CN117420249A - 一种液相色谱混合器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液相色谱混合器，属于液相色谱仪装置技术领域，该液相色谱混合器，包括混合器壳体、连通管和混合组件；所述混合器壳体内部中空，所述混合器壳体具有入口端和出口端，所述混合组件通过所述连通管分别连接所述入口端和所述出口端，所述入口端和所述出口端分别与外部液体管路连接；所述混合组件包括嵌入槽和若干叠片，所述叠片可嵌入所述嵌入槽，所述叠片具有孔道和凹槽，所述孔道为六边形，所述凹槽与所述孔道连通；不同叠片上的所述孔道位置交错，多个所述叠片紧密贴合，并通过所述孔道和凹槽形成流动通路。该液相色谱混合器，可以改善流动液相的混合效果，提高液相色谱分析能力、强化液相色谱分析效果，实现液相色谱系统的优化。

Description

一种液相色谱混合器

技术领域

本发明涉及液相色谱仪装置技术领域，具体为一种液相色谱混合器。

背景技术

仪器分析化学作为其检验检测佐证事实重要技术手段，在当今社会发展中得到了长足的发展及进步，其中所包含的高效液相色谱具有高效的分离效果、快速的分析能力、便捷的应用方法，在仪器分析化学中占据着重要地位。

近年来，随着人们对医药、医疗的重视程度不断加深，对药物的敏感性及对自身的自我保护意识的不断加强，医药行业对药物的研发、制备要求更为严苛。因此对于能够佐证医药的检验工具分析仪器的使用上，将要求的更为严格，而高效液相色谱作为分析仪器中的“北斗之尊”，将面临着更加艰巨的挑战。

现市场中液相色谱混合器主要应用于高端的液相色谱仪器中，其形式根据不同厂家设计也是多种多样的，但是大多数该类产品均采用增加管路式、填充式、变径式，以实现将两种以上液体进行混合，而结构上往往使得混合器体积较大安装不便或者混合效果较差、密封性效果差、混合器容易进入杂质对混合液体污染的问题。

比如中国专利CN1484026A公开了一种用于液相色谱仪的混合器，该混合器具有孔道的三个金属板材以一定的顺序联接成一组，在一定位置处，孔道能够穿过三个金属板材而形成混合部分。将多个均具有混合部分的组集成在一起，使得在一定外置处，所有的孔道能穿过各个板材组。各个组有的混合部分为并联状态。

此外，中国专利CN202052482.U公开了一种静态混合器，由连接阀、空心螺钉、压环、混合器腔体、混合器螺钉、混合器密封垫片、混合器分配器、分流球、多个入液管、连接管、出液管等组成。至少两种溶剂经连接阀连通后进入混合器腔体。在混合器腔体内由两个混合器分配器分隔出的通孔中填充有多组分流球，4个相等大小的分流器球为一组，此4个分流球球心连接成正四面体形。混合液因分流球阻隔不断地分开聚合，在腔体内充分混合。根据实际流量，可使用串联管将2个或者多个混合器腔体串联使用以得到较合理的混合器容积。

上述专利涉及到的混合器为多腔体串联，并且为并排放置，由于混合器腔体是通过不锈钢管连接，使得混合器横向、纵向都较大，需要安装的空间较大，对于液相色谱系统来说便于安装，易于拆卸也是仪器使用中较为重要的一个因素。同时由于设计中缺少过滤，在使用中混入相应杂质于混合器中，很有可能导致混合器压力逐渐增大，清洗时相对麻烦。

综上所述，现有的用于液相色谱的静态混合器主要是通过体积变化、流路变化、流动方向变化等因素来实现两相或多相的混合，但是在应用中混合器的可调性、便于安装、安装空间小、混合效率高、在线过滤、混合温度的可控性等方面是混合器应用中的重要考察因素。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服以上困难，提出一种液相色谱混合器，旨在优化提升现有高效液相色谱混合、利用较小空间实现最短时间的混合均一性能，从而改善流动液相的混合效果，提高液相色谱分析能力、强化液相色谱分析效果，实现液相色谱系统的优化。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种液相色谱混合器，包括：混合器壳体、连通管和混合组件；

所述混合器壳体内部中空，所述混合器壳体具有入口端和出口端，所述混合组件通过所述连通管分别连接所述入口端和所述出口端，所述入口端和所述出口端分别与外部液体管路连接；

所述混合组件包括嵌入槽和若干叠片，所述叠片可嵌入所述嵌入槽，所述叠片具有孔道和凹槽，所述孔道为六边形，所述凹槽与所述孔道连通；

不同叠片上的所述孔道位置交错，多个所述叠片紧密贴合，并通过所述孔道和凹槽形成流动通路。

进一步的，所述孔道按照预定的大小、预定的位置进行设置，所述凹槽按照预定的形状、预定的深度、预定的宽度和预定的位置进行设置，多个所述叠片按照预定的次序进行叠合。

进一步的，所述嵌入槽和所述叠片相互契合，所述叠片为圆形，根据所述叠片直径的不同，所述叠片分为A类叠片和B类叠片，根据所述嵌入槽直径的不同，所述嵌入槽分为A类嵌入槽和B类嵌入槽；

根据所述叠片上的所述孔道的孔径和位置以及所述凹槽槽宽、槽深以及凹槽位置的不同，所述A类叠片分为A类一型叠片、A类二型叠片、A类三型叠片、A类四型叠片以及A类五型叠片；所述B类叠片分为B类一型叠片、B类二型叠片、B类三型叠片、B类四型叠片以及B类五型叠片；

同型叠片的孔道位置和凹槽位置相同。

进一步的，所述A类一型叠片、A类二型叠片、A类三型叠片、A类四型叠片以及A类五型叠片嵌入所述A类嵌入槽，形成A类混合模块；

所述B类一型叠片、B类二型叠片、B类三型叠片、B类四型叠片以及B类五型叠片嵌入所述B类嵌入槽，形成B类混合模块；

多个A类混合模块之间相互串联形成A类混合结构，多个B类混合模块之间相互串联形成B类混合结构；

多个所述A类混合结构相互并联，再与所述B类混合结构串联，形成所述混合组件。

进一步的，所述A类混合结构通过所述连通管连接所述入口端，所述B类混合结构通过所述连通管连接所述出口端。

进一步的，所述入口端和所述出口端均安装有管件活接头，所述管件活接头可与外部液体管路连接。

进一步的，所述液相色谱混合器还包括多个过滤垫，所述过滤垫由热塑性塑料制成，所述过滤垫上均匀分布有过滤孔，多个所述过滤垫分别设置在所述入口端与所述管件活接头之间、所述出口端与所述管件活接头之间。

进一步的，所述混合器壳体包括下衬垫和上衬垫，所述下衬垫和所述上衬垫紧密贴合，并通过螺栓固定连接形成所述混合器壳体。

进一步的，所述液相色谱混合器还包括加热罩，所述混合器壳体安装在所述加热罩内，所述加热罩设置有穿孔，供外部液体管路与所述入口端以及所述出口端连接，所述加热罩内设置加热元件和温度传感器，所述加热元件和所述温度传感器电连接。

进一步的，所述液相色谱混合器还包括固定支架和支撑立柱，所述固定支架和所述支撑立柱相互固定连接，所述支撑立柱与所述混合器壳体固定连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.通过单一叠片的孔道和凹槽设计、多个叠片在嵌入槽中的模块化堆叠设计，使得该液相色谱混合器的流动通路符合流体力学特征，对液体在运动路径、运动线速度、运动方向等多方面的调整，实现液体混合更高效，大大提高混合效果；

2.本发明以5种按照特殊规格设计的不同孔道位置的叠片堆叠组合混合结构，同时叠片上的孔道是以六边形为基准设计，能更好的实现液体的混合，大大提高混合效率；

3.通过多个所述A类混合结构相互并联，再与所述B类混合结构串联，从而该液相色谱混合器内部具有并联分流流路段转串联合流流路段，流经空间按照分散-聚合-分散的规律促使液体不停的在发生变化，在叠片与叠片之间穿插流过，更有效的促进液体的混合，提高混合效率，保证了流体流出时的均一性；

4.通过设置过滤垫，过滤垫上设置过滤孔，对混合前后的液体具有一定的过滤作用，对混合器内部也起到了一定的保护作用，而且过滤孔对于液体起到一定的改变流路的作用，也有促进混合的效果；

5.通过设置加热罩，可以从外部对混合器进行加热，保证该液相色谱混合器在较适宜的温度下工作，通过温度可控，以确保混合器内部液体在一定温度下有效混合，提高混合效率；

6.通过设置固定支架，提高混合效率，该液相色谱混合器便于安装拆卸。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例的液相色谱混合器的主视图示意图；

图2为本发明一个实施例的液相色谱混合器的主视剖面示意图；

图3中的(a)为本发明一个实施例的液相色谱混合器的A类一型叠片，(b)为本发明一个实施例的液相色谱混合器的A类二型叠片，(c)为本发明一个实施例的液相色谱混合器的A类三型叠片，(d)为本发明一个实施例的液相色谱混合器的A类四型叠片，(e)为本发明一个实施例的液相色谱混合器的A类五型叠片；

图4为本发明一个实施例的液相色谱混合器的过滤垫示意图；

图5为本发明一个实施例的液相色谱混合器的入口端/出口端的剖面示意图；

图6为本发明另一个实施例的液相色谱混合器安装加热外罩后示意图；

图7为本发明又一个实施例的液相色谱混合器的侧视图示意图；

图8为圆形孔道与六边形孔道叠片混合效率对比图；

图9为图8的局部放大图。

附图中各标号所代表的零部件说明如下：

1-混合器壳体，2-连通管，3-入口端，4-出口端，5-孔道，6-凹槽，7-A类嵌入槽，8-A类一型叠片，9-A类二型叠片，10-A类三型叠片，11-A类四型叠片，12-A类五型叠片，13-A类混合模块，14-B类混合模块，15-管件活接头，16-过滤垫，17-过滤孔，18-下衬垫，19-上衬垫，20-加热罩，21-加热元件，22-温度传感器，23-固定支架，24-支撑立柱，25-固定螺钉。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作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。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”或者“及/或”，其含义包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明：

如图1-5所示，一种液相色谱混合器，包括：混合器壳体1、连通管2和混合组件；

所述混合器壳体1内部中空，中空的腔体供液体进行混合，所述混合器壳体1具有入口端3和出口端4，所述混合组件通过所述连通管2分别连接所述入口端3和所述出口端4，所述入口端3和所述出口端4分别与外部液体管路连接；

所述混合组件包括嵌入槽和若干叠片，所述叠片可嵌入所述嵌入槽，所述叠片具有孔道5和凹槽6，所述孔道为六边形，所述凹槽6与所述孔道5连通。

如图8、图9所示为圆形孔道与六边形孔道叠片混合效率对比，根据基线脉动大小判定混合器混合的好坏，基线脉动越大混合越差，很明显叠片的孔道为六边形时的混合器的混合效果优于叠片的孔道为圆形时。

所述嵌入槽，目的是为了更有效的镶嵌叠片，限定叠片的位置，限定叠片的堆叠空间，防止叠片因压力过大或流量过大使得叠片发生变形及上下传动，观察每个叠片区域，可判断叠片数量、规律是否一致的，保证每台混合器的混合效果是一致的。

每一个叠片上不仅设计有特殊孔道，一侧表面还设定有一定的细小的凹槽，以便液体通过叠片上的孔道后，再经过叠片自身的细小凹槽，流进下一个叠片的孔道中，所以叠片必须按照规定的顺序进行排布。

不同叠片上的所述孔道5位置交错，多个所述叠片紧密贴合，并通过所述孔5道和凹槽6形成流动通路。

所述孔道5按照预定的大小、预定的位置进行设置，所述凹槽6按照预定的形状、预定的深度、预定的宽度和预定的位置进行设置，根据流体力学动量守恒定律，动能等于物体质量与速度的乘积，在液体经孔道5穿过凹槽6，再到达下一个孔道5的过程，经过叠片的液体在整个过程中发生了线速度、流动方向等一系列的不断变化，也是实现液体均一的混合的过程；

所述嵌入槽和所述叠片相互契合，所述叠片为圆形，根据所述叠片直径的不同，所述叠片分为A类叠片和B类叠片，根据所述嵌入槽直径的不同，所述嵌入槽分为A类嵌入槽7和B类嵌入槽；

根据所述叠片上的所述孔道5的孔径和位置以及所述凹槽6槽宽、槽深以及凹槽位置的不同，所述A类叠片分为A类一型叠片8、A类二型叠片9、A类三型叠片10、A类四型叠片11以及A类五型叠片12；所述B类叠片分为B类一型叠片、B类二型叠片、B类三型叠片、B类四型叠片以及B类五型叠片；

进一步的，所述A类一型叠片8、A类二型叠片9、A类三型叠片10、A类四型叠片11以及A类五型叠片12嵌入所述A类嵌入槽8，形成A类混合模块13；

所述B类一型叠片、B类二型叠片、B类三型叠片、B类四型叠片以及B类五型叠片嵌入所述B类嵌入槽，形成B类混合模块14；

多个A类混合模块之间相互串联形成A类混合结构，多个B类混合模块之间相互串联形成B类混合结构；

多个所述A类混合结构相互并联，再与所述B类混合结构串联，形成所述混合组件。

所述A类混合结构通过所述连通管2连接所述入口端3，所述B类混合结构通过所述连通管2连接所述出口端4。

在本发明的一个实施例中，5种不同的A类叠片，按照A类一型叠片8、A类二型叠片9、A类三型叠片10、A类四型叠片11以及A类五型叠片12的排列次序进行堆叠，形成A类混合模块13，5种不同的B类叠片，按照B类一型叠片、B类二型叠片、B类三型叠片、B类四型叠片以及B类五型叠片的排列次序进行堆叠，形成B类混合模块，

液体从A类一型叠片8上的孔道5流入，经过A类一型叠片8的凹槽6，流入A类二型叠片9上的孔道5，再经过A类二型叠片9上的凹槽6流入A类三型叠片10，以此类推，最后从A类五型叠片12的孔道流出，进入下一个A类混合结构或者B类混合结构；

据此，多个不同叠片按照预定的次序进行叠合，其中叠片的一面设置有凹槽6，叠片的另一面为平面，液体从上一个叠片的孔道5流入，并经上一个叠片的凹槽6流入下一个叠片的孔道5中，总的理念是液体从孔道较大的叠片流入，从孔道较小的叠片流出，实现液体穿过一个叠片的过程；

由于不同叠片中孔道5的大小和位置不断变化，不同叠片中凹槽6的形状、深度、宽度和位置也不断变化，因此液体在流经多个叠片组成的流动通路的过程中，整个流动通路是符合流体力学特征的，孔道5和凹槽6对液体在运动路径、运动线速度、运动方向等多方面的调整，实现液体混合更高效，大大提高混合效果。

多个A类混合模块串联成A类混合结构，多个A类混合结构形成并联的分流流路，使得液体在线性流速下、方向上、瞬间截面形态上发生变化，从而提高并联分流流路中的液体混合效果，再搭配每个A类混合模块内部的的液体流动通路，由于液体的体积、流路、流动方向发生较剧烈的变化，让液体以“平衡-剧烈-平稳”循环的状态通过多个A类混合模块，能更好的促进其混合效果，提高混合效率；

液体从入口端进入混合器，经过连通管进入A类混合结构，再进入的B类混合结构，液体再次经过体积、流路、流动方向的剧烈变化，实现再次的混合，最后从出口端流出，此时液体经历了先并联后串联的流路，完成了混合器的整套混合过程，此时液体的混合已经较为均一，实现了流路的“总-分-总”的设计理念，更有效的实现了液体分散混合的效果。

由于混合器内部流路由并联分流的两路又汇集成串联合流的一路的形式，在汇集后的串联合流段空间变大，因此在叠片孔道位置不变的情况下，叠片孔道按比例增大，也延长了叠片表面的细小凹槽，对合流后的液体有效地再次混合，即同型叠片的孔道位置和凹槽位置相同，比如A类一型叠片与B类一型叠片虽然直径不同，但在叠片中的孔道位置和凹槽位置一致。

需要说明的是，上述5种叠片依次进行堆叠形成一组，在嵌入槽中是多组这样的叠片填充的，串、并联两种嵌入槽装填的叠片仅是外径按相应比例放大；

由于同型叠片的孔道位置和凹槽位置相同，A类嵌入槽与B类嵌入槽，A类叠片与B类叠片的区别在于直径大小，B类嵌入槽和B类叠片在图中未示出。

所述入口端3和所述出口端4均安装有管件活接头15，所述管件活接头15可与外部液体管路连接。

所述液相色谱混合器还包括多个过滤垫16，多个所述过滤垫16分别设置在所述入口端3与所述管件活接头15之间、所述出口端4与所述管件活接头15之间。

所述过滤垫16由热塑性塑料制成，所述过滤垫16上均匀分布有过滤孔17。

优选的，所述过滤垫16由PEEK材料制成，过滤垫16对混合前及混合后的液体均起到一定的过滤作用，对混合器自身以及混合器后端连接的仪器都有一定的保护作用，当系统中混合器段的压力过大时，可以考虑更换过滤垫16，并且过滤垫16上设置的过滤孔17，对液体同样起到一定的促进混合的效果。

实施例2

如图6所示，在本发明的另一个实施例中，液相色谱混合器还包括加热罩20，所述混合器壳体1安装在所述加热罩20内，所述加热罩20设置有穿孔，供外部液体管路与所述入口端3以及所述出口端4连接，所述加热罩20内设置加热元件21和温度传感器22，所述加热元件21和所述温度传感器22电连接。

加热元件21可以使得加热罩20内部温度升高，通过热传递，温度会传导进入混合器内部，为液相色谱混合器提供一个较适宜的混合温度环境，使得液相色谱混合器内的混合液分子加速运动，促进混合，提高混合效率；所述的温度传感器22用于监控加热罩20内部的温度，由温度传感器22反馈的温度通过程序对加热元件21进行调节，以确保温度适应液体混合物质的性质，保证液相色谱混合器中环境温度的稳定性。

实施例3

如图7所示，在本发明的又一个实施例中，所述混合器壳体1包括下衬垫18和上衬垫19，所述下衬垫18和所述上衬垫19紧密贴合，并通过固定螺钉25固定连接形成所述混合器壳体1。

液相色谱混合器还包括固定支架23和支撑立柱24，所述固定支架23和所述支撑立柱24相互固定连接，所述支撑立柱24与所述混合器壳体1固定连接，通过固定支架，液相色谱混合器可以方便地在其他仪器或其他空间进行固定安装或悬挂。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种液相色谱混合器，其特征在于：包括混合器壳体、连通管和混合组件；

所述混合器壳体内部中空，所述混合器壳体具有入口端和出口端，所述混合组件通过所述连通管分别连接所述入口端和所述出口端，所述入口端和所述出口端分别与外部液体管路连接；

所述混合组件包括嵌入槽和若干叠片，所述叠片可嵌入所述嵌入槽，所述叠片具有孔道和凹槽，所述孔道为六边形，所述凹槽与所述孔道连通；

不同叠片上的所述孔道位置交错，多个所述叠片紧密贴合，并通过所述孔道和凹槽形成流动通路。

2.如权利要求1所述的液相色谱混合器，其特征在于：所述孔道按照预定的大小、预定的位置进行设置，所述凹槽按照预定的形状、预定的深度、预定的宽度和预定的位置进行设置，多个所述叠片按照预定的次序进行叠合。

3.如权利要求2所述的液相色谱混合器，其特征在于：所述嵌入槽和所述叠片相互契合，所述叠片为圆形，根据所述叠片直径的不同，所述叠片分为A类叠片和B类叠片，根据所述嵌入槽直径的不同，所述嵌入槽分为A类嵌入槽和B类嵌入槽；

根据所述叠片上的所述孔道的孔径和位置以及所述凹槽槽宽、槽深以及凹槽位置的不同，所述A类叠片分为A类一型叠片、A类二型叠片、A类三型叠片、A类四型叠片以及A类五型叠片；所述B类叠片分为B类一型叠片、B类二型叠片、B类三型叠片、B类四型叠片以及B类五型叠片；

同型叠片的孔道位置和凹槽位置相同。

4.如权利要求3所述的液相色谱混合器，其特征在于：所述A类一型叠片、A类二型叠片、A类三型叠片、A类四型叠片以及A类五型叠片嵌入所述A类嵌入槽，形成A类混合模块；

所述B类一型叠片、B类二型叠片、B类三型叠片、B类四型叠片以及B类五型叠片嵌入所述B类嵌入槽，形成B类混合模块；

多个A类混合模块之间相互串联形成A类混合结构，多个B类混合模块之间相互串联形成B类混合结构；

多个所述A类混合结构相互并联，再与所述B类混合结构串联，形成所述混合组件。

5.如权利要求4所述的液相色谱混合器，其特征在于：所述A类混合结构通过所述连通管连接所述入口端，所述B类混合结构通过所述连通管连接所述出口端。

6.如权利要求1所述的液相色谱混合器，其特征在于：所述入口端和所述出口端均安装有管件活接头，所述管件活接头可与外部液体管路连接。

7.如权利要求6所述的液相色谱混合器，其特征在于：所述液相色谱混合器还包括多个过滤垫，所述过滤垫由热塑性塑料制成，所述过滤垫上均匀分布有过滤孔，多个所述过滤垫分别设置在所述入口端与所述管件活接头之间，所述出口端与所述管件活接头之间。

8.如权利要求1所述的液相色谱混合器，其特征在于：所述混合器壳体包括下衬垫和上衬垫，所述下衬垫和所述上衬垫紧密贴合，并通过螺栓固定连接形成所述混合器壳体。

9.如权利要求1所述的液相色谱混合器，其特征在于：所述液相色谱混合器还包括加热罩，所述混合器壳体安装在所述加热罩内，所述加热罩设置有穿孔，供外部液体管路与所述入口端以及所述出口端连接，所述加热罩内设置加热元件和温度传感器，所述加热元件和所述温度传感器电连接。

10.如权利要求1所述的液相色谱混合器，其特征在于：所述液相色谱混合器还包括固定支架和支撑立柱，所述固定支架和所述支撑立柱相互固定连接，所述支撑立柱与所述混合器壳体固定连接。