CN105223298B - 一种具有柱塞结构的液相色谱仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有柱塞结构的液相色谱仪，所述液相色谱仪包括高压输液泵，高压输液泵包括两个泵头组件、两个泵头座和一个泵体；泵体包括两个柱塞组件、具有活塞杆的两个活塞组件；活塞杆的一端设有锥孔；柱塞组件的一端为球面，可拆卸安装于锥孔内；锥孔的侧壁上设有多个定位孔，多个定位珠内嵌于多个定位孔中；活塞杆具有锥孔的一端套有弹性锁紧机构，弹性锁紧机构的内壁压住定位珠，定位珠将球面压在锥孔的锥形底面上；泵头座上设有至少两个通孔，通过通孔推压弹性锁紧机构时，弹性锁紧机构的内壁脱离定位珠。本发明能够简单方便的拆装柱塞组件，同时能使柱塞组件在往复运动中实时的自适应，减小磨损，延长柱塞组件的寿命。

Description

一种具有柱塞结构的液相色谱仪

技术领域

本发明涉及测试测量技术领域，特别是涉及一种具有柱塞结构的液相色谱仪。

背景技术

液相色谱仪一般由高压输液泵、储液瓶、进样器、色谱柱、检测器、废液缸、数据记录及处理装置组成。高压输液泵一端通过导管与储液瓶连接，另一端通过导管与进样器的进口连接，进样器的出口通过导管与色谱柱的进口连接，色谱柱的出口通过导管与检测器连接，检测器通过数据线与数据记录及处理装置连接。液相色谱仪的工作原理为：流动相装在储液瓶中，通过高压输液泵将流动相高压、稳定、连续不断地通过管路输入到液路系统中，混合样品从进样器中注入液路系统并有高压输液泵输送来的高压、稳定、连续不断的流动相运载到色谱柱中，色谱柱中填充有固定相，混合样品各组分在色谱柱中由于受到流动相及固定相之间不同的作用从而实现分离，分离后的各组分依次流出色谱柱进入检测器进行检测，然后随同流动相流入废液缸中，检测器对各组分检测后并将检测结果转换为电信号输出到数据记录及处理装置进行处理分析得出我们需要的数据。

高压输液泵是液相色谱仪的关键部件，它的主要作用是通过克服色谱柱的阻力，输出高压、稳定、连续的流动相，由流动相作为载体将样品送入到色谱柱进行分离，并继续推动分离后的样品进入检测器进行样品的定性和定量分析。液相色谱仪中的高压输液泵一般为往复式柱塞泵，其包括柱塞、泵头、驱动机构、单向阀、泵体等，泵头的腔体内设有密封圈，柱塞的一端穿过位于泵头腔体的密封圈内圈，另一端与驱动机构相连，单向阀与泵头的腔体相通，在驱动机构的作用下，柱塞在泵头的腔体内做往复直线运动，并在密封圈的密封作用和单向阀的止逆作用下实现吸液和排液。

申请号为200910236897.7，名称为“一种具有柱塞杆顶杆的液相色谱仪”的中国发明专利，公开了一种具有柱塞杆顶杆的液相色谱仪，所述高压输液泵包括两个泵头组件、与两个泵头组件连接的两个泵头座和与两个泵头座连接的一个泵体；参照图1，所述泵体包括两个柱塞组件231、两个两体式活塞组件232、一个凸轮组件和一个电机；所述柱塞组件231一端穿设于相应泵头组件和泵头座中，该柱塞组件231另一端与相应的两体式活塞组件232一端可拆卸连接并设于泵体内；所述两个两体式活塞组件232另一端与凸轮组件滚动连接并滑动套接于泵体内；所述凸轮组件和驱动凸轮组件的电机固定于泵体内。所述每个柱塞组件231由柱塞2311和柱塞座2312构成，所述柱塞2311为圆柱体，所述柱塞座2312整体呈带有球面端部23121的销钉形状，所述两体式活塞组件232由活塞套2321、弹簧座2322、弹簧2323、活塞顶杆2324、滚针轴承2325和销钉2326构成；所述活塞套2321是一个中空圆柱体，其前端端部的侧壁处设有一开放口23211，该开放口23211后端、活塞套2321的内侧壁沿周向设有柱塞组件安装槽23212，所述柱塞座的球面端部23121嵌合于柱塞组件安装槽23212内。

上述结构存在下列问题：当柱塞组件231磨损需要更换，或因泵头腔体内的密封圈泄露需要维护柱塞组件231时，需要移除高压输液泵上部的其他部件，打开高压输液泵上部的机盖，并利用工具将作用在分体活塞杆上的弹簧2323松开，并在拆下泵头组件后才能取出柱塞组件231，这一操作步骤繁琐，非常不利于维护。另外，这种柱塞结构在装配后是一个固定的状态，虽然在装配时能够使柱塞组件231与泵头组件的各个密封组件保持同轴，但在柱塞组件231往复运动中并不能实时的自适应，使柱塞组件231偏磨密封圈，减小了柱塞组件231的使用寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有柱塞结构的液相色谱仪，能够简单方便的拆装柱塞组件，同时能使柱塞组件在往复运动中实时的自适应，减小磨损，延长柱塞组件的寿命。

为了解决上述问题，本发明公开了一种具有柱塞结构的液相色谱仪，所述液相色谱仪包括一个高压输液泵1，高压输液泵1包括两个泵头组件11、两个泵头座12和一个泵体13；泵体13包括两个柱塞组件131、两个活塞组件133；活塞组件133具有活塞杆1331；

活塞杆1331的一端设有锥孔13311；柱塞组件131的一端为球面1312，可拆卸安装于锥孔13311内；锥孔13311的侧壁133111上设有多个定位孔13312，多个定位珠1323内嵌于多个定位孔13312中；

活塞杆1331具有锥孔13311的一端套有弹性锁紧机构132，弹性锁紧机构132的内壁压住定位珠1323，定位珠1323将球面1312压在锥孔13311的锥形底面133112上；泵头座12上设有至少两个通孔121，通过通孔121推压弹性锁紧机构132时，弹性锁紧机构132的内壁脱离定位珠1323。

本发明在拆装柱塞组件131时，仅需要在高压输液泵1的前端，将拆装工具14穿过泵头座12的通孔121推压弹性锁紧机构132，不需要移除高压输液泵1上部的其他部件，更不需要打开高压输液泵1上部的机盖，柱塞组件131的更换及维护方便快捷。此外，弹性锁紧机构132配合活塞杆1331的锥孔13311，使得柱塞1311在压紧后以球面13121的球心为中心自由摆动但不脱落，实现了柱塞组件131运动中的自由浮动，可降低由于加工误差和装配误差导致的额外磨损，延长了柱塞组件131和密封圈的使用寿命。

作为一个举例说明，弹性锁紧机构132包括：锥环1321、锁紧弹簧1322和卡圈1324；锥环1321套设在定位珠1323和锥孔13311外部，卡圈1324卡在活塞杆1331外壁的卡圈槽13313内，锁紧弹簧1322设置在锥环1321和卡圈1324之间；锥环1321的内壁具有圆锥面，锥环1321的外侧设有台阶13212，通过通孔121推压弹性锁紧机构132时，推压在台阶13212上。

作为一个举例说明，锥环1321的一端设有环形槽13213，锁紧弹簧1322的一端卡设在环形槽13213内。

作为一个举例说明，围绕锥环1321的外侧设置有环形结构的台阶13212。

作为一个举例说明，锥环1321的内壁由两个不同锥度的引导面连接而成。

作为一个举例说明，泵头座12上设有两个通孔121，U型推杆通过两个通孔121推压在台阶13212上。

作为一个举例说明，定位孔13312在锥孔13311外侧壁的直径大于在锥孔13311内侧壁的内直径。由于定位孔13312并不是沿锥孔13311的侧壁133111垂直贯穿的，而是在锥孔13311内侧壁一端的孔底部向孔内收敛，该结构可以很好地限制定位珠1323，使其内嵌于定位孔13312中，避免拆装柱塞组件131时，定位珠1323穿过定位孔13312而掉落。

作为一个举例说明，定位珠1323为三个，等间隔沿侧壁133111的圆周分布。

作为一个举例说明，锥孔13311的侧壁133111为圆柱侧面。

作为一个举例说明，锥孔13311的侧壁133111和锥形底面133112构成一个圆锥面。

附图说明

图1是现有技术公开的一种柱塞组件231和活塞组件233的分解结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种高压输液泵1的结构示意图；

图3是本发明实施例中泵头组件11、泵头座12和泵体13的分解结构示意图；

图4是本发明实施例中柱塞组件131和活塞组件133的分解结构示意图；

图5是本发明实施例中活塞杆1331的剖面图；

图6是本发明实施例中活塞杆1331的结构示意图；

图7是本发明实施例中泵头座12的剖面图；

图8是本发明实施例中泵头座12的结构示意图；

图9是本发明实施例中柱塞组件131锁紧状态的示意图；

图10是本发明实施例中柱塞组件131松开状态的示意图；

图11是本发明实施例中锥环1321的剖面图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明实施例提供了一种具有柱塞结构的液相色谱仪，所述液相色谱仪包括一个高压输液泵。参照图2，示出了本发明实施例提供的一种高压输液泵1的结构示意图。结合图3和图4，高压输液泵1包括两个泵头组件11、与泵头组件11相连的两个泵头座12与两个泵头座12连接的一个泵体13；泵体13包括两个柱塞组件131、两个活塞组件133、一个凸轮组件134和一个电机135；柱塞组件131一端穿设于泵头组件11和泵头座12中，柱塞组件131的另一端与活塞组件133的一端可拆卸连接并设于泵体13内；两个活塞组件133的另一端均与凸轮组件134滚动连接，并滑动套接于泵体13中的滑动套内；凸轮组件134和驱动凸轮组件134的电机135固定于泵体13内。

每个泵头组件11由泵头111、高压密封组件112、清洗头113、清洗密封圈114、清洗密封圈背垫115和两个紧固钉116构成。清洗密封圈背垫115的外径与泵头座12前端面的沉孔123的直径相匹配，并可拆卸的容置于泵头座12的沉孔123内，以便当清洗密封圈背垫115容置于泵头座12的沉孔123中时，对柱塞组件131起初步定位作用。高压密封组件112、清洗头113、清洗密封圈114和清洗密封圈背垫115依次同轴贴合固定于泵头11和泵头座12之间。泵头111通过泵头座12上的导向销钉125进行导向。泵头111的内孔与泵头座12前端面上的凸台外圆柱面124进行配合，以保证泵头组件11与泵头座12及活塞组件133的同轴度，以降低由于安装操作、加工误差带来磨损，从而延长密封组件寿命，降低使用和维护成本。泵头组件11通过两个紧固钉116与泵头座12上的两个紧定孔126进行紧固，将泵头组件11与泵头座12进行轴向压紧和连接。

柱塞组件131由柱塞1311和柱塞座1312构成，柱塞1311为圆柱体，柱塞座1312的一端为球面13121，另一端为带有圆孔的圆柱形13122，柱塞1311的一端固定在柱塞座1312的圆孔内。

活塞组件133由活塞杆1331、轴承1332、销钉1333、弹簧座1334和弹簧1335构成。活塞杆1331为一体式，再结合图5和图6，活塞杆1331的一端设有锥孔13311，柱塞组件131的球面1312可拆卸安装于锥孔13311内。锥孔13311具有侧壁133111和锥形底面133112，侧壁133111上设有多个定位孔13312，多个定位珠1323内嵌于相对应的多个定位孔13312中。活塞杆1331的尾部设有开口13314和销钉孔13315；轴承1332和销钉1333固定活塞杆1331尾部的开口13314处，通过销钉1333将轴承1332与活塞杆1331串连；弹簧座1334的内孔13341套在活塞杆1331上，弹簧座1334的端面13342与活塞杆1331的轴肩13316顶住，弹簧座1334的外圆柱面设有轴肩13343；弹簧1335顶在弹簧座1334的轴肩13343上，弹簧1335的回复力通过弹簧座1334传递给活塞杆1331，最后活塞杆1331将弹簧的回复力传递给活塞杆1331尾部靠在凸轮134表面的轴承1332上，使活塞组件133能很好的依照凸轮134的曲线进行往复运动。

活塞杆1331具有锥孔13311的一端套有弹性锁紧机构132，弹性锁紧机构132的内壁压住定位珠1323，定位珠1323将球面1312压在锥孔13311的锥形底面133112上。

泵体13前端有两个安装孔136，泵头座12通过安装孔136安装在泵体13前端，结合图7和图8，泵头座12的端面上设置有至少两个通孔121和一个避空孔122，通孔121可供拆装工具14通过，避空通孔122可供柱塞组件131通过。将拆装工具14通过通孔121推压弹性锁紧机构132时，弹性锁紧机构132的内壁脱离定位珠1323。

如图9所示，为本发明实施例中柱塞组件131锁紧状态的示意图。柱塞组件131安装完成后，柱塞组件131的球面13121一端被弹性锁紧机构132的锁紧在活塞杆1331前端的锥形底面133112上。如图10所示，为本发明实施例中柱塞组件131松开状态的示意图。拆卸柱塞组件131时，可先拆下泵头组件11，然后将拆装工具14穿过泵头座12的通孔121推压弹性锁紧机构132，弹性锁紧机构132的内壁脱离定位珠1323，使定位珠1323处于自由状态，而不再压紧柱塞组件131的球面1312，此时可以通过泵头座12前端的避空孔122取出柱塞组件131。

柱塞组件131的安装方法与拆卸方法类似，先利用拆装工具14穿过泵头座12的通孔121推压弹性锁紧机构132，然后从泵头座12前端的避空孔122将柱塞组件131插入至活塞杆1331的锥孔13311底部，然后向后退回拆装工具14，弹性锁紧机构132的内壁通过按压压住定位珠1323，使球面1312压在锥孔13311的锥形底面133112上，柱塞组件131会被自动定位夹紧。

通过本发明实施例，拆装柱塞组件131时，在高压输液泵1的前端将拆装工具14穿过泵头座12的通孔121进行操作，不需要移除高压输液泵1上部的其他部件，更不需要打开高压输液泵1上部的机盖，柱塞组件131的更换及维护方便快捷。此外，弹性锁紧机构132配合活塞杆1331的锥孔13311使得柱塞1311在压紧后以球面13121的球心为中心自由摆动但不脱落，实现了柱塞组件131运动中的自由浮动，可降低由于加工误差和装配误差导致的额外磨损，延长了柱塞组件131和密封圈的使用寿命。

作为一个举例说明，如图4所示，弹性锁紧机构132包括：锥环1321、锁紧弹簧1322和卡圈1324。锥环1321套设在定位珠1323和锥孔13311外部，锥环1321的内壁具有圆锥面，锥环1321的外侧设有台阶13212，卡圈1324卡在活塞杆1331外壁的卡圈槽13313内，锁紧弹簧1322套在活塞杆1331前端，并设置在锥环1321和卡圈1324之间，锁紧弹簧1322的一端顶住锥环1321的后端面13213，另一端顶住卡圈1324，锁紧弹簧1322的锁紧力向前推住锥环1321，使锥环1321的锥环孔13211内壁压住圆周分布的多个定位珠1323，进而使定位珠1323压住柱塞组件131的球面13121，使柱塞组件131的球面13121紧紧的压在锥孔13311的锥形底面133112上，也就是说，锥孔13211在锁紧弹簧1322的锁紧力作用下引导定位珠1323压紧柱塞组件131，实现柱塞组件131的定位夹紧。

拆装柱塞组件131时，拆装工具14通过通孔121作用在台阶13212上，从而推动锥环1321退回或复位。当柱塞组件131需要维护时，柱塞组件拆装工具14向后推动锥环1321退回，可使锥环1321克服锁紧弹簧1322的锁紧力向后运动，锥孔13211不再引导定位珠1323，从而松开定位珠1323，使定位珠1323处于自由状态，而不再压紧柱塞组件131一端球面13121，此时柱塞组件131的球面13121也由锁紧状态变为松开状态，可将柱塞组件131脱离弹性锁紧机构132从泵头座12前端的避空孔122中取出或重新装入。当沿着泵头座12的导向通孔121退回柱塞组件拆装工具14时，锥环1321在锁紧弹簧1322的回复力作用下向前压紧，此时锥环1321的锥环孔13211会推动定位珠1323压紧柱塞组件131一端的球面13121，从而实现柱塞组件131的定位夹紧。

作为一个举例说明，如图11所示，为锥环1321的剖面图。锥环1321的一端设有环形槽13213，锁紧弹簧1322的一端卡设在环形槽13213内。作为另一个举例说明，锥环1321的一端可以为环形平面，锁紧弹簧1322的一端直接抵压在环形平面上。

作为一个举例说明，如图11所示，围绕锥环1321的外侧设置有一个环形结构的台阶13212。作为另一个举例说明，围绕锥环1321的外侧设置有分离的两个或者两个以上的台阶13212。

作为一个举例说明，泵头座12上设有N个通孔121，N大于等于2，具有N个杆臂的推杆穿过对应的N个通孔121推压在台阶13212上。当锥环1321的外侧设置分离的N个台阶13212时，N个台阶13212的位置与N个通孔121的位置一一对应。如图8所示，泵头座12上设有两个通孔121，可以用U型推杆作为拆装工具14，使U型推杆的两臂通过两个通孔121推压在锥环1321的台阶13212上。

作为一个举例说明，如图11所示，锥环1321的内壁由两个不同锥度的引导面132111和132112连接而成，引导面132111和132112的结构为圆台的侧面结构。作为另一个举例说明，锥环1321的内壁可以仅由一个引导面构成。

作为一个举例说明，定位孔13312在锥孔13311外侧壁的直径大于定位孔13312在锥孔13311内侧壁的内直径。也就是说，定位孔13312并不是沿锥孔13311的侧壁133111垂直贯穿的，定位孔13312在锥孔13311内侧壁一端的孔底部向孔内收敛，该结构可以很好地限制定位珠1323，使其内嵌于定位孔13312中，避免定位珠1323穿过定位孔13312。同时，拆装过程中，定位珠1323会在锥孔13311的外侧壁露出一部分，定位珠1323顶住锥环13311的内壁，限制锥环向前脱落。作为一个示例，定位孔13312的孔底部具有球面结构。

作为一个举例说明，定位珠1323为三个，等间隔沿侧壁133111的圆周分布。作为另一个举例说明，定位珠1323可以为三个以上。

作为一个举例说明，如图5所示，锥孔13311的侧壁133111为圆柱侧面。作为另一个举例说明，锥孔13311的侧壁133111和锥形底面133112构成一个一体的圆锥面。需要说明的是，侧壁133111的孔直径是略大于柱塞组件131的球面13121直径的，允许柱塞131被顺利推到锥孔13311底部的锥形底面133112上。

本发明来源于国家重大科学仪器设备开发专项资金资助项目，该项目批准号为号：2012YQ140008。

以上对本发明所提供的一种具有柱塞结构的液相色谱仪，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种具有柱塞结构的液相色谱仪，所述液相色谱仪包括一个高压输液泵(1)，高压输液泵(1)包括两个泵头组件(11)、两个泵头座(12)和一个泵体(13)；泵体(13)包括两个柱塞组件(131)、两个活塞组件(133)；活塞组件(133)具有活塞杆(1331)；其特征在于，

活塞杆(1331)的一端设有锥孔(13311)；柱塞组件(131)的一端为球面(1312)，可拆卸安装于锥孔(13311)内；锥孔(13311)的侧壁(133111)上设有多个定位孔(13312)，多个定位珠(1323)内嵌于多个定位孔(13312)中；

活塞杆(1331)具有锥孔(13311)的一端套有弹性锁紧机构(132)，弹性锁紧机构(132)的内壁压住定位珠(1323)，定位珠(1323)将球面(1312)压在锥孔(13311)的锥形底面(133112)上；泵头座(12)上设有至少两个通孔(121)，通过通孔(121)推压弹性锁紧机构(132)时，弹性锁紧机构(132)的内壁脱离定位珠(1323)；

弹性锁紧机构(132)包括：锥环(1321)、锁紧弹簧(1322)和卡圈(1324)；

锥环(1321)套设在定位珠(1323)和锥孔(13311)外部，卡圈(1324)卡在活塞杆(1331)外壁的卡圈槽(13313)内，锁紧弹簧(1322)设置在锥环(1321)和卡圈(1324)之间；锥环(1321)的内壁具有圆锥面，锥环(1321)的外侧设有台阶(13212)，通过通孔(121)推压弹性锁紧机构(132)时，推压在台阶(13212)上。

2.如权利要求1所述的液相色谱仪，其特征在于，

锥环(1321)的一端设有环形槽(13213)，锁紧弹簧(1322)的一端卡设在环形槽(13213)内。

3.如权利要求1所述的液相色谱仪，其特征在于，

围绕锥环(1321)的外侧设置有环形结构的台阶(13212)。

4.如权利要求1所述的液相色谱仪，其特征在于，

锥环(1321)的内壁由两个不同锥度的引导面连接而成。

5.如权利要求3所述的液相色谱仪，其特征在于，

泵头座(12)上设有两个通孔(121)，U型推杆通过两个通孔(121)推压在台阶(13212)上。

6.如权利要求1所述的液相色谱仪，其特征在于，

定位孔(13312)在锥孔(13311)外侧壁的直径大于在锥孔(13311)内侧壁的内直径。

7.如权利要求1至6任一项所述的液相色谱仪，其特征在于，

定位珠(1323)为三个，等间隔沿侧壁(133111)的圆周分布。

8.如权利要求1至6任一项所述的液相色谱仪，其特征在于，

锥孔(13311)的侧壁(13111)为圆柱侧面。

9.如权利要求1至6任一项所述的液相色谱仪，其特征在于，

锥孔(13311)的侧壁(133111)和锥形底面(133112)构成一个圆锥面。