CN102053132B - 一种具有柱塞杆顶杆的液相色谱仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有柱塞杆顶杆的液相色谱仪，包括高压输液泵，所述高压输液泵包括两个泵头组件、与两个泵头组件连接的两个泵头座和与两个泵头座连接的一个泵体；所述泵体包括两个柱塞组件、两个两体式活塞组件、一个凸轮组件和一个电机；所述柱塞组件一端穿设于相应泵头组件和泵头座中，该柱塞组件另一端与相应的两体式活塞组件一端可拆卸连接并设于泵体内；所述两个两体式活塞组件另一端与凸轮组件滚动连接并滑动套接于泵体内；所述凸轮组件和驱动凸轮组件的电机固定于泵体内；本发明可降低由于加工误差及装配误差所导致的不同轴额外磨损，增加柱塞杆顶杆的使用寿命，且柱塞杆顶杆装配简单维护方便。

Description

一种具有柱塞杆顶杆的液相色谱仪

技术领域

本发明涉及一种液相色谱仪，尤其涉及一种具有柱塞杆顶杆的液相色谱仪。

背景技术

液相色谱仪一般由高压输液泵、储液瓶、进样器、色谱柱、检测器、废液缸、数据记录及处理装置组成。高压输液泵一端通过导管与储液瓶连接，另一端通过导管与进样器的进口连接，进样器的出口通过导管与色谱柱的进口连接，色谱柱的出口通过导管与检测器连接，检测器通过数据线与数据记录及处理装置连接。液相色谱仪的工作原理为：流动相装在储液瓶中，通过高压输液泵将流动相高压、稳定、连续不断地通过管路输入到液路系统中，混合样品从进样器中注入液路系统并有高压输液泵输送来的高压、稳定、连续不断的流动相运载到色谱柱中，色谱柱中填充有固定相，混合样品各组分在色谱柱中由于受到流动相及固定相之间不同的作用从而实现分离，分离后的各组分依次流出色谱柱进入检测器进行检测，然后随同流动相流入废液缸中，检测器对各组分检测后并将检测结果转换为电信号输出到数据记录及处理装置进行处理分析得出我们需要的数据。

其中高压输液泵、色谱柱、检测器是液相色谱仪的关键部件。在液相色谱仪中，高压输液泵的主要作用是克服色谱柱阻力输送流动相，并有流动相作为载体将样品送入色谱柱中，使样品在色谱柱填料和流动相之间作用并实现分离。液相色谱仪用的高压输液泵一般为往复柱塞泵，所述往复柱塞泵由泵头、单向阀、柱塞杆、密封圈、驱动机构组成。

中国专利号：200620158537.1，专利名称：一种液相色谱高压输液泵中的柱塞结构，授权公告日：2007年11月14日，公开了“一种液相色谱高压输液泵中的柱塞结构，包括输液泵头部件，泵头部件安装有柱塞架，柱塞架内安装有柱塞，柱塞内活动插装有柱塞杆，所述柱塞杆上分别同心套装有高、低压密封圈，所述柱塞前端设置有一个球面滑动运动组件，所述球面滑动运动组件包括设置在泵头部件内的一个固定座和套装在柱塞前端的一个滑动块，所述固定座和滑动块之间相互活动连接，固定座和滑动块的连接面分别为球面，固定座和滑动块为球面润滑连接。该专利使用了一个球面滑动运动组件，可以实现延柱塞中心线的转动、垂直方向的径向运动以及径向的倾斜，保证在高压及低压密封圈同心度不好的情况下，仍能自动实现各方向的偏移校正。”

从上述文献的结构和安装方式来看，必将导致以下几个问题。首先，紧固后的带有高、低压密封圈的泵头在加工误差及安装带来的误差致使高压及低压两个密封圈可能存在不同心，这时，将柱塞组件插到两个密封圈中，必将导致至少一个密封圈形变，然而密封圈必须在其自由状态下未发生不必要的形变才能保证其寿命；其次，输液泵头部件与泵体连接紧固后，柱塞后端的球面与泵体的滑块平面以点接触，并且接触点不会发生位移，这样一来，设置在泵头部件内的一个固定座和套装在柱塞前端的一个滑动块构成的球面滑动运动组件的作用意义不大了，并且如果滑动块端部平面与柱塞轴心不垂直还可能导致柱塞对密封圈的径向挤压而密封圈形变，从而缩短密封圈的寿命。

中国专利号：200510059073.9，专利名称：液相色谱仪用送液泵，授权公告日：2007年5月23日，公开了“一种液相色谱仪用送液泵，其通过柱塞在泵室内的往复运动输送洗提液，配备有跟随凸轮的旋转运动而往复运动的滑块，上述柱塞的前端侧通过密封元件被插入上述泵室内、并且上述柱塞的基端侧被连接于上述滑块并可自由转动，在上述滑块和上述柱塞的连接部为与上述滑块的端部平坦面抵接的球体，该球体与上述柱塞通过螺纹拧合而结合。因为可利用轴承滚珠作球体，因而降低了制造成本，而且柱塞磨损后，仅将柱塞从柱塞架取下就能更换，因而维修成本也得以降低。”

但该现有技术“一种液相色谱仪用送液泵”也存在着问题：当柱塞磨损，或因其他原因，需要更换时，如不用手固定住高圆球度球体的柱塞架，单独的取下柱塞是十分困难的，只能是将柱塞和高圆球度球体的柱塞架整体先取下，但是要取下柱塞和高圆球度球体的柱塞架整体，首先要使螺纹端盖和滑块分离，这一操作又十分困难，当螺纹端盖和滑块采用螺纹固定时，则需要旋开螺纹，方可打开螺纹端盖，才可以取出柱塞和高圆球度球体的柱塞架整体，然后才可将柱塞从高圆球度球体的柱塞架德螺纹孔中旋出更换。这一更换过程繁琐而且费时。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有柱塞杆顶杆的液相色谱仪，其有柱塞杆顶杆的高压输液泵可降低由于加工误差及装配误差所导致的不同轴额外磨损，增加柱塞杆顶杆的使用寿命，且柱塞杆顶杆装配简单维护方便。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：一种具有柱塞杆顶杆的液相色谱仪，包括高压输液泵，所述高压输液泵包括两个泵头组件、与两个泵头组件连接的两个泵头座和与两个泵头座连接的一个泵体；所述泵体包括两个柱塞组件、两个两体式活塞组件、一个凸轮组件和一个电机；所述柱塞组件一端穿设于相应泵头组件和泵头座中，该柱塞组件另一端与相应的两体式活塞组件一端可拆卸连接并设于泵体内；所述两个两体式活塞组件另一端与凸轮组件滚动连接并滑动套接于泵体内；所述凸轮组件和驱动凸轮组件的电机固定于泵体内；

所述每个柱塞组件由柱塞和柱塞座构成，所述柱塞为圆柱体，所述柱塞通过冷装装配方式固定安装在柱塞座上，所述柱塞座整体呈带有球面端部的销钉形状；

所述两体式活塞组件由活塞套、弹簧座、弹簧、活塞顶杆、滚针轴承和销钉构成；所述活塞套是一个中空圆柱体，其前端端部的侧壁处设有一开放口，该开放口后端活塞套的内侧壁沿周向设有柱塞组件安装槽，所述柱塞座的球面端部嵌合于柱塞组件安装槽内，该结构使两体式活塞组件的拆装更方便；所述活塞套后端端部的外侧壁沿周向设有环状限位突起，且活塞套后端端部的外侧壁上还开设有一豁口；所述弹簧座滑配合的套设于活塞套上，并限位于活塞套后端的环状限位突起处，弹簧座外侧壁设有环状限位凸环；所述弹簧分别套接于活塞套和弹簧座上，并限位于弹簧座的环状限位凸环处，弹簧套在弹簧座上，弹簧的回复力通过弹簧座及活塞套的环状限位突起的限位作用施加给整个活塞套，再通过活塞套的柱塞组件安装槽将回复力传送给柱塞座，再由柱塞座的球面端部传送给与之触接的活塞顶杆的端面，最后弹簧的回复力通过活塞顶杆传送给滚针轴承，使整个两体式活塞组件、柱塞组件能很好地依照凸曲线进行往复运动；所述活塞顶杆为两个不同外径的阶梯状圆柱体一体构成，所述活塞顶杆大外径圆柱体部分的端部设有开口，该开口两端的侧壁对称设有穿孔，一滚针轴承通过销钉穿设于活塞顶杆的开口处，所述销钉的延长部分与泵体上设有的一侧孔滑动连接，销钉的延长部分是作为导向轴，以防止活塞顶杆在运行中产生不必要的旋转；所述活塞顶杆的小外径圆柱体部分的端面为平面，且活塞顶杆的小外径圆柱体部分在靠近大外径圆柱体部分的柱体表面设有一定位销钉，所述活塞顶杆上的定位销钉位置与活塞套的豁口对应，且活塞顶杆上的定位销钉限位于活塞套的豁口处，豁口与活塞顶杆上的定位销钉配合起到活塞套的导向作用，以防止活塞套发生不必要的旋转；所述活塞顶杆的小外径圆柱体部分滑配合的套接于所述活塞套内，且活塞顶杆的小外径圆柱体部分的端面与柱塞座的球面端部相触接，以使柱塞组件在角度运动时更顺滑。

所述泵体前端面并排开设有两定位孔；所述泵头座上设有通孔，所述泵头座一面的通孔边缘突出设有套接于泵体前端面定位孔内的管状体；泵头座与泵体前端面通过螺栓相互固定；所述泵头座另一面设有两泵头安装导柱，以便使泵头的腔体、泵头座的通孔和泵体的定位孔同轴。

所述泵体前端面的每个定位孔周围设有固定螺孔，所述泵头座对应泵体前端面固定螺孔位置设有螺孔，以便泵体前端面和泵头座通过螺栓螺固；所述泵头座对应泵头一面还设有两个泵头固定螺孔。

所述每个泵头组件由泵头、高压密封组件、清洗头、清洗密封圈、清洗密封圈背垫和两个紧固钉构成，所述泵头和泵头座是通过泵头座的两泵头安装导柱与泵头匹配对应的插槽插合连接，所述泵头上设有两泵头穿孔，两紧固钉穿过两泵头穿孔螺固于泵头座上；所述清洗密封圈背垫的直径与泵头座的通孔直径相匹配，并可拆卸的容置于泵头座的通孔内，以便当清洗密封圈背垫容置于泵头座的通孔中时，对柱塞组件起初步定位作用；所述高压密封组件、清洗头、清洗密封圈和清洗密封圈背垫依次同轴贴合固定于泵头和泵头座之间，以降低由于安装操作、加工误差带来磨损，从而延长密封组件寿命，降低使用和维护成本。

所述柱塞的一端依次穿过泵体前端面的定位孔、泵头座的通孔、清洗密封圈背垫、清洗密封圈、清洗头和高压密封组件滑动连接于泵头的腔体内。

所述凸轮组件设有两个并排的非圆凸轮，其在旋转过程中就会通过两体式活塞组件的滚针轴承驱动整个两体式活塞组件及柱塞组件作往复运动，柱塞在泵头腔体内作往复运动配合出入口单向阀(图中未显示)从而实现输液功能；该非圆凸轮分别对应着两体式活塞组件的滚针轴承，且非圆凸轮分别与两个两体式活塞组件的滚针轴承相触接。

本发明具有柱塞杆顶杆的高压输液泵使用了分体式活塞组件和柱塞组件，柱塞组件的球面柱塞座与活塞组件活塞顶杆的平面端部相触接，使得柱塞组件在角度运动时更顺滑，采用分体式活塞组件和柱塞组件使柱塞装配简单维护方便；分体式活塞组件和柱塞组件结构保证柱塞与泵头组件中的各个密封组件保持同轴，可降低由于加工误差及装配误差所导致的不同轴额外磨损，增加柱塞杆顶杆的使用寿命。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明柱塞组件和活塞组件的分解结构示意图；

图3是本发明泵头组件、泵头座和泵体分解结构示意图；

图4是本发明组装结构示意图。

具体实施方式

参见图1-4所示，一种具有柱塞杆顶杆的液相色谱仪，包括高压输液泵1，所述高压输液泵1包括两个泵头组件11、与两个泵头组件11连接的两个泵头座12和与两个泵头座12连接的一个泵体13；所述泵体13包括两个柱塞组件131、两个两体式活塞组件132、一个凸轮组件133和一个电机134；所述柱塞组件131一端穿设于相应泵头组件11和泵头座12中，该柱塞组件131另一端与相应的两体式活塞组件132一端可拆卸连接并设于泵体13内；所述两个两体式活塞组件132另一端与凸轮组件133滚动连接并滑动套接于泵体13内；所述凸轮组件133和驱动凸轮组件133的电机134固定于泵体13内；

所述每个柱塞组件131由柱塞1311和柱塞座1312构成，所述柱塞1311为圆柱体，所述柱塞1311通过冷装装配方式固定安装在柱塞座1312上，所述柱塞座1312整体呈带有球面端部13121的销钉形状；

所述两体式活塞组件132由活塞套1321、弹簧座1322、弹簧1323、活塞顶杆1324、滚针轴承1325和销钉1326构成；所述活塞套1321是一个中空圆柱体，其前端端部的侧壁处设有一开放口13211，该开放口13211后端活塞套1321的内侧壁沿周向设有柱塞组件安装槽13212，所述柱塞座1312的球面端部13121嵌合于柱塞组件安装槽13212内；所述活塞套1321后端端部的外侧壁沿周向设有环状限位突起13213，且活塞套1321后端端部的外侧壁上还开设有一豁口13214；所述弹簧座1322滑配合的套设于活塞套1321上，并限位于活塞套1321后端的环状限位突起13213处，弹簧座1322外侧壁设有环状限位凸环13221；所述弹簧1323分别套接于活塞套1321和弹簧座1322上，并限位于弹簧座1322的环状限位凸环13221处；所述活塞顶杆1324为两个不同外径的阶梯状圆柱体13241、13242一体构成，所述活塞顶杆1324大外径圆柱体部分13241的端部设有开口13243，该开口13243两端的侧壁对称设有穿孔13244，一滚针轴承1325通过销钉1326穿设于活塞顶杆1324的开口13243处，所述销钉1326的延长部分与泵体13上设有的一侧孔137滑动连接；所述活塞顶杆1324的小外径圆柱体部分13242的端面为平面，且活塞顶杆1324的小外径圆柱体部分13242在靠近大外径圆柱体部分13241的柱体表面设有一定位销钉13245，所述活塞顶杆1324上的定位销钉13245位置与活塞套1321的豁口13214对应，且活塞顶杆1324上的定位销钉13245限位于活塞套1321的豁口13214处；所述活塞顶杆1324的小外径圆柱体部分13242滑配合的套接于所述活塞套1321内，且活塞顶杆1324的小外径圆柱体部分13242的端面与柱塞座1312的球面端部13121相触接。

所述泵体13前端面并排开设有两定位孔135；所述泵头座12上设有通孔121，所述泵头座12一面的通孔121边缘突出设有套接于泵体13前端面定位孔135内的管状体122；泵头座12与泵体13前端面通过螺栓124相互固定；所述泵头座12另一面设有两泵头安装导柱125。

所述泵体13前端面的每个定位孔135周围设有固定螺孔136，所述泵头座12对应泵体13前端面固定螺孔136位置设有螺孔123；所述泵头座12对应泵头一面还设有两个泵头固定螺孔126。

所述每个泵头组件11由泵头111、高压密封组件112、清洗头113、清洗密封圈114、清洗密封圈背垫115和两个紧固钉116构成，所述泵头111和泵头座12是通过泵头座12的两泵头安装导柱125与泵头111匹配对应的插槽插合连接，所述泵头111上设有两泵头穿孔1111，两紧固钉116穿过两泵头穿孔1111螺固于泵头座12上；所述清洗密封圈背垫115的直径与泵头座12的通孔121直径相匹配，并可拆卸的容置于泵头座12的通孔121内；所述高压密封组件112、清洗头113、清洗密封圈114和清洗密封圈背垫115依次同轴贴合固定于泵头111和泵头座12之间。

所述柱塞1311的一端依次穿过泵体13前端面的定位孔135、泵头座12的通孔121、清洗密封圈背垫115、清洗密封圈114、清洗头113和高压密封组件112滑动连接于泵头111的腔体内。

所述凸轮组件133设有两个并排的非圆凸轮1331；该非圆凸轮1331分别对应着两体式活塞组件132的滚针轴承1325，且非圆凸轮1331分别与两个两体式活塞组件132的滚针轴承1325相触接。

工作原理

在安装柱塞组件131及泵头组件11时，先将一把一字螺丝刀30插入活塞顶杆1324与活塞套1321之间的缝隙中，顺势将片状工具31插入，取出螺丝刀30，这时柱塞组件安装槽13212中露出的活塞顶杆1324端面退回到活塞套1321内，柱塞座1312的球面端部13121与柱塞组件安装槽13212大小匹配，将柱塞组件131穿过泵头座12的通孔121，将柱塞座1312的球面端部13121嵌入柱塞组件安装槽13212中，由于柱塞组件安装槽13212后端的活塞套1321为中空的圆柱体，而活塞顶杆1324现在已退回到柱塞组件安装槽13212后端的活塞套1321中，柱塞组件131暂时处于自由状态，这时将清洗密封圈背垫115装入泵头座12的通孔121处，就可起到对柱塞组件的初步定位作用，然后装上装有清洗密封圈114的清洗头113，最后，将装有高压密封组件112的泵头111插槽对准泵头座12的泵头安装导柱125以及柱塞1311向泵头座12推进，观察无异常后，装入两个紧固钉116并均匀紧固，此时柱塞1311、高压密封组件112、装有清洗密封圈114的清洗头113、清洗密封圈背垫115通过自校正必然在同一轴线上，最后，取下片状工具31，此时，活塞套1321及活塞顶杆1324复位，活塞顶杆1324的小外径圆柱体部分13242的端面与柱塞座1312的球面端面13121紧密触接，当凸轮组件133转动时，柱塞组件131和两体式活塞组件132配合可以按照凸轮设计的运动曲线进行运动，从而实现输液。

在更换密封组件而需要拆卸泵头组件11时，先将一把一字螺丝刀30插入活塞顶杆1324与活塞套1321之间的缝隙中，顺势将片状工具31插入，取出螺丝刀30，这时与柱塞组件131球面端面13121紧密触接的活塞顶杆1324端面退回到活塞套1321内，柱塞组件131此时处于完全自由的状态，可避免在拆卸泵头组件11时柱塞1311对高压密封组件112、清洗密封圈114的挤压而产生形变，同时也能避免由于误操作折断柱塞1311。

如上所述，本发明一种具有柱塞杆顶杆的液相色谱仪，所述的实施例及图，只是本发明较好的实施效果，并不是只局限于本发明，凡是与本发明的结构、特征等近似、雷同者，均应属于本发明保护的范围。

Claims (6)

1.一种具有柱塞杆顶杆的液相色谱仪，包括高压输液泵，其特征在于：所述高压输液泵包括两个泵头组件、与两个泵头组件连接的两个泵头座和与两个泵头座连接的一个泵体；所述泵体包括两个柱塞组件、两个两体式活塞组件、一个凸轮组件和一个电机；所述柱塞组件一端穿设于相应泵头组件和泵头座中，该柱塞组件另一端与相应的两体式活塞组件一端可拆卸连接并设于泵体内；所述两个两体式活塞组件另一端与凸轮组件滚动连接并滑动套接于泵体内；所述凸轮组件和驱动凸轮组件的电机固定于泵体内；

所述每个柱塞组件由柱塞和柱塞座构成，所述柱塞为圆柱体，所述柱塞通过冷装装配方式固定安装在柱塞座上，所述柱塞座整体呈带有球面端部的销钉形状；

所述两体式活塞组件由活塞套、弹簧座、弹簧、活塞顶杆、滚针轴承和销钉构成；所述活塞套是一个中空圆柱体，其前端端部的侧壁处设有一开放口，该开放口后端活塞套的内侧壁沿周向设有柱塞组件安装槽，所述柱塞座的球面端部嵌合于柱塞组件安装槽内；所述活塞套后端端部的外侧壁沿周向设有环状限位突起，且活塞套后端端部的外侧壁上还开设有一豁口；所述弹簧座滑配合的套设于活塞套上，并限位于活塞套后端的环状限位突起处，弹簧座外侧壁设有环状限位凸环；所述弹簧分别套接于活塞套和弹簧座上，并限位于弹簧座的环状限位凸环处；所述活塞顶杆为两个不同外径的阶梯状圆柱体一体构成，所述活塞顶杆大外径圆柱体部分的端部设有开口，该开口两端的侧壁对称设有穿孔，一滚针轴承通过销钉穿设于活塞顶杆的开口处，所述销钉的延长部分与泵体上设有的一侧孔滑动连接；所述活塞顶杆的小外径圆柱体部分的端面为平面，且活塞顶杆的小外径圆柱体部分在靠近大外径圆柱体部分的柱体表面设有一定位销钉，所述活塞顶杆上的定位销钉位置与活塞套的豁口对应，且活塞顶杆上的定位销钉限位于活塞套的豁口处；所述活塞顶杆的小外径圆柱体部分滑配合的套接于所述活塞套内，且活塞顶杆的小外径圆柱体部分的端面与柱塞座的球面端部相触接。

2.根据权利要求1所述的一种具有柱塞杆顶杆的液相色谱仪，其特征在于：所述泵体前端面并排开设有两定位孔；所述泵头座上设有通孔，所述泵头座一面的通孔边缘突出设有套接于泵体前端面定位孔内的管状体；泵头座与泵体前端面通过螺栓相互固定；所述泵头座另一面设有两泵头安装导柱。

3.根据权利要求2所述的一种具有柱塞杆顶杆的液相色谱仪，其特征在于：所述泵体前端面的每个定位孔周围设有固定螺孔，所述泵头座对应泵体前端面固定螺孔位置设有螺孔；所述泵头座对应泵头一面还设有两个泵头固定螺孔。

4.根据权利要求3所述的一种具有柱塞杆顶杆的液相色谱仪，其特征在于：所述每个泵头组件由泵头、高压密封组件、清洗头、清洗密封圈、清洗密封圈背垫和两个紧固钉构成，所述泵头和泵头座是通过泵头座的两泵头安装导柱与泵头匹配对应的插槽插合连接，所述泵头上设有两泵头穿孔，两紧固钉穿过两泵头穿孔螺固于泵头座上；所述清洗密封圈背垫的直径与泵头座的通孔直径相匹配，并可拆卸的容置于泵头座的通孔内；所述高压密封组件、清洗头、清洗密封圈和清洗密封圈背垫依次同轴贴合固定于泵头和泵头座之间。

5.根据权利要求4所述的一种具有柱塞杆顶杆的液相色谱仪，其特征在于：所述柱塞的一端依次穿过泵体前端面的定位孔、泵头座的通孔、清洗密封圈背垫、清洗密封圈、清洗头和高压密封组件滑动连接于泵头的腔体内。

6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的一种具有柱塞杆顶杆的液相色谱仪，其特征在于：所述凸轮组件设有两个并排的非圆凸轮；该非圆凸轮分别对应着两体式活塞组件的滚针轴承，且非圆凸轮分别与两个两体式活塞组件的滚针轴承相触接。

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