HPLC泵与比例阀的结构原理与常见故障 - 图文

常见的液相泵有凸轮和齿轮两种柱塞杆驱动方式，1200使用的是齿轮驱动，每个泵里有两个柱塞杆，一个入口主动电磁阀，一个出口单向阀。如图：

柱塞杆在泵头内做前后的往复运动，完成将流动相吸入泵头然后再输出的过程，柱塞杆的典型材料是蓝宝石，泵头内的密封圈是可以防止流动相从柱塞杆的周围流走。

当泵启动时，入口电磁阀由程序控制主动打开，由于柱塞杆的运动而在泵腔内形成负压，泵头外的压力显然高于泵头内，在这两种压差下出口单向阀的宝石球落回到阀座上，出口单向阀闭合，向后移动的柱塞杆将溶剂抽入第一个泵头，与此同时第二个柱塞杆向前移动，往系统里传送溶剂。柱塞杆的冲程由流速确定，移动到冲程的下限后，电机方向倒转，同时入口电磁阀由程序控制主动关闭，柱塞杆的运动使泵头内的压力增加，超过了泵头外的色谱柱的反压时，出口单向阀打开，并使第一个柱塞杆向前移动一直到冲程设定的上限，同时第二个柱塞杆向后移动，这样两个柱塞杆按顺序在两个极限点之间进行循环。在第一个柱塞杆向前移动时，泵头里的溶剂通过出口球阀压入第二个腔体中，第二个柱塞杆吸入第一个泵单元送

来溶剂的一半，另外一半直接进入色谱系统，当第一个柱塞杆吸取溶剂时，第二个柱塞杆就把吸入的溶剂打到色谱系统里，这样通过两个泵的串联来降低流动相输送系统的脉冲。

3. 四元比例阀

四元比例阀从结构上看相当于四个入口主动电磁阀拼合在一起，每个通路上的电磁阀体部分与入口主动电磁阀的阀体完全一样。

仔细观察每个通道的电磁阀，中间有一个带红色火漆的内六角螺钉，红色火漆是出厂前校正好的，不能动，阀体后边四角有四个内六角的螺钉，拆掉四角的四个螺钉，小心地取下电磁阀体，阀体内是一个较大的空腔，空腔里是弹簧，弹簧上压着圆柱状的磁芯，把这些部分放到一边，主体部分拆开的部位上是一个细小透明的膜片，这个膜片起密封作用，膜片下边是宝石球座，宝石球座有一个凹槽，倒扣在宝石球上，宝石球落在阀座上，阀座中心有略比宝石球直径小的垂直小孔，孔里是一根非常细小的弹簧，宝石球落下去正好堵住阀座，关闭这个通道，但是拆开时宝石球被下边的弹簧顶着，离开阀座。其他的三个通道也一样拆开，剩下一个立方体，仔细观察不难发现，这个立方体实际上相当于一个五通阀，连成一体的四个阀座中间的竖直小孔直通四元比例阀的出口，每个阀座上的竖直小孔上方又有一个水平的直通四个入口的孔。

工作时，比例阀四个通道由程序控制依次通电，第一个电磁阀通电时，其余三个电磁阀断电，电磁阀线圈产生磁场，将磁芯吸回阀的空腔，宝石球在小孔中的弹簧的作用下离开阀座，此通道处于打开的状态，此时从真空脱气机过来的流动相进入比例阀的第一个入口，流经阀座上水平的小孔，进入阀座中间竖直的小孔。第二个通道通电时，其余三个通道断电，断电通道的磁芯失去电磁场的磁力吸引，被弹簧压向下边的透明密封膜片，推动宝石球座将宝石球压向阀座，宝石球落到阀上以后，正好将阀座上的小孔堵死，此通道处于关闭的状态。工作时四个电磁阀根据控制程序依次通电，完成一个周期，在一个周期内，四个通道里的单向阀依次被打开，各通道里的流动相在泵的作用下依次通过四元比例阀，分段进入泵前的管路，

而四元比例阀通过一个周期内每个电磁阀通电时间的长短来控制每个通道开关时间的长短，进而控制每个通道里液体流量的比例。

4. 二元高压梯度系统与四元低压梯度系统

二元高压梯度系统和四元低压梯度系统的流路分别见下图：

二元高压梯度系统

四元低压梯度系统

从图中可以直观的看出：

1） 二元高压梯度系统有两个泵，四元低压梯度系统有一个泵；

2） 二元高压梯度系统是泵后混合流动相（高压混合），四元低压梯度系统是泵前混合流动相（低压混合）；

3） 二元高压梯度系统的阻尼器在泵后的三通后边，四元低压梯度系统的阻尼器在泵的两个柱塞杆之间；

4） 二元高压梯度系统最后边有混合器，四元低压梯度系统泵前有比例阀。

理论上说二元高压梯度系统的混合比例是通过改变泵的流速来获得的，其流量控制精度更高，混合室在泵后，高压下混合效率也高很多、梯度组成精确。四元低压梯度系统的混合比例是通过控制不同流路的电磁阀的开闭时间长短来控制的，理论上混合的比例也是准确的。