用于液相色谱的计量泵的制作方法

用于液相色谱的计量泵
1.相关申请
2.本技术要求于2020年3月26日提交的并且名称为“用于液相色谱的计量泵(metering pump for liquid chromatography)”的美国临时专利申请序列号63/000,037的较早前提交日期的权益，该申请的全部内容以引用方式并入本文。
技术领域
3.本发明整体涉及用于在液相色谱系统中进行样品计量的泵。更具体地，本发明涉及一种具有模块化设计和其他特征以实现高压计量并改善可维修性的泵。


背景技术：

4.高效液相色谱(hplc)系统和超高效液相色谱(uhplc)系统通常采用样品计量泵以获取少量样品以注入系统流。可使用注射器驱动器，但在一些情况下，注射器中的气泡在系统启动过程期间可能难以清除。另外，一些应用可能需要常规计量泵无法满足的样品体积精度。
5.计量泵的维修和维护通常带来挑战。例如，泵头中的柱塞和密封件可能需要更换。拆卸计量泵以接近这些部件可能会导致正确安装和对准更换部件的艰巨任务。此外，完成维修或预防性维护所需的时间可能会带来问题，需要较长的系统停机时间或需要更换计量泵。


技术实现要素：

6.在一个方面，一种计量泵包括泵壳体、驱动螺母、防旋转导销、导螺杆和推动器元件。泵壳体具有轴向孔和平行于该轴向孔的轴线的狭槽。驱动螺母具有带有内螺纹的孔和开口。驱动螺母设置在泵壳体的轴向孔中。防旋转导销至少部分地设置在驱动螺母的开口中并且延伸到泵壳体的狭槽中。导螺杆具有与驱动螺母的螺纹孔接合的螺纹外表面。推动器元件包括推动器帽和推动器护套中的一者。推动器元件固定到驱动螺母并且具有凸表面。导螺杆的旋转赋予驱动螺母和推动器帽的轴向平移。
7.计量泵可包括与导螺杆机械连通的步进马达。计量泵可包括机械地联接到导螺杆和步进马达的齿轮箱。
8.计量泵可包括柱塞，该柱塞具有与推动器元件的凸表面接触的第一端部。柱塞可包括柱塞杆和柱塞毂，其中柱塞毂的端部与推动器元件的凸表面接触。计量泵可包括附连到柱塞毂的导向垫圈。该导向垫圈可由聚合物形成。计量泵可包括吊舱头。吊舱头包括泵头和盒壳体。泵头具有泵室以接收柱塞杆的端部，并且盒壳体设置在泵头与泵壳体之间。盒壳体可具有轴向腔，该轴向腔中设置有弹簧。该弹簧被配置成向柱塞施加轴向力。
9.推动器元件的凸表面可具有曲率半径，该曲率半径等于凸表面与沿着与轴向孔的表面相邻的驱动螺母的外表面的长度居中的轴向点之间的距离。
10.计量泵可包括沿着狭槽固定到壳体的外表面的传感器。该传感器被配置成感测防
旋转导销在沿着狭槽的固定位置处的存在。该传感器可以是光学传感器，该光学传感器具有光学发射器和光学检测器，该光学检测器被配置成接收从光学发射器沿着光路发射的光，其中光学检测器响应于防旋转导销对光路的中断而生成信号。
11.在另一方面，计量泵包括导向凸台、导螺杆、第一滑轮、驱动螺母、防旋转导销和推动器帽。导向凸台具有轴向孔和平行于该轴向孔的轴线的狭槽。导螺杆部分地设置在轴向孔中并且具有螺纹表面和开口。驱动螺母与第一滑轮机械连通。防旋转导销至少部分地设置在驱动螺母的开口中并且延伸到导向凸台的狭槽中。推动器帽设置在驱动螺母的一个端部处并且具有凸表面。第一滑轮的旋转向驱动螺母赋予旋转并向导螺杆和推动器帽赋予轴向平移。
12.计量泵可包括第二滑轮和将第一滑轮和第二滑轮联接起来的滑轮皮带。计量泵还可包括步进马达，该步进马达具有联接到第二滑轮的轴，其中该轴的旋转向第一滑轮和第二滑轮以及驱动螺母赋予旋转。
13.计量泵可包括柱塞，该柱塞具有与推动器帽的凸表面接触的端部。柱塞可包括柱塞杆和柱塞毂，其中柱塞毂的端部与推动器帽的凸表面接触。计量泵可包括附连到柱塞毂的导向垫圈，并且该导向垫圈可由聚合物形成。计量泵还可包括吊舱头。该吊舱头包括泵头和盒壳体，该泵头具有泵室以接收柱塞杆的端部，该盒壳体设置在泵头与泵壳体之间。盒壳体可具有轴向腔，该轴向腔中设置有弹簧，其中该弹簧被配置成向柱塞施加轴向力。
14.推动器帽的凸表面可具有曲率半径，该曲率半径等于凸表面与沿着导向凸台的轴向孔中的导螺杆的扩展部分的长度居中的轴向点之间的距离。
15.计量泵可包括沿着狭槽固定到导向凸台的外表面的传感器。传感器被配置成感测防旋转导销在沿着狭槽的固定位置处的存在。该传感器可以是光学传感器，该光学传感器具有光学发射器和光学检测器，该光学检测器被配置成接收从光学发射器沿着光路发射的光，其中光学检测器响应于防旋转导销对光路的中断而生成信号。
附图说明
16.通过结合附图参考下面的描述，可以更好地理解本发明的上述优点和其他优点，附图中相同的附图标号是指各个附图中相同的元件和特征。为清楚起见，并非每个元件都在每个附图中标记。附图不一定按比例绘制，而重点在于示出本技术的原理。
17.图1是液相色谱系统的框图，该液相色谱系统可包括本文所述的样品计量泵的示例中的一个示例。
18.图2a、图2b和图2c分别是样品计量泵的示例的顶部透视图、底部透视图和横截面视图。
19.图3示出了图2a至图2c的样品计量泵的驱动螺母、推动器帽和防旋转导销。
20.图4是图2a至图2c的样品计量泵的头部吊舱的实施方案的横截面视图，并且示出了泵头、密封洗涤壳体和盒壳体。
21.图5是可用作图2a至图2c的驱动组件的替代物的驱动组件的实施方案的横截面图示。
22.图6是图4中所示的泵头的替代实施方案。
23.图7是图4中所示的泵头的另一替代实施方案。
24.图8a和图8b分别是计量泵的另一示例的透视图和横截面视图。
具体实施方式
25.如本文所用，流动相是用于携带样品并穿过液相色谱系统的固定相的溶剂或溶剂的混合物。流动相可为梯度流动相，在该梯度流动相中流动相的组成随时间变化。流动相在本文中可称为系统流，该系统流通常从流动相的源头流到至少液相色谱系统的检测器。“样品”是指包含待被注入到色谱柱上游的系统流中的样品组分的样品溶液。样品通常可在液相色谱系统的样品管理器中的样品贮存器或样品容器中获得。样品溶液可包含样品稀释剂。
26.简而言之，下文描述的示例涉及可用于计量在液相色谱系统中注入的液体的精确体积的样品计量泵。在一些具体实施中，样品计量泵能够承受全系统压力(例如，高达125mpa(18,000psi))，并且可在一些情况下能够在注入之前将吸入的样品预压缩至全系统压力。优于常规计量泵的其他优点包括改进的注射器精度和线性度、改进的可靠性和吸入准确性，以及在一些具体实施中，更大的样品体积范围。另外，预防性维护可能是不必要的。例如，与用于为色谱系统的流动相提供连续高压溶剂流的泵相比，样品计量泵通常采用随时间推移大体上更少的泵冲程。
27.在一些具体实施中，计量泵的模块化配置提供了可彼此分离的吊舱区段(“头部吊舱”)和驱动区段(“驱动组件”)。该模块化配置会导致更容易维修。例如，可在不拆卸组件的情况下执行流体密封件和/或柱塞的更换。另选地，头部吊舱可被替换为另一个头部吊舱，使得计量泵能够在几乎没有停机时间的情况下操作，并且使得所移除的头部吊舱可单独地维修。更换的头部吊舱可在工厂进行测试，以消除测试翻新的原始头部吊舱和基于这些测试结果修改原始头部吊舱可能需要的任何时间。头部吊舱的更换允许快速重新配置样品管理器以适应不同的操作条件。例如，更换的头部吊舱可具有不同的柱塞、密封件和泵室大小，以允许在不同的压力范围内操作和以不同的体积精度采集不同体积的样品。
28.现在将参考如附图所示的示例更详细地描述本教导。虽然结合各种示例描述了本教导，但并非旨在将本教导限于此类示例。相比之下，本教导涵盖各种替代、修改和等同物，如本领域的技术人员将理解。能够使用本文教导的普通技术人员将认识到在本公开的范围内的附加具体实施、修改和示例，以及其他使用领域。
29.在本说明书中提到“示例”或“具体实施”表示结合示例或具体实施描述的特定特征、结构或特性包括在本教导的至少一个示例或具体实施中。对本说明书内的特定示例或具体实施的引用不一定都指代相同的示例或具体实施。
30.图1是液相色谱系统10的框图，该液相色谱系统可以被修改以实践本发明的方法的实施方案。系统10包括与用户界面装置14连通的系统处理器12(例如，微处理器和控制器)，该系统处理器用于接收输入参数并向操作者显示系统信息。系统处理器12与为流动相提供一种或多种溶剂的溶剂管理器16通信。例如，溶剂管理器16可以提供梯度流动相。由样品管理器20提供的样品通过进样阀24从色谱柱22上游注入到流动相中。样品管理器20可包括样品源，诸如容纳一定体积样品的样品贮存器、小瓶或其他容器。样品管理器20可包括样品计量装置，该样品计量装置用于将准确体积的样品从样品源吸入到样品针中。在一些情况下，样品管理器20提供包括样品和稀释剂的稀释样品。色谱柱22联接到向系统处理器12
提供信号的检测器26。该信号响应于在来自柱22的洗脱液中检测到的各种组分。在行进穿过检测器26之后，系统流离开至废弃物端口；然而，当用于馏分收集时，分流阀被包括用于将系统流重新引导到一个或多个收集贮器。
31.样品计量装置通常对注入到系统中的样品的体积和体积准确性提供限制。在一些情况下，与计量装置连通的流体网络受到气泡的不利影响，诸如在气泡可能未从系统充分清除时的启动过程期间。此外，可维修性有时是一个问题，因为常规计量泵可能未提供对内部部件的方便访问。另外，可能无法在全系统压力下分配色谱样品。
32.图2a、图2b和图2c分别是样品计量泵30的一个示例的顶部透视图、底部透视图和横截面视图。泵30包括头部吊舱和驱动组件。头部吊舱包括泵头36、盒壳体38、密封洗涤壳体40以及柱塞杆42a和柱塞毂42b(统称为柱塞42)。柱塞毂42b包括陶瓷插件。在一些实施方案中，泵头36、盒壳体38和密封洗涤壳体40由钢制成，并且柱塞杆42a由蓝宝石或氧化锆制成。
33.泵头36包括用于接收柱塞42的泵室44、泵入口46和泵出口48。密封洗涤壳体40在一个端部处包括具有第一流体密封件50的第一压盖并且在相对端部处包括具有第二流体密封件52的第二压盖。一个或两个流体密封件50和52可以是弹簧致动的密封件。例如，一个或多个弹簧可设置在密封件的一个或多个环形区域中。第二密封件52是在液相色谱系统的操作压力下密封的高压密封件。密封洗涤壳体40还包括入口54，该入口被配置成接收配件以联接到传导洗涤溶剂的管道。该洗涤溶剂用于在高压密封件52的低压侧上清洁柱塞42的外表面。密封洗涤壳体40还包括出口56，该出口被配置成接收配件以联接到管道以远离计量泵30传导洗涤溶剂。
34.驱动组件包括泵壳体58、步进马达60、行星齿轮箱61、导螺杆62、角接触轴承64和驱动螺母66。角接触轴承64通过轴承卡环65保持在适当位置并且抵偏压靠壳体58的内表面。齿轮箱61使得能够在旋转速率相应降低的情况下施加更大的扭矩。在一个具体实施中，齿轮箱提供5:1的齿轮组减速。导螺杆62可具有在后(右)端形成以与齿轮组61界接的花键特征。齿轮箱61抵靠在o形环63上，该o形环定位在靠近花键特征的导螺杆62的减小的直径部分上。导螺杆62在花键特征处固定到行星齿轮箱61。
35.还参考图3，驱动螺母66具有外径d，该外径小于泵壳体58的相邻区域的孔径。在一个具体实施中，驱动螺母66由塑料或其他聚合物形成。驱动螺母66的孔中的内螺纹67接合导螺杆62的螺纹外表面。用于向柱塞42施加轴向力的推动器帽70被固定在驱动螺母66的与导螺杆62相对的狭窄端部处。推动器帽70包括用于通过防旋转导销68的开口和凸表面80，在下文更详细地描述，该凸表面与柱塞毂42b接触。优选地，包括驱动螺母66和推动器帽70的组件足够坚硬，以便在施加轴向力期间使变形最小化。在一些实施方案中，推动器帽70由钢或另一种刚性材料形成并且具有被选择为尽可能大以限制轴向负载期间的压缩的轴向长度。
36.推动器帽70在其侧面具有间隙孔71，其直径大于导销68的直径，并且导销68的直径略大于驱动螺母66的狭窄端部中的通孔的直径。在组装期间，推动器帽70附接到驱动螺母66的狭窄端部，并且然后通过推动器帽70中的间隙孔将导销68压入配合到驱动螺母66中，使得通孔被导销68的一部分占据，其中其余部分从一个端部向外延伸。导销68的延伸部分被限制为在形成于泵壳体58的底部中的狭槽69内移动(参见图2b)。狭槽69平行于壳体轴
向孔的轴线。狭槽69的宽度的大小被设定成略大于销68的外径，并且狭槽69的长度平行于导螺杆62和驱动螺母66的纵向轴线。狭槽69对导销68施加的限制能防止在泵操作期间驱动螺母66的旋转，并且因此仅允许在平行于狭槽69的长度的方向上运动。马达60和行星齿轮箱61被配置成向导螺杆62赋予旋转，该导螺杆又向驱动螺母66和推动器帽70赋予平行于狭槽69的长度的线性(轴向)平移。狭槽69的长度足以使柱塞42能够在泵操作期间进行全范围运动。
37.步进马达60在一个旋转方向上的操作会导致驱动螺母66的平移，使得推动器帽70向柱塞42赋予沿着泵壳体58的轴线引导的力。该力将柱塞42进一步移动到泵室44中。步进马达60在相反方向上的旋转会导致反向平移，使得柱塞42被向后拉动，即，沿从泵室44向外的方向。用于向后拉柱塞42的力是由设置在盒壳体38中的腔中的弹簧72施加，如图4所示。弹簧72被安装在预负载下以确保始终存在足够的弹簧力来克服系统中的摩擦，包括柱塞杆42a的外径与密封件50和52的内径之间的摩擦，并且以在柱塞42被向后拉动时维持推动器帽70与柱塞毂42b的背面之间的接触。盒壳体38还包括组件导向环85，该组件导向环被压入到左侧的开口中，其中柱塞42从腔延伸穿过第一流体密封件50进入到洗涤壳体40中。在组装期间，柱塞42可能由于弹簧72的压缩和组装者的视线受阻而难以正确对准，组装导向环85能防止刮擦柱塞42。在操作期间，柱塞42由高压流体密封件52和压入到柱塞毂42b上的聚合物导向垫圈43引导。
38.弹簧72的一个端部接合柱塞毂42b，并且通过内部保持环84在压缩下被维持在腔内部。弹簧72维持柱塞毂42b与推动器帽70的接触表面80的接触，而不需要其牢固地附接到推动器帽70。有利地，这样牢固附接的缺乏使得头部吊舱能够与驱动组件分离，而柱塞42不会松动。头部吊舱可与驱动组件分离以执行对头部吊舱的维护或以其他方式维修。例如，可在移除的头部吊舱上执行对低压密封件50和/或高压密封件52的更换。
39.头部吊舱和驱动组件的可分离性提供了优于溶剂管理器泵致动器的优点，该溶剂管理器泵致动器可包括驱动机构，该驱动机构包括球形棘爪和具有用于接合球形棘爪的球形颈部的柱塞。在常规配置中，球形棘爪和球形颈部之间的物理连接能防止它们分离。此外，如果驱动组件相对于传统计量泵中的头部吊舱横向未对准，则柱塞从其理想位置横向平移，并且柱塞相对于泵纵向轴线可能存在较小角度未对准。该未对准可能导致操作劣化。
40.与一些色谱系统泵(诸如流动相溶剂泵)不同，计量泵30操作的循环次数不高。例如，取决于样品管理器配置，可仅使用单次循环或少量循环来采集用于注射的样品。由柱塞42移动的液体的体积和计量泵30上的负载取决于柱塞42的大小。例如，如果在70mpa(10,000psi)下使用直径为0.30cm(0.125英寸)的柱塞和100μl的泵冲程体积来操作计量泵30，则可使用大约140磅的力。该力足以克服泵摩擦和由弹簧72施加的力。然而，如果针对小样品体积需要高精度，则可能优选的是使用具有头部吊舱的相同驱动组件来操作计量泵30，该头部吊舱具有更小的柱塞和更小的泵室。此外，更小的柱塞大小还允许降低在较高压力下移动流体所需的驱动力，并且因此降低马达60的扭矩要求。举例来说，柱塞42可具有2.0mm(0.08英寸)的直径，泵冲程体积可为40μl，并且计量泵30可在高达或超过125mpa(18,000psi)的压力下操作。该更换的头部吊舱可提供更好的精度，因为每个马达步进的位移量更小。
41.图3是推动器帽70的放大视图，示出了接合柱塞毂42b的后端处的平坦表面的凸表
面80。驱动螺母66被限制为在壳体58的轴向孔中进行轴向移动。由于驱动螺母66的外径与轴向孔的直径之间的间隙，因此驱动螺母66可能相对于壳体纵向轴线有较小倾斜。因此，驱动螺母66的倾斜可绕着点82旋转，该点大约沿着其外表面的长度l居中。如果表面80的曲率半径r等于凸表面80与居中点82之间的距离，则绕着点82的任何倾斜将不会改变柱塞42的平坦表面上的接触点的横向位置。另外，如果推动器帽70横向未对准，则推动器帽70施加在柱塞42上的力的方向保持不变。
42.再次参考图2b和图2c，光学传感器86附接到壳体58的底部表面，靠近用于限制防旋转导销68的狭槽69的一个端部。光学传感器包括两个侧面延伸部88a和88b(通常表示为88)，其中一个侧面延伸部88包括光学发射器，并且另一个侧面延伸部88包括光学检测器。当中间间隙未被导销68占据时，由光学发射器发射的光由光学检测器感测。如图所示，导销68靠近狭槽69的远离光学传感器86的端部。当驱动螺母66和推动器帽70将柱塞42移动到泵室44中时，导销68在狭槽69内朝着光学传感器86移动。当柱塞42到达其在泵室44内的最大向内位置时，导销68的边缘中断光学发射器与光学检测器之间的光路。入射在光学检测器上的光照功率的降低导致与柱塞42的参考位置相关联的信号变化。然后可基于步进马达从参考位置进行的步数来确定其他柱塞位置。例如，参考位置可以是柱塞42的行进结束位置。在替代实施方案中，光学传感器86可处于不同位置处，诸如处于狭槽69的相对的端部处。在其他实施方案中，可使用不同类型的传感器来确定柱塞42的位置。例如，针对物理停止定义参考位置的编码器可被用作用于控制位置的替代装置。
43.图5是可用于代替图2a至图2c中所示的驱动组件的驱动组件的实施方案的横截面图示。所示的实施方案利用轴向孔内部的附加部件，而不是聚合物驱动螺母66在壳体58的轴向孔中移动。更具体地，使用推动器护套74，而不是使用推动器帽70作为推动器元件(即，用于将柱塞42推动到泵室44中的元件)。推动器护套74是在一个端部处具有凸形接触表面80'的基本上圆柱形的部件。推动器护套74通过另一护套端被压入配合到驱动螺母66上。推动器护套74周向地包围驱动螺母66。优选地，推动器护套74由硬化不锈钢制成。青铜衬套76被固定在泵壳体58的轴向孔中。在泵操作期间，推动器护套74和所包围的驱动螺母66轴向地移动穿过青铜衬套76。防旋转导销68从驱动螺母66延伸穿过推动器护套74并穿过青铜衬套76的侧壁中的防旋转轴承78。
44.青铜和不锈钢的使用允许更严格的尺寸制造公差，并且因此推动器护套74与青铜衬套76之间的间隙可小于在图2a至图2c中所示的实施方案中推动器帽70与壳体58之间的间隙。优选地，推动器护套74具有类金刚石碳(dlc)涂层以改善硬度。润滑脂或另一种润滑剂可被施加到推动器护套74的外表面的一部分。一个或多个周向凹槽79可形成在青铜衬套76的内表面上以接受和保持过量润滑剂。
45.在上面关于图4所描述的各种实施方案中，导向垫圈43在柱塞42的运动期间沿着盒壳体38的内孔滑动。孔内径与柱塞42的外表面之间存在小间隙。类似地，与高压密封件52相邻的支撑环45的内径之间存在小间隙。例如，支撑环45可由硬塑料制成。导向垫圈43和背板45的组合会建立柱塞42的对准并防止相对于线性运动轴线的任何显著倾斜。
46.图6示出了图4中所示的泵头的替代实施方案。尽管柱塞42在一个位置由支撑环45支撑，但是导向垫圈43'不提供用于对准柱塞42的装置。相反，导向衬套47被压入到盒壳体38中。在一些实施方案中，导向衬套47由塑料制成，并且在其他实施方案中，其由(诸如氧化
锆)陶瓷材料制成。与支撑环45中的开口一样，导向衬套47中的开口的直径与柱塞42的直径紧密匹配，并且间隙可以是例如大约0.001英寸。因此，支撑环45和导向衬套47建立柱塞42的对准并且防止柱塞42相对于柱塞运动轴线的角度定向的任何显著变化。
47.在所示的实施方案中，这些制造方法允许相互摩擦的表面形成高度光滑的表面。例如，柱塞42可由蓝宝石制成并且具有平滑表面，并且导向衬套47可由氧化锆制成。因此，可显著改善由于这些硬表面引起的磨损和摩擦特性。
48.图7示出了图4中所示的泵头的另一替代实施方案。在该所示的实施方案中，盒壳体38'由涂覆有聚四氟乙烯(ptfe)的铝制成。由不锈钢制成的保持板49用于将低压密封件50保持在密封洗涤壳体40中的适当位置。密封件50可通过溶剂润湿，因此保持板49可与溶剂接触。涂层相对于内部移动零件提供减少的摩擦，并且提供保护盒壳体38’不与溶剂接触的额外益处。不锈钢保持板49防止可能以其他方式降解涂层并到达铝材料的强溶剂有机会到达盒壳体38'的涂层表面。
49.ptfe涂层通常被施加到盒壳体38'的所有表面。在一个示例中，在将ptfe施加到壳体表面之前，将铝盒壳体38'阳极化处理以产生氧化铝层。有利地，盒壳体38'的孔涂覆有ptfe，并且因此聚合物导向垫圈43不是在不锈钢表面上滑动，而是沿着硬涂层的ptfe铝表面的低摩擦表面滑动。
50.图8a和图8b分别是计量泵100的另一示例的透视图和横截面视图。与上述计量泵30类似的部件和特征用类似的附图标记表示。带撇号的附图标记用于指示计量泵100中的部件，这些部件具有与计量泵30中具有不带撇号的附图标记的对应部件类似的功能，但是它们可另外具有不同的形状、大小和/或特征。与上述计量泵30不同，计量泵100包括用于制造目的的具有两个壳体部分58'和58”的壳体。另外，在右端存在导向凸台101，该导向凸台包括狭槽69'，其中防旋转导销68'延伸到该狭槽中以用于实现导螺杆112的轴向平移，如下文进一步描述。导螺杆112部分地在导向凸台101中的轴向孔中对准。在一个实施方案中，导向凸台101由塑料制成。
51.与具有直列式驱动配置的计量泵30不同，所示的计量泵100具有偏置驱动配置。代替与壳体58和各种其他部件轴向对齐的步进马达60和行星齿轮箱61，步进马达60'被布置在泵壳体58'的侧面并且通过皮带和滑轮系统和其他中间部件联接以驱动柱塞42。尽管这种偏置配置导致更宽的泵占地面积，但计量泵100的长度更短，并且因此对于一些应用来说可能是令人期望的配置。在一个非限制性数值示例中，计量泵100的长度比上述计量泵30的长度短大约五厘米(两英寸)。
52.皮带和滑轮系统包括固定到步进马达60'的轴104的第一滑轮102和固定到驱动螺母108的第二滑轮106。虚线110指示用于将机械动力从步进马达60'传递到驱动螺母108的滑轮皮带的位置。机械优势由两个滑轮106和102的接合表面的比率来确定。在一个示例中，该比率为5:1。接合表面可以是平滑的。另选地，接合表面可以是带齿的，并且皮带110可具有内表面，该内表面被配置成接合每个滑轮102和106上的齿。
53.驱动螺母108在泵壳体58'中的轴向孔内部自由旋转，并且包括孔中的内螺纹，该内螺纹接合导螺杆112的螺纹外表面。防旋转导销68'从导螺杆112中的开口向外延伸到导向凸台101中的狭槽69'中，该狭槽平行于壳体58中的轴向孔和导向凸台101中的轴向孔的轴线。因此，当步进马达轴104的旋转由皮带和滑轮系统传递以引起驱动螺母108的旋转时，
导螺杆112沿着孔轴线线性平移并且施加线性力以将柱塞42移动到泵室44中。盒壳体38中的弹簧72提供力以在步进马达轴104沿相反方向旋转时从泵室44抽出(推动)柱塞42，并且使得导螺杆112沿相反方向平移。
54.光学传感器86'用于基于通过光路的光的中断来确定柱塞轴向位置(例如，行进结束轴向位置)，类似于上文关于计量泵30所描述的传感器86。
55.推动器帽114附连到由钢制成的导螺杆112的端部。在这种情况下，由于金属构造，所以轴向压缩不是那么重要，因此推动器帽114是压入配合到导螺杆112的端部中的大小大体上较小的部件。优选地，推动器帽114由比导螺杆112更硬的钢制成。推动器帽包括凸表面以推压柱塞42的后表面。在一个实施方案中，凸表面的曲率半径基本上等于导向凸台101的轴向孔内部的导螺杆112的扩展部分的中点116与图中左侧导螺杆螺纹限制驱动螺母108中的导螺杆112的位置之间的距离。因此，该曲率半径大于用于直列式计量泵30的推动器帽70的凸表面80的曲率半径。
56.虽然已经参考特定实施方案示出和描述了本技术，但是本领域的技术人员应理解，在不脱离权利要求的范围的情况下，可在形式和细节上进行各种改变。