高壓色譜泵在高效液相色譜(HPLC)系統中,其核心使命是將流動相以恒定流量、穩定壓力持續輸送至色譜柱系統。這一看似簡單的功能背后蘊含著精密的機械設計與先進的控制技術,共同構成了現代分析化學的重要基礎。
1.電機驅動裝置:通常采用無刷直流伺服電機或步進電機作為動力源,通過閉環反饋實現轉速精確調控;
2.凸輪機構/偏心輪系統:將旋轉運動轉換為往復式直線運動的關鍵部件;
3.單向閥組(吸入閥+排出閥):確保液體單向流動的機械開關;
4.壓力傳感器與流量控制器:實時監測系統狀態并參與主動調節;
5.脈動阻尼裝置:平滑壓力波動的特殊設計結構。
當電機帶動凸輪高速旋轉時,連接桿推動活塞做高頻往復運動(頻率可達數百次/分鐘)。這種周期性動作創造出負壓吸液和正壓排液的兩個階段,形成連續不斷的流體輸送過程。
二、高壓色譜泵工作循環四步曲:
1 吸氣相位(負壓區形成)
隨著活塞向后移動,泵腔內體積膨脹產生真空環境。此時入口單向閥受負壓作用自動開啟,流動相溶液從儲液罐被吸入泵腔。該過程要求管路連接必須絕對密封,任何微小泄漏都會導致氣泡混入影響計量精度。
2 壓縮相位(高壓建立)
活塞向前推進壓縮液體,當內部壓力超過出口端反壓時,出口單向閥被頂開。由于色譜系統的高流阻特性(特別是填充柱產生的背壓),泵需要克服50–400 bar的壓力差才能推動流動相流動。特殊設計的陶瓷活塞與藍寶石缸體組合可承受長期高壓磨損。
3 動態密封機制
雙重唇形密封圈配合PTFE耐磨環的設計,既保證高壓下的零泄漏,又最大限度減少摩擦損耗。部分機型還配備強制潤滑系統,向密封區域持續注入微量緩沖液進一步降低磨損速率。
4 脈沖抑制技術
傳統往復泵固有的流量脈動問題通過兩種方式解決:①多活塞錯位排列(雙活塞相位差180°);②內置空氣蓄能器或螺旋彈簧減震裝置。現代數字控制的梯度泵甚至采用主動補償算法,根據實時壓力反饋動態調整電機轉速來平滑流速波動。
