ПОБУДИТЕЛЬ РАСХОДА ДЛЯ ХРОМАТОГРАФИИ Российский патент 1995 года по МПК G01N30/36 

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, а именно к устройствам создания расхода подвижной фазы хроматографа, и может быть использовано для анализа сложных смесей веществ в режимах жидкостной, флюидной и газовой хроматографии в различных отраслях народного хозяйствa: химической, нефтяной, газовой, нефтехимической, металлургии, биологии, экологии и др.

Известны побудители расхода для хроматографии с постоянной объемной скоростью подвижной фазы [1] содержащие два или более поршневых насоса с возвратно-поступательным движением поршня, работающие со смещением цикла подачи по фазе [2]
Однако известные насосы не обеспечивают достаточного постоянства расхода подвижной фазы в хроматографической колонке, особенно при работе в режиме флюидной хроматографии.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является побудитель расхода [3] содержащий два попеременно работающих идентичных поршневых насоса, поршни которых передвигаются не синусоидально и не находятся точно в противофазе, причем управляемый с помощью эксцентрика второй поршень начинает медленно двигаться еще до того, как первый поршень достигнет конечного положения. В момент достижения первым поршнем конечного положения второй поршень достигает максимальной подачи, а первый перемещается в обратное положение и вновь заполняется.

Известный насос не обеспечивает достаточного постоянства параметров подвижной фазы при всасывании, так как цикл всасывания занимает меньше времени, чем цикл нагнетания, что часто приводит к изменению фазового состояния подвижной фазы за счет изменения параметров системы (давление, температура и др.), особенно при работе с флюидами.

Задачей изобретения является обеспечение постоянства параметров подвижной фазы при всасывании и уменьшение влияния процесса переключения насосов на изменение расхода подвижной фазы в хроматографической колонке.

Эта задача решается за счет того, что в побудителе расхода для хроматографии, содержащем два попеременно работающих поршневых насоса, поршни каждого из которых соединены через эксцентриковый возвратно-поступательный механизм с приводом, к эксцентриковому возвратно-поступательному механизму подсоединены поршни двух введенных поршневых насосов, идентичных основным и соединенных с ними параллельно, причем эксцентрики основных и дополнительных насосов соединены в противофазе, а эксцентрики дополнительных насосов снабжены устройством смещения фазы относительно основных насосов.

При решении поставленной задачи создается технический результат, который заключается в обеспечении постоянства параметров подвижной фазы при всасывании, так как процесс всасывания проводится практически в равновесных условиях при медленном заполнении подвижной фазой одной пары насосов (основной и дополнительный), тогда как другая пара насосов выполняет процесс нагнетания. Время цикла всасывания равно времени цикла нагнетания. Этот эффект достигается за счет того, что эксцентрики основных и дополнительных насосов соединены в противофазе. Кроме того, уменьшается влияние процесса переключения насосов на изменение расхода подвижной фазы в хроматографической колонке за счет того, что основной и дополнительный насосы работают со смещением фазы включения, а профиль эксцентрика основных и дополнительных насосов позволяет в каждый момент времени поддерживать постоянным вытесняемый ими суммарный объем подвижной фазы. Например, когда основной насос первой пары подключается к нагнетанию, дополнительный насос второй пары еще не выключается, а когда основной насос первой пары выключается, то продолжает еще работать дополнительный насос первой пары. Таким образом, всегда в процессе нагнетания участвуют два насоса, исключая нарушения потока при переключении. Для тонкой регулировки расхода подвижной фазы в период переходного процесса переключения насосов фазу включения дополнительных насосов относительно основных можно смещать специальным устройством, которым снабжены эксцентрики дополнительных насосов.

Устройство характеризуется новой совокупностью существенных признаков, обеспечивающей достижение технического результата, что позволяет сохранять постоянство параметров подвижной фазы при всасывании и уменьшить влияние процесса переключения насосов на изменение расхода подвижной фазы в хроматографической колонке.

Изобретение поясняется чертежом.

Побудитель расхода содержит корпус 1, четыре идентичных поршневых насоса 2-5, из которых насосы 2 и 5 основные, а 3 и 4 дополнительные, нагнетательные 6 и всасывающие 7 клапаны, эксцентриковый возвратно-поступательный механизм 8 с эксцентриками 9,10 основных насосов 2 и 5 и эксцентриками 11, 12 дополнительных насосов 3 и 4, привод 13, соединенный с эксцентриковым возвратно-поступательным механизмом 8 шестеренчатой передачей 14, устройство 15 для смещения фазы включения дополнительных насосов относительно основных и емкость (баллон) 16 подвижной фазы.

Побудитель расхода работает следующим образом.

Подвижная фаза заполняет насосы 4 и 5 через всасывающие клапаны 7. В то же время насосы 2 и 3 нагнетают подвижную фазу через нагнетательные клапаны 6 в хроматографическую колонку. Насосы 2,5 и 3,4 работают в противофазе, а насосы 3,2 и 4,5 смещены между собой по фазе. Степень смещения устанавливается устройством 15. Поршни насосов приводятся в движение приводом 13, соединенным с эксцентриковым возвратно-поступательным механизмом 8 шестеренчатой передачей 14. Время цикла нагнетания и цикла всасывания каждого насоса одинаково. Когда основной насос 2 достигнет крайнего верхнего положения, дополнительный насос 3 еще продолжает процесс нагнетания некоторое время в зависимости от установленной степени смещения по фазе. Одновременно с переключением насоса 2 на режим всасывания насос 5 переключается на режим нагнетания. Затем со смещением по фазе одновременно переключаются насос 3 на всасывание, а насос 4 на нагнетание. По достижении насосом 5 крайнего верхнего положения он переключается на всасывание, а насос 2 на нагнетание. Дополнительные насосы 4 и 3 переключаются через некоторое время, соответствующее смещению их работы по фазе относительно основных насосов 2 и 5, и т.д.

Профили эксцентриков 9-12 выполнены с таким расчетом, чтобы в каждый момент времени суммарное перемещение пары поршней основного и дополнительного насосов 2, 3 и 5,4 было равно постоянной величине, что обеспечивает постоянную подачу (расход) подвижной фазы в хроматографическую колонку, уменьшая влияние переходных процессов при переключении насосов на постоянство расхода.

Расход подвижной фазы устанавливается изменением числа оборотов привода 13. Например, в случае применения в качестве привода электромотора постоянного тока число оборотов регулируют величиной питающего напряжения.

Использование изобретения позволяет осуществлять хроматографический процесс разделения сложных смесей различных веществ в режимах жидкостной, флюидной и газовой хроматографии без изменения аппаратуры, применять для хроматографирования подвижные фазы, состоящие из бинарных равнокипящих смесей (азеотропные смеси).

Использование: в аналитическом приборостроении. Сущность изобретения: побудитель расхода содержит четыре идентичных поршневых насоса 2 - 5, поршни которых через эксцентриковый возвратно-поступательный механизм 8 соединены с приводом 13. Время цикла нагнетания и цикла всасывания каждого насоса одинаково. Насосы 2 и 5 и 3 и 4 работают в противофазе, причем насосы 4 и 3 переключаются через некоторое время за счет смещения их работы по фазе относительно насосов 2 и 5. Степень смещения устанавливается устройством 15. В любой момент времени в режиме нагнетания участвуют два насоса, когда один из них переключается на всасывание, другой еще продолжает работать за счет смещения по фазе. 1 ил.

ПОБУДИТЕЛЬ РАСХОДА ДЛЯ ХРОМАТОГРАФИИ, содержащий два поршневых насоса, поршни каждого из которых соединены через эксцентриковый возвратно-поступательный механизм с приводом, отличающийся тем, что к эксцентриковому возвратно-поступательному механизму подсоединены поршни двух дополнительно введенных поршневых насосов, идентичных основных и соединенных с ними параллельно, причем эксцентрики основных и дополнительных насосов соединены в противофазе, а эксцентрики дополнительных насосов снабжены устройством смещения фазы относительно основных насосов.