一種具有串聯柱塞泵的液相色譜儀及其控制方法
2023-04-24 16:04:51 1
一種具有串聯柱塞泵的液相色譜儀及其控制方法
【專利摘要】本發明提供了一種具有串聯柱塞泵的液相色譜儀及其控制方法，所述的液相色譜儀包括一個溶液組織器，一個控制系統，串聯柱塞泵包括主副凸輪，一個主泵頭，一個副泵頭，一個用於連接主泵頭和副泵頭的出口單向閥，主泵頭用於接收溶液組織器輸出的溶液，並將該溶液注入到副泵頭中，副泵頭用於接收主泵頭輸出的溶液，並將其注入到液相色譜儀的系統中，控制系統根據，主泵頭理論的停止吸液點與副泵頭理論的吸液點之間的系統壓力數據，設置一個假設的出口單向閥的開啟點，根據假設的出口單向閥的開啟點，控制所述的主副凸輪的速度。本發明所述的液相色譜儀及其控制方法，能夠自動調節串聯柱塞泵的壓力波動，保證儀器重複測量的準確性。
【專利說明】一種具有串聯柱塞泵的液相色譜儀及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及高效液相色譜儀領域，特別涉及具有串聯柱塞泵的液相色譜儀及其控制方法。
【背景技術】
[0002]如圖1所示，液相色譜儀I通常由溶液組織器101、輸液泵102、進樣器103、色譜柱104、檢測器105、控制系統106等組成，其中溶液組織器101中的溶液經過脫氣後，作為流動相被輸液泵102注入到液相色譜儀I的系統中，樣品溶液經過進樣器103注入流動相，被流動相載入到色譜柱104 (固定相)內，由於樣品溶液中的各組分與色譜柱具有不同的極性，樣品溶液在色譜柱104中作相對運行時，經過反覆多次的吸附-解吸的分配過程，各組分在移動速度上產生較大的差別，最後被分離成單個組分依次從色譜柱104內析出，析出的成分經過單色光的投射，檢測器105檢測到光強度的變化，並把這些光信號轉換成電信號傳送到控制系統106，控制系統106分析這些數據，並最後以圖譜形式顯示出來。
[0003]液相色譜儀I中的輸液泵102用於將一種或者多種流動相按照一定的比例進行混合，然後輸送到液相色譜儀I的系統中。如圖2所示，串聯柱塞泵2通常用於實現液相色譜儀I中的輸液泵102，其主要由凸輪(圖中未示出)，柱塞201、202，主泵頭203、副泵頭204、入口單向閥205和出口單向閥206等部件組成，其中柱塞201、202用於實現液體的壓縮，主泵頭203和副泵頭204用於儲存液體，入口單向閥205位於主泵頭的入口端，出口單向閥206位於主泵頭203和副泵頭204之間，用於隔離主泵頭203和副泵頭204，入口單向閥205和出口單向閥206都是被動閥，是靠外界壓力推動閥門開啟和關閉。液相色譜儀I運行時，控制系統106控制步進電機運轉，電機帶動凸輪轉動,通過控制凸輪的速度從而帶動柱塞201、202運動，實現往復式的液體輸送。下面結合圖3介紹主泵頭203和副泵頭204液體傳輸過程，圖3是理論上主副凸輪點數與速度的關係圖，從圖中可以看出，在點45到485之間，入口單向閥205在常壓的作用下打開，主泵頭203的柱塞201不斷吸收溶液組織器101輸出的溶液，副泵頭204的柱塞202向液相色譜儀I的系統中排液，出口單向閥206關閉，主泵頭203和副慄頭204隔尚，此時，王慄頭203的壓力是常壓，副慄頭204的壓力是系統壓力；在點485到617之間，主泵頭203的柱塞201開始排液，並且壓縮主泵頭203中的液體，當主泵頭203中的壓力超過副泵頭204中的壓力時，出口單向閥206在壓力的作用下打開；在點617到969之間，出口單向閥206打開，副泵頭204開始吸收主泵頭203排除的溶液，控制系統106就是按照圖3所示的速度曲線來控制凸輪的速度的，為了保持系統壓力平穩，在出口單向閥206打開之前，因為只有副泵頭204與系統連通，所以控制系統106隻需要控制副凸輪的速度，當出口單向閥206打開之後，主泵頭203和副泵頭204同時與系統連通，此時控制系統106需要控制主副凸輪合速度。但是，在實際測量過程中，由於實驗條件和溶液壓縮係數的不同等原因，導致主泵頭203壓縮液體的多少並不確定，所以出口單向閥206的開啟點也不能確定，這樣，控制系統106如果還按照理論的凸輪速度曲線對凸輪進行控制，那麼就會造成，在出口單向閥206打開的前後系統壓力波動較大，從而造成液體流速不穩定，最終影響儀器測量的準確性。
[0004]終上所述，現有技術中缺乏一種在使用串聯柱塞泵的同時，又能保證系統壓力穩定的液相色譜儀的實現方法。
【發明內容】
[0005]為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種能夠自動調節串聯柱塞泵壓力波動的液相色譜儀及其控制方法。
[0006]本發明提供了一種具有串聯柱塞泵的液相色譜儀，包括一個溶液組織器，一個控制系統，所述的串聯柱塞泵包括主副凸輪，一個主泵頭，一個副泵頭，一個用於連接所述的主泵頭和副泵頭的出口單向閥，所述的主泵頭用於接收所述的溶液組織器輸出的溶液，並將該溶液注入到所述的副泵頭中，所述的副泵頭用於接收所述的主泵頭輸出的溶液，並將其注入到液相色譜儀的系統中，所述的控制系統根據，所述主泵頭的理論的停止吸液點與所述副泵頭的理論的吸液點之間的系統壓力數據，設置一個假設的出口單向閥的開啟點，根據所述的假設的出口單向閥的開啟點，控制所述的主副凸輪的速度。
[0007]在本發明所述的液相色譜儀中，所述的所述的副泵頭還可以與一個壓力傳感器連接，所述的壓力傳感器用於檢測所述的系統壓力。
[0008]在本發明所述的液相色譜儀中，所述的控制系統還可以根據所述的系統壓力數據的峰值或谷值與系統平均壓力數據的關係，設置所述的假設的出口單向閥的開啟點。
[0009]在本發明所述的液相色譜儀中，當所述的系統壓力數據的峰值或谷值與系統平均壓力數據的差大於系統設定值時，所述的控制系統還可以將所述的假設的出口單向閥的開啟點向前調整，當所述的系統壓力的峰值或谷值小於系統設定值時，所述的控制系統還可以將所述的假設的出口單向閥的開啟點向後調整。
[0010]在本發明所述的液相色譜儀中，所述的液相色譜儀還可以適用於單元泵、二元泵或者四元泵。
[0011]本發明還提供了一種用於上述液相色譜儀的控制方法，所述的控制系統執行以下步驟:
[0012](I)假設出口單向閥的開啟點；
[0013](2)根據所述的假設的開啟點控制主副凸輪的速度；
[0014](3)收集所述的主泵頭的理論的停止吸液點與所述的副泵頭的理論的吸液點之間的系統壓力數據；
[0015](4)如果系統壓力平穩，不在修正假設的開啟點，返回第二步；如果系統壓力不平穩，則根據所述的系統壓力曲線修正假設的開啟點，返回第一步。
[0016]在本發明所述的控制方法中，所述的所述的副泵頭還可以與一個壓力傳感器連接，所述的壓力傳感器用於檢測所述的系統壓力。
[0017]在本發明所述的控制方法中，所述的控制系統還可以根據所述的系統壓力數據的峰值或谷值與系統平均壓力數據的關係，設置所述的假設的出口單向閥的開啟點。
[0018]在本發明所述的控制方法中，當所述的系統壓力數據的峰值或谷值與系統平均壓力數據的差大於系統設定值時，所述的控制系統還可以將所述的假設的出口單向閥的開啟點向前調整，當所述的系統壓力的峰值或谷值小於系統設定值時，所述的控制系統還可以將所述的假設的出口單向閥的開啟點向後調整。
[0019]在本發明所述的控制方法中，所述的控制方法還可以適用於單元泵、二元泵或者四元泵。
[0020]本發明所述的液相色譜儀及其控制方法，能夠自動調節串聯柱塞泵的壓力波動，使系統壓力平穩，保證儀器重複測量的準確性；採用串聯柱塞泵實現液相色譜儀的輸液泵，更加節約成本，並且控制方式簡單，可以適用於單元泵及多元泵，適用範圍更廣泛。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是液相色譜儀I的結構示意圖。
[0022]圖2是串聯柱塞泵2的結構示意圖。
[0023]圖3是串聯住撒泵2中主副凸輪的點數與速度的關係圖。
[0024]圖4是本發明所述的控制方法的流程圖。
[0025]圖5是出口單向閥開啟點處的壓力曲線圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖介紹本發明的一較佳實施例。
[0027]結合參考圖1和圖2。本實施例中的液相色譜儀與串聯柱塞泵的結構與現有技術的結構相同，本發明的發明點在於，液相色譜儀I中的控制系統106根據在出口單向閥206開啟點附近檢測到的系統壓力數據，調整對凸輪的速度控制，使系統壓力在出口單向閥206的開始點處平穩的控制方法。
[0028]為了解決【背景技術】中提出的問題，本發明提出了一種液相色譜儀1，其包括溶液組織器101、輸液泵102、進樣器103、色譜柱104、檢測器105、控制系統106等，其中的輸液泵102由串聯柱塞慄2頭現，串聯柱塞慄2包括祝福凸輪(圖中未不出)，柱塞201、202，王慄頭203，副泵頭204，入口單向閥205，出口單向閥206。主泵頭203用於接收溶液組織器101輸出的溶液，並將該溶液注入到副泵頭204和液相色譜儀I的系統中，副泵頭204用於接收主泵頭203輸出的溶液，並將其注入到液相色譜儀I的系統中，控制系統106根據，主泵頭203理論上的停止吸液點和副泵頭204的理論上的吸液點之間的系統壓力數據，設置一個假設的出口單向閥的開啟點，根據所述的假設的出口單向閥206的開啟點，控制主副凸輪的速度。
[0029]進一步地，副泵頭204連接有一個壓力傳感器，用於檢測副泵頭204的壓力，也就是本發明中所述的系統壓力。
[0030]進一步地，控制系統106根據主泵頭203理論上的停止吸液點和副泵頭204的理論上的吸液點之間的系統壓力數據的峰值或者谷值與系統平均壓力的關係，設置假設的出口單向閥的開啟點。
[0031]更進一步地，當主泵頭203理論上的停止吸液點和副泵頭204的理論上的吸液點之間的系統壓力數據的峰值或者谷值與系統平均壓力的差大於系統設定值時，控制系統106將假設的出口單向閥206的開啟點向前調整；當系統壓力數據的峰值或者谷值小於系統設定值時，控制系統106將假設的出口單向閥206的開啟點向後調整。
[0032]並且，本發明所述的液相色譜儀I可以用於單元泵、二元泵或者四元泵。[0033]下面根據圖4詳細介紹本發明的控制系統106採用的控制方法。
[0034]401:假設出口單向閥的開啟點
[0035]在前面已經描述到，由於每次實驗時的實驗條件和液體壓縮係數是不同的，而且出口單向閥206是被動閥門，所以出口單向閥206的開啟點由於外界壓力的不確定而不能確定，但是可以知道該點一定是在主泵頭203的理論的停止吸液點和副泵頭204的理論的吸液點之間的，也就是圖3上的點485到617之間，所以本發明所述的控制方法首先在該區間內設置一個假設的出口單向閥206的開啟點。
[0036]402:根據假設的開啟點控制主副凸輪的速度
[0037]然後，根據401中所述的假設的開啟點，控制系統106對主副凸輪的速度進行調整，也就是此時控制系統106不能再按照理論的凸輪的速度曲線進行控制凸輪的速度，而是應該按照假設的開啟點後重新得到的速度曲線來控制凸輪的速度。前面已經提到，在出口單向閥206開啟之前，因為只有副泵頭203與系統連通，所以控制系統106隻需要控制副凸輪的速度，在出口單向閥206開啟之後，主泵頭203和副泵頭204都與系統連通，所以控制系統106需要控制主副凸輪合速度，所以出口單向閥206的開啟點直接影響著控制系統106對凸輪速度的控制。
[0038]403:收集主泵頭203理論停止吸液點與副泵頭204的理論的吸液點之間的系統壓力數據
[0039]為了確定之前設置的假設的出口單向閥206的開啟點是否準確，控制系統106收集主泵頭203理論停止吸液點與副泵頭204的理論的吸液點之間的系統壓力數據，並對這些數據進行分析。具體做法是，根據圖3所示的凸輪的理論曲線，控制系統106檢測凸輪的位置，當凸輪達到主泵頭203理論上的停止吸液點的時候，開始收集系統的壓力數據，直到控制系統106檢測到凸輪的位置達到副泵頭204的理論上的吸液點的時候，停止收集系統壓力數據。在本實施例中，是通過一個與副泵頭204連接的壓力傳感器來檢測系統壓力的。
[0040]404:如果系統壓力平穩，則返回到第二步，不再修正401中假設的開啟點，繼續向下運行；如果系統壓力不平穩，則返回第一步，修正401中假設的開啟點，繼續向下運行
[0041]控制系統106將收集到的系統壓力數據進行分析，根據分析的結果確定之前設置的假設的開啟點是否合適。如果收集到的系統壓力數據顯示壓力平穩，那麼就不需要再修正之前假設的開啟點，則控制系統106返回402，還按照之前設置的假設的開啟點凸輪的速度，並繼續運行下面的程序；但是如果系統壓力數據顯示壓力不平穩，那麼控制系統106則返回401重新修正假設的開啟點，並按照新修正的假設的開啟點控制凸輪的速度，這樣循環反覆，直到系統壓力平穩，則不再需要修改假設的開啟點。
[0042]進一步地，本發明的控制方法是控制系統106將系統壓力曲線的峰值或者谷值與系統平均壓力進行比較，得到系統壓力是否平穩，從而確定是否需要修正假設的開起點，確定是否需要調整對凸輪速度的控制。
[0043]更進一步地，本發明所述的控制方法是當系統壓力數據的峰值或谷值與系統平均壓力數據的差大於系統設定值時，控制系統106修正假設的開啟點前移，也就是將上一次設置的假設的開啟點提前；當系統壓力的峰值或谷值小於系統設定值時，控制系統106修正假設的開啟點後移，也就是將上一次設置的假設的開啟點滯後，然後根據新設置的假設的開啟點調整對凸輪的速度的控制。在本實施例中，系統設定值是lOpsi，作為另外的舉例說明，根據系統參數要求，也可以設定其他的系統設定值。
[0044]作為另外的舉例說明，本發明的控制方法也可以適用於單元泵、二元泵和四元泵。
[0045]為了解決現有技術中由於出口單向閥206的開啟點不能確定，導致控制系統106不能準確的控制凸輪速度，從而造成系統壓力波動的問題，本發明提出了一種用於具有串聯柱塞泵的液相色譜儀中的控制方法，該方法是液相色譜儀I中的控制系統106通過循環運行上述控制方法，逐步找到出口單向閥206的實際開啟點，從而合理的控制凸輪的速度，最終達到消除系統壓力波動的目的，如圖5所示，是採用本發明所述的方法後，出口單向閥206處的壓力曲線，圖中的每一條曲線代表一個循環的壓力變化情況，從曲線上可以看出，壓力波動在逐漸減小，效果明顯。採用本發明所述的控制方法，可以自動適應各種實驗條件和凸輪結構，適用性更強，操作也比較簡單。
[0046]以上所述的僅為本發明的具體實施例，並不用於限定本發明的保護範圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種具有串聯柱塞泵的液相色譜儀，包括一個溶液組織器，一個控制系統，所述的串聯柱塞泵包括主副凸輪，一個主泵頭，一個副泵頭，一個用於連接所述的主泵頭和副泵頭的出口單向閥，所述的主泵頭用於接收所述的溶液組織器輸出的溶液，並將該溶液注入到所述的副泵頭中，所述的副泵頭用於接收所述的主泵頭輸出的溶液，並將其注入到液相色譜儀的系統中， 其特徵在於， 所述的控制系統根據，所述主泵頭的理論的停止吸液點與所述副泵頭的理論的吸液點之間的系統壓力，設置一個假設的出口單向閥的開啟點，根據所述的假設的出口單向閥的開啟點，控制所述的主副凸輪的速度。
2.根據權利要求1所述的液相色譜儀，其特徵在於，所述的副泵頭與一個壓力傳感器連接，所述的壓力傳感器用於檢測所述的系統壓力。
3.根據權利要求1或2所述的液相色譜儀，其特徵在於，所述的控制系統根據所述的系統壓力數據的峰值或谷值與系統平均壓力數據的關係，設置所述的假設的出口單向閥的開啟點。
4.根據權利要求3所述的液相色譜儀，其特徵在於，當所述的系統壓力數據的峰值或谷值與系統平均壓力數據的差大於系統設定值時，所述的控制系統將所述的假設的出口單向閥的開啟點向前調整，當所述的系統壓力的峰值或谷值小於系統設定值時，所述的控制系統將所述的假設的出口單向閥的開啟點向後調整。
5.根據權利要求1所述的液相色譜儀，其特徵在於，所述的液相色譜儀適用於單元泵、二元泵或者四元泵。
6.一種用於權利要求1所述的液相色譜儀的控制方法，其特徵在於，所述的控制系統執行以下步驟: (1)假設出口單向閥的開啟點； (2)根據所述的假設的開啟點控制主副凸輪的速度； (3)收集所述的主泵頭的理論的停止吸液點與所述的副泵頭的理論的吸液點之間的系統壓力； (4)如果系統壓力平穩，不再修正假設的開啟點，返回第二步；如果系統壓力不平穩，則根據所述的系統壓力修正假設的開啟點，返回第一步。
7.根據權利要求6所述的控制方法，其特徵在於，所述的副泵頭與一個壓力傳感器連接，所述的壓力傳感器用於檢測所述的系統壓力。
8.根據權利要求6或7所述的控制方法，其特徵在於，所述的控制系統根據所述的系統壓力數據的峰值或谷值與系統平均壓力數據的關係，設置所述的假設的出口單向閥的開啟點。
9.根據權利要求8所述的控制方法，其特徵在於，當所述的系統壓力數據的峰值或谷值與系統平均壓力數據的差大於系統設定值時，所述的控制系統將所述的假設的出口單向閥的開啟點向前調整，當所述的系統壓力的峰值或谷值小於系統設定值時，所述的控制系統將所述的假設的出口單向閥的開啟點向後調整。
10.根據權利要求6所述的控制方法，其特徵在於，所述的控制方法適用於單元泵、二元泵或者四元泵。
【文檔編號】G01N30/32GK103869030SQ201210551412
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月18日 優先權日:2012年12月18日
【發明者】曾憲科, 王悅, 王鐵軍, 李維森 申請人:北京普源精電科技有限公司