[发明专利]包含热交换器的串联型泵

说明书

技术领域

本发明涉及泵单元，并且涉及流体分离系统，所述流体分离系统用于 分离流动相中的样品流体的化合物。本发明还涉及操作泵单元的方法，所 示泵单元包含初级活塞泵和以流体连通方式串联连接的次级活塞泵。

背景技术

GB 276612A和US 2590341A公开了用于气体压缩的串联泵，其中， 在所述泵之间进行气体的冷却。

US 6627075B1公开了在HPLC柱中制备液体的体积流。

国际专利申请WO 2006017121描述了用于高压泵的反馈控制环，其改 变了溶剂转运(transfer)过程中的蓄压器速度和压力。蓄压器速度被调节 来将系统压力保持为等于预期压力，从而消除由热效应导致的流动不足的 效果。

国际专利申请WO 2006103133A1涉及用于在计量装置中控制活塞运 动的方法。该方法包括通过驱动计量装置的活塞来供应流体，其中流体的 压缩或膨胀导致相应的温度变化。该方法还包括将校正运动叠加到活塞运 动上，该校正运动至少部分地补偿由温度变化引起的流体的热膨胀和收缩 中的至少一者。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种改进的泵单元，其包括以流体连通方式 串联连接的初级活塞泵和次级活塞泵。该目的由独立权利要求记载的技术 方案解决。从属权利要求示出了进一步的实施方式。

根据本发明各种实施方式的泵单元包括初级活塞泵、次级活塞泵以及 适用于以流体连通方式串联连接所述初级活塞泵和所述次级活塞泵的流动 通路。所述流动通路包含热交换器，其中，由所述初级活塞泵供应的流体 在被供应到所述次级活塞泵之前通过所述热交换器，并且所述热交换器适 用于减小所述流体的温度与所述次级活塞泵的温度之间的温度差。

在现有技术的泵单元中，在供应到次级活塞泵的流体流中发生温度变 化。例如，在初级活塞泵的操作期间，初级活塞泵中的一定体积的流体可 能受到压缩和膨胀，相应地，该流体可能受热或冷却。这些温度变化可能 导致相应的体积变化，所述体积变化导致由泵单元供应的流体流中的扰 动。

在现有技术的泵单元中，依赖于泵系统的结构，可以存在多种不同的 用于平衡在系统中发生的温度变化的温度驰豫过程。一般来说，数种具有 不同时间常数的温度驰豫过程对拉平流体的任何温度变化都有贡献。总的 温度驰豫的时间行为可能依赖于多种不同参数，包括活塞泵和流体管道的 几何性质和材料性质、热容、导热率尤其是流体本身的导热率等等。因 此，难以了解给定系统中的温度驰豫过程。

通过在初级活塞泵和次级活塞泵之间的流动通路中设置热交换器，消 除了流体流中的任何类型的温度变化。当将流体以比自然冷却的时间常数 更快地驱动通过热交换器时，那么驰豫过程基本由将流体从初级活塞泵传 输到次级活塞泵的主动驱动过程的时机所控制。在下面，该过程将被称为 传输-填充阶段。这样，不管在热交换器的上游发生哪种类型的温度变化， 热交换器都适于实施良好受控的温度驰豫过程。例如，热交换器可以在用 于传输-填充阶段的时间内使得流体流达到预定温度。因此，在热交换器上 游发生的温度驰豫变化不会影响流体系统的位于热交换器下游的那些部 分。

热交换器能够消除或减小热交换器上游所发生的温度变化。结果，温 度引起的体积变化也被消除或减小。因此，流体流被稳定，并且在泵单元 的出口处提供了精确计量的流量。

根据优选实施方式，热交换器适用于基本上使得由所述初级活塞泵供 应的所述流体在所述流体被供应到所述次级活塞泵之前达到预定温度。因 此，在传输-填充阶段期间，在热交换器的上游已发生的任何温度变化被消 除，并不会影响热交换器下游的系统行为。

根据优选实施方式，热交换器适用于基本上使得由所述初级活塞泵供 应的所述流体达到所述次级活塞泵的温度。例如，热交换器可以被热耦合 到次级活塞泵。因此，防止了两种不同温度的流体在次级活塞泵中混合。 因此，避免了由混合两种具有不同温度的流体导致的任何扰动。在优选实 施方式中，在通过了热交换器之后，供应到次级活塞泵的流体具有与次级 活塞泵本身基本相同的温度。优选地，热交换器被保持在次级活塞泵的温 度。或者，热交换器可以例如保持在如下的温度：所述温度即使在有限的 传热效率下，也足以达到接近次级活塞泵的温度的温度。

根据优选实施方式，热交换器适用于给供应到次级活塞泵的流体流施 加良好受控的温度驰豫。