Способ и система для обеспечения непрерывного беспульсационного потока жидкости

Способ и система для обеспечения непрерывного беспульсационного потока жидкости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к химии и приборостроению, а именно к высокоэффективной жидкостной хроматографии, к биохимическим и медицинским аналитическим приборам, устройствам непрерывного точного дозирования.

Наиболее просто беспульсационная подача реализуется в насосах плунжерного (либо шприцевого) типа. Для получения непрерывной подачи обычно используют два плунжера (шприца). Все проблемы обеспечения беспульсационности возникают при соединении насоса с рабочей магистралью после цикла всасывания. Основные причины появления пульсаций в момент соединения с рабочей магистралью следующие:

- наличие люфтов в приводе при реверсе (переходе от всасывания к нагнетанию),

- не учитывается сжимаемость жидкости (давление в рабочей магистрали и полости насоса после всасывания разное, и часть расхода должна быть израсходована на выравнивание давлений;

- если в насосах используются обратные клапаны, то дополнительно присутствуют проблемы их герметичности и переходных процессов при их срабатывании.

Известен способ обеспечения непрерывного расхода, включающий использование рабочей магистрали, входной емкости для жидкости, устройства коммутации, узла управления насосами, узла управления устройством коммутации, двух насосов, работу которых осуществляют поочередно, причем во время рабочего хода первого насоса второй насос соединяют вначале на время набора жидкости в полость насоса с входной емкостью для жидкости, а затем с рабочей магистралью, и наоборот, во время рабочего хода второго насоса первый насос соединяют вначале на время набора жидкости в полость с входной емкостью для жидкости, а затем с рабочей магистралью (Патент Японии 2003107065, "Liquid-feeding pumpsystem", МПК G01N 30/32, 1/00, F04В 53/10, 23/06, опубл. 09.04.2003).

Недостатком известного способа является то, что он не обеспечивает беспульсационного потока жидкости в рабочей магистрали. Это обусловлено следующим: во-первых, не учтена сжимаемость жидкости, это приводит к тому, что при подсоединении насоса, набравшего жидкость из входной емкости для жидкости, к рабочей магистрали давление (расход) в магистрали снижается, т.к. часть объема идет на подъем давления в полости насоса, во-вторых, при подсоединении насоса после набора жидкости в полость к рабочей магистрали не учтены люфты в насосе, которые так же приводят к снижению давления (расхода) в магистрали.

Известна система обеспечения непрерывного расхода в рабочей магистрали, содержащая рабочую магистраль, входную емкость для жидкости, два насоса с независимыми приводами, устройство коммутации, узел управления насосом, узел управления устройством коммутации (Патент Японии 2003107065, "Liquid-feeding pumpsystem", МПК G01N 30/32, 1/00, F04В 53/10, 23/06, опубл. 09.04.2003).

Недостатком известной системы является то, что она не обеспечивает беспульсационного потока жидкости в рабочей магистрали. Это обусловлено следующим: во-первых, не учтена сжимаемость жидкости, это приводит к тому, что при подсоединении насоса, набравшего жидкость из входной емкости для жидкости, к рабочей магистрали давление (расход) в рабочей магистрали снижается, т.к. часть расхода идет на подъем давления в полости насоса. Во-вторых, при подсоединении после набора жидкости в полость насоса к рабочей магистрали не учтены люфты в насосе, которые так же приводят к снижению давления (расхода) в рабочей магистрали.

Перед авторами ставилась задача разработать способ и систему, позволяющие обеспечить в рабочей магистрали непрерывный беспульсационный поток жидкости.

Задача решается тем, что в способе обеспечения непрерывного беспульсационного потока жидкости, включающем использование рабочей магистрали, входной емкости для жидкости, устройства коммутации, узла управления насосами, узла управления устройством коммутации, двух насосов, работу которых осуществляют поочередно, причем во время рабочего хода первого насоса второй насос соединяют вначале на время набора жидкости в полость с входной емкостью для жидкости, а затем с рабочей магистралью, и наоборот, во время рабочего хода второго насоса первый насос соединяют вначале на время набора жидкости в полость с входной емкостью для жидкости, а затем с рабочей магистралью, согласно изобретению дополнительно после набора жидкости в полость насоса последнюю отсоединяют от входной емкости для жидкости без соединения с рабочей магистралью, осуществляют рабочий ход насоса до достижения давления в полости насоса, равного давлению в рабочей магистрали, при этом контроль давления осуществляют датчиками давления насосов, а соединение полости насоса с рабочей магистралью осуществляют только после выравнивания давлений в полостях насосов. А система обеспечения непрерывного беспульсационного потока жидкости, содержащая рабочую магистраль, входную емкость для жидкости, два насоса с независимыми приводами, устройство коммутации, выполненное с возможностью соединения насоса с входной емкостью для жидкости или с рабочей магистралью, узел управления насосами, узел управления устройством коммутации, дополнительно содержит хотя бы два датчика давления, а устройство коммутации выполнено с возможностью отсоединения полости насоса, контроль давления в которой осуществляет датчик давления одновременно как от входной емкости для жидкости, так и от рабочей магистрали. Кроме того, устройство коммутации может быть выполнено индивидуальным для каждого насоса.

Технический эффект заявляемого способа и системы для его реализации состоит в том, что исключена просадка давления (расхода) в рабочей магистрали, которая не может быть скомпенсирована даже быстродействующими системами управления.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где 1 - рабочая магистраль, 2 - входная емкость для жидкости, 3 - устройство коммутации, 4, 5 - насосы, 6, 7 - датчики давления, 8 - узел управления насосами, 9 - узел управления устройством коммутации.

На фиг.1 показано положение, когда устройство коммутации 3 соединяет насос 4 с рабочей магистралью, а насос 5 с входной емкостью для жидкости 2, насос 4 совершает рабочий ход, насос 5 всасывает жидкость из входной емкости для жидкости 2, давление в полости насоса 4 и рабочей магистрали контролируется датчиком давления 6.

На фиг.2 показано положение, когда насос 5 закончил набор жидкости из входной емкости для жидкости 2, и устройство коммутации перешло в положение, когда насос 4 остается соединенным с рабочей магистралью, а насос 5 отсоединен от входной емкости для жидкости и от рабочей магистрали.

На фиг.3 насос 5 совершает рабочий ход. При этом сначала выбираются люфты привода, а затем начинает подниматься давление, контролируемое датчиком давления 7, в полости насоса 5. Когда давление в полости насоса 5 достигнет давления в рабочей магистрали, насос 5 останавливается, а устройство коммутации 3 переходит в положение, изображенное на фиг.4. При этом оба насоса соединены с рабочей магистралью. При этом давление (расход) в магистрали не изменяется.

По окончании рабочего хода насос 4 останавливается, а рабочий ход начинает насос 5. Это положение изображено на фиг.5.

На фиг.6 коммутирующее устройство соединяет насос 5 с рабочей магистралью, и он совершает рабочий ход. Насос 4 соединен с входной емкостью для жидкости и осуществляет набор жидкости в полость. Работа насосов и коммутирующего устройства контролируется узлами управления 8 и 9.

Таким образом, существенные признаки заявляемых технических решений обеспечивают переход рабочего хода от одного насоса к другому без просадки давления (расхода) в рабочей магистрали.

Устройство коммутации с такими же возможностями - соединение насоса с входной емкостью для жидкости либо с рабочей магистралью, либо отсоединение и от входной емкости для жидкости, и от рабочей магистрали - часто бывает целесообразным выполнить индивидуальным для каждого насоса. При этом насос может использоваться как самостоятельный узел, а устройство коммутации оказывается более простым по конструкции.

Пример такого устройства приведен на фиг.7, где 10 - насос, 11 - датчик давления 12 - коммутирующее устройство, 13 - входная емкость для жидкости, 14 - рабочая магистраль.

Показаны три положения коммутирующего устройства, когда насос соединен с рабочей магистралью, с входной емкостью для жидкости либо отсоединен и от рабочей магистрали, и от входной емкости для жидкости.

Заявляемые способ и система для обеспечения непрерывного беспульсационного потока жидкости обладает следующими преимуществами: соединение насоса после набора жидкости из входной емкости для жидкости с рабочей магистралью осуществляется после выбора люфтов в приводе при давлении в полости насоса, равном давлению в рабочей магистрали, т.е. исключена просадка давления (расхода) жидкости в рабочей магистрали.

1. Способ обеспечения непрерывного беспульсационного потока жидкости, включающий использование рабочей магистрали, входной емкости для жидкости, устройства коммутации, узла управления насосами, узла управления устройством коммутации, двух насосов, работу которых осуществляют поочередно, причем во время рабочего хода первого насоса второй насос соединяют вначале на время набора жидкости в полость с входной емкостью для жидкости, а затем с рабочей магистралью, и наоборот во время рабочего хода второго насоса первый насос соединяют вначале на время набора жидкости в полость с входной емкостью для жидкости, а затем с рабочей магистралью, отличающийся тем, что дополнительно после набора жидкости в полость насоса последнюю отсоединяют от входной емкости для жидкости без соединения с рабочей магистралью, осуществляют рабочий ход насоса до достижения давления в полости насоса давления в рабочей магистрали, при этом контроль давления осуществляют в полостях насосов датчиками давления, а соединение полости насоса с рабочей магистралью осуществляют только после выравнивания давлений в полостях насосов.

2. Система обеспечения непрерывного беспульсационного потока жидкости, содержащая рабочую магистраль, входную емкость для жидкости, два насоса с независимыми приводами, устройство коммутации, выполненное с возможностью соединения насоса с входной емкостью для жидкости или с рабочей магистралью, узел управления насосами, узел управления устройством коммутации, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит хотя бы два датчика давления, а устройство коммутации выполнено с возможностью отсоединения полости насоса, контроль давления в которой обеспечивает датчик давления, одновременно как от входной емкости для жидкости, так и от рабочей магистрали.

3. Система по п.2, отличающаяся тем, что устройство коммутации выполнено индивидуальным для каждого насоса.