一种无转接头的悬臂式逆流色谱仪的制作方法

1.本发明涉及逆流色谱仪技术领域，特别是一种无转接头的悬臂式逆流色谱仪。


背景技术：

2.逆流色谱技术是二十世纪七十年代发展起来的一种连续高效的液
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液分配色谱分离技术,其通过同时公转与自转的同步行星式运动产生二维力场，在高速旋转过程中实现分离萃取。由于逆流色谱仪是一种连续流的分离系统，管路从头至尾贯穿始终，同时分离柱在工作过程中进行高速旋转运动，为满足上述需求，逆流色谱仪需要进行管路解绕设置，传统的解绕方法为通过解绕软管解绕，即将解绕软管的两端分别连接在分离柱转轴和与分离柱转轴转向相反的解绕轴连接，解绕管内分别设置有输入管、输出管，输入管、输出管的两端分别和分离柱内的取样管连通形成液体通道。这种结构下，一是输出管、输入管分别与取样管连通时需要设置转接头，转接头失效后管路连通处将会发生溶剂渗漏，造成溶剂损失和污染；二是转接头处的密封界面难以冲洗干净，导致转接头处产生微量的样品残留，对其他样本的检测结果产生干扰；三是为提升逆流色谱仪的分离效率，需要内径更大的输入管、输出管，相应地也需要更大的解绕软管来包裹，但这会增大整个解绕软管质量和体积，导致解绕管在高转速下的动平衡性能变差；四是解绕软管为软质结构，在逆流色谱仪工作过程中频繁受到各种应力作用，容易发生破损，降低了系统的稳定性以及可靠性。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种无转接头的悬臂式逆流色谱仪。
4.本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种无转接头的悬臂式逆流色谱仪，包括行星齿轮系、和所述行星齿轮系的行星轮轴所连接的分离柱，还包括连接板、取样管和一体成型的硬质解绕架，所述硬质解绕架固定在连接板上，所述连接板固定在行星齿轮系的行星架上，所述硬质解绕架的一端与行星齿轮系的中心轴同轴设置，所述硬质解绕架的另一端位于分离柱内且悬空设置在分离柱的中心位置，所述硬质解绕架为中空的结构，所述取样管的中部缠绕在分离柱内，取样管两端依次经由所述硬质解绕架和中心轴穿出。
5.具体的，所述的硬质解绕架包括直线段和曲线段，所述直线段固定在连接板上且与中心轴同轴设置，所述曲线段的一端悬空设置在分离柱内。
6.具体的，所述的曲线段呈异形管道结构，所述曲线段与所述直线段过渡处的折弯角度α大于90
°
，所述曲线段拐弯至所述分离柱的折弯角度β大于等于90
°
，使得所述取样管在曲线段与所述直线段过渡处弯曲角度小于90
°
，在曲线段内拐弯至所述分离柱的弯曲角度小于等于90
°
。
7.具体的，所述直线段的顶端设置有内螺纹，所述直线段通过内螺纹螺纹连接有调整螺栓。
8.具体的，所述硬质解绕架通过3d打印一体成型，其内部管道拐弯处光滑过渡无台
阶。
9.具体的，所述硬质解绕架的曲线段位于分离柱内的端头上固定有柔性管塞，所述柔性管塞至少部分套于该端头内。
10.具体的，所述中心轴靠近所述直线段的端头处设置有保护部件，所述保护部件包括轴套、压筒和柔性软轴套，所述轴套的一端螺纹连接在所述中心轴内，所述压筒的一端螺纹连接在所述轴套另一端的外部，所述柔性软轴套为柔性材料，其外侧壁由上至下依次设置有第一凸台、第二凸台，所述压筒的内壁上设置有第三凸台，所述柔性软轴套部分地设置于所述轴套内，所述第二凸台位于所述第三凸台和轴套的端面之间，所述第三凸台位于所述第一凸台和第二凸台之间。
11.具体的，所述连接板呈两端大、中间小的对称结构，其两端固定在行星架上。
12.具体的，所述行星架的顶面具有两个定位凸台，所述连接板的两端分别抵接在一个定位凸台上，二者的抵接面为以所述中心轴的中心为圆心的弧面。
13.本发明具有以下优点：1、本发明通过将解绕管设置成一体结构的硬质解绕架，硬质解绕架通过连接板固定连接在行星架上，硬质解绕架的两端不与分离柱和中心轴通过转接头连接，而是悬空设置，通过行星架带动硬质解绕架公转进行解绕，这样结构上采用金属的硬质解绕架使用的寿命更长，相比于传统的软解绕管，能适用更高转速的需求，同时采用一体成形的硬质解绕架，配套使用整根的取样管，由分离柱出来的取样管直接能穿过硬质解绕架使用，不需要在硬质解绕架单独设置输入管和输出管，这样结构更简单，同时取样管的直径大小不受限制，能满足更多场合的需求。
14.2、本发明采用硬质解绕架固定在连接板上，再将连接板固定在行星架上的方式，将硬质解绕架设置在行星架的外部，便于拆卸安装，只需要将连接板与行星架之间连接的螺栓拧下就能将硬质解绕架与行星架分离，传统结构较笨重，安装不方便，本发明通过上述的设计就能大大简化安装。
15.3、由于本发明采用的是硬质解绕架对取样管进行解绕，硬质解绕架的一端悬空设置在分离柱内，另一端悬空设置在中心轴的上方，在工作时硬质解绕架悬空在中心轴上方的一端会与其相对转动，同样的硬质解绕架悬空在分离柱内的一端也会与分离柱相对转动，在这一过程中取样管就会与硬质解绕架悬空在分离柱内的一端以及中心轴的顶端产生摩擦，在高速的运行中就会产生磨损，造成取样管的损坏，本发明通过在中心轴的顶部设置保护部件，以及在硬质解绕架悬空在分离柱内的一端设置一个柔性管塞来降低取样管的摩擦，避免取样管的损坏。
16.4、本发明通过在曲线段与直线段的过渡处设置大于90
°
的弯折角度，在取样管由曲线段穿入直线段时大角度能便于取样管进入直线段，通过这样的设计能便于取样管的安装，同时，在直线段的顶部有内螺纹，并螺纹连接有一调整螺栓，在穿设取样管时将调整螺栓拧下，然后利用工具伸入直线段内使给取样管一个向中心轴移动的力，辅助取样管的安装；相较于传统的解绕架，其内部拐弯处的穿过阻力较大，需借助解绕架的多段拼接才能实现取样管的顺利穿出，本发明通过曲线段和顶部螺纹孔结构解决了这一问题，避免了多段拼接式解绕架刚性差、振动大、结构复杂的缺陷。
17.5、本发明的硬质解绕架采用一体成型的结构，具体可以采用金属材料3d打印成
形，这样在硬质解绕架的内部中空是光滑无凸台的，即在弯折处圆滑过渡，特别是在曲线段与直线段的过渡处；相较于传统的采用拼接方式制成的解绕管，其内部会存在凸台，凸台的存在会造成取样管在解绕的过程中会与凸台产生摩擦，造成取样管的损坏，本发明采用一体成型的结构就能避免这一情况发生。
附图说明
18.图1 为本发明的逆流色谱仪整体结构示意图；图2 为本发明的逆流色谱仪剖视结构示意图；图3 为图2中a处的放大结构示意图；图4 为本发明的硬质解绕架结构示意图；图5 为本发明的柔性软轴套结构示意图；图6 为本发明的柔性管塞结构示意图；图中：1
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行星架，2
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分离柱，3
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导向槽，4
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硬质解绕架，41
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曲线段，42
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直线段，5
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调整螺栓，6
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柔性管塞，7
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连接板，8
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定位凸台，9
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中心轴，10
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胀套，11
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轴套，12
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压筒，13
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柔性软轴套，131
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第一凸台，132
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第二凸台，14
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取样管，15
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行星轮轴，16
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第三凸台。
具体实施方式
19.为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
20.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”，“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程，方法，物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程，方法，物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程，方法，物品或者设备中还存在另外的相同要素。
22.下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
23.如图1～6所示，一种无转接头的悬臂式逆流色谱仪，包括行星齿轮系、和所述行星齿轮系的行星轮轴15所连接的分离柱2，还包括连接板7、取样管14和一体成型的硬质解绕架4，所述硬质解绕架4固定在连接板7上，所述连接板7固定在行星齿轮系的行星架1上，所述硬质解绕架4的一端与行星齿轮系的中心轴9同轴设置，所述硬质解绕架4的另一端位于分离柱2内且悬空设置在分离柱2的中心位置，所述硬质解绕架4为中空的结构，所述取样管14的中部缠绕在分离柱2内，取样管14两端依次经由所述硬质解绕架4和中心轴9穿出。现有
技术中行星齿轮系包括行星架1、中心轴9和行星轮轴15，其中中心轴9和行星轮轴15上均设置有齿轮，且两者的齿轮齿数相同，相互啮合在一起，行星轮轴15转动设置在行星架1，行星架1与行星轮轴15的相对位置不变，在行星架1上设置带轮，在驱动电机的输出端设置皮带轮与带轮之间通过皮带传动连接，驱动电机转动带动行星架1转动，从而使行星轮轴15绕中心轴9公转的同时自转，将分离柱2固定在行星轮轴15上，使分离柱2在行星轮轴15的带动下产生二维力场，在高速旋转过程中实现分离萃取，分离柱2通过胀套固定在行星轮轴15上，在分离柱2内缠绕有取样管14，在分离柱2自转和公转时需要对齐进行解绕，现有技术中通过在分离柱2和中心轴9之间连接一根软的解绕软管进行解绕，当分离柱2转动时，解绕软管自身会绕动，实现解绕，采用这样的方式进行解绕在逆流色谱仪工作过程中解绕管频繁受到各种应力作用，容易发生破损，降低了系统的稳定性以及可靠性；本实施例采用硬质解绕架4来进行解绕，硬质解绕架4采用一体成型的结构，且为硬质材料制成，优选采用金属材料，硬质解绕架4的一端固定在连接板7上，然后连接板7固定在行星架1上，这样硬质解绕架4就与行星架1形成一个整体，在行星架1转动的过程中带动硬质解绕架4绕中心轴9进行公转，这样硬质解绕架4就获得公转转速，与此同时，分离柱2还在进行自转，分离柱2自转的方向与硬质解绕架4的公转方向相同，通过这样的方式就能实现取样管14的解绕，本实施例采用一体成形结构的硬质解绕架4，其内部为中空的结构，一端固定在连接板7上，另一端悬空设置在分离柱2内，分离柱2的中部为中空的结构，硬质解绕架4的一端悬空在分离柱2的中空内，即硬质解绕架4不与分离柱2接触，这样硬质解绕架4与分离柱2之间就不需要转接结构进行连接，相较于现有技术中有转接头连接的方式结构更简单，拆卸更方便，取样管14为一整根无断接的聚四氟乙烯管，中部缠绕在分离柱2内，两端的端头分别为进料端和出料端，进料端和出料端经由硬质解绕架4内部和中心轴9内部穿出并分别一一对应地和样本源、样本检测器连接，采用整根的取样管14，且硬质解绕架4内不需要另设输入管、输出管进行转接，避免了传统的逆流色谱仪输入管、输出管和分离柱2连通处容易发生漏液污染和样本残留的问题，此外，本实施例采用硬质材料制成的硬质解绕架4，其相比于软质解绕管支撑效果更好，增加了工作时所述分离柱2的转速上限，逆流色谱仪在高速旋转时容易产生震动，甚至可能对逆流色谱仪造成位移，降低逆流色谱仪的使用寿命，并且机械震动也限制了逆流色谱仪转速的提高，而硬质解绕架4在其刚性结构的作用下能够降低逆流色谱仪工作过程中产生震动，增加逆流色谱仪的稳定性以及使用寿命；再有，硬质解绕架4增加了所述取样管21的内径上限，进而提升了逆流色谱仪的分离效率。
24.进一步的，所述的硬质解绕架4包括直线段42和曲线段41，所述直线段42固定在连接板7上且与中心轴9同轴设置，且直线段42的端头悬空设置在中心轴9的上方，所述曲线段41的一端悬空设置在分离柱2内。本实施例中硬质解绕架4包括两段，一段为直线段42，另一段为曲线段41，直线段42与中心轴9同轴设置，在硬质解绕架4的直线段42上设置有连接法兰，在连接板7上同样设置有连接法兰，直线段42上的连接法兰与连接板7上的连接法兰通过螺栓连接在一起，这样就将硬质解绕架4固定在连接板7上，刚性的连接方式保证硬质解绕架4与连接板7的连接强度；现有技术中，逆流色谱仪的解绕管大多弯曲为“j”字形结构或拱形结构，这种结构使得取样管14的弯曲角度较大，大的弯曲角度一是增加了取样管14内液体的流动阻力，二是弯曲处外侧受到拉应力导致壁厚变小，降低了管道的使用寿命，本实施例中的硬质解绕架4上一段设置为曲线段41，取样管14在经过曲线段41时保持与曲线段
41相同的曲线状态，优选曲线段41由多段弧形的管道首尾相连构成，多段弧形管道连接过渡处圆滑过渡，且过渡处的角度大于90
°
，相邻弧形管道的圆心位于曲线段41的不同侧，这样取样管14曲线段41内保持较小的弯曲角度，进而增加了所述取样管14的使用寿命。
25.进一步的，所述的曲线段41呈异形管道结构，所述曲线段41与所述直线段42过渡处的折弯角度α大于90
°
，所述曲线段41拐弯至所述分离柱2的折弯角度β大于等于90
°
，使得所述取样管14在曲线段41与所述直线段42过渡处弯曲角度小于90
°
，在曲线段41内拐弯至所述分离柱2的弯曲角度小于等于90
°
。本实施例中在曲线段41与直线段42过渡处的折弯角度α设置成大于90
°
的角度，曲线段41拐弯至所述分离柱2的折弯角度β设置成大于等于90
°
的角度，这样取样管14在从分离柱2进入到曲线段41内的第一个弯曲角度小于等于90
°
，从曲线段41进入直线段42时的弯曲角度小于90
°
，有效地增加了所述取样管14的使用寿命。
26.进一步的，所述直线段42的顶端设置有内螺纹，所述直线段42通过内螺纹螺纹连接有调整螺栓5。直线段42的顶部设置为开口的结构，在其内部设置内螺纹，并螺纹连接一个调整螺栓5，在使用时，取样管14的两端从分离柱2内穿入曲线段41内，然后经过曲线段41再穿入直线段42，在穿取样管14时将调整螺栓5旋开，利用工具从设置内螺纹的孔处向下将曲线段41内的取样管14推入直线段42，然后从中心轴9穿出，通过这样的方式来辅助取样管14的安装，在安装完成后将调整螺栓5旋上，为了降低取样管14在硬质解绕架4内与硬质解绕架4管壁的摩擦，使解绕更容易，可以在硬质解绕架4内涂覆润滑油，在旋紧调整螺栓5后可以防止内部的润滑油甩出，同时设计的曲线段41结构能保证润滑油在硬质解绕架4转动的过程中不易被甩出曲线段41。现有技术中，解绕架向中心轴拐弯处通常设计为90
°
的角度，且没有顶端的内螺纹结构，解绕架必须多段拼接，才能使取样管顺利穿出，因此，现有技术解绕架存在刚性差、振动大、结构复杂的缺陷。
27.进一步的，所述硬质解绕架4通过3d打印一体成型，其内部管道拐弯处光滑过渡无台阶。现有技术中，为加工异形结构的管道，大多通过粘接或焊接的方式将多段管道连接到一起，而这类加工方式无法保证相邻管道接缝处的光滑度，容易在接缝处形成凸起，在解绕的过程中，凸台的存在会造成取样管14在解绕的过程中会与凸台产生摩擦，造成取样管的损坏，本实施例中硬质解绕架4通过金属材料3d打印一体成型，采用这样的结构管道的内壁光滑无明显的衔接缝，可以降低取样管14与硬质解绕架4内壁的摩擦，减少解绕过程中的取样管14的磨损。
28.进一步的，所述硬质解绕架4的曲线段41位于分离柱2内的端头上固定有柔性管塞6，所述柔性管塞6至少部分套于该端头内。在取样管14从分离柱2进入硬质解绕架4的曲线段41时其有弯折，取样管14会与曲线段41内孔的与端面的相交的棱角接触，在解绕的过程中会造成磨损，本实施例在曲线段41位于分离柱2内的端头上固定有柔性管塞6，柔性管塞6采用外壁具有台阶的结构，柔性管塞6的小径端置于曲线段41内，柔性管塞6的台阶与曲线段41的端面抵接在一起，然后通过螺栓将柔性管塞6固定在曲线段41一端设置的凸台上，这样就能防止取样管14进入曲线段41时与硬质解绕架4产生磨损，柔性管塞6可以采用橡胶材质制成。
29.进一步的，所述中心轴9靠近所述直线段42的端头处设置有保护部件，所述保护部件包括轴套11、压筒12和柔性软轴套13，所述轴套11的一端螺纹连接在所述中心轴9内，所述压筒12的一端螺纹连接在所述轴套11另一端的外部，所述柔性软轴套13外侧壁由上至下
依次设置有第一凸台131和第二凸台132，所述压筒12的内壁上设置有第三凸台16，所述柔性软轴套13部分地设置于所述轴套11内，所述第二凸台132位于所述第三凸台16和轴套11的端面之间，所述第三凸台16位于所述第一凸台131和第二凸台132之间。所述取样管14自所述硬质解绕架4引出至所述中心轴9中后，所述取样管14容易与所述中心轴9端口内沿尖端接触，二者接触面积相对较小，容易造成所述取样管14磨损，而保护部件的柔性软轴套13能够对所述取样管14起到保护作用，防止其破碎。安装时，首先将所述轴套11旋入所述中心轴9中，并将所述压筒12套于所述柔性软轴套13的侧壁外，将所述第三凸台16设置于所述第一凸台131、第二凸台132之间，随后将所述压筒12和所述轴套11通过螺纹连接，转动所述压筒12，使得所述第二凸台132能够被紧压于所述轴套11的端面以及所述第三凸台16之间，将所述柔性软轴套13固定于所述中心轴9之上。在本发明中，所述第一凸台131可以设置于所述柔性软轴套13的顶部端口处，所述柔性软轴套12的轴截面呈f状结构，所述第一凸台131、第二凸台132形成包裹结构，使得所述压筒12的端口内沿完全包裹于所述第一凸台131、第二凸台132之间，增加保护效果。
30.进一步的，所述连接板7呈两端大、中间小的对称结构，其两端固定在行星架1上。连接板7起到固定硬质解绕架4的作用，连接板7设置在两个分离柱2之间，两个分离柱2之间最近处的间距小，为了适应安装，将连接板7设置成两端大、中间小的对称结构；在高速的转动中需要硬质解绕架4与行星架1的连接稳定，即需要连接板7稳固在行星架1上，通过将连接板7设计成两段大的结构，在连接板7的两端通过螺栓固定在行星架1上时可以增大连接板7与行星架1的接触面积，进而增加了二者的连接强度。
31.进一步的，所述行星架1的顶面具有两个定位凸台8，所述连接板7的两端分别抵接在一个定位凸台8上，二者的抵接面为以所述中心轴9的中心为圆心的弧面。在行星架1的顶面设置两个定位凸台8，定位凸台8与行星架1为一体的结构，通过设置定位凸台8可以方便连接板7的定位安装，防止在转动的过程中连接板7移位，起到定位的效果，使硬质解绕架4的轴心与中心轴9的轴心始终保持一致。
32.本实施例中曲线段41有优选设置有两个，两个曲线段41对称设置，使整个硬质解绕架4形成对称的结构。
33.以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述所述技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。