СИСТЕМА ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОГО БЕСПУЛЬСАЦИОННОГО ПОТОКА ЖИДКОСТИ

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 магистралью после цикла всасывания. Основные причины появления пульсаций в момент соединения с магистралью следующие:
- наличие люфтов в приводе при реверсе (переходе от всасывания к нагнетанию)
- не учитывается сжимаемость жидкости (давление в напорной 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.
Известна система обеспечения непрерывного расхода в магистрали, содержащая рабочую магистраль, входную емкость, два насоса с независимыми приводами, устройство коммутации, узел управления насосом, узел управления устройством коммутации. (Патент Японии 2003107065, "Liquid-feeding pumpsystem", MПK G 01 N 30/32, 1/00, F 04 В 53/10, 23/06, опубл. 09.04.2003).
Недостатком известной системы является то, что она не обеспечивает беспульсационного потока жидкости в магистрали. Это обусловлено следующим: Во-первых, не учтена сжимаемость жидкости, это приводит к тому, что при подсоединении насоса, набравшего жидкость из входной емкости, к магистрали, давление (расход) в магистрали снижается, т.к часть расхода идет на подъем
давления в полости насоса. Во-вторых, при подсоединении насоса после набора жидкости в полость к магистрали не учтены люфты в насосе, которые так же приводят к снижению давления (расхода) в магистрали.
Перед авторами ставилась задача разработать систему, позволяющие обеспечить в магистрали непрерывный беспульсационный поток жидкости.
Задача решается тем, что система обеспечения непрерывного беспульсационного потока жидкости, содержащая рабочую магистраль, входную емкость, два насоса с независимыми приводами, устройство коммутации, узел управления насосами, узел управления устройством коммутации дополнительно содержит хотя бы два датчика давления, устройство коммутации выполнено с возможностью отсоединения полости насоса одновременно, как от входной емкости, так и от магистрали. Кроме того, устройство коммутации может быть выполнено индивидуальным для каждого насоса.
Технический эффект заявляемой системы состоит в том, что исключена просадка давления (расхода) в магистрали, которая не может быть скомпенсирована даже быстродействующими системами управления.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами. Фиг.1-Фиг.6, где 1 - рабочая магистраль, 2 - входная емкость, 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 2, насос 4 совершает рабочий ход, насос 5 всасывает жидкость из входной емкости 2, давление в магистрали контролируется датчиком давления 6.
На фиг.2 показано положение, когда насос 5 закончил набор жидкости из входной емкости 2, и устройство коммутации перешло в положение, когда насос 4 остается соединенным с рабочей магистралью, а насос 5 отсоединен от входной емкости 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 и осуществляет набор жидкости из входной емкости. Работа насосов и коммутирующего устройства контролируется узлами управления 8 и 9.
Таким образом, существенные признаки заявляемого технического решения 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 либо с рабочей магистралью, либо отсоединение и от входной емкости 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, 14 - рабочая магистраль.
Показаны три положения коммутирующего устройства, когда насос соединен с рабочей магистралью, с входной емкостью либо отсоединен и от магистрали и от входной емкости.
Заявляемые система для обеспечения непрерывного беспульсационного потока жидкости обладает следующими преимуществами:
Соединение насоса после набора жидкости из входной емкости с магистралью осуществляется после выбора люфтов в приводе при давлении в полости насоса, равном давлению в магистрали, т.е. исключена просадка давления (расхода) жидкости в магистрали.