[发明专利]一种基于两级悬浮传动技术的高压恒流泵

说明书

技术领域

本发明属于恒流柱塞泵，涉及一种适用于分析型高效液相色谱仪的高压泵，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。其运动密封部件的寿命决定整套仪器的正常免维护使用寿命。

现有的高压泵，如图1所示，均是在弹簧6的弹力作用下，通过凸轮10的圆周运动，带动传动杆7做往复运动，从而使得柱塞杆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2开启、1关闭，液体被吸入泵腔体4；当柱塞杆向左运动时，单向阀1开启、2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10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：在使用基于目前的加工精度限制，高压恒流泵的传动部分和柱塞杆同轴度和整体平直度不可能做到无限高，实际装配中存在超过50微米的误差，出现图3a、3b中出现的误差X和Φ。而目前的高压泵设计中柱塞杆和传动杆之间都是硬连接，也就是图3中的柱塞杆组件3和传动杆7之间通过螺丝、螺纹等各种不同的方式连接在一起。这样的整个装配结构在运动过程中，如图3所示柱塞杆组件3的宝石杆部分与密封圈9之间，存在一定程度的径向压力，压力来源于泵头11的腔体4与后级驱动部分8的中间腔体不同心，整个结构其他部件均为金属件，最软的部分是密封圈9，因为密封圈9极易磨损，导致系统耐压和寿命两项重要指标下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于两级悬浮传动技术的高压恒流泵，该高压恒流泵采用两路柱塞杆和传动杆二级悬浮方式设计。

本发明采用如下设计：

一种基于两级悬浮传动技术的高压恒流泵，其特征在于：包括有两路泵单元，所述的每路泵单元包括有泵头、传动部分、凸轮、电机、电控部分，所述的泵头上包括有泵头腔体，泵头腔体中设有柱塞杆，柱塞杆与泵头腔体的内壁之间设有密封圈，密封圈内壁与柱塞杆外壁之间留有微小空隙，柱塞杆伸出泵头腔体的一端外部套装有一个复位弹簧，复位弹簧的一端固定在泵头上，复位弹簧的另一端抵在一个弹簧限位块上，弹簧限位块的两端分别通过一个螺柱固定在泵头上，两个螺柱均与复位弹簧平行，螺柱的一端固定在泵头中，所述的柱塞杆伸出泵头腔体的一端的端部套装有柱塞金属座，柱塞金属座的外侧的端面为锥面；所述的传动部分包括有驱动腔体，泵头固定在驱动腔体上，驱动腔体内部设有传动杆，传动杆与驱动腔体的内壁之间设有直线轴承，直线轴承固定在驱动腔体的内孔中，直线轴承内壁与传动杆外壁之间留有微小空隙；柱塞金属座的锥面抵在传动杆的一端的端部，传动杆的另一端伸出驱动腔体且固定安装有传动轴承，传动轴承的外侧设有一个由电机带动做圆周运动的凸轮，电机连接有驱动器，所述的电控部分的控制器内置控制程序，电控部分的控制端分别与各个泵单元的驱动器控制连接；所述的泵头腔体的上、下侧分别设有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相连、输出接口通过一个高压三通相连，低压三通的第三端口接溶剂瓶，高压三通的第三端口接入高效液相色谱仪的后级部件；两路泵单元中的两个凸轮的相位差相差180o，步进电机在控制电路的内置程序控制下，带动对应凸轮按预定程序转动，进而横向推动传动杆上传动轴承运动，带动传动杆整体按预定程序进行往复直线运动，由此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。

所述的固定弹簧定位块的两个螺柱从泵头中旋进驱动腔体中，将泵头固定在驱动腔体上。

所述的电控部分的内置控制程序包括有电机的转速和方向，内置控制程序的参数可实时调节。

本发明的有益效果在于：

本发明的高压泵泵头内部装配的柱塞杆和传动部分内部装配的传动杆之间通过柱塞杆弹簧形变产生的压力接触在一起，接触方式为锥面与平面接触；利用程序控制步进电机运行，通过传动机构带动两路180°相位差的凸轮运转，通过两路传动杆带动柱塞杆左右往复运动，达到整体对外平稳输液的效果；由于采用了两级悬浮传动技术，极大减小了整个结构的径向摩擦，提高了系统长时间耐压和使用寿命。

附图说明