CN214616901U - 应用于液相色谱仪分析系统的输液泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于液相色谱仪分析系统的输液泵，主要解决现有的输液泵存在结构较为复杂、且难以确保流速准确度和流速精度的问题。本实用新型结构上包括驱动机构、柱塞杆运动控制机构、滚珠丝杠轴承、输液泵腔体、柱塞杆、进出液泵头体，所述滚珠丝杠轴承端面轴向设有支撑限位螺母，该支撑限位螺母与输液泵腔体螺纹连接从而对滚珠丝杠轴承施加预紧力。本实用新型不仅结构简单，更便于拆装和维护，而且采用支撑限位螺母与输液泵腔体螺纹连接的方式对滚珠丝杠轴承施加预紧力，能够很好抵消输液泵最大轴向工作载荷作用，消除因制造累积误差导致的滚珠丝杠轴承轴向间隙问题，确保了输液泵的流速准确度和流速精度。

Description

应用于液相色谱仪分析系统的输液泵

技术领域

本实用新型涉及液相色谱流动相吸液和输液控制技术领域，具体涉及的是一种应用于液相色谱仪分析系统的输液泵。

背景技术

输液泵是液相色谱仪分析系统中的重要单元部件，用于将流动相和样品输入到色谱柱和检测器中，从而实现对样品的分离、检测，其性能的好坏直接影响整个仪器和分析结果的可靠性，即：在液相色谱中，为了提升保留时间和多次进样色谱图重复性，需要通过控制输液泵的流速准确度和流速精度来实现样品分离和检测。

以往输液泵的结构主要有两种：

一种是采用步进电机或伺服电机带动凸轮转动，进而推动柱塞杆在输液泵腔体内进行往复运动，实现吸液与输液。此种输液泵结构由于需要预先对凸轮的形状进行设计、加工，因而结构和制造上较为复杂，成本相对较高，且不易于装配。

另一种是采用步进电机、柱塞杆运动控制机构（主要由滚珠丝杠总成、导向套、导向轴承、滚珠丝杠外套等部件组成）、滚珠丝杠轴承、输液泵腔体、柱塞杆、进出液泵头体的设计结构。工作时，先将步进电机转轴的正反向旋转运动转换为柱塞杆运动控制机构的往复轴向直线运动，然后传递到柱塞杆上，使其做往复轴向直线运动，柱塞杆的往复轴向直线运动将使流动相不断被吸入进出液泵头体内并排出，实现吸液与输液。此种输液泵结构，在工作过程中，滚珠丝杠轴承会受到因交替往复所带来的较大轴向载荷作用，为尽可能的消除滚珠丝杠轴承在交替往复的轴向载荷作用下产生的位移，此种输液泵结构采用了孔用弹性挡圈和调节垫片配合的结构对滚珠丝杠轴承进行支撑限位。但由于孔用弹性挡圈和输液泵腔体的尺寸累积制造误差，导致滚珠丝杠轴承的工作间隙很难被消除，而且随着工作次数的增加，因调节垫片挤压变形导致的间隙还会继续增大，这就使得柱塞杆往复直线行程越来越难精确控制，表现出输液泵柱塞杆行程换向时，输液泵流速压力波动剧烈、流速准确度和流速精度差的现象，最终造成样品保留时间及色谱图重复性较差的情况出现，严重影响了目标物成分的准确识别。不仅如此，该种结构的输液泵还因输液泵腔体深孔、卡簧槽制造误差等因素，使得孔用弹性挡圈和调节垫片难以拆装和维护，并且因柱塞杆运动控制机构长期往复换向冲击，还会导致调节垫片因变形、碎裂等出现失效的风险出现。

综上，有必要针对现有的输液泵进行改进，以便更好地应用于液相色谱仪分析系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种应用于液相色谱仪分析系统的输液泵，旨在解决现有的输液泵存在结构较为复杂、且难以确保流速准确度和流速精度的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

应用于液相色谱仪分析系统的输液泵，包括驱动机构、柱塞杆运动控制机构、滚珠丝杠轴承、输液泵腔体、柱塞杆、进出液泵头体，所述滚珠丝杠轴承端面轴向设有支撑限位螺母，该支撑限位螺母与输液泵腔体螺纹连接从而对滚珠丝杠轴承施加预紧力。

具体地，本实用新型中，所述驱动机构为步进电机，该步进电机的转轴通过联轴器与柱塞杆运动控制机构连接。

进一步地，所述步进电机还连接有用于采集其转速的转速编码器。

具体地，本实用新型中，所述柱塞杆运动控制机构包括与驱动机构连接并由其带动做滚道往复螺旋运动的滚珠丝杠总成，设置在滚珠丝杠总成外的滚珠丝杠外套，设置在滚珠丝杠外套外的导向套，以及设置在滚珠丝杠外套上的导向轴承；所述滚珠丝杠总成的滚道往复螺旋运动通过导向套和导向轴承转换为滚珠丝杠外套的往复轴向直线运动；所述柱塞杆与滚珠丝杠外套连接。

再进一步地，所述柱塞杆外还套有弹簧，该弹簧一端固定在滚珠丝杠外套上，另一端固定在输液泵腔体侧壁。

具体地，本实用新型中，所述进出液泵头体包括与输液泵腔体连接的泵头主体，以及交错设置在泵头主体上的单向阀吸液口和单向阀输液口；所述单向阀吸液口和单向阀输液口之间通过柱塞腔连通，所述柱塞杆一端伸入至柱塞腔内，并且泵头主体与输液泵腔体的连接处还设有高压密封圈，该高压密封圈与柱塞腔共同形成一个密封空间，使流动相经由单向阀吸液口进入后由单向阀输液口排出。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

（1）本实用新型取消了孔用弹性挡圈和调节垫片配合的结构，将滚珠丝杠轴承外圈端面轴向限位结构巧妙地设计为支撑限位螺母，该支撑限位螺母一方面用于支撑滚珠丝杠轴承，另一方面则与输液泵腔体通过螺纹连接的方式对滚珠丝杠轴承施加预紧力，能够很好抵消输液泵最大轴向工作载荷作用，消除因制造累积误差导致的滚珠丝杠轴承轴向间隙问题，从而避免因轴向间隙问题造成输液泵性能不稳定、可靠性差，确保了输液泵的流速准确度和流速精度，进而保证了样品保留时间和多次进样色谱图重复性，为准确识别目标物成分以及后续开发和优化样品检测方法提供了良好的保障。

（2）本实用新型采用支撑限位螺母限位滚珠丝杠轴承的设计结构，不仅有效解决了因输液泵腔体深孔、卡簧槽制造误差等因素导致孔用弹性挡圈和调节垫片难以拆装和维护的问题，而且也完全消除了因调节垫片变形、碎裂等失效所带来的风险。因此，本实用新型相比现有的两种输液泵来说，不但结构上更加简单，成本更加低廉，而且失效风险更小，也更加便于拆装和维护。

附图说明

图1为本实用新型的外观示意图。

图2为图1的剖视图。

其中，附图标记对应的零部件名称为：

1-转速编码器，2-驱动机构，3-联轴器，4-支撑限位螺母，5-滚珠丝杠轴承，6-输液泵腔体，7-导向轴承，8-滚珠丝杠总成，9-导向套，10-滚珠丝杠外套，11-柱塞杆，12-弹簧，13-高压密封圈，14-泵头主体，15-柱塞腔，16-单向阀吸液口，17-单向阀输液口。

具体实施方式

本实用新型提供了一种输液泵，应用于液相色谱分析方面，可以同时解决现有的输液泵存在结构较为复杂、难以确保流速准确度和流速精度的问题，相比现有技术来说，具有实质性的特点和进步。本实用新型所述的输液泵，结构上主要包括驱动机构、柱塞杆运动控制机构、滚珠丝杠轴承、支撑限位螺母、输液泵腔体、柱塞杆、进出液泵头体等部件和机构，其采用驱动机构控制柱塞杆运动控制机构做往复轴向直线运动，然后传递到柱塞杆上，使其做往复轴向直线运动，柱塞杆的往复轴向直线运动将流动相不断吸入进出液泵头体内并排出。

下面结合附图说明和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的方式包括但不仅限于以下实施例。

图1、2示出了本实用新型的一种优选实施例，其中，驱动机构2采用步进电机，柱塞杆运动控制机构、滚珠丝杠轴承5、支撑限位螺母4、柱塞杆11均设置于输液泵腔体6内，驱动机构2和进出液泵头体则分设于输液泵腔体6两端。

具体地说，本实施例中，所述的柱塞杆运动控制机构包括与步进电机的转轴连接（通过联轴器3连接）并由其带动做滚道往复螺旋运动的滚珠丝杠总成8，设置在滚珠丝杠总成8外的滚珠丝杠外套10，设置在滚珠丝杠外套10外的导向套9，以及设置在滚珠丝杠外套10上的导向轴承7。柱塞杆11与滚珠丝杠外套10连接。所述的进出液泵头体则包括与输液泵腔体6连接的泵头主体14，以及交错设置在泵头主体14上的单向阀吸液口16和单向阀输液口17。所述单向阀吸液口16和单向阀输液口17之间通过柱塞腔15连通，所述柱塞杆11一端伸入至柱塞腔15内，并且泵头主体14与输液泵腔体6的连接处还设有高压密封圈13。

本实施例的主要工作原理如下：

输液泵通过后台控制系统控制步进电机正反向旋转，将电机功率通过联轴器3传递给滚珠丝杠总成8，实现步进电机的旋转运动转换为滚珠丝杠总成8的滚道往复螺旋运动。滚珠丝杠总成8的滚道往复螺旋运动则通过导向套9和导向轴承7转换为滚珠丝杠外套10的往复轴向直线运动。由于柱塞杆11与滚珠丝杠外套10连接，因而柱塞杆11此时也将在柱塞腔15内做往复轴向直线运动。

柱塞杆11的往复轴向直线运动，将流动相从单向阀吸液口16不断地吸入，同时在高压密封圈13和柱塞腔15共同形成的密封空间的密封作用下，流动相又不断地从和单向阀输液口17排出，持续供给后端系统，最终进入色谱柱推动样品实现不同的物质成分在特定比例有机相条件下不同时间段的分离、检测。

上述输液泵工作过程中，支撑限位螺母4与输液泵腔体6通过螺纹连接的方式对滚珠丝杠轴承5施加预紧力，能够很好抵消输液泵最大轴向工作载荷作用，消除因制造累积误差导致的滚珠丝杠轴承轴向间隙问题，从而避免因轴向间隙问题造成输液泵性能不稳定，确保了输液泵的流速准确度和精度。

作为本实施例的一种优选方式，所述步进电机连接有转速编码器1，该转述编码器1可连接到后台控制系统。在上述工作过程中，步进电机的转速大小由转速编码器1进行采集，然后将采集信号反馈给后台控制系统，再由控制系统来调节步进电机的运行转速，如此可以实现闭环控制步进电机转速大小的目的，使得整个吸液和输液的过程更加顺畅、灵活。

作为本实施例的另一种优选方式，所述柱塞杆11外还套有弹簧12，该弹簧一端固定在滚珠丝杠外套10上（可采用限位挡圈的固定方式），另一端固定在输液泵腔体6侧壁（可采用限位挡圈+限位卡簧的固定方式）。如此，利用弹簧的设计，可进一步确保柱塞杆的回复和往复轴向直线运动的稳定性，并减少柱塞杆与高压密封圈之间的摩擦，延长部件的使用寿命。

上述实施例仅为本实用新型的优选实施方式之一，不应当用于限制本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本实用新型一致的，均应当包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.应用于液相色谱仪分析系统的输液泵，包括驱动机构（2）、柱塞杆运动控制机构、滚珠丝杠轴承（5）、输液泵腔体（6）、柱塞杆（11）、进出液泵头体，其特征在于，所述滚珠丝杠轴承（5）端面轴向设有支撑限位螺母（4），该支撑限位螺母（4）与输液泵腔体（6）螺纹连接从而对滚珠丝杠轴承施加预紧力。

2.根据权利要求1所述的应用于液相色谱仪分析系统的输液泵，其特征在于，所述驱动机构（2）为步进电机，该步进电机的转轴通过联轴器（3）与柱塞杆运动控制机构连接。

3.根据权利要求2所述的应用于液相色谱仪分析系统的输液泵，其特征在于，所述步进电机还连接有用于采集其转速的转速编码器（1）。

4.根据权利要求1~3任一项所述的应用于液相色谱仪分析系统的输液泵，其特征在于，所述柱塞杆运动控制机构包括与驱动机构（2）连接并由其带动做滚道往复螺旋运动的滚珠丝杠总成（8），设置在滚珠丝杠总成（8）外的滚珠丝杠外套（10），设置在滚珠丝杠外套（10）外的导向套（9），以及设置在滚珠丝杠外套（10）上的导向轴承（7）；所述滚珠丝杠总成的滚道往复螺旋运动通过导向套（9）和导向轴承（7）转换为滚珠丝杠外套（10）的往复轴向直线运动；所述柱塞杆（11）与滚珠丝杠外套（10）连接。

5.根据权利要求4所述的应用于液相色谱仪分析系统的输液泵，其特征在于，所述柱塞杆（11）外还套有弹簧（12），该弹簧一端固定在滚珠丝杠外套（10）上，另一端固定在输液泵腔体（6）侧壁。

6.根据权利要求1或2或3或5所述的应用于液相色谱仪分析系统的输液泵，其特征在于，所述进出液泵头体包括与输液泵腔体（6）连接的泵头主体（14），以及交错设置在泵头主体（14）上的单向阀吸液口（16）和单向阀输液口（17）；所述单向阀吸液口（16）和单向阀输液口（17）之间通过柱塞腔（15）连通，所述柱塞杆（11）一端伸入至柱塞腔（15）内，并且泵头主体（14）与输液泵腔体（6）的连接处还设有高压密封圈（13），该高压密封圈（13）与柱塞腔（15）共同形成一个密封空间，使流动相经由单向阀吸液口进入后由单向阀输液口排出。

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