CN202300950U

CN202300950U - 四元隔膜生物泵及其生物泵流速控制系统

Info

Publication number: CN202300950U
Application number: CN2011203751076U
Authority: CN
Inventors: 李国荣; 李健
Original assignee: SHANGHAI SUNYEAR SCIENTIFIC Inc
Current assignee: Rong Jie Bioengineering (Suzhou) Co., Ltd.
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2021-09-28

Abstract

一种生物制药技术领域的四元隔膜生物泵及其生物泵流速控制系统，该系统包括外壳及设置于其内部的四元隔膜生物泵、控制器和压力变送器，压力变送器管路与生物泵的出口管路相连，压力变送器的信号输出端与控制器的数据采集器的输入端与相连。所述四元隔膜生物泵包括：液体输入接口、液体输出接口、泵前腔体、单向阀、隔膜片阵列、斜面偏心轴轮、泵后腔体、电机安装座和电机。本装置针对膜过滤和低压层析系统，在原有四元隔膜生物泵的基础上，配置自动控制装置后，可按时间轴预设目标流速，进行流速精确控制，能将生物泵置于控制机壳外实施连接控制的同时可以对两个泵同时实施预设梯度流速实时控制，可用于自动配液装置。

Description

四元隔膜生物泵及其生物泵流速控制系统

技术领域

本实用新型涉及的是一种生物制药技术领域的装置，具体是一种实现稳定流速的四元隔膜生物泵及其生物泵流速控制系统。

背景技术

目前，在生物制药领域中，蠕动泵和柱塞泵流速相对较小，不能满足用户工业化生产的需求；离心泵的剪切力较大，容易破坏生物分子的活性；单隔膜泵脉冲较大，且单向阀的故障率较高，维护成本较高。虽然四元隔膜生物泵能解决无脉冲，流速大，且符合卫生型要求，但是通常在膜过滤和层析系统应用时，随着系统压力的波动，流速会发生变化，不能为系统提供稳定的流速，需人工手动调整泵的转速，这样比较麻烦，而且很难快速、精确达到目标流速。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN2260180，公告日19970820，公开了一种“四联体隔膜泵”，该技术包括电机1、减速机2、泵体3、泵室4、偏心轴5、橡胶隔膜8、进浆管9、进浆阀10、出浆阀11、空气室12、储流室13、泵座14，其特征在于泵体3四周分别装有泵室4，于泵体3内腔装有能向各泵室4平滑移动的组合双向推杆6，推杆6呈十字形对称分布，其端部装有弧形夹板7及橡胶隔膜8，电机1、减速机2、偏心轴5在同一轴线上并垂直设置于泵体3内腔上部，偏心轴5装置于组合双向推杆6的中央。

但是该技术只能通过设定转速来控制流速，不同的工作压力下，流速不同。所以不能满足任何工作压力下，自动调节泵转速，无法使得泵的流速能稳定在人工设定的流速2％的误差范围内。

实用新型内容

本实用新型针对上述现有技术存在的不足，提供一种四元隔膜生物泵及其生物泵流速控制系统，针对膜过滤和低压层析系统，在原有四元隔膜生物泵的基础上，配置自动控制装置后，可按时间轴预设目标流速，进行流速精确控制。根据系统压力的动态变化进行实时自动补偿，可为系统提供稳定精确的流速，降低了人力成本，缩短了生产周期，大大提高了产品质量的一致性和可靠性。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型涉及一种四元隔膜生物泵，包括：液体输入接口、液体输出接口、泵前腔体、单向阀、隔膜片阵列、斜面偏心轴轮、泵后腔体、电机安装座和电机，其中：液体输入接口和液体输出接口分别设置于泵前腔体的前端两侧，泵前腔体的输出端依次连接单向阀、隔膜片阵列、斜面偏心轴轮、泵后腔体、电机安装座和电机。

所述的液体输入接口和液体输出接口分别设置于泵前腔体的外部两侧并分别连接腔体液体入口和腔体液体出口。

所述的隔膜片阵列包括四片隔膜片。

上述四元隔膜生物泵中通过斜面偏心轴轮将主电机的旋转动能转化为前后往复运动，通过单向阀的作用，对液体输入接口的液体完成吸液操作，当斜面偏心轴轮从最薄的位置开始转向较厚位置时，对应的单向阀闭合，对应的隔膜片将腔体内已吸入的液体压向输出接口，就这样主电机每转一周，四片隔膜也轮流执行一次液体的吸入与液体的压出操作。

本实用新型涉及一种具有快速精确达到目标流速的生物泵控制系统，包括：外壳及设置于其内部的上述四元隔膜生物泵、控制器和压力变送器，其中：压力变送器管路与生物泵的出口管路相连，压力变送器的信号输出端与控制器的数据采集器的输入端与相连。

所述的外壳上设有与控制器相连的控制面板，该外壳用304不锈钢制成。

所述的控制器包括：数据采集器和中央处理器，其中：数据采集器的输入端与压力变送器的输出信号相连，数据采集器的输出端与中央处理器相连。

所述的压力变送器将管路压力变换成电信号，具有体积小，精度高的特点。

本实用新型采用模块化设计配置，用户可根据生产需要确定是否要选配流量计(FIT)、电导(Cd)检测仪、酸碱度(pH)检测仪、紫外(UV)检测仪。其中压力变送器(PIT)为标准配置。生物泵流速控制系统采用自动控制技术，不仅可以用于独立面板操作使用，还可接电脑(PC)联机控制使用，通过软件操作监控，保证了高精度控制，并能保存运行结果数据。该系统具有高度集成化的结构，体积小，方便移动。

由于本实用新型采用模块化、配置可选择性设计，不仅可将泵置于控制器机壳内使用，也可以将泵体置于控制期机壳外使用，还可以用于控制其它不同种类的泵和自动配液装置。

附图说明

图1是本实用新型外观结构示意图。

图2是四元隔膜生物泵结构图。

图3是本实用新型PID控制结构示意图。

图4是实施例效果示意图1。

图5是实施例效果示意图2。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

如图1和图3所示，本实施例涉及一种生物泵控制系统，包括：外壳1及设置于其内部的上述四元隔膜生物泵2、控制器及其操作面板3和压力变送器4，其中：压力变送器4管路与生物泵的出口管路相连，压力变送器4的信号输出端与图3中控制器的数据采集器5的输入端与相连。

如图1所示，所述的外壳1上配置的控制面板3与图3中的中央处理器6相连，该外壳1用304不锈钢制成。

所述的控制器包括：数据采集器5和中央处理器6，其中：数据采集器5的输入端与压力变送器4的输出信号相连，数据采集器5的输出端与中央处理器6相连。

所述的数据采集器5的输入端设有可选用的传感器7，该传感器7包括：流量计FIT、酸碱度检测器PH、电导检测器Cd和紫外检测器UV。

如图1所示，所述的压力变送器4将管路压力变换成电信号，具有体积小，精度高的特点。

如图2所示，所述的四元隔膜生物泵2包括：液体输入接口8、液体输出接口9、泵前腔体10、单向阀11、隔膜片阵列12、斜面偏心轴轮13、泵后腔体14、电机安装座15和电机16，其中：液体输入接口8和液体输出接口9分别设置于泵前腔体10的前端两侧，泵前腔体10的输出端依次连接单向阀11、隔膜片阵列12、斜面偏心轴轮13、泵后腔体14、电机安装座15和电机16。

所述的液体输入接口8和液体输出接口9分别设置于泵前腔体10的外部两侧并分别连接腔体液体入口和腔体液体出口。

所述的隔膜片阵列12包括四片隔膜片。

通过斜面偏心轴轮将主电机的旋转动能转化为前后往复运动，通过单向阀的作用，对液体输入接口8的液体完成吸液操作，当斜面偏心轴轮13从最薄的位置开始转向较厚位置时，对应的单向阀11闭合，对应的隔膜片将腔体内已吸入的液体压向输出接口9，就这样主电机16每转一周，四片隔膜片12也轮流执行一次液体的吸入与液体的压出操作。

本实施例中图1的四元隔膜生物泵2的转速与流速成正比例关系，通过大量的实验测试得出转速与流速的比例因子f₁，由于压力对流速有一定的影响，不同压力下对应的比例因子不同，所以通过实验测试得出压力与流量的比例因子f₂，由以下得到：R＝F/(F_max-f₂＊P)f₂，其中：R为转速(单位：r/min)，F为流速(单位：L/H)，P为压力(单位：Bar)，F_max为(单位：L/H)，根据设定的流速自动转换成转速控制变频调节泵的转速。然后经过实验测试，实际流速的误差的2％以内。能满足用户的生产和实验要求。

如图4所示，为在不同压力条件下流速误差测试报告，本实施例经过实际测试，定量走5L，分别在0Bar、2Bar和4Bar工作压力下，设定不同的流量，得出实际偏差。测试结果为20％以下流速，偏差＜5％；20％以上流速，偏差＜2％。

如图5所示，为实施例中四元隔膜生物泵未配装流速控制系统时，在不同压力下流速测试报告，本实施例经过实际测试，手动设定泵的固定转速，分别在0Bar、2Bar、4Bar和6Bar工作压力下，对应的流速。测试结果为，同一转速，不同的工作压力下相应的流速不同。

本装置可通过串口与PC连接，通过PC机软件与中央处理器6通讯，监控操作本实施例。由于控制器3通信口为RS485的通讯协议，所以在PC机与本实施例之间通过RS485转RS232的适配器连接，操作简单、方便。

Claims

1.一种四元隔膜生物泵，其特征在于，包括：液体输入接口、液体输出接口、泵前腔体、单向阀、隔膜片阵列、斜面偏心轴轮、泵后腔体、电机安装座和电机，其中：液体输入接口和液体输出接口分别设置于泵前腔体的前端两侧，泵前腔体的输出端依次连接单向阀、隔膜片阵列、斜面偏心轴轮、泵后腔体、电机安装座和电机。

2.根据权利要求1所述的四元隔膜生物泵，其特征是，所述的液体输入接口和液体输出接口分别设置于泵前腔体的外部两侧并分别连接腔体液体入口和腔体液体出口。

3.根据权利要求1所述的四元隔膜生物泵，其特征是，所述的隔膜片阵列包括四片隔膜片。

4.一种具有快速精确达到目标流速的生物泵流速控制系统，其特征在于，包括：外壳及设置于其内部的如上述任一权利要求所述的四元隔膜生物泵、控制器和压力变送器，其中：压力变送器管路与生物泵的出口管路相连，压力变送器的信号输出端与控制器的数据采集器的输入端与相连。

5.根据权利要求4所述的生物泵流速控制系统，其特征是，所述的外壳上设有与控制器相连的控制面板。

6.根据权利要求4所述的生物泵流速控制系统，其特征是，所述的控制器包括：数据采集器和中央处理器，其中：数据采集器的输入端与压力变送器的输出信号相连，数据采集器的输出端与中央处理器相连。

7.根据权利要求4或6所述的生物泵流速控制系统，其特征是，所述的数据采集器的输入端设有可选用的传感器。

8.根据权利要求7所述的生物泵流速控制系统，其特征是，所述的传感器包括：流量计、酸碱度检测器、电导检测器和紫外检测器。