CN109229958B - 耐腐蚀超痕量金属杂质程控注射泵系统 - Google Patents

Abstract

耐腐蚀超痕量金属杂质程控注射泵系统，本发明涉及流体领域，具体涉及一种耐腐蚀程控注射泵系统。所述注射泵系统由注射器及其驱动步进电机组成。系统与流体接触部件均由耐化学腐蚀的高分子材料（含氟塑料、聚丙烯、聚苯硫醚、聚醚醚酮或聚乙烯等）制成。所述系统至少由一个通道的注射器、一个驱动步进电机和一套机械传动部件组成。驱动步进电机由程序控制，以实现自动化操作。系统所用金属部件被封闭于一个耐腐蚀高分子材料箱体内，与外部环境相对隔离，防止金属部件被腐蚀。

Description

耐腐蚀超痕量金属杂质程控注射泵系统

技术领域

本发明涉及流体领域，具体涉及一种耐化学腐蚀、超痕量金属杂质、程序控制的注射泵系统。

背景技术

注射泵系统广泛应用于分析化学、环境科学、化工、环保、食品、临床医学和生命科学等领域。现有注射泵的注射针筒材料有玻璃、石英、陶瓷、金属、塑料等，其活塞材料有玻璃、陶瓷、橡胶等。一些特殊的流体应用领域（半导体、地球化学、生命科学等领域）要求流体设备具有耐强化学腐蚀（硝酸、盐酸、硫酸氢氟酸等）的能力，同时具有超痕量金属杂质，现有的注射泵很难满足上述要求。主要是由于玻璃、石英、陶瓷、金属很难满足耐强化学腐蚀，例如，氢氟酸会腐蚀玻璃、陶瓷、金属，并且在强化学腐蚀介质中会释放出痕量的金属杂质；橡胶活塞在强化学腐蚀介质中也会被腐蚀，同时释放出痕量的金属杂质;

另一方面，现有的注射泵系统的驱动步进电机和机械传动装置的金属部件暴露有腐蚀性气体的氛围中，不仅容易被腐蚀，其形成的挥发性金属化合物还存在潜在的痕量金属杂质污染。

发明内容

本发明提供了一种耐腐蚀、超痕量金属杂质、程序控制的注射泵系统，以解决上述背景技术中存在的技术问题。

本发明所述耐腐蚀超痕量金属杂质程控注射泵系统主要包括7部分：注射器、注射器针筒固定套、机械传动部件、驱动步进电机、步进电机驱动模块、限位光电开关和密封外壳。

注射器：用于吸取和注射流体。注射器针筒选用耐强化学腐蚀的高分子材料（含氟塑料、聚丙烯等）制作；注射器活塞也选用耐强化学腐蚀且具有自润滑作用的高分子材料（含氟塑料、聚丙烯或聚乙烯等）制作；注射器推杆采用机械强度较高且耐化学腐蚀的高分子材料（聚醚醚酮、聚苯硫醚或聚三氟氯乙烯等）制作。

注射器针固定套：用于固定注射器针筒，防止注射器针筒上下运动并防止高分子材料针筒变形，保证流体注射精度。

机械传动部件：用于连接注射器推杆和驱动步进电机，将步进电机运动传递给注射器推杆，使注射器推杆在步进电机驱动下做上下精确运动。

驱动步进电机：用于驱动与其相连的注射器推杆上下运动。

限位光电开关：固定在上下运动的传动部件上，并与传动部件一起运动，以判断注射器推杆上下的极限位置，限制注射器推杆超过上下极限位置。

步进电机驱动模块：由控制步进电机运动的硬件电路和嵌入式驱动程序组成。

密封外壳：用于支撑上述注射器、注射器针筒外套、机械传动部件、驱动步进电机和步进电机驱动模块，同时也用于密封机械传动、步进电机和步进电机驱动模块的金属零部件，以使其与环境中腐蚀性介质隔离。

附图说明

图1A和图1B分别为四通道为例的耐腐蚀超痕量金属杂质程控注射泵系统的正面和背面结构图。

图2A和图2B分别为注射器针筒固定套外观和剖面结构图。

图3A和图3B为注射器推杆外部结构和剖面图。

图4A和图4B为无油轴承外部结构和剖面图。

图5A、图5B、图5C、图5D分别为注射器推杆连接座结构正面图、俯视图、仰视图和背面图。

图6为直线滑台。

图7为四通道为例的耐腐蚀超痕量金属杂质程控注射泵系统的密封外壳正面图。

附图标记说明

在图1A和图1B中，1-注射器针筒；2-注射器针筒固定套；3-排液排气孔；4-步进电机传动丝杆；5-直线滑台；6-注射器推杆连接座；7-光电开关挡板；8-丝杆连接器；9-步进电机；10-密封外壳；11-无油密封轴承；12-注射器推杆；13-上下限位槽型光电开关；14-步进电机驱动器。

在图2A和图2B中，15-外螺纹。

在图3A和图3B中，16-环状突出棱；17-圆盘；18-盲孔。

在图5A、图5B、5C和5D中，19-推杆卡片。

在图6中，20-滑块。

具体实施方式

为了更好理解本发明所描述的内容，下面对本发明的系统结构和工作原理作详细说明。

系统的注射器针筒1由耐强化学腐蚀的高分子材料（含氟塑料、聚丙烯等）制作，其外侧套有注射器针筒固定套2，防止注射器针筒上下运动和高分子材料注射器针筒变形，保证流体注射精度；注射器针筒固定套2由机械强度较高的高分子材料制作，其厚度较厚，以保证其机械强度；注射器针筒固定套2为外螺纹15（如图2A和图2B所示），以便其旋入系统的密封外壳11中，当其旋紧时将注射器针筒下端的外沿压紧，将注射器固定于系统的密封外壳11中。

注射器推杆由自润滑作用、机械强度较高、耐强化学腐蚀的高分子材料（聚四氟乙烯PTFE或PFA等）制作，其结构如图3A和图3B所示。注射器推杆上端具有环状突出棱，其尺寸比注射器针筒内径稍有过盈，以保证注射器针筒与推杆密封良好的密封性能。注射器推杆的下端结构有一个圆盘17，与注射器推杆连接座6连接。注射器推杆内部有一个盲孔18。

无油密封轴承11由自润滑作用、耐强化学腐蚀的高分子材料（PTFE或聚醚醚酮PEEK等）制作，其内径里面安装一个氟橡胶O形圈，用于加强密封作用，其结构如图4A和图4B所示。无油密封轴承11将注射器空间与下面步进电机机械传动空间隔离。无油密封轴承11有排液排气孔3与注射泵系统外界相同。

注射器推杆连接座6连接注射器推杆12和步进电机传动丝杆4，其结构如图5A、图5B、图5C、图5D所示。注射器推杆连接座6上端与注射器推杆12下端相连；推杆卡片19将注射器推杆12下端圆盘锁住；注射器推杆连接座6下端通过丝杆螺母与步进电机传动丝杆4相连；丝杆4穿过连接座6中心与注射器推杆盲孔相连；连接座6的左右两侧可安装光电开关挡板7，光电开关挡板7随连接座6一起运动，当其遮挡住上下限位槽型光电开关13时，步进电机立即停止。整个注射器推杆连接座6安装在直线滑台5的滑块20上。

步进电机9转轴通过丝杆连接器8与丝杆4相连，进电机9的圆周运传递给丝杆4，通过丝杆螺母转换成注射器推杆连接座6的直线运动，进而推动注射器推杆12上下运动。

步进电机驱动器14安装在注射泵系统的后部密封空间。步进电机驱动器14由步进电机驱动硬件和嵌入式控制软件组成，控制步进电机运动。

上述各单元结构均密封在一个机械强度较高、耐强化学腐蚀的高分子材料（聚丙烯PP、PFA、PEEK、PPS或聚三氟氯乙烯PCTFE）的密封外壳11内，以防止外界环境中腐蚀性气体的腐蚀。

本发明提出的耐腐蚀超痕量金属杂质程控注射泵系统，以强耐化学腐蚀性高分子材料为基础，通过新颖的、合理的机械结构设计，实现了强化学腐蚀性环境下痕量金属杂质的流体精确注射，可在金属杂质要求极高、化学腐蚀性极强的流体注射领域得到广泛应用。

以上对本发明的描述是说明性的，而非限制性的，本专业领域的技术人员理解，在权利要求限定的精神与范围内可对其进行许多修改、变化或等效，但是它们均将属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种耐腐蚀超痕量金属杂质程控注射泵系统，其特征在于：四个单元结构密封在一个机械强度较高、耐强化学腐蚀的高分子材料的密封外壳（11）内，该单元结构为：注射器，其针筒选用耐强化学腐蚀的高分子材料制作，高分子材料针筒外安装一个耐强化学腐蚀的注射器针筒固定套，注射器针筒固定套采用螺纹结构旋入系统密封外壳中，针筒固定套底部压住针筒下端凸出的外沿，保证高分子材料针筒不变形，也不上下移动，保证注射器的注射体积精度；注射器推杆采用耐强化学腐蚀、有自润滑作用和较好机械强度的高分子材料制作， 且注射器推杆上端设计为多层环状突出棱； 注射器与流体接触部件均采用耐强化学腐蚀的高分子材料制作，既能在强化学腐蚀介质中长期使用，又具有无超痕量金属杂质析出的优点； 注射器通过一个无油密封轴承与注射器下部的机械传动装置相隔离，无油密封轴承由具有耐强化学腐蚀、自润滑作用的高分子材料构成；无油密封轴承有一个排液排气孔与外界相通；注射推杆下端设计成圆盘状，通过一对推杆卡片与注射器推杆连接座上端相连，注射器推杆连接座安装在直线滑台上，注射器推杆连接座下端与丝杆螺母相连，步进电机丝杆通过丝杆螺母，穿过注射器推杆连接座，插入注射器推杆盲孔；步进电机带动丝杆转动，通过丝杆螺母带动注射器推杆连接座在直线滑台上下运动，进而带动注射器推杆上下运动；步进电机由驱动器硬件电路和软件程序控制。

Images