CN214344591U - 一种液压驱动式动态层析装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液压驱动式动态层析装置，该装置设计相互分离的缸体部分和柱体部分，内置柱塞杆，柱塞杆两端安装活塞板，构成一种液压联动装置；通过向缸体内上活塞板上腔体泵入工作液体，柱塞杆带动柱体内的下活塞板向下运动，起到压实柱床作用；或是向缸体内上活塞板下腔体泵入工作液体，带动柱体内的下活塞板向上运动，靠液压提起下活塞板以及嵌于之内的上柱筛板离开柱体，便于装柱、拆卸和维护下活塞板和上柱筛板的相关操作。液压联动使柱体受压可以实时动态传递、反馈和调整，柱床受压稳定、持久，不易超压或失压；可拆卸的下柱盖设计，方便卸出填料和清洗、维护柱体、下柱筛板和下活塞板。

Description

一种液压驱动式动态层析装置

技术领域

本实用新型涉及动态层析技术领域，具体为一种液压驱动式动态层析装置。

背景技术

层析分离是从液相中分离出单种目标化合物或几种目标化合物，或者除去杂质净化溶剂的操作，广泛应用于生物医药、精细化工、食品保健行业产品的研发和高品质产品的生产过程。对于工业规模的层析分离装置，各式各样的设计均是围绕着高柱效、大容量、使用方便的应用目标展开创新。对层析柱柱床维持动态加压、减少柱头死体积，是保证高柱效最基本、最常见的手段，在保证柱效的同时，兼顾方便、省力的操作，以及适应不同场合的应用也是层析柱结构设计需要提高和完善的努力方向。

CN200620034843.4(轴向加压制备层析柱)、CN200720079110.7(轴向加压高效液相色谱层析柱)、CN201020122063.1(一种分离提取层析柱)、CN201320315061.8(一种层析柱装置)、CN201320469259.1(一种手动层析柱装置)”、CN201320469259.1(一种层析柱装置)、CN201410380351.X(层析柱)、CN201420454687.1(一种手动层析柱)、CN201720749077.8(一种防护型凝胶层析柱)、CN201820587615.2(一种改进型的亲和层析柱)、CN201822109906.3(一种多功能大孔树脂层析柱)、CN201920130824.9(一种硬密封层析柱)分别公开了以手动式轴向加压结构的层析装置，采用层析柱内活塞与螺杆一端相连，螺杆另一端与手动把手相连，转动把手带动螺杆下压柱内活塞，排挤层析柱填料表面存在的死体积并压实床体，稳定柱床，提高层析分离柱效。

CN201420448794.3、CN201410390803.2(一种全自动层析柱)、CN201520812976.9(一种新型带搅拌层析柱)、CN201721266486.9(一种新型低高度层析柱结构)、CN201810015645.0(动梁式全自动层析柱)、CN201811114311.5(低压层析柱)、CN201921151310.8(一种自动层析柱端盖升降机构)分别公开了电机驱动轴向压缩结构的层析装置，是采用电机推动层析柱内活塞连杆向下或向上运动，带动柱内活塞板压实柱床或提起柱内活塞。由电机带动活塞板的升和降，实现了层析柱装柱、维持柱压(压实柱床)和卸柱的自动化操作，兼具动态轴向压缩层析柱(或色谱柱)与装柱机的功能，省时省力，适用于大型层析柱的应用。

CN200620071223.8(动态轴向压缩柱)、CN201120409686.1(动态轴向压缩柱液压控制系统)、CN201520896919.3、CN201220122650.X(DAC动态轴向压缩色谱系统)、CN201521075448.6(一种应用于工业制备色谱分离的混合压缩装置)、CN 201710211245.2(一种防爆型工业级液相色谱分离纯化系统)、CN 201720766880.2、201710510855.2(一种新型动态轴向压缩柱气动控制结构)、CN2018111114311.5(低压层析柱)、CN201821907496.0(新型气动马达压缩层析柱)、CN201920603998.2(一种动态轴向压缩柱)、CN201921936253.4(一种带刻度组件的动态轴向压缩柱)、CN201922192855.X(一种全自动层析柱)分别公开了气动驱动油压轴向压缩结构的层析装置，采用气动泵驱动油压缸内的活塞工作，油压缸内的活塞连杆推动层析柱内的活塞运动，控制向油缸活塞上腔体或下腔体加压，就能达到自动对层析柱床的加压或是提起柱内活塞装填填料，同样可以达到装柱、维持柱压(压实柱床)、卸柱的自动化操作目的。采用气动泵驱动，避免直接使用电机，在实现自动化的同时达到防爆目的。

CN201120406804.3(一种快速动态压缩层析柱)、CN201520422402.0(一种无杆动态轴向压缩柱)分别公开了液压传递轴向压缩结构的层析装置，采用柱内活塞将层析柱隔开两个腔体，向非填料腔泵入液体，靠液压传递推动活塞将柱床压实。CN201822142737.3(自适应的动态轴向压缩柱管)公开了压缩弹簧式轴向压缩结构的层析装置，采用在柱管内活塞上方设计一压缩弹簧，提供实时动态的压缩柱床的弹力。这些装置结构较为简单，制造成本低，有良好的推广应用潜力。

分析现有的层析柱专利和已经面市的层析柱产品，手动式轴向压缩层析柱，装置设计较为简单，易于操作，经济实惠，但是无法做到自动调整柱头高度，需要靠目测和手动调节柱塞板高度。由电机直接带动和气动驱动带动的轴向压缩柱，既可以自动装柱，又能够自动压缩柱床，集装柱机与层析柱于一体，对于高压柱、大型柱有显著的优点。但是目前的自动化轴向压缩柱，都存在一些共性问题，一是都为间歇压缩形式，不能做到实时调整柱头，压力反馈、调整、传动不灵敏、有滞后，存在一过性过压和失压风险。二是分离操作时活塞只能下行，不能上行，当填料在某些流动相中发生膨胀时，无法顶开油缸活塞，容易造成事故。三是油缸活塞与柱活塞面积相差很大，压缩比大，难以精确控制活塞行程，亦容易造成失压或过压。四是目前的全自动动态压缩柱结构复杂、造价昂贵。而现有的无油缸的轴向压缩柱，层析柱与液压柱采用同一柱体，仅用活塞隔开两种液体，活塞往复运动，柱壁残留容易互相污染，甚至是污染纯化产品，同时活塞也不能自动提升移出柱体，自动化程度受限。对于层析柱装置，仍然需要进行提高和改善。

实用新型内容

本实用新型的目的，是要提供一种液压驱动式动态层析装置，它设计相互分离的缸体和柱体，内置的柱塞杆两端安装等面积活塞板，构成一种在缸体和柱体内的液压联动装置。缸体由上活塞板分隔成上下两个空间，通过向缸体上活塞板上腔体泵入工作液体，下压的柱塞杆带动柱体内的下活塞板向下运动，起到压实柱床作用；或是向缸体内上活塞板下腔体泵入工作液体，向上抬升柱塞杆带动柱体内的下活塞板向上运动，提起下活塞板直至离开柱体，便于装柱、拆卸和维护下柱塞板操作；当柱内填料膨胀时，下柱塞板即带动缸体上活塞板向上运动，顶开压力调节阀，从回流液口排出工作液体卸压。液压联动使柱体受压可以实时动态传递、反馈和调整，层析柱不易超压或失压，柱床受压持久、稳定，不易造成事故；液压联动提升柱头，方便、省力、安全；可拆卸的下柱盖设计，方便卸出填料和清洗、维护下柱筛板和下活塞板。

本实用新型是这样实现的，所述一种液压驱动式动态层析装置，它包括缸体部分、柱体部分、联动活塞部分、缸体供液系统和系统固定支撑部分；

所述的缸体部分，包括缸体、上缸盖和下缸盖；缸体上端由上缸盖密封，缸体下端由下缸盖密封；上缸盖上设有第一液流口和回流液口，下缸盖中心设有柱塞杆的通孔，还有第二液流口；

所述的柱体部分，包括柱体、下活塞板和下柱盖；柱体上端由下活塞板密封，柱体下端由下柱盖密封；柱体底端依次安装有下柱筛板、下柱盖和支撑板，下柱筛板镶嵌于下柱盖中心，并固定于支撑板之上；下柱盖、下柱筛板中心设有通孔穿过支撑板与出液口连接；所述的下柱盖上表面设有导流结构设计，使液流可以快速汇集从出液口按分离色层流出；

所述的联动活塞部分，包括柱塞杆、上活塞板、上柱筛板、下活塞板；柱塞杆位于缸体、柱体、下缸盖和导口压盖的同心圆中心；上活塞板用螺母固定于柱塞杆顶端；上活塞板与缸体用O圈密封；下活塞板用螺母固定于柱塞杆底端；上柱筛板镶嵌于下活塞板中心，上柱筛板与柱体用O圈密封；柱塞杆下端旁侧设有穿过下活塞板的进液口，进液口通过管路与第一输液泵连接；所述的下活塞板下表面设有导流结构设计，使液流可以从进液口进入并快速分配至上柱筛板表面；

所述的缸体供液系统，包括压力调节阀、储液罐、第二输液泵、六通切换阀、第二压力表；第一液流口通过管路外接第二压力表再与六通切换阀的B通道连接，第二液流口通过管路与六通切换阀的F通道连接，第二输液泵的一端与六通切换阀的A通道连接，第二输液泵的另一端与储液罐连接；六通切换阀的E通道与储液罐连接；六通切换阀控制不同通道的液体流向；压力调节阀的一端与回流液口连接，另一端与储液罐连接；所述的六通切换阀，具有A-B、C-D、E-F连通通道、或B-C、D-E、A-F连通通道，在C和D之间有一固定的旁通通路；

所述系统固定支撑部分，包括缸体拉杆、支撑拉杆、柱体拉杆、导口压盖和支撑板；多支缸体拉杆、支撑拉杆和柱体拉杆通过内外螺牙结构垂直连接，贯穿通过上缸盖、下缸盖、导口压盖、下柱盖，固定于圆形支撑板上，缸体拉杆通过上缸盖和下缸盖固定缸体；柱体拉杆通过导口压盖、下柱盖和支撑板固定柱体；支撑拉杆支撑的空间可进行下活塞板的提升、维护以及填料装填操作。

本实用新型所述的第一输液泵还可以换接至出液口，进液口外接收集罐，实现反向的层析分离、洗脱操作。

本实用新型所述的下柱筛板、下柱盖、支撑板，可以从层析柱柱体下端拆卸，方便填料的快速卸出和下柱筛板、下柱盖、柱体的清洗和维护。

本实用新型所述的压力调节阀具有压力调节和限压功能，起到在限压范围内能保持压力，在超压时能卸去超过压力的作用。

本实用新型的有益效果是：1、通过从缸体上腔体泵入工作液体，推动上活塞板带动柱塞杆向下运动，柱塞杆作用下活塞板实时压实柱床，消除柱头死体积，提高分离效率。2、通过压力调节阀调节控制柱内压力于一稳定水平，双向调节下活塞板高度。当柱内填料收缩，下活塞板自动向下压实柱床，当柱内填料膨胀或是柱内压力过高，下活塞板被顶起，缸体内的工作液体被排入储液罐卸压，防止填料过度受压变形或是柱系统受压过大而毁坏。3、需要重新装柱时，向缸体下部泵入工作液体，推动上活塞板向上运动，联动下活塞板上升至脱离柱体，方便填料装填和对上柱筛板、下活塞板的维护。4、采用分离的缸、柱形式，杜绝了液体残留于壁，互相污染的风险，保证卫生安全。5、采用等面积直接液液压力传导，反馈实时无滞后，柱床受力稳定，运行平稳，可大大降低柱床压力变化过大造成对填料的不可逆损伤，甚至是致使柱系统毁坏的风险。6、等面积直接液液实时压力传导和实时调整，柱床受力均匀，在运用于多支柱组成的连续流柱色谱中，数学模拟更接近预设状态。7、只要配制合理，本设计既适用于中小型层析柱，也适用大型层析柱。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型所述六通切换阀在层析分离运行时的连通状态示意图。

图3为本实用新型所述六通切换阀在装卸填料时的连通状态示意图。

图中：1.缸体；2.上缸盖；3.下缸盖；4.柱塞杆；5.上活塞板；6.上柱筛板；7.柱体；8.导口压盖；9.下活塞板；10.下柱盖；11.下柱筛板；12.第一压力表；13.第一输液泵；14.压力调节阀；15.储液罐；16.第二输液泵；17.六通切换阀；18.第二压力表；19.第一液流口；20.回流液口；21.第二液流口；22.进液口；23.出液口；24.缸体拉杆；25.支撑拉杆；26.柱体拉杆；27.支撑板。

具体实施方式

本实用新型所述一种液压驱动式动态层析装置，如图1、2、3所示，所述装置包括缸体部分、柱体部分、联动活塞部分、缸体供液系统和系统固定支撑部分；

所述的缸体部分，包括缸体1、上缸盖2和下缸盖3；缸体1上端由上缸盖2密封，缸体1下端由下缸盖3密封；上缸盖2上设有第一液流口19和回流液口20，下缸盖3中心设有柱塞杆4的通孔，还有第二液流口21；

所述的柱体部分，包括柱体7、下活塞板9和下柱盖10；柱体7上端由下活塞板9密封，柱体7下端由下柱盖10密封；柱体7底端依次安装有下柱筛板11、下柱盖10和支撑板27，下柱筛板11镶嵌于下柱盖10中心，并固定于支撑板27之上；下柱盖10、下柱筛板11中心设有通孔穿过支撑板27与出液口23连接；所述的下柱盖10上表面设有导流结构设计，使液流可以快速汇集从出液口23按分离色层流出；

所述的联动活塞部分，包括柱塞杆4、上活塞板5、上柱筛板6、下活塞板9；柱塞杆4位于缸体1、柱体7、下缸盖3和导口压盖8的同心圆中心；上活塞板5用螺母固定于柱塞杆4顶端；上活塞板5与缸体1用O圈密封；下活塞板9用螺母固定于柱塞杆4底端；上柱筛板6镶嵌于下活塞板9中心，上柱筛板6与柱体7用O圈密封；柱塞杆4下端旁侧设有穿过下活塞板9的进液口22，进液口22通过管路与第一输液泵13连接；所述的下活塞板9下表面设有导流结构设计，使液流可以从进液口22进入并快速分配至上柱筛板6表面；

所述的缸体供液系统，包括压力调节阀14、储液罐15、第二输液泵16、六通切换阀17、第二压力表18；第一液流口19通过管路外接第二压力表18再与六通切换阀17的B通道连接，第二液流口21通过管路与六通切换阀17的F通道连接，第二输液泵16的一端与六通切换阀17的A通道连接，第二输液泵16的另一端与储液罐15连接；六通切换阀17的E通道与储液罐15连接；六通切换阀17控制不同通道的液体流向；压力调节阀14的一端与回流液口20连接、另一端与储液罐15连接；所述的六通切换阀17，具有A-B、C-D、E-F连通通道、或B-C、D-E、A-F连通通道，在C和D之间有一固定的旁通通路；

所述的系统固定支撑部分，包括缸体拉杆24、支撑拉杆25、柱体拉杆26、导口压盖8和支撑板27；多支缸体拉杆24、支撑拉杆25和柱体拉杆26通过内外螺牙结构垂直连接，贯穿通过上缸盖2、下缸盖3、导口压盖8、下柱盖10，固定于圆形支撑板27上；缸体拉杆24通过上缸盖2和下缸盖3固定缸体1；柱体拉杆26通过导口压盖8、下柱盖10和支撑板27固定柱体7；支撑拉杆25支撑的空间可进行下活塞板9的提升、维护以及填料装填操作。

所述的第一输液泵13还可以换接至出液口23，进液口22外接收集罐，实现反向的层析分离、洗脱操作。

所述的下柱筛板11、下柱盖10、支撑板27，可以从层析柱柱体7下端拆卸，方便填料的快速卸出和下柱体7、下柱盖10、下柱筛板11的清洗和维护。

所述的压力调节阀14具有压力调节和限压功能，起到在限压范围内能保持压力，在超压时能卸去超过压力的作用。图1中还标有第一压力表12。

本实用新型所述柱体、缸体、柱筛板、活塞板、柱塞杆、导口压盖的材质，可以依据需要承受的压力、应用环境、规模等选择相应的强度、韧性、耐腐蚀性的材料。

本实用新型在操作运行时，事先应在柱体7内装好合适高度的填料。将六通切换阀17设置为A-B连通模式(如图1、2所示)，此时，A外接第二输液泵16，再连通储液罐15；B连通第一液流口19，通道C与通道D自成回路；通道F连接第二液流口21，E连通储液罐15。在缸体1内上活塞板5上、下两个腔体充满工作液体。先运行第一输液泵13，将流动相以预先选定的流速从进液口22泵入柱内，运行一段时间使其第一压力表12显示压力至稳定值。运行第二输液泵16，通过六通切换阀17的A-B通道经第一液流口19向缸体1内上活塞板5上腔体持续压入工作液体，工作液体推动上活塞板5通过柱塞杆4带动下活塞板9向下运动直至接触柱床表面，同时缸体1内上活塞板5下腔体多余的工作液体经第二液流口21排向储液罐15。依据第一压力表12显示的压力，调整压力调节阀14的限制压力，令第二压力表18显示的压力略高于第一压力表12所显示的压力，在缸体1内工作液体的传递压力下，下活塞板9持久地提供压力压实柱床。如果柱床在运行中发生收缩，柱内压力下降，由于缸体1内的工作液体压力大于柱床所受的压力，工作液体将进一步推动上活塞板5向下运动，继续压实柱床，并维持恒定压力。当柱床膨胀时，柱体7内填料将顶起下活塞板9，通过柱塞杆4带动上活塞板5向上运动，缸体1上腔体的工作液体顶开压力调节阀14，从回流液口20向储液罐15排出一定的工作液体卸压直至达到预先设定的限制压力；当柱床因流路堵塞或是流动相流速过高，柱体7内压力超压时，柱体7内流体向上顶起下活塞板9，通过柱塞杆4带动上活塞板5向上运动，从回流液口20向储液罐15排出一定的工作液体卸压，保护柱填料和柱系统。该装置也可以通过第一输液泵13与出液口23连接方式，从出液口23泵入流动相进行反向层析分离或洗脱操作。

层析装置在重新装柱时，事先应将六通切换阀17设置为A-F连通模式(如图3所示)，此时A外接第二输液泵16，再连通储液罐15；通道B-C、D-E由旁路连通在一起，F连通第二液流口21，B连通第一液流口19。运行第二输液泵16，通过六通切换阀17的A-F通道经第二液流口21向缸体1内上活塞板5下腔体压入工作液体，工作液体推动上活塞板5向上运动，带动下活塞板9向上运动，直至完全脱离柱体7，此时上活塞板5上腔体中多余的工作液体经第一液流口19、B-C通道、D-E通道排向储液罐15。通过泵抽吸方式从层析柱上端吸出旧填料，清洗柱管、清洗上柱筛板6和下柱筛板11，再从层析柱上部装入填料。重新将六通切换阀17设置为A-B连通模式(如图1、2所示)，运行第二输液泵16，经六通切换阀17的A-B通道、第一液流口19向缸体1上活塞板5上腔体压入工作液体，推动下活塞板9向下运动压实柱床，缸体1上活塞板5下腔体的工作液体，受压经由第二液流口21、F-E通道排向储液罐15，完成新填料装填。也可以通过拆卸支撑板27、下柱盖10、下柱筛板11，将旧填料从层析柱下端卸出，再清洗柱管、上柱筛板6和下柱筛板11，之后再依顺序安装好下柱筛板11、下柱盖10、支撑板27。再从层析柱上部装入填料。重新将六通切换阀17设置为A-B连通模式，运行第二输液泵16，经六通切换阀17的A-B通道、第一液流口19向缸体1上活塞板5上腔体压入工作液体，推动下活塞板9向下运动，压实柱床，完成新填料装填。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种液压驱动式动态层析装置，其特征是：所述装置包括缸体部分、柱体部分、联动活塞部分、缸体供液系统和系统固定支撑部分；

所述的缸体部分，包括缸体(1)、上缸盖(2)和下缸盖(3)；缸体(1)上端由上缸盖(2)密封，缸体(1)下端由下缸盖(3)密封；上缸盖(2)上设有第一液流口(19)和回流液口(20)，下缸盖(3)中心设有柱塞杆(4)的通孔，还有第二液流口(21)；

所述的柱体部分，包括柱体(7)、下活塞板(9)和下柱盖(10)；柱体(7)上端由下活塞板(9)密封，柱体(7)下端由下柱盖(10)密封；柱体(7)底端依次安装有下柱筛板(11)、下柱盖(10)和支撑板(27)，下柱筛板(11)镶嵌于下柱盖(10)中心，并固定于支撑板(27)之上；下柱盖(10)、下柱筛板(11)中心设有通孔穿过支撑板(27)与出液口(23)连接；所述的下柱盖(10)上表面设有导流结构设计，使液流可以快速汇集从出液口(23)按分离色层流出；

所述的联动活塞部分，包括柱塞杆(4)、上活塞板(5)、上柱筛板(6)、下活塞板(9)；柱塞杆(4)位于缸体(1)、柱体(7)、下缸盖(3)和导口压盖(8)的同心圆中心；上活塞板(5)用螺母固定于柱塞杆(4)顶端；上活塞板(5)与缸体(1)用O圈密封；下活塞板(9)用螺母固定于柱塞杆(4)底端；上柱筛板(6)镶嵌于下活塞板(9)中心，上柱筛板(6)与柱体(7)用O圈密封；柱塞杆(4)下端旁侧设有穿过下活塞板(9)的进液口(22)，进液口(22)通过管路与第一输液泵(13)连接；所述的下活塞板(9)下表面设有导流结构设计，使液流可以从进液口(22)进入并快速分配至上柱筛板(6)表面；

所述的缸体供液系统，包括压力调节阀(14)、储液罐(15)、第二输液泵(16)、六通切换阀(17)、第二压力表(18)；第一液流口(19)通过管路外接第二压力表(18)再与六通切换阀(17)的B通道连接，第二液流口(21)通过管路与六通切换阀(17)的F通道连接，第二输液泵(16)的一端与六通切换阀(17)的A通道连接，第二输液泵(16)的另一端与储液罐(15)连接；六通切换阀(17)的E通道与储液罐(15)连接；六通切换阀(17)控制不同通道的液体流向；压力调节阀(14)的一端与回流液口(20)连接，另一端与储液罐(15)连接；所述的六通切换阀(17)，具有A-B、C-D、E-F连通通道、或B-C、D-E、A-F连通通道，在C和D之间有一固定的旁通通路；

所述的系统固定支撑部分，包括缸体拉杆(24)、支撑拉杆(25)、柱体拉杆(26)、导口压盖(8)和支撑板(27)；多支缸体拉杆(24)、支撑拉杆(25)和柱体拉杆(26)通过内外螺牙结构垂直连接，贯穿通过上缸盖(2)、下缸盖(3)、导口压盖(8)、下柱盖(10)，固定于圆形支撑板(27)上；缸体拉杆(24)通过上缸盖(2)和下缸盖(3)固定缸体(1)；柱体拉杆(26)通过导口压盖(8)、下柱盖(10)和支撑板(27)固定柱体(7)；支撑拉杆(25)支撑的空间可进行下活塞板(9)的提升、维护以及填料装填操作。

2.根据权利要求1所述一种液压驱动式动态层析装置，其特征是：所述的第一输液泵(13)还可以换接至出液口(23)，进液口(22)外接收集罐，实现反向的层析分离、洗脱操作。

3.根据权利要求1所述一种液压驱动式动态层析装置，其特征是：所述的下柱筛板(11)、下柱盖(10)、支撑板(27)，可以从层析柱柱体(7)下端拆卸，方便填料的快速卸出和柱体(7)、下柱盖(10)、下柱筛板(11)的清洗和维护。

4.根据权利要求1所述一种液压驱动式动态层析装置，其特征是：所述的压力调节阀(14)具有压力调节和限压功能，起到在限压范围内能保持压力，在超压时能卸去超过压力的作用。

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