一種可以控制流速的高效液相色譜儀制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種可以控制流速的高效液相色譜儀，包括一個(gè)由凸輪驅(qū)動(dòng)的雙泵頭串聯(lián)柱塞泵，一個(gè)控制系統(tǒng)，串聯(lián)柱塞泵包括一個(gè)主泵腔，一個(gè)主泵頭柱塞，一個(gè)副泵腔，一個(gè)副泵頭柱塞，以及一個(gè)用于連通主泵腔和副泵腔的出口單向閥，控制系統(tǒng)用于控制主泵頭柱塞和副泵頭柱塞的運(yùn)動(dòng)，控制系統(tǒng)還用于循環(huán)執(zhí)行以下步驟：根據(jù)系統(tǒng)壓力及液相色譜儀的配置參數(shù)，得到一個(gè)出口單向閥開啟點(diǎn)的計(jì)算值；再根據(jù)系統(tǒng)壓力，得到一個(gè)出口單向閥開啟點(diǎn)的校準(zhǔn)值；將計(jì)算值加上所述的校準(zhǔn)值，得到出口單向閥開啟點(diǎn)的實(shí)際值；根據(jù)實(shí)際值，得到一個(gè)壓縮體積；根據(jù)壓縮體積，控制凸輪的轉(zhuǎn)速。本發(fā)明專利技術(shù)的液相色譜儀，保證了流動(dòng)相的混合比例，提高了測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術(shù)提供了一種可以控制流速的高效液相色譜儀，包括一個(gè)由凸輪驅(qū)動(dòng)的雙泵頭串聯(lián)柱塞泵，一個(gè)控制系統(tǒng)，串聯(lián)柱塞泵包括一個(gè)主泵腔，一個(gè)主泵頭柱塞，一個(gè)副泵腔，一個(gè)副泵頭柱塞，以及一個(gè)用于連通主泵腔和副泵腔的出口單向閥，控制系統(tǒng)用于控制主泵頭柱塞和副泵頭柱塞的運(yùn)動(dòng)，控制系統(tǒng)還用于循環(huán)執(zhí)行以下步驟：根據(jù)系統(tǒng)壓力及液相色譜儀的配置參數(shù)，得到一個(gè)出口單向閥開啟點(diǎn)的計(jì)算值；再根據(jù)系統(tǒng)壓力，得到一個(gè)出口單向閥開啟點(diǎn)的校準(zhǔn)值；將計(jì)算值加上所述的校準(zhǔn)值，得到出口單向閥開啟點(diǎn)的實(shí)際值；根據(jù)實(shí)際值，得到一個(gè)壓縮體積；根據(jù)壓縮體積，控制凸輪的轉(zhuǎn)速。本專利技術(shù)的液相色譜儀，保證了流動(dòng)相的混合比例，提高了測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性?！緦＠f明】一種可以控制流速的高效液相色譜儀
本專利技術(shù)涉及液相色譜儀領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
高效液相色譜是色譜法的一個(gè)重要分支，其是以液體為流動(dòng)相，采用高壓輸液系 統(tǒng)，將具有不同極性的單一溶劑或不同比例的混合溶劑、緩沖液等流動(dòng)相連同被測(cè)樣品泵 入裝有固定相的色譜柱，被測(cè)樣品的各成分在柱內(nèi)被分離后，進(jìn)入檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，從而實(shí) 現(xiàn)對(duì)樣品的定性定量分析。該方法已成為化學(xué)、醫(yī)學(xué)、工業(yè)、農(nóng)學(xué)、商檢和法檢等學(xué)科領(lǐng)域中 重要的分離分析技術(shù)。高效液相色譜儀（HPLC)是用于此分析方法的儀器。 如圖1所示，高效液相色譜儀1通常由溶液組織器101、輸液泵102、進(jìn)樣器103、色 譜柱104、檢測(cè)器105、信息處理系統(tǒng)106和控制系統(tǒng)107等部分組成，其中溶液組織器101 中的溶液經(jīng)過脫氣后，作為流動(dòng)相被輸液泵102注入到液相色譜儀1的系統(tǒng)中，樣品溶液經(jīng) 過進(jìn)樣器103注入流動(dòng)相，并被流動(dòng)相載入到色譜柱104 (固定相)內(nèi)，由于樣品溶液中的各 組分與色譜柱具有不同的極性，樣品溶液在色譜柱104中作相對(duì)運(yùn)行時(shí)，經(jīng)過反復(fù)多次的 吸附-解吸的分配過程，各組分在移動(dòng)速度上產(chǎn)生較大的差別，最后被分離成單個(gè)組分依 次從色譜柱104內(nèi)析出，析出的成分經(jīng)過單色光的投射，檢測(cè)器105檢測(cè)到光強(qiáng)度的變化， 并把這些光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳送到信息處理系統(tǒng)106,信息處理系統(tǒng)106主要用于分析 接收到的數(shù)據(jù)，并最后將它們以圖譜形式顯示出來?？刂葡到y(tǒng)107用于實(shí)現(xiàn)對(duì)色譜儀內(nèi)各 部件的控制和數(shù)據(jù)處理等操作。 其中，輸液泵102是高效液相色譜儀1的動(dòng)力源，用于將一種或者多種流動(dòng)相按照 一定的比例進(jìn)行混合，然后輸送到液相色譜儀1的系統(tǒng)中，其所影響的儀器指標(biāo)包括壓力 脈動(dòng)和流動(dòng)相混合比例的準(zhǔn)確度，如果壓力脈動(dòng)大，就說明輸液泵所輸出的流量不平穩(wěn)，則 流速精度就會(huì)差，從而引起檢測(cè)器基線的波動(dòng)，最終影響色譜儀1的檢測(cè)結(jié)果；如果流動(dòng)相 的混合比例不準(zhǔn)確，則每次測(cè)試的結(jié)果可能就會(huì)相差較大，導(dǎo)致沒有可比性，并且同樣的方 法在不同的儀器上測(cè)試也會(huì)有較大的差別，不利于建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法。 目前，廣泛使用的高壓輸液泵是由凸輪驅(qū)動(dòng)的雙泵頭串聯(lián)柱塞泵。如圖2所示，雙 栗頭串聯(lián)彳主復(fù)柱塞栗2王要由王栗頭柱塞201，副栗頭柱塞202,王栗臉203、副栗臉204、入 口單向閥205、出口單向閥206和壓力傳感器207等部件組成，其中柱塞201、202用于實(shí)現(xiàn) 液體的壓縮，主泵腔203和副泵腔204用于儲(chǔ)存液體，入口單向閥205位于主泵腔203的入 口端，出口單向閥206位于主泵腔203和副泵腔204之間，用于隔離主泵腔203和副泵腔 204,壓力傳感器207位于副泵腔204的出口處，用于檢測(cè)系統(tǒng)壓力。液相色譜儀1運(yùn)行時(shí)， 控制系統(tǒng)107控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，然后凸輪驅(qū)動(dòng)活塞桿運(yùn)動(dòng)，把圓周運(yùn) 動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)，活塞桿帶動(dòng)主泵頭柱塞201和副泵頭柱塞202往復(fù)交錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)往復(fù) 式的液體輸送，并且，控制系統(tǒng)107根據(jù)凸輪曲線控制主副泵頭柱塞的運(yùn)動(dòng)，使得輸出壓力 平穩(wěn)，參照?qǐng)D3,是凸輪曲線圖，其中橫坐標(biāo)是步進(jìn)電機(jī)的步數(shù)，縱坐標(biāo)是凸輪的運(yùn)動(dòng)速度， 圖中的3條曲線分別代表主凸輪速度變化曲線、副凸輪速度變化曲線和兩個(gè)凸輪的和速度 變化曲線，其中主凸輪和副凸輪分別用于驅(qū)動(dòng)主泵頭柱塞和副泵頭柱塞的運(yùn)行，控制系統(tǒng) 107通過控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，間接地控制主、副泵頭柱塞的運(yùn)動(dòng)。 但是由于液體具有壓縮性，以及泵腔體積和單向閥泄漏等因素的影響，使得出口 單向閥206的開啟點(diǎn)實(shí)際上并不在主泵腔吸排液的切換點(diǎn)處，具體原因如下： 結(jié)合參考圖3和圖4,在T1時(shí)刻，主泵頭柱塞201在主泵腔203的最右端，副泵頭 柱塞202在副泵腔204的最左端，主泵腔203開始準(zhǔn)備吸液，副泵腔204開始排液，此時(shí)入口 單向閥205和出口單向閥206均關(guān)閉；T2時(shí)刻，主泵頭柱塞201向左運(yùn)行，副泵頭柱塞202 向右運(yùn)行，主泵腔203吸液，入口單向閥205打開，出口單向閥206關(guān)閉；T3時(shí)刻，主泵頭柱 塞201運(yùn)行到最左端，主泵腔203內(nèi)充滿了液體，主泵腔203開始準(zhǔn)備排液；T4時(shí)刻，主泵 頭柱塞201開始排液，副泵頭柱塞202運(yùn)行到了最右端。出口單向閥206已經(jīng)打開。整個(gè) 泵的總流量輸出變?yōu)橹鞅们?03的排液量減去副泵腔204的吸液量。T5時(shí)刻，副泵頭柱塞 202運(yùn)行到了最左端，主泵頭柱塞201依舊向右運(yùn)行，……，如此循環(huán)往復(fù)的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)液體 的傳輸。 因?yàn)槌隹趩蜗蜷y是靠外界壓力驅(qū)動(dòng)的被動(dòng)閥，所以只有當(dāng)主泵腔203中的壓力大 于副泵腔204中壓力時(shí)，出口單向閥206才會(huì)打開，由于液體在不同的壓力下具有不同的體 積（即壓縮性）以及單向閥存在泄露等原因造成出口單向閥206的開啟點(diǎn)不在T3時(shí)刻，往 往會(huì)延后一些，由此可見為了使出口單向閥206打開，主泵頭柱塞201需要向右運(yùn)行一段距 離，將液體進(jìn)行壓縮，出口單向閥206打開后才能開始排液，但被壓縮的這部分液體并沒有 輸出到系統(tǒng)中，這樣就會(huì)造成實(shí)際的輸出液體體積是不準(zhǔn)確的，因此造成流動(dòng)相的流速也 是不準(zhǔn)確的，并且流動(dòng)相的混合比例不準(zhǔn)確；并且隨著系統(tǒng)壓力變化，主泵頭柱塞201壓縮 的液體體積還會(huì)變化，這樣對(duì)于測(cè)量方法的移植和通用性都會(huì)產(chǎn)生影響。 例如：二元高壓泵運(yùn)行一個(gè)總流速lml/min比例為30%的甲醇水溶液的測(cè)試條 件。如果此時(shí)系統(tǒng)壓力是常壓，可以設(shè)定一臺(tái)泵走水按照0. 7ml/min的流速運(yùn)轉(zhuǎn)，另一臺(tái)泵 走甲醇按照〇. 3ml/min的流速運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣它們混合后就是30%的甲醇水混合溶液了。如果 此時(shí)的系統(tǒng)壓力為30Mpa，還按照上面流速進(jìn)行設(shè)置，則實(shí)際上走水的泵的輸出體積流速是 0. 296ml/min，走甲醇的泵的輸出體積流速是0. 675ml/min，而實(shí)際輸出的比例為30. 5%，實(shí) 際輸出的總流速為〇. 971ml/min，并且當(dāng)系統(tǒng)壓力變化時(shí)，輸出比例和體積流速還會(huì)變化。 終上所述，現(xiàn)有技術(shù)中缺乏一種能夠快速響應(yīng)系統(tǒng)壓力的變化，準(zhǔn)確控制流動(dòng)相 的流速的高效液相色譜儀。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本專利技術(shù)提供一種能夠快速響應(yīng)系統(tǒng)壓力的變 化，準(zhǔn)確控制流動(dòng)相的流速的高效液相色譜儀。 本專利技術(shù)提供了一種可以控制流速的高效液相色譜儀，包括一個(gè)由凸輪驅(qū)動(dòng)的雙泵 頭串聯(lián)柱塞泵，一個(gè)控制系統(tǒng)，所述的串聯(lián)柱塞泵包括一個(gè)主泵腔，一個(gè)主泵頭柱塞，一個(gè) 副泵腔，一個(gè)副泵頭柱塞，以及一個(gè)用于連通所述的主泵本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種可以控制流速的高效液相色譜儀，包括一個(gè)由凸輪驅(qū)動(dòng)的雙泵頭串聯(lián)柱塞泵，一個(gè)控制系統(tǒng)，所述的串聯(lián)柱塞泵包括一個(gè)主泵腔，一個(gè)主泵頭柱塞，一個(gè)副泵腔，一個(gè)副泵頭柱塞，以及一個(gè)用于連通所述的主泵腔和副泵腔的出口單向閥，所述的控制系統(tǒng)用于控制主泵頭柱塞和副泵頭柱塞的運(yùn)動(dòng)，其特征在于，所述的控制系統(tǒng)還用于循環(huán)執(zhí)行以下步驟：1）根據(jù)所述的系統(tǒng)壓力及所述的液相色譜儀的配置參數(shù)，得到一個(gè)出口單向閥開啟點(diǎn)的計(jì)算值；2）再根據(jù)所述的系統(tǒng)壓力，得到一個(gè)出口單向閥開啟點(diǎn)的校準(zhǔn)值；3）根據(jù)所述的計(jì)算值和校準(zhǔn)值的和，得到出口單向閥開啟點(diǎn)的實(shí)際值；4）根據(jù)所述的實(shí)際值，得到一個(gè)壓縮體積；5）根據(jù)所述的壓縮體積，控制所述的凸輪的轉(zhuǎn)速。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張琰，王悅，王鐵軍，李維森，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京普源精電科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京;11