CN111948312B - 一种高效高速分析型逆流色谱仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效高速分析型逆流色谱仪，是在现有的色谱仪上设置金属解绕架和动平衡调节板；金属解绕架包括金属座、金属直管、中心轴油塞、两个对称设置的金属弯管和两个分离柱油塞，金属弯管的一端与金属座固定连接，分离柱油塞的一端与分离柱的中心孔胀紧连接，分离柱油塞的另一端设置于金属弯管的另一端内，金属直管的一端与金属座固定连接，中心轴油塞的一端与中心轴的一端胀紧连接，中心轴油塞的另一端设置于金属直管的另一端内，金属直管和两个金属弯管均连通，金属直管和两个金属弯管内均设置有填充油脂的内衬软管；金属座与行星架通过动平衡调节板连接。该色谱仪可实现超高速转速下的逆流色谱分离，同时满足体积小、可靠性强的特点。

Description

一种高效高速分析型逆流色谱仪

技术领域

本发明涉及分析型逆流色谱仪技术领域，具体为一种高效高速分析型逆流色谱仪。

背景技术

逆流色谱技术是二十世纪七十年代发展起来的一种连续高效的液-液分配色谱分离技术,其通过同时公转与自转的同步行星式运动产生二维力场，保留两相中的一相为固定相，在高速旋转过程中实现分离萃取。

由于逆流色谱技术需要产生同时公转与自转的二维力场，现有技术中的逆流色谱仪常选用行星齿轮机构作为主体结构（例如PCT专利WO03/086639A2公开的结构），这类逆流色谱仪的结构包括支撑板、驱动机构、行星架、空心的中心轴和flyleads解绕管，驱动机构和中心轴均固定设置在支撑板上，中心轴上设置有太阳轮，行星架上可转动的设置有行星轮，行星轮和太阳轮啮合，flyleads解绕管的两端分别与中心轴的一端和分离柱的中心连通。分离柱上缠绕设置有取样管，取样管的两端从分离柱的中心穿出，其后依次穿过flyleads解绕管和中心轴，从中心轴的另一端穿出形成进料口和出料口。在使用时，驱动装置驱动行星架转动，行星架带动分离柱绕中心轴公转，因行星轮与太阳轮啮合，行星架公转时行星轮又带动分离柱完成自转。在上述公转和自转过程中，配置合适的太阳轮与行星轮的速比，在flyleads解绕管的作用下可以实现取样管的自动解绕过程。对于这种结构的逆流色谱仪而言，其转子转速越高、分离柱柱容量越大，缠绕在分离柱上的螺旋管内部两相的分配能力以及固定相保留就越高，溶质样品加载能力及其组分之间的分离度越好。

对于实验室环境下的分析型逆流色谱仪而言，为了能在通入样品后在极短的时间内完成分离，满足部分具体实验的现实要求，往往需要逆流色谱仪同时具备转速高、体积小、可靠性强的特点。而现有技术中的逆流色谱仪由于采用的flyleads解绕管进行解绕，其在稍高转速下（超过2500r/min时）就很容易出现疲劳破坏，继而导致整个逆流色谱过程中断，分离无法进行，现有技术的逆流色谱仪并不能实现超高转速的分离。同时，现有技术中的逆流色谱仪受flyleads解绕管的结构限制，只能采用悬臂结构设置；尤其是在超高转速下，flyleads解绕管的重心位置会随着转动过程而有一定的变化，使得整体动平衡难以保证，设备运转时平稳性差、可靠性低。另外，在一些实验环境下，除了要求色谱仪满足超高速分离的能力，还对样品的分离量有着一定的要求，而现有技术中的逆流色谱仪由于flyleads解绕管结构限制，只能利用单个分离柱（若两个分离柱同时使用，两个分离柱引出的flyleads解绕管在高速运转下会相互干涉），若要满足实验分析要求只能通过增大分离柱柱容量来实现，这又将导致设备的体积变大，不适于实验室环境下的操作使用，同时体积变大后设备的动平衡还不易保证，设备的稳定性差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高效高速分析型逆流色谱仪，其可实现超高速转速下的逆流色谱分离，能快速分离实验所需的样品，且同时满足体积小、可靠性强的特点，满足实验室环境下分析型逆流色谱仪的使用要求。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种高效高速分析型逆流色谱仪，包括转子机构、第一支撑板和驱动机构，所述转子机构包括行星架和空心的中心轴，所述驱动机构和中心轴均固定设置在所述第一支撑板上，所述驱动机构用于驱动所述中心轴转动，所述中心轴上固定套接有太阳轮，所述行星架上可转动的设有两个行星轮，两个所述行星轮均与所述太阳轮啮合，两个所述行星轮对称设置于所述太阳轮的两侧，两个所述行星轮上均固定设置有分离柱；

还包括金属解绕架和动平衡调节板；

所述金属解绕架包括金属座、金属直管、中心轴油塞、两个金属弯管、和两个分离柱油塞，

两个所述金属弯管对称设置于所述金属座的两侧，所述金属弯管的一端与所述金属座固定连接，所述分离柱油塞的一端与所述分离柱的中心孔胀紧连接，所述分离柱油塞的另一端设置于所述金属弯管远离所述金属座的一端内，

所述金属直管的一端与所述金属座固定连接，所述中心轴油塞的一端与所述中心轴的一端胀紧连接，所述中心轴油塞的另一端设置于所述金属直管远离所述金属座的一端内，

所述中心轴油塞和分离柱油塞上均开设有用于穿过取样管的穿管孔，

所述金属座内开设有连通通道，所述连通通道用于使所述金属直管和两个所述金属弯管均连通，所述金属直管和两个所述金属弯管内均设置有内衬软管，所述连通通道和内衬软管内均填充有油脂；

所述动平衡调节板的中心与所述金属座固定连接，所述动平衡调节板的边缘与所述行星架固定连接，所述动平衡调节板上开设有若干动平衡调节孔位。

进一步的，所述金属弯管的直径和金属直管的直径均小于所述连通通道的直径。

进一步的，所述分离柱的中心孔内设置有轴承A，所述金属弯管远离所述金属座的一端穿设于所述轴承A的内圈内，所述金属弯管的外径小于所述轴承A的内圈直径。

进一步的，所述中心轴内设置有轴承B，所述金属直管远离所述金属座的一端穿设于所述轴承B的内圈内，所述金属直管的外径小于所述轴承B的内圈直径。

进一步的，还包括筒状的防护罩，所述太阳轮、行星轮、分离柱、金属解绕架均设置于所述防护罩内，所述防护罩的两端分别与所述动平衡调节板和所述行星架连接。

进一步的，还包括辅助支撑轴和第二支撑板，所述辅助支撑轴的一端与所述动平衡调节板远离所述金属座一侧的中心固定连接，所述辅助支撑轴的另一端与所述第二支撑板可转动的连接。

本发明的有益效果是：

该高效高速分析型逆流色谱仪同时具备高转速、体积小、可靠性强的特点，尤其适用于实验室环境下分析用色谱分离。

相比于现有技术中的逆流色谱仪，该高效高速分析型逆流色谱仪取消了flyleads解绕管，而设置金属解绕架并搭配胀紧连接的分离柱油塞和中心轴油塞来对取样管进行解绕，结构强度可以满足超高速旋转分离的需要，不会因疲劳破坏造成分离中断。

金属解绕架整体呈对称结构，有利于保证超高速旋转下的动平衡性，同时还可以实现两个分离柱同时解绕，即两个分离柱可以同时对样品进行分离，在不改变设备体积的情况下扩大柱容量，满足实验室分析环境的使用需求。

金属解绕架的金属直管和金属弯管内均设置有内衬软管，取样管穿设于内衬软管内，并在取样管外填充有油脂，一方面利用内衬软管的软性材质特点和油脂的润滑作用，可以有效防止在高速运转下取样管的磨损损坏；另一方面可以利用油脂的粘性对取样管的位置进行一定的限制，减少取样管在设备高速转动时的晃动，继而减少其对设备动平衡的影响，增强设备运转的可靠性。

设置动平衡调节板，金属解绕架与行星架通过动平衡调节板连接，既使金属解绕架能在动平衡调节板的带动下随分离柱公转而同步转动，由不与空心的中心轴直接连接，避免了高速旋转时对空心的中心轴造成的应力损伤。动平衡调节板上开设有若干动平衡调节孔位，可在穿管完成时根据需要对装置的动平衡进行调节，完成一次动平衡调节后可以确保设备的稳定运转，使用方便，可靠性强。

金属弯管和金属直管的直径均略大于取样管以方便穿管，同时金属弯管和金属直管的直径均小于连通通道的直径，避免取样管与连通通道内的拐角部位接触磨损。

设置轴承A和轴承B，轴承A的内圈直径大于金属弯管的外径，轴承B的内圈直径大于金属直管的外径，使得取样管穿管和设备组装方便，并同时对变形的金属直管或金属直管进行限位，增强设备运转时的可靠性。

设置防护罩，一方面利用防护罩、动平衡调节板和行星架的端板形成一个相对封闭的空间，避免设备高速运转时有外界杂物卷入传动部件，影响设备的动平衡甚至于造成传动卡滞导致分离过程中断；另一方面，防护罩设置呈筒状对外界而言，操作环境也更为安全。防护罩上靠设备整体中部位置可设置皮带轮槽，驱动装置可直接对防护罩进行驱动，设备的动平衡性和可靠性更好。

设置有辅助支撑轴和第二支撑板，将现有技术中的转子机构由悬臂支撑改为简支支撑，能适应于更高速度的运转，有利于提高高速转动时的稳定性和可靠性。

附图说明

图1为本发明一种高效高速分析型逆流色谱仪的整体结构示意图；

图2为本发明一种高效高速分析型逆流色谱仪中转子机构的分解结构示意图；

图3为本发明一种高效高速分析型逆流色谱仪中金属解绕架部件的整体结构示意图；

图4为本发明一种高效高速分析型逆流色谱仪中金属解绕架的分解结构示意图；

图5为本发明一种高效高速分析型逆流色谱仪的整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1至图5所示，一种高效高速分析型逆流色谱仪是在现有技术中行星式逆流色谱仪的结构基础上进行改进，以满足实验室环境下分析型逆流色谱仪超高转速分离的需要。

现有技术中的逆流色谱仪包括转子机构100、第一支撑板200和驱动机构300，转子机构100包括行星架110和空心的中心轴120，驱动机构300和中心轴120均固定设置在第一支撑板200上，驱动机构300用于驱动中心轴120转动。在中心轴120上固定套接有太阳轮121，行星架110上可转动的设有两个行星轮111，两个行星轮111均与太阳轮121啮合，两个行星轮111对称设置于太阳轮121的两侧，两个行星轮111上均固定设置有分离柱112。

本发明一种高效高速分析型逆流色谱仪在上述结构基础上，还包括金属解绕架130和动平衡调节板140。

金属解绕架130包括金属座131、金属直管132、中心轴油塞135、两个金属弯管133、和两个分离柱油塞136。两个金属弯管133对称设置于金属座131的两侧。金属弯管133的一端与金属座131固定连接，分离柱油塞136的一端与分离柱112的中心孔胀紧连接，分离柱油塞136的另一端设置于金属弯管133远离金属座131的一端内。金属直管132的一端与金属座131固定连接，中心轴油塞135的一端与中心轴120的一端胀紧连接，中心轴油塞135的另一端设置于金属直管132远离金属座131的一端内。在中心轴油塞135和分离柱油塞136上均开设有用于穿过取样管的穿管孔。

在金属座131内开设有连通通道，连通通道用于使金属直管132和两个金属弯管133均连通，金属直管132和两个金属弯管133内均设置有内衬软管134，连通通道和内衬软管134内均填充有油脂。动平衡调节板140的中心与金属座131固定连接，动平衡调节板140的边缘与行星架110固定连接，动平衡调节板140上开设有若干动平衡调节孔位141。

该高效高速分析型逆流色谱仪在使用时，两个分离柱112上均可缠绕取样管，取样管的两端从开设于分离柱油塞136上的穿管孔穿入金属弯管133内的内衬软管134，其后依次穿过金属座131上的连通通道、金属直管132内的内衬软管134、开设于中心轴油塞135上的穿管孔后由中心管120的另一端穿出。

相比于现有技术中的逆流色谱仪，该高效高速分析型逆流色谱仪取消了flyleads解绕管，而设置金属解绕架130搭配胀紧连接的分离柱油塞136和中心轴油塞135来对取样管进行解绕，结构强度可以满足超高速旋转分离的需要，不会因疲劳破坏造成分离中断。

金属解绕架130包括金属直管132和两个对称设置的金属弯管133，一方面，其整体呈对称结构，有利于保证超高速旋转下的动平衡性，另一方面可以实现两个分离柱112同时解绕，即两个分离柱112可以同时对样品进行分离（在分离时分别将缠绕在两个分离柱112上的进料管的端部连通，即可扩大成两倍的分离能力），在不改变设备体积的情况下扩大柱容量，满足实验室分析环境的使用需求。

在金属直管132和金属弯管133内均设置有内衬软管134，取样管穿设于内衬软管134内，并在取样管外填充有油脂，一方面利用内衬软管134的软性材质特点和油脂的润滑作用，可以有效防止在高速运转下取样管的磨损损坏；另一方面可以利用油脂的粘性对取样管的位置进行一定的限制，减少取样管在设备高速转动时的晃动，继而减少其对设备动平衡的影响，增强设备运转的可靠性。因整个金属弯管133和金属直管132中的内衬软管134内填充有润滑油脂，为避免油脂在高速运转时被甩出，故设置使中心轴油塞135的一端插入金属直管132内并设置使分离柱油塞136的一端插入金属弯管133内，再次利用油塞可对油脂进行阻挡，避免其甩出。具体实施时，金属弯管133设置呈直角弯管，在设备高速旋转时，油脂受离心力方向为沿分离柱自转的径向方向，故其甩出的油脂并不多，仅需将油塞插入金属弯管133内，并调节使分离柱外壁与金属弯管133内壁的间隙适宜即可完成有效的阻挡。

设置动平衡调节板140，金属解绕架130与行星架110通过动平衡调节板连接，使金属解绕架130能在动平衡调节板140的带动下随分离柱公转而同步转动，相比于现有技术中flyleads解绕管的连接结构而言，金属解绕架130并不直接与中心轴120连接，避免了采用高刚性金属解绕架130后在高速旋转时对空心的中心轴120造成的应力损伤。动平衡调节板140上开设有若干动平衡调节孔位141，在完成取样管穿管后可以通过在动平衡调节孔位141位置加装配重块完成动平衡的调节，并且据上述可知，该设备在运转过程中整个装置内不再有晃动部件，即完成一次动平衡调节后可以确保设备的稳定运转，使用方便，可靠性强。

进一步的，金属弯管133的直径和金属直管132的直径均小于连通通道的直径，在具体实施时可设置金属弯管133的直径和金属直管132的直径略微大于取样管直径，方便穿管和限制取样管晃动，而设置使连通通道直径更大则有利于取样管在连通通道内弯转，避免取样管与连通通道内的拐角部位接触磨损。

进一步的，分离柱112的中心孔内设置有轴承A138，金属弯管133远离金属座131的一端穿设于轴承A138的内圈内，金属弯管133的外径小于轴承A138的内圈直径，方便金属弯管133插入轴承A138的内圈内。而在具体实施时，随着长时间高速旋转，金属弯管133长时间受离心力作用难免出现一定的应力变形，设置轴承A138除了方便安装插入外还可在金属弯管133变形后对其进行阻挡限位，确保分离过程的可靠性。同样的，中心轴120内设置有轴承B137，金属直管132远离金属座131的一端穿设于轴承B137的内圈内，金属直管132的外径小于轴承B137的内圈直径，也使得取样管穿管和设备组装方便，并同时对变形的金属直管132进行限位。

进一步的，相比于现有技术的逆流色谱仪，该装置还包括筒状的防护罩150。前述太阳轮121、行星轮111、分离柱112、金属解绕架130均设置于防护罩150内，防护罩150的两端分别与动平衡调节板140和行星架110可拆卸的连接。因该色谱仪需要进行超高速旋转，设置筒状防护罩150可以将太阳轮121、行星轮111等传动部件遮蔽于内，利用防护罩150、动平衡调节板140和行星架110的端板形成一个相对封闭的空间，避免设备高速运转时有外界杂物卷入传动部件，影响设备的动平衡甚至于造成传动卡滞导致分离过程中断；另一方面，防护罩150设置呈筒状对外界而言，操作环境也更为安全。具体实施时，防护罩150上靠设备整体正中位置可设置皮带轮槽，驱动装置300可直接对防护罩150进行驱动，相对于现有技术中从端部驱动行星架110转动的方式，设备的动平衡性和可靠性更好。

进一步的，高效高速分析型逆流色谱仪，还设置有辅助支撑轴400和第二支撑板210，辅助支撑轴400的一端与动平衡调节板140远离金属座131一侧的中心固定连接，辅助支撑轴400的另一端与第二支撑板210可转动的连接。在实施时，第二支撑板210与第一支撑板200相对设置，第二支撑板210上设置有轴承座410，辅助支撑轴400远离动平衡调节板140的一端通过轴承与第二支撑板210连接。通过上述设置，将现有技术中的转子机构由悬臂支撑改为简支支撑，能适应于更高速度的运转，有利于提高高速转动时的稳定性和可靠性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种高效高速分析型逆流色谱仪，包括转子机构（100）、第一支撑板（200）和驱动机构（300），所述转子机构（100）包括行星架（110）和空心的中心轴（120），所述驱动机构（300）和中心轴（120）均固定设置在所述第一支撑板（200）上，所述驱动机构（300）用于驱动所述中心轴（120）转动，所述中心轴（120）上固定套接有太阳轮（121），所述行星架（110）上可转动的设有两个行星轮（111），两个所述行星轮（111）均与所述太阳轮（121）啮合，两个所述行星轮（111）对称设置于所述太阳轮（121）的两侧，两个所述行星轮（111）上均固定设置有分离柱（112）；

其特征在于，还包括金属解绕架（130）和动平衡调节板（140）；

所述金属解绕架（130）包括金属座（131）、金属直管（132）、中心轴油塞（135）、两个金属弯管（133）、和两个分离柱油塞（136），

两个所述金属弯管（133）对称设置于所述金属座（131）的两侧，所述金属弯管（133）的一端与所述金属座（131）固定连接，所述分离柱油塞（136）的一端与所述分离柱（112）的中心孔胀紧连接，所述分离柱油塞（136）的另一端设置于所述金属弯管（133）远离所述金属座（131）的一端内，

所述金属直管（132）的一端与所述金属座（131）固定连接，所述中心轴油塞（135）的一端与所述中心轴（120）的一端胀紧连接，所述中心轴油塞（135）的另一端设置于所述金属直管（132）远离所述金属座（131）的一端内，

所述中心轴油塞（135）和分离柱油塞（136）上均开设有用于穿过取样管的穿管孔，

所述金属座（131）内开设有连通通道，所述连通通道用于使所述金属直管（132）和两个所述金属弯管（133）均连通，所述金属直管（132）和两个所述金属弯管（133）内均设置有内衬软管（134），所述连通通道和内衬软管（134）内均填充有油脂；

所述动平衡调节板（140）的中心与所述金属座（131）固定连接，所述动平衡调节板（140）的边缘与所述行星架（110）固定连接，所述动平衡调节板（140）上开设有若干动平衡调节孔位（141）。

2.根据权利要求1所述的一种高效高速分析型逆流色谱仪，其特征在于，所述金属弯管（133）的直径和金属直管（132）的直径均小于所述连通通道的直径。

3.根据权利要求1所述的一种高效高速分析型逆流色谱仪，其特征在于，所述分离柱（112）的中心孔内设置有轴承A（138），所述金属弯管（133）远离所述金属座（131）的一端穿设于所述轴承A（138）的内圈内，所述金属弯管（133）的外径小于所述轴承A（138）的内圈直径。

4.根据权利要求3所述的一种高效高速分析型逆流色谱仪，其特征在于，所述中心轴（120）内设置有轴承B（137），所述金属直管（132）远离所述金属座（131）的一端穿设于所述轴承B（137）的内圈内，所述金属直管（132）的外径小于所述轴承B（137）的内圈直径。

5.根据权利要求1所述的一种高效高速分析型逆流色谱仪，其特征在于，还包括筒状的防护罩（150），所述太阳轮（121）、行星轮（111）、分离柱（112）、金属解绕架（130）均设置于所述防护罩（150）内，所述防护罩（150）的两端分别与所述动平衡调节板（140）和所述行星架（110）连接。

6.根据权利要求1所述的一种高效高速分析型逆流色谱仪，其特征在于，还包括辅助支撑轴（400）和第二支撑板（210），所述辅助支撑轴（400）的一端与所述动平衡调节板（140）远离所述金属座（131）一侧的中心固定连接，所述辅助支撑轴（400）的另一端与所述第二支撑板（210）可转动的连接。

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