CN102331473A

CN102331473A - 相变驱动流体的输液泵

Info

Publication number: CN102331473A
Application number: CN201110266948A
Authority: CN
Inventors: 李彤; 张维冰; 唐涛
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2011-09-09
Publication date: 2012-01-25

Abstract

本发明公开一种相变驱动流体的输液泵，有泵腔体（7），泵腔体（7）的前端与出口压帽（11）相接，出口压帽（11）上固定有与泵腔（7）内腔相通的连接管（14），在泵腔（7）内有密封活塞（3），所述泵腔体（7）的后端与压帽（6）相接，在压帽（6）与密封活塞（3）之间的泵腔体（7）内有填充料（25），所述填充料（25）的液相与固相密度相异，填充料（25）处设有温度控制元件。填充料相变的过程均会产生膨胀，继而推动密封活塞，实现液体以微流量（nl/min）及超高压（80MPa）输出。本发明同时具有结构简单、成本低廉等特点。

Description

相变驱动流体的输液泵

技术领域

本发明涉及一种输液泵，尤其是一种结构简单、成本低廉，可实现液体以微流量（nl/min）及超高压（80Mpa）输出的相变驱动流体的输液泵。

背景技术

目前，高效液相色谱仪（HPLC）已广泛地应用于生命科学、环境科学、医药、生物化工及精细化工等各个领域，是近年来发展最快的分析仪器之一，已有耐压104Mpa的超高效液相色谱仪问世。输液泵作为高效液相色谱仪的关键部件，其输液的流量及压力是影响高效液相色谱仪发展的主要因素，通常要求微流量且高压。现有的输液泵都设有泵腔体，泵腔体的前端与出口压帽相接，出口压帽上固定有与泵腔内腔相通的连接管（毛细管），在泵腔内有密封活塞（双柱塞、单柱塞），电机通过连杆与密封活塞相接，带动活塞推动液体（流动相）输出。不仅结构复杂、成本高、占用空间大，而且因机械设计及耐压的限制，难以实现流动相以微流量及超高压输出。为了解决这一问题，中国专利号为01110506.2的专利文献，公开了一种“电渗流驱动高压输液泵”，“是由一根或数根内径小于200μm填充石英毛细管色谱柱或空管毛细管色谱柱，内填粒径小于10μm的填料（硅胶、表面修饰硅胶、离子交换树脂、高分子微球、无机球型或无定型填料），通过串联、并联组合组成泵体；并由单个高压电源为单级或多级液体输送泵提供电渗力，输出压强是多级泵加和；由电渗流在毛细管内流动产生高压；有除气装置系统排除电极产生的气泡；通过控制电压或电渗流调节输出流量和压强，以满足各种不同的微流量输液要求。”，虽然其液体流量可达到2μl/min，但是压力最高只能达到45Mpa。

发明内容

本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种结构简单、成本低廉，可实现液体以微流量（nl/min）、超高压（80Mpa）输出的相变驱动流体的输液泵。

本发明的技术解决方案是：一种相变驱动流体的输液泵，有泵腔体，泵腔体的前端与出口压帽相接，出口压帽上固定有与泵腔内腔相通的连接管，在泵腔内有密封活塞，所述泵腔体的后端与压帽相接，在压帽与密封活塞之间的泵腔体内有填充料，所述填充料的液相与固相密度相异，填充料处设有温度控制元件。

在所述连接管处设有压力传感器，压力传感器的输出信号与控制电路相接，控制电路的输出与温度控制元件相接。

所述填料为长链烷烃或长碳链的醇类，所述温度控制元件为电加热元件。

所述密封活塞有活塞体，活塞体前端固定有活塞环，活塞环后套接有导向套，活塞体的后端有螺纹孔，螺纹孔与活塞螺母相接，活塞环、导向套及活塞螺母之间均设有密封件。

本发明是在泵腔内填充了液相与固相密度相异的填料并设置了温度控制元件，通过加热使填充料由固相变为液相，或者通过制冷使填充料由液相变为固相，填充料相变的过程均会产生膨胀，继而推动密封活塞，实现液体以微流量（nl/min）及超高压（80Mpa）输出。本发明同时具有结构简单、成本低廉等特点。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图。

图2是本发明实施例2的结构示意图。

图3是本发明实施例2的电路原理框图。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示：与现有技术相同，有不锈钢管泵腔7，内径15mm、长225mm，泵腔体7的前端与出口压帽11相接，出口压帽11上固定有与泵腔7内腔相通的连接管14（毛细管），在泵腔7内有密封活塞3，与现有技术所不同的是泵腔体7的后端与压帽6相接，压帽6与密封活塞3之间的泵腔体7内有填充料25，所述填充料25的液相与固相密度相异，填充料25处设有温度控制元件。

当填充料25液相密度低于固相密度时，温度控制元件为电加热元件，即当填充料25由固相变为液相时，体积膨胀。填充料25可以是具有较大的体积膨胀率、导热性好、性能稳定等特点的十四醇、十六醇、十八醇或其它长链烷烃。

当填充料25液相密度大于固相密度时，温度控制元件为制冷元件（半导体制冷元件等），即当填充料25由液相变为固相时，体积膨胀。填充料25可以是水。

可以在泵腔体7外设置密封壳体，温度控制元件置于其中。填充料25的最小填充量以膨胀后能够使液相色谱仪所需要的流动相全部输出为准。

本实施例1是将流动相液体26置于泵腔7内，加热或制冷填充料25，其输出流量可低至纳升级，压力可达到80Mpa。

实施例2：

如图2、3所示：有不锈钢管泵腔7，内径15mm、长225mm，泵腔体7的前端通过三个密封垫（15、16、17）与出口压帽11相接，出口压帽11通过刃环12和连接螺丝13固定有与泵腔7内腔相通的连接管14（毛细管），在泵腔7内有密封活塞3，密封活塞3有活塞体10，活塞体10前端固定有活塞环5，活塞环5后套接有导向套9，活塞体10的后端有螺纹孔4，螺纹孔4与活塞螺母8相接，活塞环5与导向套9之间有耐高压密封圈18和不锈钢挡圈19，导向套9与活塞螺母8之间有不锈钢挡圈20和耐高压密封圈21。泵腔体7的后端通过三个密封件（22、23、24）与压帽6相接，压帽6与密封活塞3之间的泵腔体7内有填充料25，所述填充料25的液相与固相密度相异，填充料25处设有温度控制元件。在所述连接管14处设有压力传感器，压力传感器的输出信号与控制电路（可编程序控制器等）相接，控制电路的输出与温度控制元件相接。

对填充料25及温度控制元件的要求与实施例1相同。

将流动相液体26从泵腔体7的前端加入内腔，使流动相与泵腔体7螺纹口平齐，呈凸液面状，将连接刃环12、连接螺丝13和连接管路14的出口压帽11拧紧。借用外力将密封活塞推向出口压帽方向，使多余流动相从连接管路14留出，保证储液体内剩余5ml，将连接管路与色谱仪系统连接。再将十四醇颗粒加温熔解为液态，从泵腔体7后端倒入，与螺纹口平齐，冷却；反复加热冷却几次，确保十四醇固体中不含气体，拧紧压帽6。

压力传感器实时监控流出的液体压力并反馈至控制电路，控制电路根据所设置的流量、压力等数学模型进行计算，并将控制指令传送至温度控制元件。通过对温度控制元件的功率进行控制，进而控制填充量25的膨胀率并使其恒定，以保证流动相以恒定的微流量、超高压进入液相色谱仪。

装填填充料约为20ml，按固体相变为液体，体积膨胀10%算，可输出液体总量为2ml，其输出流量为100nl/min，压力80Mpa。若系统使用流量为1μl/min，可满足连续色谱分析30h以上。

Claims

1.一种相变驱动流体的输液泵，有泵腔体（7），泵腔体（7）的前端与出口压帽（11）相接，出口压帽（11）上固定有与泵腔（7）内腔相通的连接管（14），在泵腔（7）内有密封活塞（3），其特征在于：所述泵腔体（7）的后端与压帽（6）相接，在压帽（6）与密封活塞（3）之间的泵腔体（7）内有填充料（25），所述填充料（25）的液相与固相密度相异，填充料（25）处设有温度控制元件。

2.根据权利要求1所述的相变驱动流体的输液泵，其特征在于：在所述连接管（14）处设有压力传感器，压力传感器的输出信号与控制电路相接，控制电路的输出与温度控制元件相接。

3.根据权利要求1或2所述的相变驱动流体的输液泵，其特征在于：所述填料（25）为长链烷烃或长碳链的醇类，所述温度控制元件为电加热元件。

4.根据权利要求3所述的相变驱动流体的输液泵，其特征在于：所述密封活塞有活塞体（10），活塞体（10）前端固定有活塞环（5），活塞环（5）后套接有导向套（9），活塞体（10）的后端有螺纹孔（4），螺纹孔（4）与活塞螺母（8）相接，活塞环（5）、导向套（9）及活塞螺母（8）之间均设有密封件。