流动相通道切换结构及二元六通道高压输液泵系统的制作方法

1.本实用新型属于高效液相色谱技术领域，涉及高效液相色谱的输液泵系统，具体涉及流动相通道切换结构及包括该结构的二元六通道高压输液泵系统。


背景技术：

2.高压输液泵是高效液相色谱(hplc)系统的关键组成部件。目前的市场上大部分hplc的输液泵系统分为二元高压及四元低压两种模式。二元高压即使用两台高压输液泵分别输送一种液体，由两台高压输液泵输送的这两种液体是在泵后进行混合，即高压混合，这种工作模式每台泵独立控制流速精准度，具有稳定性好、精度高等特点，但是只有两个通道输送液体。如果在自动进样器模式下，仪器大都需要工作十几小时，仪器完成并停止工作的时间会在很晚甚至半夜。高效液相色谱仪最关键的一个部件就是色谱柱，色谱柱一般在使用完成后需要做冲洗操作，否则会大幅度影响其性能和使用寿命，但是冲洗色谱柱一般情况下需要使用水和另一种有机液体(常用甲醇或乙腈)进行梯度冲洗，但是由于二元高压液相色谱仪只有两个输液通道已经被正常检测样品的流动相所占用，所以二元高压液相色谱仪在正常检测工作结束后不能直接进行自动冲洗色谱柱功能，需要手工更换两个通道的流动相，进行冲洗色谱柱，费时费力，更换不及时容易损坏色谱柱。第二种：四元低压，即四元低压高效液相色谱仪，即一台高压输液泵在液体入口处加四个电磁阀，形成四进一出的流路通道，这一个出口即为高压输液泵的入口，这种工作模式可以防止四种液体(流动相)，具备自动切换流路的能力，可以进行正常检测工作结束后直接进行自动冲洗色谱柱，具有结构简单，成本低廉；但是一定程度上牺牲了性能，要精准控制每个通道流入液体的量，四元低压输液泵是靠每个电磁阀的打开时间长短来实现的，所以如果同时输送两种或以上种类的液体时，多种液体需要一前一后分别被吸入高压输液泵的入口，这会造成泵液的流量精度不如直接用高压输液泵精确、稳定；此外，多种液体在未进入高压输液泵的入口时就要进行混合，此时这里为低压状态，两种不同液体在没有压力的状态下相遇极易产生气泡，所以四元低压高效液相色谱仪的输液泵系统需要增加在线脱气机，这种方式又增加了成本，而且在线脱气机属于易耗品还额外给用户带来使用成本的增加；同时因为多种液体是被一前一后分别被吸入高压输液泵的，所以对液体的混合能力要求更高，极易产品混合不均匀的情况，从而导致检测结果不稳定。


技术实现要素：

3.针对上述现有技术的不足，本实用新型提供了流动相通道切换结构及包括该结构的二元六通道高压输液泵系统，目的是为了解决目前的市场上大部分hplc的输液泵系统分为二元高压及四元低压两种模式，二元高压液相色谱仪手工更换两个通道的流动相，进行冲洗色谱柱，费时费力，更换不及时容易损坏色谱柱；四元低压流量精度控制不够精确、稳定，以及易产品混合不均匀导致检测结果不稳定的技术问题。
4.本实用新型提供的流动相通道切换结构，具体技术方案如下：
5.流动相通道切换结构，包括流动相通道切换阀组件、第一泵组件和第二泵组件，所述流动相通道切换阀组件包括第一切换阀和第二切换阀，所述第一切换阀具有ai入口、aii入口和aiii入口，同时还具有第一出口，所述第一出口可切换地连通所述ai入口、所述aii入口或所述aiii入口，所述第二切换阀具有bi 入口、bii入口和biii入口，同时还具有第二出口，所述第二出口可切换地连通所述bi入口、bii入口和biii 入口，所述第一出口与所述第一泵组件相连通，所述第二出口与所述第二泵组件相连通。
6.在某些实施方式中，所述第一切换阀和所述第二切换阀的结构相同，所述ai入口、所述aii入口和所述aiii入口旋转切换连通所述第一出口，所述bi入口、bii入口和biii入口旋转切换连通所述第一出口。
7.在某些实施方式中，所述第一泵组件包括第一泵头和第二泵头，所述第二泵组件包括第三泵头和第四泵头，所述第一泵头和所述第三泵头的结构相同，所述第二泵头和所述第四泵头的结构相同。
8.进一步，所述第一泵头包括第一泵头本体、第一柱塞杆清洗座、可往复运动的第一柱塞杆，所述第一泵头本体设有第一流道腔及与所述第一流道腔相连通的第一出口单向阀和第一入口单向阀，所述第一泵头本体固定安装在第一柱塞杆清洗座上，所述第一柱塞杆清洗座上贯穿设有第一通道及与所述第一通道相连通的第一清洗入口和第一清洗出口，所述第一柱塞杆上依次套装有第一高压密封圈和第一低压密封圈，所述第一柱塞杆可穿过所述第一通道并进入所述第一流道腔中，在此过程中，所述第一柱塞杆上的所述第一高压密封圈始终紧密抵住所述第一流道腔的内壁，所述第一柱塞杆上的所述第一低压密封圈始终紧密抵住所述第一通道的内壁，所述第一柱塞杆连接有第一推杆，所述第一推杆由第一传动装置进行驱动。
9.进一步，所述第二泵头包括第二泵头本体、第二柱塞杆清洗座、可往复运动的第二柱塞杆，所述第二泵头本体设有第二流道腔及与所述第二流道腔相连通的第二出口和第二入口，所述第二泵头本体固定安装在第二柱塞杆清洗座上，所述第二柱塞杆清洗座上贯穿设有第二通道及与所述第二通道相连通的第二清洗入口和第二清洗出口，所述第二柱塞杆上依次套装有第二高压密封圈和第二低压密封圈，所述第二柱塞杆可穿过所述第二通道并进入所述第二流道腔中，在此过程中，所述第二柱塞杆上的所述第二高压密封圈始终紧密抵住所述第二流道腔的内壁，所述第二柱塞杆上的所述第二低压密封圈始终紧密抵住所述第二通道的内壁，所述第二柱塞杆连接有第二推杆，所述第二推杆由第二传动装置进行驱动。
10.本实用新型还提供了二元六通道高压输液泵系统，包括机箱，所述机箱上设有排空阀、混合器、柱塞杆清洗泵和上述的流动相通道切换结构，所述第一泵组件和所述第二泵组件共同连通所述排空阀，所述排空阀与所述混合器相连接，所述第一泵组件和所述第二泵组件与所述柱塞杆清洗泵相连接。
11.在某些实施方式中，所述排空阀包括阀体，所述阀体具有阀腔，所述阀体上螺纹连接有旋钮，所述旋钮上设有密封锥，所述阀体的前端设有与所述密封锥相匹配的锥形孔，所述锥形孔与所述阀腔相连通，所述阀体上设有分别与所述阀腔相连通的第一进液孔、第二进液孔和出液孔，还设有对应连通所述锥形孔的排空孔，所述阀腔内设有用于过滤液体的预混合滤片，所述阀体的后端螺纹连接有压力传感器。
12.本实用新型具有以下有益效果：本实用新型提供的流动相通道切换结构以及二元六通道高压输液泵系统，布局更紧凑、合理，既有二元高压液相色谱仪的高精准度、高稳定性，又具有四元低压液相色谱仪的多通道(六通道)输液能力，在高精准度、高稳定性、高压混合、正常检测工作结束后自动切换流路并自动冲洗色谱柱，有效节省了工作人员的时间。同时本实用新型通过两个切换阀能够实现9种梯度组合，亦避免使用隔膜电磁阀带来的阀内气泡不易排出的问题。
附图说明
13.图1是本实用新型实施例2中二元六通道高压输液泵系统的立体结构示意图；
14.图2是本实用新型实施例2中二元六通道高压输液泵系统的平面结构示意图；
15.图3是图2的第一泵头的爆炸示意图；
16.图4是图2的排空阀的爆炸示意图。
具体实施方式
17.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图1-4，对本实用新型进一步详细说明。
18.实施例1
19.本实施例提供的流动相通道切换结构，具体技术方案如下：
20.流动相通道切换结构，包括流动相通道切换阀组件、第一泵组件和第二泵组件，流动相通道切换阀组件包括第一切换阀21和第二切换阀22，第一切换阀21具有ai入口211、aii入口212和aiii入口213，同时还具有第一出口214，第一出口214可切换地连通ai入口211、aii入口212或aiii入口213，第二切换阀22具有bi入口221、bii入口222和biii入口223，同时还具有第二出口224，第二出口224可切换地连通bi入口221、bii入口222和biii入口223，第一出口214与第一泵组件相连通，第二出口224 与第二泵组件相连通。ai入口211、aii入口212、aiii入口213与bi入口221、bii入口222、biii入口 223两两组合具有九个梯度组合，相比于二元四通道的四个梯度组合增加了五种组合，大大提高了实验效率。
21.在本实施例中，第一切换阀21和第二切换阀22的结构相同，均为旋转切换阀，ai入口211、aii入口212和aiii入口213旋转切换连通第一出口214，bi入口221、bii入口222和biii入口223旋转切换连通第一出口214。如此避免了电磁隔膜阀产生的大且不规则死体积，第一切换阀21和第二切换阀22均满足无死体积的效果。
22.实施例2
23.本实施例提供的二元六通道高压输液泵系统，具体技术方案如下：
24.高效液相色谱的二元六通道高压输液泵系统，包括机箱，机箱上设有排空阀5、混合器3、柱塞杆清洗泵4和流动相通道切换结构，流动相通道切换结构包括流动相通道切换阀组件、第一泵组件和第二泵组件，流动相通道切换阀组件包括第一切换阀21和第二切换阀22，第一切换阀21具有ai入口211、aii入口212和aiii入口213，同时还具有第一出口214，第一出口214可切换地连通ai入口211、aii入口212 或aiii入口213，第二切换阀22具有bi入口221、bii入口222和biii入口223，同时还具有第二出口 224，第二出口224可切换地连通bi入口221、bii入口222和biii入口223，第一出口214与第一泵组件相连通，第二出口224
与第二泵组件相连通。第一泵组件和第二泵组件共同连通排空阀5，排空阀5与混合器3相连接，第一泵组件和第二泵组件与柱塞杆清洗泵4相连接。排空阀5的作用是对液体进行预混合，混合器3的作用是对液体进行精密混合，柱塞杆清洗泵4的作用是对第一泵组件及第二泵组件的柱塞杆进行清洗。
25.在本实施例中，第一泵组件包括第一泵头7和第二泵头8，第二泵组件包括第三泵头9和第四泵头10，第一泵头7和第三泵头9的结构相同，第二泵头8和第四泵头10的结构相同。
26.第一泵头7的具体结构如下：第一泵头7包括第一泵头本体75、第一柱塞杆清洗座76、可往复运动的第一柱塞杆77，第一泵头本体75设有第一流道腔及与第一流道腔相连通的第一出口单向阀71和第一入口单向阀72，第一泵头本体75固定安装在第一柱塞杆清洗座76上，第一柱塞杆清洗座76上贯穿设有第一通道及与第一通道相连通的第一清洗入口73和第一清洗出口74，第一柱塞杆77上依次套装有第一高压密封圈771和第一低压密封圈772，第一柱塞杆77可穿过第一通道并进入第一流道腔中，在此过程中，第一柱塞杆77上的第一高压密封圈771始终紧密抵住第一流道腔的内壁，第一柱塞杆77上的第一低压密封圈772始终紧密抵住第一通道的内壁。其中，第一柱塞杆77与第一推杆78传动连接，第一推杆78由第一传动装置进行驱动，在本实施例中，第一传动装置为第一气缸。
27.第二泵头8的具体结构如下：第二泵头8包括第二泵头本体、第二柱塞杆清洗座、可往复运动的第二柱塞杆，第二泵头本体设有第二流道腔及与第二流道腔相连通的第二出口224和第二入口82，第二泵头本体固定安装在第二柱塞杆清洗座上，第二柱塞杆清洗座上贯穿设有第二通道及与第二通道相连通的第二清洗入口和第二清洗出口，第二柱塞杆上依次套装有第二高压密封圈和第二低压密封圈，第二柱塞杆可穿过第二通道并进入第二流道腔中，在此过程中，第二柱塞杆上的第二高压密封圈始终紧密抵住第二流道腔的内壁，第二柱塞杆上的第二低压密封圈始终紧密抵住第二通道的内壁。其中，第二柱塞杆与第二推杆传动连接，第二推杆由第二传动装置进行驱动，第二传动装置为第二气缸。
28.由此可知，第二泵头8与第一泵头7的区别就是第一泵头7的第一泵头7泵体具有与第一流道腔相连通的第一出口单向阀71和第一入口单向阀72，而第二泵头8只有与第二流道腔相连通的第二出口81和第二入口82，没有控制阀门。
29.上述的第一泵头7、第二泵头8、第三泵头9、第四泵头10的共同作用是实现对高压流路和清洗流路的分离功能，如：第一泵头本体75主要负责高压流通作用，第一柱塞杆清洗座76主要负责对第一柱塞杆77进行清洗，解决使用缓冲盐流动相对于高压密封圈的寿命的影响。
30.在本实施例中，排空阀5包括阀体51，阀体51具有阀腔，阀体51上螺纹连接有旋钮54，旋钮 54上设有密封锥55，阀体51的前端设有与密封锥55相匹配的锥形孔，锥形孔与阀腔相连通，阀体51上设有分别与阀腔相连通的第一进液孔57、第二进液孔和出液孔56，还设有对应连通锥形孔的排空孔53，阀腔内设有用于过滤液体的预混合滤片，阀体的后端螺纹连接有压力传感器。
31.在排空阀5进行排空工作之前，旋紧旋钮54并使旋钮54上的密封锥55封住阀体1上的锥形孔，这时，密封锥55也堵住了排空孔53的进口，同时，将压力传感器52也旋紧在阀体1上，在这种情况下，第一进液孔57、第二进液孔、出液孔56均与阀腔相通，且压力传感器52的
压力感应面面向阀腔并能够直接感应阀腔内的液体的压力，然后，两路液体分别通过第一进液管、第二进液管进入第一进液孔57和第二进液孔中，接着都进入阀腔中并进行混合，混合后的液体从出液孔56中流出，在整个过程中，压力传感器52的压力感应面始终对阀腔内的液体压力进行监测。
32.当排空阀5进行排空工作时，拧松旋钮54并使得其上的密封锥55与锥形孔之间形成间隙，并使得锥形孔与排空孔53之间也形成间隙，在这种情况下，排空孔53、第一进液孔57、第二进液孔、出液孔56 均与阀腔相通，且压力传感器52的压力感应面面向阀腔并能够直接感应阀腔内的液体的压力，此时，当两路液体分别通过第一进液孔57和第二进液孔进入阀腔内后，由于出液孔56连接着进样阀、色谱柱等具有一定反压的部件，而排空孔53只连接一无反压的排废管，此时，液体从压力较高的阀腔中通过排空孔 53流道排废管中，实现排空的作用，在整个过程中，压力传感器52的压力感应面始终对阀腔内的液体压力进行监测。
33.综上所述，本实施例提供的高效液相色谱的二元六通道高压输液泵系统，大体工作流程如下：
34.通过可编程控制器控制流动相通道切换阀组件的ai入口211、aii入口212和aiii入口213中的一个与第一泵组件进行连通，同时控制流动相通道切换阀组件的bi入口221、bii入口222和biii入口223中的一个与第二泵组件进行连通，这种连通组合方式共有九种：1、ai入口211与第一泵组件连通，且bi 入口221与第二泵组件连通；2、ai入口211与第一泵组件连通，且bii入口222与第二泵组件连通；3、 ai入口211与第一泵组件连通，且biii入口223与第二泵组件连通；4、aii入口212与第一泵组件连通，且bi入口221与第二泵组件连通；5、aii入口212与第一泵组件连通，且bii入口222与第二泵组件连通；6、aii入口212与第一泵组件连通，且biii入口223与第二泵组件连通；7、aiii入口213与第一泵组件连通，且bi入口221与第二泵组件连通；8、aiii入口213与第一泵组件连通，且bii入口222与第二泵组件连通；9、aiii入口213与第一泵组件连通，且biii入口223与第二泵组件连通。假设选择第一种连通方式，这时，可以在ai入口211和bi入口221中分别通入待测的两种液体，并在aii入口212和 aiii入口213中任选一个入口，以及bii入口222和biii入口223中任选一个进行组合通入用于冲洗色谱柱的有机液体，启动装置后，两种待测液体各自通过第一泵组件和第二泵组件并进入排空阀5中进行预混合，然后再进入高压混合器3中进行精密混合，最后从高压混合器3中流出。液体检测完成后，可编程控制器可自动启动对色谱柱的清洗工作，在无人监督的条件下，使由aii入口212/aiii入口213和bii入口 222/biii入口223通入流动相通道切换阀组件的有机液体通入相应的第一泵组件和第二泵组件中，再依次经过排空阀5和混合器3流出，以对色谱柱进行清洗。在此过程中，可编程控制器还可以设定时间，在第二泵组件的第四泵头10的清洗入口101中通入清洗液，清洗液在柱塞杆清洗泵4的配合下对第一泵组件和第二泵组件中的柱塞杆分别进行定时清洗，具体为：清洗液经由第四泵头10的第四柱塞杆清洗座、第一泵头7的第一柱塞杆清洗座76、柱塞杆清洗泵4、第二泵头8的第二柱塞杆清洗座并最终从第三泵头9 的第三柱塞杆清洗座的清洗出口91中流出。
35.上述仅本实用新型较佳可行实施例，并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不限于上述举例，本技术领域的技术人员，在本实用新型的实质范围内，所作出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。