CN113786645B - 一种管道一体式3d打印逆流色谱分离柱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道一体式3D打印逆流色谱分离柱，包括分离柱体，分离柱体通过3D打印技术一体成型，分离柱体内设有样品通道，分离柱体上设有入口、出口，分离柱体上设有料管固定部件；料管固定部件包括反作用部、空心压套、第一锥台块、第二锥台块，入口、出口均呈倒锥台状结构，第一锥台块、第二锥台块、空心压套依次堆叠设置，第一锥台块倒置，插入入口/出口中，第二锥台块正置，其大径侧和第二锥台块的大径侧抵接，空心压套的两端分别为A端、B端，其A端内壁呈锥台状，第二锥台块的小径侧至少部分地插入A端中，反作用部和分离柱体非螺纹且可拆卸地连接，空心压套和反作用部通过螺纹连接，第一锥台块、第二锥台块上分别设置有穿孔。

Description

一种管道一体式3D打印逆流色谱分离柱

技术领域

本发明涉及逆流色谱仪分离柱领域，具体来说是一种管道一体式3D打印逆流色谱分离柱。

背景技术

逆流色谱技术是一种应用在分离分析领域中的无固相载体的液液分配色谱技术，其原理是利用溶质分子在两相溶剂中的分配系数差异进行分离。分离柱是逆流色谱仪的核心部件，现有的分离柱大多为如下结构：包括一个绕管柱，所述绕管柱上绕设有聚四氟乙烯管，通常所述聚四氟乙烯管采用多层绕制的方式设置，即：当聚四氟乙烯管绕制完一层后，涂上速干胶对其进行固定，然后在第一层的基础上重复绕制，直至绕满螺旋管柱。这种结构一是聚四氟乙烯管的管径、角度等参数受限，进而对逆流色谱仪的分离效率的提升造成阻碍；二是速干胶固定效果有限，而分离柱工作时处于高速旋转状态，可能导致绕制好的多层结构被破坏，影响分离效果，并降低了聚四氟乙烯管的使用寿命。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于：提供一种管道一体式3D打印逆流色谱分离柱，所述分离柱采用3D打印技术一体成型。

为实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种管道一体式3D打印逆流色谱分离柱，包括分离柱体，所述分离柱体通过3D打印技术一体成型，所述分离柱体内一体成型有用于传输样品的样品通道，所述分离柱体上分别设置有和所述样品通道连通的入口、出口，所述分离柱体上还设置有和所述入口、出口一一对应的料管固定部件；

所述料管固定部件包括反作用部、空心压套、第一锥台块、第二锥台块，所述入口、出口结构一致，均呈倒锥台状结构，所述第一锥台块、第二锥台块、空心压套依次堆叠设置，所述第一锥台块倒置，至少部分地插入所述入口/出口中，所述第二锥台块正置，其大径侧和所述第一锥台块的大径侧抵接，所述空心压套的两端分别为A端、B端，其A端内壁呈锥台状，所述第二锥台块的小径侧至少部分地插入所述A端中，所述反作用部和所述分离柱体非螺纹且可拆卸地连接，所述空心压套和所述反作用部通过螺纹连接，所述反作用部用于转动所述空心压套压向所述第二锥台块时提供反作用力，所述第一锥台块、第二锥台块上分别设置有和所述空心压套同轴心并用于供管道穿过的穿孔。

进一步地，所述反作用部包括固定块、限位腔，所述限位腔开设于所述分离柱体上，其为具有开口并且开口小于内部的结构，所述空心压套和所述固定块通过螺纹连接，所述固定块的侧壁上设置有用于和所述限位腔的内壁抵接防止所述固定块从所述限位腔中脱离的限位板，所述限位腔的开口轮廓和所述固定块、限位板的轮廓相适配，并且，所述限位腔内部腔体的周向设置有凸台结构，该凸台结构与限位板抵接，用于限定固定块在限位腔内周向旋转范围。

进一步地，所述第二锥台块上的穿孔内径小于所述第一锥台块上的穿孔内径以及所述空心压套的内径。

进一步地，所述空心压套的侧壁上设置有抵接凸台，所述抵接凸台的底部和所述固定块的顶部抵接。

进一步地，所述入口/出口的端口设置于所述限位腔中，所述固定块呈圆柱状结构，所述固定块、空心压套、第二锥台块以及所述第一锥台块的轴心线共线。

进一步地，所述限位腔的底壁上围绕所述固定块的周向设置有限位凸台。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、分离柱体通过3D打印技术一体成型，其内部一体成型的样品通道即可作为液体通道，使用寿命相比聚四氟乙烯管更长，再有，所述样品通道的横截面形状、角度等参数相比于聚四氟乙烯管可选择面更广。

2、料管固定部件通过非螺纹连接方式和所述分离柱体连接，增加了所述分离柱体的使用寿命，并且，非螺纹连接结构使得所述料管固定件可以选用加工性、刚性、耐磨性更好的材料制作，而所述分离柱体可以选用密度更低、3D打印性能更好的材料制作，这样所得到的复合材料分离柱整体的接头密封性更好、质量更小、性价比更高。

附图说明

图1为本发明管道一体式3D打印逆流色谱分离柱外部结构图；

图2为本发明管道一体式3D打印逆流色谱分离柱内部结构图；

图3为固定块结构图。

附图标记列表

1-分离柱体，2-固定块，3-空心压套，4-第二锥台块，5-第一锥台块，6-样品通道，7-限位腔，8-抵接凸台，9-限位凸台，10-限位板。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的 实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语 “上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接 ；可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1~2所示，一种管道一体式3D打印逆流色谱分离柱，包括分离柱体1，所述分离柱体1通过3D打印技术一体成型，所述分离柱体1内一体成型有用于传输样品的样品通道6，所述分离柱体1上分别设置有和所述样品通道6连通的入口、出口，所述分离柱体1上还设置有和所述入口、出口一一对应的料管固定部件；

所述料管固定部件包括反作用部、空心压套3、第一锥台块5、第二锥台块4，所述入口、出口结构一致，均呈倒锥台状结构，所述第一锥台块5、第二锥台块4、空心压套3依次堆叠设置，所述第一锥台块5倒置，至少部分地插入所述入口/出口中，所述第二锥台块4正置，其大径侧和所述第一锥台块5的大径侧抵接，所述空心压套3的两端分别为A端、B端，其A端内壁呈锥台状，所述第二锥台块4的小径侧至少部分地插入所述A端中，所述反作用部和所述分离柱体1非螺纹且可拆卸地连接，所述空心压套3和所述反作用部通过螺纹连接，所述反作用部用于转动所述空心压套3压向所述第二锥台块4时提供反作用力，所述第一锥台块5、第二锥台块4上分别设置有和所述空心压套3同轴心并用于供管道穿过的穿孔。

本发明的工作原理为：本发明中的分离柱体1通过3D打印技术一体成型，相比于现有技术，一是不需缠绕原有的聚四氟乙烯管作为液体通道，其内部一体成型的样品通道6即可作为液体通道，使用寿命相比聚四氟乙烯管更长，再有，所述样品通道6的横截面形状、角度等参数相比于聚四氟乙烯管可选择面更广，便于研究。

现有的分离柱在输入管路、输出管路与其连接时大多通过螺纹连接，具体而言，在分离柱上开设螺纹孔，通过螺栓将输入管路、输出管路固定于分离柱上。而分离柱大多为非金属材料，其疲劳强度相比于金属材料更低，长期使用后，分离柱上的螺纹结构可能被损坏，进而导致分离柱损坏、出现泄漏等问题，本发明中的料管固定部件不需螺纹即可和所述分离柱体1连接，增加了所述分离柱体1的使用寿命，并且，非螺纹连接结构使得所述料管固定件可以选用加工性、刚性、耐磨性更好的材料制作，例如所述料管固定部件可以采用金属材料制成，而所述分离柱体1可以选用密度更低、3D打印性能更好的材料制作，这样所得到的复合材料分离柱整体可达到接头密封性更好、质量更小、性价比更高的效果。

所述料管固定部件工作时，将料管依次穿过所述空心压套3、第二锥台块4、第一锥台块5，使其和所述分离柱体1内的样品通道6连通，随后拧动所述空心压套3，在所述反作用部的反作用力的作用下所述空心压套3逐渐向所述第二锥台块4压紧，进而所述空心压套3、第二锥台块4、第一锥台块5以及入口/出口的内壁四者相互之间的间隙被压紧，使得所述空心压套3、第二锥台块4、第一锥台块5以及入口/出口内壁形成密封良好的通道， 再有，所述第二锥台块4的小径侧在所述空心压套3的A的内壁挤压作用下逐渐缩小，料管和所述第二锥台块4内部形成过盈配合，使得料管外壁和所述第二锥台块4内壁之间的间隙被密封，防止漏液。

如图2~3所示，进一步地，所述反作用部包括固定块2、限位腔7，所述限位腔7开设于所述分离柱体1上，其为具有开口并且开口小于内部的结构，所述空心压套3和所述固定块2通过螺纹连接，所述固定块2的侧壁上设置有用于和所述限位腔7的内壁抵接防止所述固定块2从所述限位腔7中脱离的限位板10，所述限位腔7的开口轮廓和所述固定块2、限位板10的轮廓相适配，并且，所述限位腔7内部腔体的周向设置有凸台结构，该凸台结构与限位板10抵接，用于限定固定块2在限位腔7内周向旋转范围。

将所述固定块2至少部分地插入所述限位腔7中，使得所述固定块2侧壁上的限位板10完全处于所述限位腔7中，然后旋转所述固定块2使其限位板10与限位腔7中凸台结构抵接，实现周向限位，在这之后拧动所述空心压套3，使得固定块2在所述空心压套3的反作用力下与分离柱体1抵接在一起，然后向限位腔7中灌入胶水，使固定块2在限位腔7进一步胶固连接，以避免空心压套3反复装拆引起固定块2旋转松动，这种结构实现了金属材料固定块与3D打印非金属材料分离柱的可靠连接，增加了料管进出口密封处的材料强度，再有，不需精密配合，降低了加工难度。

进一步地，所述第二锥台块4上的穿孔内径小于所述第一锥台块5上的穿孔内径以及所述空心压套3的内径。

所述第二锥台块4的穿孔内径更小使得所述第二锥台块4和其中的料管更易形成过盈配合，减少了所述空心压套3的行程，避免所述分离柱体1受到过度挤压而发生结构损坏。

进一步地，所述空心压套3的侧壁上设置有抵接凸台8，所述抵接凸台8的底部和所述固定块2的顶部抵接。

所述抵接凸台8对所述分离柱体1起到保护作用，当所述空心压套3拧动至指定位置后，所述抵接凸台8和所述固定块2抵接，防止过度拧动所述空心压套3对所述分离柱体1造成损伤。

进一步地，所述入口/出口的端口设置于所述限位腔7中，所述固定块2呈圆柱状结构，所述固定块2、空心压套3、第二锥台块4以及所述第一锥台块5的轴心线共线。

在这种结构下，所述空心压套3、第一锥台块5、第二锥台块4以及所述入口/出口的锥面受力平均，既保证了密封效果，又避免了锥面被损坏。

进一步地，所述限位腔7的底壁上围绕所述固定块2的周向设置有限位凸台9。

所述限位凸台9对所述固定块2起到限位作用，既方便安装时对所述固定块2定位，又可防止拧动所述空心压套3时，所述固定套发生倾斜，进而避免了所述空心压套3发生倾斜。

进一步地，所述样品通道6的横截面呈矩形。

所述取样管中固定相与流动相之间为两相界面，即两相充分混合的区域，所述样品通道6矩形的横截面消除了固定相体量对于两相界面大小的不利影响，使得两相界面大小始终处于保持最大，达到了保证两相在径向充分混合的有益效果。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实说明书中实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (6)

1.一种管道一体式3D打印逆流色谱分离柱，其特征在于：包括分离柱体（1），所述分离柱体（1）通过3D打印技术一体成型，所述分离柱体（1）内一体成型有用于传输样品的样品通道（6），所述分离柱体（1）上分别设置有和所述样品通道（6）连通的入口、出口，所述分离柱体（1）上还设置有和所述入口、出口一一对应的料管固定部件；

所述料管固定部件包括反作用部、空心压套（3）、第一锥台块（5）、第二锥台块（4），所述入口、出口结构一致，均呈倒锥台状结构，所述第一锥台块（5）、第二锥台块（4）、空心压套（3）依次堆叠设置，所述第一锥台块（5）倒置，至少部分地插入所述入口/出口中，所述第二锥台块（4）正置，其大径侧和所述一锥台块（5）的大径侧抵接，所述空心压套（3）的两端分别为A端、B端，其A端内壁呈锥台状，所述第二锥台块（4）的小径侧至少部分地插入所述A端中，所述反作用部和所述分离柱体（1）非螺纹且可拆卸地连接，所述空心压套（3）和所述反作用部通过螺纹连接，所述反作用部用于转动所述空心压套（3）压向所述第二锥台块（4）时提供反作用力，所述第一锥台块（5）、第二锥台块（4）上分别设置有和所述空心压套（3）同轴心并用于供管道穿过的穿孔。

2.根据权利要求1所述的一种管道一体式3D打印逆流色谱分离柱，其特征在于：所述反作用部包括固定块（2）、限位腔（7），所述限位腔（7）开设于所述分离柱体（1）上，其为具有开口并且开口小于内部的结构，所述空心压套（3）和所述固定块（2）通过螺纹连接，所述固定块（2）的侧壁上设置有用于和所述限位腔（7）的内壁抵接并防止所述固定块（2）从所述限位腔（7）中脱离的限位板（10），所述限位腔（7）的开口轮廓和所述固定块（2）、限位板（10）的轮廓相适配，并且，所述限位腔（7）内部腔体的周向设置有凸台结构，该凸台结构与限位板（10）抵接，用于限定固定块（2）在限位腔（7）周向旋转范围。

3.根据权利要求1所述的一种管道一体式3D打印逆流色谱分离柱，其特征在于：所述第二锥台块（4）上的穿孔内径小于所述第一锥台块（5）上的穿孔内径以及所述空心压套（3）的内径。

4.根据权利要求2所述的一种管道一体式3D打印逆流色谱分离柱，其特征在于：所述空心压套（3）的侧壁上设置有抵接凸台（8），所述抵接凸台（8）的底部和所述固定块（2）的顶部抵接。

5.根据权利要求2所述的一种管道一体式3D打印逆流色谱分离柱，其特征在于：所述入口/出口的端口设置于所述限位腔（7）中，所述固定块（2）呈圆柱状结构，所述固定块（2）、空心压套（3）、第二锥台块（4）以及所述第一锥台块（5）的轴心线共线。

6.根据权利要求2所述的一种管道一体式3D打印逆流色谱分离柱，其特征在于：所述限位腔（7）的底壁上围绕所述固定块（2）的周向设置有限位凸台（9）。

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