專利名稱：四元隔膜生物泵及其生物泵流速控制系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是一種生物制藥技術領域的裝置，具體是一種實現穩定流速的四元隔膜生物泵及其生物泵流速控制系統。
背景技術：
目前，在生物制藥領域中，蠕動泵和柱塞泵流速相對較小，不能滿足用戶工業化生產的需求；離心泵的剪切力較大，容易破壞生物分子的活性；單隔膜泵脈沖較大，且單向閥的故障率較高，維護成本較高。雖然四元隔膜生物泵能解決無脈沖，流速大，且符合衛生型要求，但是通常在膜過濾和層析系統應用時，隨著系統壓力的波動，流速會發生變化，不能為系統提供穩定的流速，需人工手動調整泵的轉速，這樣比較麻煩，而且很難快速、精確達到目標流速。經過對現有技術的檢索發現，中國專利文獻號CN2260180，公告日19970820，公開了一種“四聯體隔膜泵”，該技術包括電機1、減速機2、泵體3、泵室4、偏心軸5、橡膠隔膜8、進漿管9、進漿閥10、出漿閥11、空氣室12、儲流室13、泵座14，其特征在于泵體3四周分別裝有泵室4，于泵體3內腔裝有能向各泵室4平滑移動的組合雙向推桿6，推桿6呈十字形對稱分布，其端部裝有弧形夾板7及橡膠隔膜8，電機1、減速機2、偏心軸5在同一軸線上并垂直設置于泵體3內腔上部，偏心軸5裝置于組合雙向推桿6的中央。但是該技術只能通過設定轉速來控制流速，不同的工作壓力下，流速不同。所以不能滿足任何工作壓力下，自動調節泵轉速，無法使得泵的流速能穩定在人工設定的流速2%的誤差范圍內。
實用新型內容本實用新型針對上述現有技術存在的不足，提供一種四元隔膜生物泵及其生物泵流速控制系統，針對膜過濾和低壓層析系統，在原有四元隔膜生物泵的基礎上，配置自動控制裝置后，可按時間軸預設目標流速，進行流速精確控制。根據系統壓力的動態變化進行實時自動補償，可為系統提供穩定精確的流速，降低了人力成本，縮短了生產周期，大大提高了產品質量的一致性和可靠性。本實用新型是通過以下技術方案實現的本實用新型涉及一種四元隔膜生物泵，包括液體輸入接口、液體輸出接口、泵前腔體、單向閥、隔膜片陣列、斜面偏心軸輪、泵后腔體、電機安裝座和電機，其中液體輸入接口和液體輸出接口分別設置于泵前腔體的前端兩側，泵前腔體的輸出端依次連接單向閥、隔膜片陣列、斜面偏心軸輪、泵后腔體、電機安裝座和電機。所述的液體輸入接口和液體輸出接口分別設置于泵前腔體的外部兩側并分別連接腔體液體入口和腔體液體出口。所述的隔膜片陣列包括四片隔膜片。上述四元隔膜生物泵中通過斜面偏心軸輪將主電機的旋轉動能轉化為前后往復運動，通過單向閥的作用，對液體輸入接口的液體完成吸液操作，當斜面偏心軸輪從最薄的位置開始轉向較厚位置時，對應的單向閥閉合，對應的隔膜片將腔體內已吸入的液體壓向輸出接口，就這樣主電機每轉一周，四片隔膜也輪流執行一次液體的吸入與液體的壓出操作。本實用新型涉及一種具有快速精確達到目標流速的生物泵控制系統，包括外殼及設置于其內部的上述四元隔膜生物泵、控制器和壓力變送器，其中壓力變送器管路與生物泵的出口管路相連，壓力變送器的信號輸出端與控制器的數據采集器的輸入端與相連。所述的外殼上設有與控制器相連的控制面板，該外殼用304不銹鋼制成。所述的控制器包括數據采集器和中央處理器，其中數據采集器的輸入端與壓力變送器的輸出信號相連，數據采集器的輸出端與中央處理器相連。所述的壓力變送器將管路壓力變換成電信號，具有體積小，精度高的特點。本實用新型采用模塊化設計配置，用戶可根據生產需要確定是否要選配流量計(FIT)、電導(Cd)檢測儀、酸堿度(pH)檢測儀、紫外(UV)檢測儀。其中壓力變送器(PIT)為標準配置。生物泵流速控制系統采用自動控制技術，不僅可以用于獨立面板操作使用，還可接電腦(PC)聯機控制使用，通過軟件操作監控，保證了高精度控制，并能保存運行結果數據。該系統具有高度集成化的結構，體積小，方便移動。由于本實用新型采用模塊化、配置可選擇性設計，不僅可將泵置于控制器機殼內使用，也可以將泵體置于控制期機殼外使用，還可以用于控制其它不同種類的泵和自動配液裝置。
圖1是本實用新型外觀結構示意圖。圖2是四元隔膜生物泵結構圖。圖3是本實用新型PID控制結構示意圖。圖4是實施例效果示意圖1。圖5是實施例效果示意圖2。
具體實施方式
下面對本實用新型的實施例作詳細說明，本實施例在以本實用新型技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例。實施例如圖1和圖3所示，本實施例涉及一種生物泵控制系統，包括外殼1及設置于其內部的上述四元隔膜生物泵2、控制器及其操作面板3和壓力變送器4，其中壓力變送器4管路與生物泵的出口管路相連，壓力變送器4的信號輸出端與圖3中控制器的數據采集器5的輸入端與相連。如圖1所示，所述的外殼1上配置的控制面板3與圖3中的中央處理器6相連，該外殼1用304不銹鋼制成。所述的控制器包括數據采集器5和中央處理器6，其中數據采集器5的輸入端與壓力變送器4的輸出信號相連，數據采集器5的輸出端與中央處理器6相連。所述的數據采集器5的輸入端設有可選用的傳感器7，該傳感器7包括流量計FIT、酸堿度檢測器PH、電導檢測器Cd和紫外檢測器UV。如圖1所示，所述的壓力變送器4將管路壓力變換成電信號，具有體積小，精度高的特點。如圖2所示，所述的四元隔膜生物泵2包括液體輸入接口 8、液體輸出接口 9、泵前腔體10、單向閥11、隔膜片陣列12、斜面偏心軸輪13、泵后腔體14、電機安裝座15和電機16，其中液體輸入接口 8和液體輸出接口 9分別設置于泵前腔體10的前端兩側，泵前腔體10的輸出端依次連接單向閥11、隔膜片陣列12、斜面偏心軸輪13、泵后腔體14、電機安裝座15和電機16。所述的液體輸入接口 8和液體輸出接口 9分別設置于泵前腔體10的外部兩側并分別連接腔體液體入口和腔體液體出口。所述的隔膜片陣列12包括四片隔膜片。通過斜面偏心軸輪將主電機的旋轉動能轉化為前后往復運動，通過單向閥的作用，對液體輸入接口 8的液體完成吸液操作，當斜面偏心軸輪13從最薄的位置開始轉向較厚位置時，對應的單向閥11閉合，對應的隔膜片將腔體內已吸入的液體壓向輸出接口 9，就這樣主電機16每轉一周，四片隔膜片12也輪流執行一次液體的吸入與液體的壓出操作。本實施例中圖1的四元隔膜生物泵2的轉速與流速成正比例關系，通過大量的實驗測試得出轉速與流速的比例因子由于壓力對流速有一定的影響，不同壓力下對應的比例因子不同，所以通過實驗測試得出壓力與流量的比例因子&，由以下得到R = F/(Ffflax-f2 * P) f2，其中:R為轉速(單位:r/min)，F為流速(單位:L/H)，P為壓力(單位Bar)，Ffflax為(單位L/H)，根據設定的流速自動轉換成轉速控制變頻調節泵的轉速。然后經過實驗測試，實際流速的誤差的2%以內。能滿足用戶的生產和實驗要求。如圖4所示，為在不同壓力條件下流速誤差測試報告，本實施例經過實際測試，定量走5L，分別在0Bar、2Bar和4Bar工作壓力下，設定不同的流量，得出實際偏差。測試結果為20%以下流速，偏差< 5% ；20%以上流速，偏差< 2%。如圖5所示，為實施例中四元隔膜生物泵未配裝流速控制系統時，在不同壓力下流速測試報告，本實施例經過實際測試，手動設定泵的固定轉速，分別在0Bar、2Bar、4Bar和6Bar工作壓力下，對應的流速。測試結果為，同一轉速，不同的工作壓力下相應的流速不同。本裝置可通過串口與PC連接，通過PC機軟件與中央處理器6通訊，監控操作本實施例。由于控制器3通信口為RS485的通訊協議，所以在PC機與本實施例之間通過RS485轉RS232的適配器連接，操作簡單、方便。
權利要求1.一種四元隔膜生物泵，其特征在于，包括液體輸入接口、液體輸出接口、泵前腔體、單向閥、隔膜片陣列、斜面偏心軸輪、泵后腔體、電機安裝座和電機，其中液體輸入接口和液體輸出接口分別設置于泵前腔體的前端兩側，泵前腔體的輸出端依次連接單向閥、隔膜片陣列、斜面偏心軸輪、泵后腔體、電機安裝座和電機。
2.根據權利要求1所述的四元隔膜生物泵，其特征是，所述的液體輸入接口和液體輸出接口分別設置于泵前腔體的外部兩側并分別連接腔體液體入口和腔體液體出口。
3.根據權利要求1所述的四元隔膜生物泵，其特征是，所述的隔膜片陣列包括四片隔膜片。
4.一種具有快速精確達到目標流速的生物泵流速控制系統，其特征在于，包括外殼及設置于其內部的如上述任一權利要求所述的四元隔膜生物泵、控制器和壓力變送器，其中壓力變送器管路與生物泵的出口管路相連，壓力變送器的信號輸出端與控制器的數據采集器的輸入端與相連。
5.根據權利要求4所述的生物泵流速控制系統，其特征是，所述的外殼上設有與控制器相連的控制面板。
6.根據權利要求4所述的生物泵流速控制系統，其特征是，所述的控制器包括數據采集器和中央處理器，其中數據采集器的輸入端與壓力變送器的輸出信號相連，數據采集器的輸出端與中央處理器相連。
7.根據權利要求4或6所述的生物泵流速控制系統，其特征是，所述的數據采集器的輸入端設有可選用的傳感器。
8.根據權利要求7所述的生物泵流速控制系統，其特征是，所述的傳感器包括流量計、酸堿度檢測器、電導檢測器和紫外檢測器。
專利摘要一種生物制藥技術領域的四元隔膜生物泵及其生物泵流速控制系統，該系統包括外殼及設置于其內部的四元隔膜生物泵、控制器和壓力變送器，壓力變送器管路與生物泵的出口管路相連，壓力變送器的信號輸出端與控制器的數據采集器的輸入端與相連。所述四元隔膜生物泵包括液體輸入接口、液體輸出接口、泵前腔體、單向閥、隔膜片陣列、斜面偏心軸輪、泵后腔體、電機安裝座和電機。本裝置針對膜過濾和低壓層析系統，在原有四元隔膜生物泵的基礎上，配置自動控制裝置后，可按時間軸預設目標流速，進行流速精確控制，能將生物泵置于控制機殼外實施連接控制的同時可以對兩個泵同時實施預設梯度流速實時控制，可用于自動配液裝置。
文檔編號F04B43/04GK202300950SQ20112037510
公開日2012年7月4日 申請日期2011年9月28日 優先權日2011年9月28日
發明者李健, 李國榮 申請人:上海申越實驗器材有限公司