的内凹，这样的形状，一方面有利于柱塞和泵腔的密封，另一方面弧形的内凹面有利于密封形变吸收，及与内部柱塞部件形成更紧密的配合。

9、在实施例中，所述活塞组件还包括柱塞头部的调整器拉杆组件，其可沿轴线移动从而作用于调整器上以引起柱塞头部的尺寸的所述增大或减小，从而压紧密封件。

10、作为优选，圆锥调整器拉杆组件为移动杆，且调整器为径向扩增件，并且作为优选，移动杆还包括弹簧，可在使用中保持调整器达到固定的径向扩增力，从而以固定的径向力压紧密封。

11、作为优选，移动杆弹簧具有定位压件，是弹簧处于恒定的压缩行程，同时定位压件相对于柱塞可滑动，从而保持固定的弹力。

12、作为优选，活塞腔可以采用陶瓷材料制作，如氧化铬，以此来达到光滑的内表面。

13、在实施例中，泵头包括设置在柱塞室的静态柱塞导向单元。与作为动态柱塞导向单元的柱塞密封件相比，静态柱塞导向单元可以放置在与柱塞腔室法兰面的更大距离处。在实施例中，静态柱塞导向单元是一个硬质塑料密封件，其构成柱塞清洗腔的一部分，并在柱塞底座处引导柱塞组件，即在后部位置。特别的，在两个导向单元之间可以设置清洗腔，清洗腔一方面能有效降低柱塞的摩擦生热，延长密封的使用寿命，另一方面能有效避免物料的泄露或因蒸发导致的固体结晶的形成。

14、在实施例中，泵可以包括要与泵头组装的泵底座，并且包括柱塞驱动器，该驱动装置被配置为驱动柱塞以装配状态在柱塞腔内往复运动。柱塞部件磨损后，泵头可以从泵底座上拆卸下来，并且可以用更换的泵头的柱塞部件再次组装。在实施例中，该泵可以包括一个后驱机构，特别是一个后驱弹簧，其布置通过柱塞驱动将柱塞向前推进到其在柱塞腔室中的上端位置后向柱塞提供反向驱动力。在另一实施列中，泵可以使用步进电器直接驱动。

15、在实施例中，泵包括泵头流道模块，该模块包含了带止回阀的进出口。特别的，流道模块还可以与旋转阀结合，通过阀芯旋转来选择不同的流路。

16、与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：

17、密封件安装件具有能够通过弹簧形成固定的弹力，该弹性力最终作用在所述轴线的径向上移动的多个沿周向布置的调整部件以增大或减小所述密封件的尺寸，从而自主的调节密封力。另一方面，密封件坡面及弧度设计能有效吸收形变，并增强压紧力。通过本技术的方案，降低了低压柱塞泵的制造难度和生产成本，提高了维护便利性，提高了工艺适用性。