相變驅動流體的輸液泵的製作方法

2023-07-04 05:19:46 3

專利名稱：相變驅動流體的輸液泵的製作方法
技術領域：
本發 明涉及一種輸液泵，尤其是一種結構簡單、成本低廉，可實現液體以微流量 (nl/min)及超高壓(SOMpa)輸出的相變驅動流體的輸液泵。
背景技術：
目前，高效液相色譜儀(HPLC)已廣泛地應用於生命科學、環境科學、醫藥、生物化工及精細化工等各個領域，是近年來發展最快的分析儀器之一，已有耐壓104Mpa的超高效液相色譜儀問世。輸液泵作為高效液相色譜儀的關鍵部件，其輸液的流量及壓力是影響高效液相色譜儀發展的主要因素，通常要求微流量且高壓。現有的輸液泵都設有泵腔體，泵腔體的前端與出口壓帽相接，出口壓帽上固定有與泵腔內腔相通的連接管(毛細管)，在泵腔內有密封活塞(雙柱塞、單柱塞)，電機通過連杆與密封活塞相接，帶動活塞推動液體(流動相)輸出。不僅結構複雜、成本高、佔用空間大，而且因機械設計及耐壓的限制，難以實現流動相以微流量及超高壓輸出。為了解決這一問題，中國專利號為01110506. 2的專利文獻， 公開了一種「電滲流驅動高壓輸液泵」，「是由一根或數根內徑小於200 μ m填充石英毛細管色譜柱或空管毛細管色譜柱，內填粒徑小於IOym的填料(矽膠、表面修飾矽膠、離子交換樹脂、高分子微球、無機球型或無定型填料)，通過串聯、並聯組合組成泵體；並由單個高壓電源為單級或多級液體輸送泵提供電滲力，輸出壓強是多級泵加和；由電滲流在毛細管內流動產生高壓；有除氣裝置系統排除電極產生的氣泡；通過控制電壓或電滲流調節輸出流量和壓強，以滿足各種不同的微流量輸液要求。」，雖然其液體流量可達到2μ Ι/min，但是壓力最高只能達到45Mpa。

發明內容
本發明是為了解決現有技術所存在的上述技術問題，提供一種結構簡單、成本低廉，可實現液體以微流量(nl/min)、超高壓(SOMpa)輸出的相變驅動流體的輸液泵。本發明的技術解決方案是一種相變驅動流體的輸液泵，有泵腔體，泵腔體的前端與出口壓帽相接，出口壓帽上固定有與泵腔內腔相通的連接管，在泵腔內有密封活塞，所述泵腔體的後端與壓帽相接，在壓帽與密封活塞之間的泵腔體內有填充料，所述填充料的液相與固相密度相異，填充料處設有溫度控制元件。在所述連接管處設有壓力傳感器，壓力傳感器的輸出信號與控制電路相接，控制電路的輸出與溫度控制元件相接。所述填料為長鏈烷烴或長碳鏈的醇類，所述溫度控制元件為電加熱元件。所述密封活塞有活塞體，活塞體前端固定有活塞環，活塞環後套接有導向套，活塞體的後端有螺紋孔，螺紋孔與活塞螺母相接，活塞環、導向套及活塞螺母之間均設有密封件。本發明是在泵腔內填充了液相與固相密度相異的填料並設置了溫度控制元件，通過加熱使填充料由固相變為液相，或者通過製冷使填充料由液相變為固相，填充料相變的過程均會產生膨脹，繼而推動密封活塞，實現液體以微流量(nl/min)及超高壓(SOMpa)輸出。本發明同時具有結構簡單、成本低廉等特點。


圖1是本發明實施例1的結構示意圖。圖2是本發明實施例2的結構示意圖。圖3是本發明實施例2的電路原理框圖。
具體實施例方式實施例1
如圖ι所示與現有技術相同，有不鏽鋼管泵腔7，內徑15mm、長225mm，泵腔體7的前端與出口壓帽11相接，出口壓帽11上固定有與泵腔7內腔相通的連接管14 (毛細管)，在泵腔7內有密封活塞3，與現有技術所不同的是泵腔體7的後端與壓帽6相接，壓帽6與密封活塞3之間的泵腔體7內有填充料25，所述填充料25的液相與固相密度相異，填充料25 處設有溫度控制元件。當填充料25液相密度低於固相密度時，溫度控制元件為電加熱元件，即當填充料 25由固相變為液相時，體積膨脹。填充料25可以是具有較大的體積膨脹率、導熱性好、性能穩定等特點的十四醇、十六醇、十八醇或其它長鏈烷烴。當填充料25液相密度大於固相密度時，溫度控制元件為製冷元件(半導體製冷元件等)，即當填充料25由液相變為固相時，體積膨脹。填充料25可以是水。可以在泵腔體7外設置密封殼體，溫度控制元件置於其中。填充料25的最小填充量以膨脹後能夠使液相色譜儀所需要的流動相全部輸出為準。本實施例1是將流動相液體26置於泵腔7內，加熱或製冷填充料25，其輸出流量可低至納升級，壓力可達到80Mpa。實施例2:
如圖2、3所示有不鏽鋼管泵腔7，內徑15mm、長225mm，泵腔體7的前端通過三個密封墊(15、16、17)與出口壓帽11相接，出口壓帽11通過刃環12和連接螺絲13固定有與泵腔 7內腔相通的連接管14 (毛細管)，在泵腔7內有密封活塞3，密封活塞3有活塞體10，活塞體10前端固定有活塞環5，活塞環5後套接有導向套9，活塞體10的後端有螺紋孔4，螺紋孔4與活塞螺母8相接，活塞環5與導向套9之間有耐高壓密封圈18和不鏽鋼擋圈19，導向套9與活塞螺母8之間有不鏽鋼擋圈20和耐高壓密封圈21。泵腔體7的後端通過三個密封件(22、23、24)與壓帽6相接，壓帽6與密封活塞3之間的泵腔體7內有填充料25，所述填充料25的液相與固相密度相異，填充料25處設有溫度控制元件。在所述連接管14處設有壓力傳感器，壓力傳感器的輸出信號與控制電路(可編程序控制器等)相接，控制電路的輸出與溫度控制元件相接。對填充料25及溫度控制元件的要求與實施 例1相同。將流動相液體26從泵腔體7的前端加入內腔，使流動相與泵腔體7螺紋口平齊， 呈凸液面狀，將連接刃環12、連接螺絲13和連接管路14的出口壓帽11擰緊。借用外力將密封活塞推向出口壓帽方向，使多餘流動相從連接管路14留出，保證儲液體內剩餘5ml，將連接管路與色譜儀系統連接。再將十四醇顆粒加溫熔解為液態，從泵腔體7後端倒入，與螺紋口平齊，冷卻；反覆加熱冷卻幾次，確保十四醇固體中不含氣體，擰緊壓帽6。壓力傳感器實時監控流出的液體壓力並反饋至控制電路，控制電路根據所設置的流量、壓力等數學模型進行計算，並將控制指令傳送至溫度控制元件。通過對 溫度控制元件的功率進行控制，進而控制填充量25的膨脹率並使其恆定，以保證流動相以恆定的微流量、超高壓進入液相色譜儀。裝填填充料約為20ml，按固體相變為液體，體積膨脹10%算，可輸出液體總量為 2ml，其輸出流量為lOOnl/min，壓力80Mpa。若系統使用流量為 μ /min，可滿足連續色譜分析30h以上。
權利要求
1.一種相變驅動流體的輸液泵，有泵腔體(7)，泵腔體(7)的前端與出口壓帽(11)相接，出口壓帽(11)上固定有與泵腔(7)內腔相通的連接管(14)，在泵腔(7)內有密封活塞 (3)，其特徵在於所述泵腔體(7)的後端與壓帽(6)相接，在壓帽(6)與密封活塞(3)之間的泵腔體(7)內有填充料(25)，所述填充料(25)的液相與固相密度相異，填充料(25)處設有溫度控制元件。
2.根據權利要求1所述的相變驅動流體的輸液泵，其特徵在於在所述連接管(14)處設有壓力傳感器，壓力傳感器的輸出信號與控制電路相接，控制電路的輸出與溫度控制元件相接。
3.根據權利要求1或2所述的相變驅動流體的輸液泵，其特徵在於所述填料(25)為長鏈烷烴或長碳鏈的醇類，所述溫度控制元件為電加熱元件。
4.根據權利要求3所述的相變驅動流體的輸液泵，其特徵在於所述密封活塞有活塞體(10)，活塞體(10)前端固定有活塞環(5)，活塞環(5)後套接有導向套(9)，活塞體(10) 的後端有螺紋孔(4)，螺紋孔(4)與活塞螺母(8)相接，活塞環(5)、導向套(9)及活塞螺母 (8)之間均設有密封件。
全文摘要
本發明公開一種相變驅動流體的輸液泵，有泵腔體(7)，泵腔體(7)的前端與出口壓帽(11)相接，出口壓帽(11)上固定有與泵腔(7)內腔相通的連接管(14)，在泵腔(7)內有密封活塞(3)，所述泵腔體(7)的後端與壓帽(6)相接，在壓帽(6)與密封活塞(3)之間的泵腔體(7)內有填充料(25)，所述填充料(25)的液相與固相密度相異，填充料(25)處設有溫度控制元件。填充料相變的過程均會產生膨脹，繼而推動密封活塞，實現液體以微流量(nl/min)及超高壓(80MPa)輸出。本發明同時具有結構簡單、成本低廉等特點。
文檔編號F04B49/06GK102331473SQ201110266948
公開日2012年1月25日 申請日期2011年9月9日 優先權日2011年9月9日
發明者唐濤, 張維冰, 李彤 申請人:李彤