DD286301A5

DD286301A5 - METHOD FOR CONTROLLING HPLC PUMPS

Info

Publication number: DD286301A5
Application number: DD33145689A
Authority: DD
Inventors: Dankwart Obst; Peter Thietz
Original assignee: Akademie Der Wissenschaften Der Ddr,De
Priority date: 1989-08-03
Filing date: 1989-08-03
Publication date: 1991-01-24
Also published as: DD286301B5

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung von HPLC-Pumpen. Erfindungsgemaesz werden die vom Zeitpunkt des Beginns der Ansaugphase sich aus der Pumprate ergebenden Volumenschritte gezaehlt und gespeichert. Die Kompressionsphase wird in eine Phase der Kompression innerhalb des Zylinders und eine Phase der Foerderung in das System unterteilt. Der Beginn Letzterer wird durch den Zeitpunkt des Minimums des Druckes im System bestimmt. Danach werden die Volumenschritte gezaehlt und mit der Anzahl der im Speicher befindlichen Volumenschritte verglichen. Die Phase der Schnellfoerderung wird beendet, wenn die Anzahl der tatsaechlichen, realen Volumenschritte der Anzahl der gespeicherten, theoretischen Volumenschritte entspricht. Dann wird auf eine kontinuierliche Foerderung umgeschaltet. Durch Reduzierung der erforderlichen Meszgenauigkeit fuer den Druck wird der technischer Aufwand deutlich verringert. Figur{HPLC; Pumpe; Kurvenscheibe; Schrittmotor; Pumpensteuerung; Volumenschritt; Foerderung; Druck; Kompression; Ansaugphase}The invention relates to a method for controlling HPLC pumps. According to the invention, the volume steps resulting from the pumping rate from the start of the suction phase are counted and stored. The compression phase is divided into a phase of compression within the cylinder and a phase of promotion into the system. The beginning of the latter is determined by the time of the minimum pressure in the system. Then the volume steps are counted and compared with the number of volume steps in the memory. The phase of rapid feed-forward is ended when the number of actual, real volume steps corresponds to the number of stored theoretical volume steps. Then it switches to a continuous promotion. By reducing the required accuracy Meszgenauigkeit for printing the technical complexity is significantly reduced. FIG {HPLC; Pump; Cam; Stepper motor; Pump control; Volume step; Promotion; Print; Compression; intake}

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung von HPLC-Pumpen, insbesondere für Einkolbenpumpen mit stark verkürzter Ansaugzeit.The invention relates to a method for controlling HPLC pumps, in particular for single-piston pumps with a greatly reduced intake time.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Bei Einkolbenpumpen mit einem die Flüssigkeit enthaltenden Zylinder und einem in diesem Zylinder beweglichen Kolben, der in der Regel durch eine Kurvenscheibe gesteuert wird, tritt bei jedem Förderzyklus in der Ansaugphase ein Druckabfall ein. Es ist bekannt, diesen Druckabfall durch einen Speicher (Dämpfungsgefäß) soweit wie möglich zu verringern, bis die Pumpe wieder direkt in das System hinein fördert. Zusätzlich ist bekannt, die Zeitdauer des Ansaugens stark zu verkürzen, um dadurch den Druckabfall weiter zu verringern. An diese Ansaugphase schließt sich ein Zeitabschnitt an, in dem die Flüssigkeit in der Pumpe komprimiert wird.In single-piston pumps with a cylinder containing the liquid and a piston movable in this cylinder, which is usually controlled by a cam, occurs at each delivery cycle in the intake phase, a pressure drop. It is known to reduce this pressure drop through a reservoir (damping vessel) as far as possible until the pump again promotes directly into the system. In addition, it is known to greatly shorten the duration of the suction, thereby further reducing the pressure drop. This suction phase is followed by a period of time during which the liquid in the pump is compressed.

Hierzu ist bekannt, die Zeitabschnitte für Ansaugen und Komprimieren zu ermitteln und fest einzustellen. Dies hat den Nachteil, daß Einflüsse, die sich in einer Veränderung der Kompressibilität auswirken, nicht berücksichtigt werden können.For this purpose, it is known to determine the periods for suction and compression and set permanently. This has the disadvantage that influences that affect a change in compressibility can not be taken into account.

Nach EP-PS 106009 ist bekannt, der Druck hinter dem Auslaßventil der Pumpe an einer zeitlich vorbestimmten Stelle des Förderzyklus zu messen und zu speichern. Während des Kompressionszeitabschnittes wird der dort herrschende Druck gemessen und mit dem gespeicherten Wert verglichen. Bei Gleichheit der beiden Werte wird der Kompressionszeitabschnitt beendet und die Pumpe von der bisher erhöhten Förderrate auf Normalförderung geschaltet.According to EP-PS 106009 is known to measure the pressure behind the outlet valve of the pump at a predetermined time point of the delivery cycle and store. During the compression period, the prevailing pressure is measured and compared with the stored value. If the two values are equal, the compression period is ended and the pump is switched from the previously increased delivery rate to normal delivery.

Diese technische Lösung hat den Nachteil, daß einerseits ein hochempfindliches Meßsystem für den Druck eingesetzt werden muß, andererseits aber der Grad der realisierten Dämpfung den gemessenen Ist-Wert verfälscht und die darauf beruhende Regelgenaiiigkeit mindert.This technical solution has the disadvantage that on the one hand a highly sensitive measuring system must be used for the pressure, but on the other hand, the degree of the realized damping falsifies the measured actual value and reduces the Regelgenaiiigkeit based thereon.

Weiterhin ist bekannt, den Druck im Pumpenzylinder zu messe., und aus diesen Meßwerten Regelgrößen für die Pumpenste' «".rung abzuleiten. Mit dieser Verfahrensweise wird zwar der Einfluß des Dämpfungsgliedes auf die Druckmessung vermindert, jedoch wird hierdurch das Innenvolumen des Zylinders vergrößert, und es ist eine kostenaufwendige spezielle Meßeinrichtung statt des sonst gebräuchlichen Druckwandlers erforderlich.Furthermore, it is known to measure the pressure in the pump cylinder, and to derive controlled variables for the pump action from these measured values. Although this method reduces the influence of the attenuator on the pressure measurement, it increases the internal volume of the cylinder. and a costly special measuring device is required instead of the otherwise common pressure transducer.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, den technischen Aufwand für die Pumpensteuerung zu vermindern.The aim of the invention is to reduce the technical complexity of the pump control.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die der Steuerung zugrunde liegende Druckmessung außerhalb des Zylinders vorzunehmen und dabei den Einfluß der eingesetzten Dämpfung auf die Pumpenregelung zu vermindern. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß bei jedem Förderzyklus die vom Zeitpunkt des Beginns der Ansaugphase sich aus der Pumprate theoretisch ergebenden Volumenschritte gezählt und gespeichert werden. Da HPLC-Pumpen zumeist mit Schrittmotoren betrieben werden, entspricht jedem Schritt des Motors ein definiertes, gefördertes Volumen (Volumenschrill). Unter Pumprate ist hierbei die in der Zeiteinheit zu fördernde Flüssigkeitsmenge gemessen als Volumen zu verstehen. Die Kompressionsphase wird in eine Phase der Kompression innerhalb des Zylinders und eine Phase der Förderung in das System unterteilt. Der Beginn der Phase der Förderung in das System wird durch den Zeitpunkt eines Druckminimums im SystemThe invention has for its object to make the control of the underlying pressure measurement outside the cylinder while reducing the influence of the damping used on the pump control. According to the invention, this is achieved by counting and storing the volume increments theoretically resulting from the pumping rate from the moment of the start of the suction phase on each delivery cycle. Since HPLC pumps are usually operated with stepper motors, each step of the motor corresponds to a defined, conveyed volume (volume shred). The term "pump rate" here means the amount of liquid to be delivered in the unit of time measured as volume. The compression phase is divided into a phase of compression within the cylinder and a phase of delivery into the system. The beginning of the phase of promotion in the system is determined by the time of a pressure minimum in the system

bestimmt. Von diesem Zeitpunkt an werden die Volumenschritte gezählt und mit der Anzahl der im Speicher befindlichencertainly. From this point onwards, the volume steps are counted and with the number in memory

Volume steps compared. The phase of rapid promotion is limited until the time when the number of

tatsächlichen, realen Volumenschritte der Anzahl der gespeicherten, theoretischen Volumenschritte entspricht. Dann wird aufeine kontinuierliche Förderung umtjaschaltet.actual, real volume steps corresponds to the number of stored, theoretical volume steps. Then it switches to a continuous promotion.

It has been found that, at the time of commencement of production into the system, the pressure reading downstream of the system Exhaust valve of the pump has a minimum and this time is so easy to determine, for. B. by using a Pressure transducer with Bourdon tube. In the case of drive systems with a DC motor, control with analogue control variables often takes place. It can do that

erfindungsgemäße Verfahren dadurch eingesetzt werden, daß die Volumengrößen als Analogwerte dargestellt werden undauch der Vergleich mit Hilfe der Analogtechnik durchgeführt wird.Methods according to the invention are used in that the volume sizes are represented as analog values and also the comparison is carried out with the aid of the analog technique.

AusfOhrungsbelsplele

Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt eine graphische Darstellung des Druckverlaufs innerhalb und außerhalb des Zylinders einer Einkolbenpumpe.The invention will be explained in more detail below by exemplary embodiments. The accompanying drawing shows a graphical representation of the pressure curve inside and outside the cylinder of a single-piston pump.

1. Ein Kolben wird Ober eine Kurvenscheibe von einem Schrittmotor angetrieben, wöbe· jeder Schritt eine bestimmte Kolbenbewegung und damit einen definierten Volumenschritt bewirkt. Durch einen Geber an der Kurvenscheibe wird der Zeitpunkt 1 (Fig.) des Beginns der der Ansaugphase signalisiert. Von diesem Zeitpunkt 1 an wird die Zahl der für einen konstanten Fluß anliegenden Steuerimpulse einem Zähler zugeführt. Der Schrittmotor wird mit höherer Drehzahl, der sog. Ansauggeschwindigkeit betrieben.1. A piston is driven by a stepper motor via a cam, where each step causes a certain piston movement and thus a defined volume step. An encoder on the cam signalizes the time 1 (FIG. 1) of the beginning of the intake phase. From this point in time 1, the number of control pulses applied to a constant flow is fed to a counter. The stepper motor is operated at a higher speed, the so-called intake speed.

After completion of the suction phase, at time 2, the cam plate starts the piston in the direction of compression

drücken und der Druck im Zylinder steigt. Während der Ansaugphase und der Phase der Kompression der Flüssigkeit im Zylinderfällt der Druck im System hinter der Pumpe trotz eines eingeschalteten Dämpfunysgefäßes geringfügig ab.Press and the pressure in the cylinder rises. During the suction phase and the phase of the compression of the liquid in the cylinder, the pressure in the system behind the pump falls slightly despite a switched-Dämpfunysgefäßes.

With the beginning of fluid delivery from the cylinder into the system, the pressure in the system also begins to increase immediately,

die Druckkurve zeigt ein vorheriges Minimum 3. Der Zeitpunkt des Minimums wird auf bekannte Weise bestimmt, z. B. aus derthe pressure curve shows a previous minimum 3. The time of the minimum is determined in a known manner, e.g. B. from the

Polarity reversal of the differentiated pressure signal. From this point on, the control pulses supplied to the stepper motor are fed to a second counter. The content

beider Zähler werden fortlaufend verglichen. Bei erreichter Gleichheit, Zeitpunkt 4, wird der Schnellauf beendet und derBoth counters are compared continuously. When equality is achieved, time 4, the fast run is ended and the

Stepper motor widely operated with the dfem chosen flow corresponding speed. Thereafter, both counters are switched to zero and are thus ready for the control of the next intake. In the Figure is the constant flux pulses 5 input to counter 1 from time 1 to time 4,

und die Steuerimpulse für den Schrittmotor 6, die vom Zeitpunkt 3 bis Zeitpunkt 4 in den Zähler 2 eingegeben werden,schematich dargestellt.and the control pulses for the stepping motor 6, which are input to the counter 2 from time 3 to time 4, are shown schematically.

2. In einer Variante werden die beiden Zähler gemäß Beispiel 1 durch einen Vor-Rückwärtszähler ersetzt und die Steuerimpulse für dan konstanten Fluß dem Eingang für das Vorwärtszählen und die Steuerimpulse für den Schrittmotor dem Eingang für das Rückwärtszählen zugeführt.2. In a variant, the two counters are replaced according to Example 1 by a front-to-back counter and fed the control pulses for dan constant flow to the input for counting up and the control pulses for the stepping motor to the input for counting down.

Das Umschalten des Schrillmotors vom Schnellauf auf die dem Fluß entsprechende Geschwindigkeit erfolgt bei Nulldurchgeng des Zählers, wonach auch der Zähler für den nächsten Ansaugvorgang bereitgestellt wird.The switching of the shredding motor from fast to the speed corresponding to the flow takes place at Nulldurchgeng the counter, after which also the counter for the next suction is provided.

3. In einer weiteren Variante werden die Aufgaben der beiden Zähler bzw. des Vor-riückwärtszählors sowie das Umschalten des Schrittmotors auf die verschiedenen Geschwindigkeiten von einem Digitalrechner übernommen.3. In a further variant, the tasks of the two counters or the up-counter and the switching of the stepping motor to the different speeds are taken over by a digital computer.

Claims

1. A method for controlling HPLC pumps, with a suction, a compression-o- and a delivery phase at each pump cycle, characterized in that from the time of the start of the suction phase resulting from the pumping rate volume increments zä'ilt and stored , the compression phase is divided into a phase of compression within the cylinder and a phase of delivery into the system, and the beginning of the phase of delivery into the system is determined by the time of a pressure minimum in the system, and from that point on the volume steps are counted and recorded the number of in-memory volume steps are compared and the phase of the rapid promotion is limited to the time at which the number of actual, real volume steps of Armani corresponds to the stored theoretical volume steps and that is then switched to a continuous production.

2. The method according to claim 1, characterized in that the number of resulting from the pumping rate steps and the number of actual, real volume steps are represented as analog values and the comparison of these two values is sensed in analog form.