專利名稱：液相色譜高壓并聯凸輪泵的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種液相色譜儀用液相色譜高壓并聯凸輪泵。
背景技術：
現有的液相色譜高壓并聯凸輪泵，如圖1所示，包括電機、泵主體10、兩塊具有進 液口和出液口的清洗塊22、與電機連接的凸輪軸9、固定連接在凸輪軸上的兩個形狀相同 位置相差180°的圓柱凸輪1、兩個與泵主體10固定連接的泵頭2、每個圓柱凸輪通過一套 往復送液機構與一泵頭2相連接；每套往復送液機構包括柱塞推桿3、柱塞后座16和與柱 塞推桿一端相連接的柱塞4，柱塞推桿3的一端設有滾輪5 ；泵頭2具有泵室11及與泵室連 通的進液孔6和排液孔7 ；進液孔6處設有進液單向閥23，排液孔7處設有排液單向閥M ； 柱塞4的一端伸入泵頭的泵室11內，泵頭2與柱塞4之間設有密封圈8，柱塞外套設有壓縮 彈簧9，壓縮彈簧9兩端分別頂著泵頭2和柱塞后座10 ；圓柱凸輪1的外圓周上設有一組凸 輪曲線，凸輪曲線包括上升曲線和下降曲線，上升曲線和下降曲線為阿基米德螺旋線。輸液 時，凸輪的上升曲線與相對應的滾輪相配合，使凸輪的旋轉運動轉變成柱塞輸液時的勻速 直線運動，兩個凸輪180°交替供液和吸液，完成對系統所需流動相的交替供給。該液相色譜高壓并聯凸輪泵在低壓狀態下，圓柱凸輪的旋轉運動轉變成柱塞輸液 時的勻速直線運動，兩個圓柱凸輪具有相同長度的阿基米德螺旋線，來推動兩個柱塞交替 工作，則能得到平滑的輸出液流。而在高壓和超高壓的條件下，溫度不變，壓強會隨被壓縮 液體體積的減小而增加。在高壓、超高壓的作用下，液體是被壓縮了的，隨著柱塞勻速的推 進，泵室內可被壓縮的液體體積越來越小，壓強會隨之變的越來越大。在兩個泵交替供液的 過程中，必然會產生像正弦波一樣有規律的壓力脈動。為了減少脈沖，現有技術是通過降 低每次沖程的排液量同時提高電機和凸輪的轉速，從而提高柱塞的往返運動的頻率及運動 速度來實現的，但是柱塞的往返運動頻率和運動速度的提高會加快密封圈等相關部件的磨 損，影響泵的壽命。另外，該液相色譜高壓并聯凸輪泵在工作過程中，柱塞會產生徑向的偏移。原因如 下1、圓柱凸輪在用自身的旋轉運動推動柱塞推桿做軸向直線運動的同時，在壓力角的作 用下，必然的會產生一個徑向的分力。凸輪與柱塞推桿之間的相對配合運動，是線接觸開式 空間高運動副。圓柱凸輪和柱塞推桿之間存在柱面摩擦力，因此，圓柱凸輪必然地會將徑向 的分力傳遞給柱塞推桿使其產生徑向運動。為減少圓柱凸輪給柱塞推桿帶來的這一影響， 傳統設計一般在泵架機構上采用圓柱套筒(直線滑動軸承或直線滾動軸承)的方式對柱塞 推桿加以控制。這雖然將原先線接觸開式空間高運動副轉換成了面接觸的閉式空間低運動 副，但受結構精度的限制，圓柱凸輪還是會將一部分圓柱套筒運動副控制不住的徑向力傳 遞給柱塞推桿，再由柱塞推桿傳遞給柱塞后座和柱塞，使柱塞產生平面上的位移和圓周上 的偏擺。2、彈簧也是柱塞發生不合理運動軌跡的一個重要因素。彈簧的原動力來自兩個方 面首先，為確保柱塞在完成輸液功能后按設計要求吸液后回到原點，需克服柱塞與密封圈 之間的摩擦力和其他阻力，這就需要在彈簧安裝階段將其做一定長度的預壓縮，保證彈簧有一定的勢能永遠存在，這個力是人力或機械力，是彈簧的原動力之一；其次，凸輪在推動 柱塞作直線運動的同時也將彈簧又壓縮了一個同樣的長度，使彈簧的勢能進一步增加。螺 旋圓柱形壓縮彈簧在運動中有兩個基本動作，一個是沿軸線長度上的變化；一個是沿軸線 圓周方向的微量偏轉。但螺旋圓柱形壓縮彈簧是一個穩定性特別需要控制的零件，當軸向 載荷達到一定值時或當兩并緊磨平端面的平行度、兩并緊磨平端面與軸線的垂直度的偏差 達到一定值時，都會使彈簧產生側向彎曲而失去穩定性。一旦彈簧產生側向彎曲，兩端面的 軸向彈性勢能就會部分的轉變成徑向力來釋放，使受力對象產生以彈簧受力點為支點的偏 轉。彈簧，作為機械工業的一個標準件，其精度標準是相當低的。很多國家都沒有精度標準。 彈簧的很多重要技術指標的加工，還多是靠手工控制。如并緊磨平兩端面的平行度、兩并緊 磨平端面與軸線的垂直度等，還多是靠手工控制。一致性很差，技術要求得不到保證。綜上 所述，柱塞的運動軌跡在受到凸輪和彈簧徑向力的作用后，會產生軸向合理運動之外的徑 向偏擺。這種徑向偏擺對液相色譜儀用高壓輸液泵來說，應該是致命的。這種偏擺是必須 加以控制的。但目前很多公司的設計和專利表明，人們在設計上把注意力更多放在了偏擺 后如何復位，而不是對偏擺自身的控制。如將柱塞后座的頂端設計成球面體，與柱塞推桿光 滑的頂端構成開式空間高運動副，或在柱塞后座與柱塞推桿之間加上一個平面滾動軸承以 人為增加自由度的設計，雖然這類的設計可以實現柱塞后座在被推離中心點后可以順利回 到原點(所謂柱塞快速回位系統)。而不管柱塞偏離原點或是回到原點，徑向力的去向和來 源都是密封圈，都是密封圈在承受著柱塞帶給他的額外的徑向力，都在減少密封圈的正常 使用壽命。很明顯，一臺壓力波動大，柱塞運動軌跡得不到很好控制的泵，是不可能給檢測系 統帶來穩定的流量和高的檢測精度的。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種液相色譜高壓并聯凸輪泵，使用中在保持供液量、 電機轉速、柱塞直徑不變的情況下，可以增加柱塞的往返運動頻率，進而實現減小液相色譜 高壓并聯凸輪泵工作時的壓力脈動的功能。為實現上述目的，本實用新型采用如下設計方案一種液相色譜高壓并聯凸輪泵，包括電機、泵主體、兩塊具有進液口和出液口的 清洗塊、與電機連接的凸輪軸、固定連接在所述凸輪軸上的兩個形狀相同的圓柱凸輪、兩個 與所述泵主體固定連接的泵頭，每個圓柱凸輪通過一套往復送液機構與一所述泵頭相連 接；每套所述往復送液機構包括滾輪、柱塞推桿、柱塞后座和與所述柱塞后座相連接的柱 塞；泵頭具有泵室及與所述泵室連通的進液孔和排液孔，所述進液孔處設有進液單向閥，所 述排液孔處設有排液單向閥；所述柱塞的一端伸入泵頭的泵室內，所述泵頭與所述柱塞之 間設有密封圈，所述柱塞外套設有壓縮彈簧，所述壓縮彈簧的后端頂著所述柱塞后座的軸 肩；其特征在于，所述圓柱凸輪為N相位圓柱凸輪，即所述圓柱凸輪的外圓周上均勻設有N組凸輪 曲線，N為大于或等于2的整數，每組凸輪曲線包括一上升曲線和一下降曲線，下降曲線為 阿基米德螺旋線，兩所述圓柱凸輪相位差的度數為180/N。每組所述凸輪曲線還包括過渡曲線。[0011]所述上升曲線為將所述圓柱凸輪的勻速轉動轉換成所述柱塞的勻速直線運動的 阿基米德螺旋線。所述上升曲線為將所述圓柱凸輪的勻速轉動轉換成所述柱塞的勻減速直線運動 的曲線。所述凸輪曲線的組數N為2 18的整數。所述清洗塊夾設于所述泵頭和泵主體之間。所述清洗塊嵌設于所述泵頭內，所述泵頭設有與所述清洗塊的進液口相連通的進 液通道和與所述清洗塊的出液口相連通的出液通道。它還包括T形定位套和推桿軸套，所述T形定位套由底座和筒體組成，所述T形 定位套中部具有軸向通孔，所述柱塞后座呈階梯軸狀，所述泵主體的內孔與所述T形定位 套的底座及推桿軸套通過過盈配合相連接，所述T形定位套的筒體與所述柱塞后座滑動配 合，所述柱塞推桿的左段為桶狀體，所述柱塞推桿的右段為滾輪連接部，所述桶狀體的底部 中心具有一與所述柱塞后座的右端間隙配合的盲孔，所述桶狀體的底部內側面位于所述柱 塞推桿的中部并與所述柱塞后座的軸肩相配合，所述壓縮彈簧套設于所述T形定位套的筒 體上，所述T形定位套的筒體從內部限制所述壓縮彈簧的徑向位置，所述壓縮彈簧的兩端 分別頂著所述T形定位套的底座和所述柱塞后座的軸肩，所述柱塞推桿的外壁與所述推桿 軸套滑動配合，所述柱塞推桿的桶狀體套在所述壓縮彈簧外，所述柱塞推桿的桶狀體從外 部限制所述壓縮彈簧的徑向位置。所述泵主體上設有一軸向主體長孔，所述推桿軸套上設有一與所述主體長孔相對 的軸向軸套長孔，所述柱塞推桿上連接有一定位銷釘，所述定位銷釘的桿部位于所述泵主 體的主體長孔和所述推桿軸套的軸套長孔中。兩所述泵頭為連體結構或分體結構。本實用新型提供的技術方案的有益效果是1、本實用新型液相色譜高壓并聯凸輪泵，由于圓柱凸輪為N相位圓柱凸輪，即圓 柱凸輪的外圓周上均勻設有N組凸輪曲線，N為大于或等于2的整數，每組凸輪曲線包括一 上升曲線和一下降曲線，下降曲線為阿基米德螺旋線，兩圓柱凸輪相位差的度數為180/N。 與現有技術相比，使用中，如果泵每轉的排量、電機轉速、柱塞的直徑不變的情況下，本實用 新型每條凸輪曲線的升程相當于現有技述中每條凸輪曲線升程的N分之一，即在電機轉速 相同的情況下，柱塞的往返運動頻率提高了 N倍，柱塞每次沖程的排液量減小到現有技術 的N分之一，而柱塞的速度并不改變。這樣，本實用新型液相色譜高壓并聯凸輪泵則可以減 小液相色譜高壓并聯凸輪泵工作時的壓力脈動，而且由于柱塞的運動速度并不改變，可以 保護密封圈等相關部件的使用壽命。同時，泵頭的泵室的容量與現有技術相比可減少到N 分之一。從另一個方面來看，與現有技術相比，在電機轉速、柱塞直徑和柱塞往復升程不變 的前提下，泵的排量則增加到了 N倍。2、本實用新型液相色譜高壓并聯凸輪泵，其中上升曲線為將圓柱凸輪的勻速轉動 轉換成柱塞的勻減速直線運動的曲線。這樣，柱塞在高壓狀態下向前運動輸液時，隨著泵室 內可被壓縮液體體積的減小而降低柱塞直線運動速度，以此減緩和消除壓力增高的趨勢。 從而進一步減小液相色譜高壓并聯凸輪泵工作時的壓力脈動。3、本實用新型液相色譜高壓并聯凸輪泵，根據需要凸輪曲線的組數N為2 16的整數。4、本實用新型液相色譜高壓并聯凸輪泵，它還包括T形定位套和推桿軸套，T形定 位套由底座和筒體組成，T形定位套中部具有軸向通孔，柱塞后座呈階梯軸狀，泵主體的內 孔與T形定位套的底座及推桿軸套通過過盈配合相連接，T形定位套的筒體與柱塞后座滑 動配合從而保證柱塞精確的直線運動，柱塞推桿的左段為桶狀體，柱塞推桿的右段為滾輪 連接部，桶狀體的底部中心具有一與柱塞后座的右端間隙配合的盲孔，桶狀體的底部內側 面位于柱塞推桿的中部并與柱塞后座的軸肩相配合，避免柱塞推桿因故偏擺而導致柱塞隨 其偏擺；壓縮彈簧套設于T形定位套的筒體上，T形定位套的筒體從內部限制壓縮彈簧的徑 向位置，壓縮彈簧的兩端分別頂著T形定位套的底座和柱塞后座的軸肩，柱塞推桿的外壁 與推桿軸套滑動配合，推桿軸套限制柱塞的徑向位置，柱塞推桿的桶狀套在壓縮彈簧外，柱 塞推桿的桶狀體從外部限制壓縮彈簧的徑向位置，確保彈簧力的輸出方向始終保持在軸向 方向，保證了柱塞不會因為彈簧而產生徑向偏移，同時由于對柱塞后座和柱塞推桿的控制， 確保柱塞不產生徑向偏移，從而可以提高密封圈的使用壽命以及泵的使用壽命。5、本實用新型液相色譜高壓并聯凸輪泵，其中泵主體上設有一軸向主體長孔，推 桿軸套上設有一與主體長孔相對的軸向軸套長孔，柱塞推桿上連接有一定位銷釘，定位銷 釘的桿部位于泵主體的主體長孔和推桿軸套的軸套長孔中以限制柱塞推桿的轉動，保護柱 塞推桿僅作直線運動。
圖1是現有技術中液相色譜高壓并聯凸輪泵結構示意圖；圖2是本實用新型液相色譜高壓并聯凸輪泵俯視結構示意圖；圖3是本實用新型液相色譜高壓并聯凸輪泵剖視結構示意圖；圖4是本實用新型中泵頭結構示意圖。附圖標記1-圓柱凸輪，2-泵頭，3-柱塞推桿，4-柱塞，5-滾輪，6_進液孔，7_排 液孔，8-密封圈，9-壓縮彈簧，10-泵主體，11-泵室，12-凸輪軸，13-T形定位套，14-推桿 軸套，15-滾輪連接部，16-柱塞后座，17-盲孔，18-內側面，19-主體長孔，20-軸套長孔， 21-定位銷釘，22-清洗塊，23-進液單向閥，24-排液單向閥，25-進液通道，26-出液通道， 27-底座，28-筒體，29-桶狀體，30-軸承。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新 型實施方式作進一步地詳細描述。如圖2、圖3、圖4所示，本實用新型液相色譜高壓并聯凸輪泵，包括電機、泵主體 10、兩塊具有進液口和出液口的清洗塊22、與電機連接的凸輪軸9、固定連接在凸輪軸9上 的兩個形狀相同的圓柱凸輪1、兩塊與泵主體10固定連接的泵頭2，凸輪軸9通過軸承30 與泵主體10相連接，每個圓柱凸輪1通過一套往復送液機構與一泵頭2相連接；每套往復 送液機構包括滾輪5、柱塞推桿3、柱塞后座16和與柱塞后座16相連接的柱塞4 ；泵頭2具 有泵室11及與泵室11連通的進液孔6和排液孔7 ；進液孔處設有進液單向閥23，排液孔片 設有排液單向閥M ；柱塞4的一端伸入泵頭的泵室11內，泵頭2與柱塞4之間設有密封圈8，柱塞4外套設有壓縮彈簧9，壓縮彈簧9的后端頂著柱塞后座16的軸肩；圓柱凸輪1為四相位圓柱凸輪，即圓柱凸輪1的外圓周上均勻設有4組凸輪曲線， 每組凸輪曲線包括上升曲線和下降曲線，下降曲線為阿基米德螺旋線，兩圓柱凸輪1相位 差為45度。在另一實施例中，圓柱凸輪1為兩相位圓柱凸輪，即圓柱凸輪1的外圓周上均勻設 有2組凸輪曲線，兩圓柱凸輪1相位差為90度。在又一實施例中，圓柱凸輪1為十八相位圓柱凸輪，即圓柱凸輪1的外圓周上均勻 設有18組凸輪曲線，兩圓柱凸輪1相位差為10度。每組凸輪曲線還包括過渡曲線。上升曲線為將圓柱凸輪1的勻速轉動轉換成柱塞4的勻速直線運動的阿基米德螺 旋線。上升曲線為將圓柱凸輪1的勻速轉動轉換成柱塞4的勻減速直線運動的曲線。在一實施例中，清洗塊22嵌設于泵頭2內，泵頭2設有與清洗塊22的進液口相連 通的進液通道25和與清洗塊22的出液口相連通的出液通道沈。在另一實施例中，清洗塊 22夾設于泵頭2和泵主體10之間。它還包括T形定位套13和推桿軸套14，T形定位套13由底座27和筒體28組成， T形定位套13中部具有軸向通孔，柱塞后座16呈階梯軸狀，泵主體10的內孔與T形定位 套的底座27及推桿軸套14通過過盈配合相連接，T形定位套13的筒體與柱塞后座16滑 動配合，柱塞推桿3的左段為桶狀體四，柱塞推桿3的右段為滾輪連接部15，桶狀體四的 底部中心具有一與柱塞后座16的右端間隙配合的盲孔17，桶狀體四的底部內側面18位 于柱塞推桿3的中部并與柱塞后座16的軸肩通過面接觸相配合，壓縮彈簧9套設于T形定 位套的筒體觀上，T形定位套的筒體觀從內部限制壓縮彈簧9的徑向位置，壓縮彈簧9的 兩端分別頂著T形定位套13的底座27和柱塞后座16的軸肩，柱塞推桿3的外壁與推桿軸 套14滑動配合，柱塞推桿3的桶狀體四套在壓縮彈簧9外，柱塞推桿的桶狀體四從外部 限制壓縮彈簧9的徑向位置。泵主體10上設有一軸向主體長孔19，推桿軸套14上設有一與主體長孔19相對的 軸向軸套長孔20，柱塞推桿3上連接有一定位銷釘21，定位銷釘21的桿部位于泵主體的主 體長孔19和推桿軸套的軸套長孔20中。在一實施例中，泵頭2為連體結構，在另一實施例中泵頭2為分體結構。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用 新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保 護范圍之內。
權利要求1.一種液相色譜高壓并聯凸輪泵，包括電機、泵主體、兩塊具有進液口和出液口的清 洗塊、與電機連接的凸輪軸、固定連接在所述凸輪軸上的兩個形狀相同的圓柱凸輪、兩個與 所述泵主體固定連接的泵頭，每個圓柱凸輪通過一套往復送液機構與一所述泵頭相連接； 每套所述往復送液機構包括滾輪、柱塞推桿、柱塞后座和與所述柱塞后座相連接的柱塞；泵 頭具有泵室及與所述泵室連通的進液孔和排液孔，所述進液孔處設有進液單向閥，所述排 液孔處設有排液單向閥；所述柱塞的一端伸入泵頭的泵室內，所述泵頭與所述柱塞之間設 有密封圈，所述柱塞外套設有壓縮彈簧，所述壓縮彈簧的后端頂著所述柱塞后座的軸肩；其 特征在于，所述圓柱凸輪為N相位圓柱凸輪，即所述圓柱凸輪的外圓周上均勻設有N組凸輪曲線， N為大于或等于2的整數，每組凸輪曲線包括一上升曲線和一下降曲線，下降曲線為阿基米 德螺旋線，兩所述圓柱凸輪相位差的度數為180/N。
2.根據權利要求1所述的液相色譜高壓并聯凸輪泵，其特征在于，每組所述凸輪曲線 還包括過渡曲線。
3.根據權利要求1所述的液相色譜高壓并聯凸輪泵，其特征在于，所述上升曲線為將 所述圓柱凸輪的勻速轉動轉換成所述柱塞的勻速直線運動的阿基米德螺旋線。
4.根據權利要求1所述的液相色譜高壓并聯凸輪泵，其特征在于，所述上升曲線為將 所述圓柱凸輪的勻速轉動轉換成所述柱塞的勻減速直線運動的曲線。
5.根據權利要求1所述的液相色譜高壓并聯凸輪泵，其特征在于，所述凸輪曲線的組 數N為2 18的整數。
6.根據權利要求1所述的液相色譜高壓并聯凸輪泵，其特征在于，所述清洗塊夾設于 所述泵頭和泵主體之間。
7.根據權利要求1所述的液相色譜高壓并聯凸輪泵，其特征在于，所述清洗塊嵌設于 所述泵頭內，所述泵頭設有與所述清洗塊的進液口相連通的進液通道和與所述清洗塊的出 液口相連通的出液通道。
8.根據權利要求1或2或3或4或5或6或7所述的液相色譜高壓并聯凸輪泵，其 特征在于，它還包括T形定位套和推桿軸套，所述T形定位套由底座和筒體組成，所述T形 定位套中部具有軸向通孔，所述柱塞后座呈階梯軸狀，所述泵主體的內孔與所述T形定位 套的底座及推桿軸套通過過盈配合相連接，所述T形定位套的筒體與所述柱塞后座滑動配 合，所述柱塞推桿的左段為桶狀體，所述柱塞推桿的右段為滾輪連接部，所述桶狀體的底部 中心具有一與所述柱塞后座的右端間隙配合的盲孔，所述桶狀體的底部內側面位于所述柱 塞推桿的中部并與所述柱塞后座的軸肩相配合，所述壓縮彈簧套設于所述T形定位套的筒 體上，所述T形定位套的筒體從內部限制所述壓縮彈簧的徑向位置，所述壓縮彈簧的兩端 分別頂著所述T形定位套的底座和所述柱塞后座的軸肩，所述柱塞推桿的外壁與所述推桿 軸套滑動配合，所述柱塞推桿的桶狀體套在所述壓縮彈簧外，所述柱塞推桿的桶狀體從外 部限制所述壓縮彈簧的徑向位置。
9.根據權利要求8所述的液相色譜高壓并聯凸輪泵，其特征在于，所述泵主體上設有 一軸向主體長孔，所述推桿軸套上設有一與所述主體長孔相對的軸向軸套長孔，所述柱塞 推桿上連接有一定位銷釘，所述定位銷釘的桿部位于所述泵主體的主體長孔和所述推桿軸 套的軸套長孔中。
10.根據權利要求1所述的液相色譜高壓并聯凸輪泵，其特征在于，兩所述泵頭為連體 結構或分體結構。
專利摘要本實用新型公開了一種液相色譜高壓并聯凸輪泵，包括電機、泵主體、清洗塊、凸輪軸、兩個圓柱凸輪、兩個泵頭和兩套往復送液機構；每套往復送液機構包括柱塞推桿、柱塞后座、柱塞和滾輪；泵頭具有泵室及進液孔和排液孔；柱塞的一端伸入泵頭的泵室內，泵頭與柱塞之間設有密封圈，柱塞外套設有壓縮彈簧，壓縮彈簧的后端頂著柱塞后座的軸肩；圓柱凸輪的外圓周上均勻設有N組凸輪曲線，N為大于或等于2的整數，每組凸輪曲線包括上升曲線和下降曲線，兩圓柱凸輪相位差的度數為180/N。與現有技術相比，本實用新型在電機轉速、泵每轉排量、柱塞直徑相同的情況下，柱塞的往返運動頻率提高了N倍，減小了液相色譜高壓并聯凸輪泵工作時的壓力脈動。
文檔編號F04B23/06GK201836010SQ20102057447
公開日2011年5月18日 申請日期2010年10月25日 優先權日2010年10月25日
發明者汪仁路 申請人:江蘇同濟分析儀器有限公司