柱塞泵系统及离子色谱仪的制作方法

1.本实用新型涉及离子色谱领域，更具体地，涉及一种柱塞泵系统及离子色谱仪。


背景技术：

2.离子色谱（ion chromatography）是高效液相色谱（hplc）中的一种，用于分析阴离子和阳离子的一种液相色谱方法。具体而言,离子色谱法是以低交换容量的离子交换树脂来对固定相对离子性物质进行分离,并且利用电导检测器来连续地检测流出物的电导变化的一种色谱方法。
3.在目前的离子色谱仪中，ics-600型离子色谱仪以离子色谱技术为基础，并且设计为专门用于满足用户的常规阴离子和阳离子的检测需要。该离子色谱仪配备有双柱塞泵，能够兼容通过电解或化学连续地再生的微膜抑制器，并且通过软件进行操控，具有操作简单、启动快速、性能可靠稳定等优势。
4.柱塞泵是离子色谱仪中的关键部件，主要用于将样品液体以恒定且能自定义的速度注入到旋切阀中，该旋切阀构造成根据ics系统的流程，将样品液体分配到离子色谱仪中的对应液体管路中。例如，ics-600离子色谱仪采用单电机双头往复柱塞泵。具体而言，采用单个电机来驱动两个泵头往复运动，以实现样品液体的注入和流动控制。与传统的双电机设计相比，采用单电机双头往复柱塞泵能够将仪器的体积和尺寸减小到更小的程度，从而节省空间并提高系统的整体效率。此外，通过只使用一个电机来控制两个泵头的往复运动，简化了仪器的运动控制系统。这种设计简单而可靠，减少了部件数量和复杂度，提高了系统的稳定性和可靠性。
5.如图3所示，以往的单电机双头往复的柱塞泵系统1’为两级结构，主要包括一级泵构件f和二级泵构件s，从一级泵构件f泵出的样品液体被送入到二级泵构件s中，因此，要求该双柱塞泵系统1’的两个柱塞泵的动作保持异步运动。
6.为了实现上述的异步运动的要求，如图4所示，上述一级泵构件主要包括泵头f1、推杆f2、轴承f3、支座f4和弹簧f5，上述二级泵构件除了包括泵头s1、推杆s2、轴承s3、支座s4和弹簧s5之外，还包括减速支座s6、减速摆杆s7和减速轴承s8、s8’。
7.上述凸轮c与驱动电机连接，并且在驱动电机的带动下往复摆动，从而带动与之贴合的两个轴承f3、s3摆动。上述泵头f1、s1主要用于样品液体的吸入和输出，并且在该泵头中配设有单向阀，以将样品液体单向地输送。上述推杆f2、s2能够水平地移动，并且一端与轴承连接，另一端与泵头连接，以通过来自轴承的推力来推动泵头运动。上述轴承f3、s3与上述凸轮c贴合，并且在凸轮c的带动下沿着支座左右摆动。上述支座f4、s4用于支承上述轴承的摆动。上述弹簧f5、s5通过连杆与上述轴承连接，用于推动上述推杆复位，并且使上述轴承与上述凸轮紧密地贴合。上述减速支座s6用于支承上述减速摆杆s7。上述减速摆杆s7用于传递来自轴承s4的推力，并且一端与减速轴承s8连接，另一端与减速轴承s8’连接。上述减速轴承s8’与推杆s2连接，以便经由推杆s2带动泵头s1运动。
8.通过图4可知，凸轮c作为初始动力源由驱动电机带动，并且通过轴承f3、s3将推力
传递到推杆f2、s2，由此带动推杆f2、s2往复运动，进而将样品流体吸入和输出。
9.但是，在凸轮c的摆动速度恒定的情况下，通过上述柱塞泵系统泵送的液体的流速在整个过程中并非是恒定的。
10.以一级泵构件为例，在图4所示的初始位置处，凸轮c的中心、轴承f3的中心、推杆f2的轴线、凸轮c与轴承f3的接触点以及轴承f3与推杆f2的接触点均处于同一水平线上，此时，凸轮c的推进速度完全传递到推杆f2，推杆f2的移动速度与凸轮c的推进速度相等。
11.但是，在图5所示的中间位置处，随着凸轮c向右摆动，凸轮c将轴承f3向右推动，轴承f3以支座f4为中心做向右摆动，由此推动推杆f2向右运动。此时，无法保证凸轮c的中心、轴承f3的中心、推杆f2的轴线处于同一水平线上，也无法保证凸轮c与轴承f3的接触点以及轴承f3与推杆f2的接触点均处于同一水平线上，因此，推杆f2的沿水平方向移动的速度不等于凸轮c在水平方向上的推进速度，而是随着凸轮c的摆动而一直处于变化之中，从而也无法使样品流体的流速保持恒定。
12.此外，由于该柱塞泵系统采用由一级泵构件和二级泵构件构成的两级传动结构，为了带动二级泵构件运动，上述二级泵构件还需要包括减速支座s6、减速摆杆s7、减速轴承s8、s8’这样的辅助机构。这些辅助机构的加入不但会造成加工制造成本的大幅上升，还会影响传动机构的传动效率和精度，从而给整个系统带来负面影响。
13.另外，如上所述，当凸轮c向右摆动到最大行程之后，推杆f2会向左复位，但是带动推杆f2向左复位的力并非来自于凸轮c，而是来自于弹簧f5。这就需要弹簧f5的弹力远大于凸轮c的推动力，才能使凸轮c与轴承f3紧密地贴合，这会对凸轮表面施加过大的压力和摩擦力，从而对凸轮c造成不利的磨损，影响使用寿命。
14.因此，在离子色谱领域中如何提供一种能够使流体的流速稳定、结构简单且使用寿命较长的柱塞泵系统便成为当前亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

15.本公开是为解决上述技术问题而做出的，其目的在于提供一种能够使泵送的流体的流速始终处于恒定、结构简单且使用寿命较长的柱塞泵系统。
16.为了实现本公开的目的，提供一种柱塞泵系统,上述柱塞泵系统用于离子色谱仪，包括第一泵头和第二泵头，每个泵头包括缸体和位于上述缸体内的柱塞，上述柱塞能在吸入位置与泵出位置之间往复移动，该柱塞泵系统还包括：第一齿轮，上述第一齿轮能被驱动以沿第一方向旋转；第二齿轮，上述第二齿轮能由上述第一齿轮带动以沿与上述第一方向相反的第二方向旋转；第一齿条，上述第一齿条与上述第一泵头的柱塞相连接，以能带动其往复运动；以及第二齿条，上述第二齿条与上述第二泵头的柱塞相连接，以能带动其往复运动；其中，上述第一齿轮能分别与上述第一齿条和上述第二齿条相啮合，以使得上述第一齿轮的旋转能同时带动上述第一泵头的柱塞向吸入位置运动和带动上述第二泵头的柱塞向泵出位置运动，上述第二齿轮能分别与上述第一齿条和上述第二齿条相啮合，以使得上述第二齿轮的旋转能同时带动上述第一泵头的柱塞向泵出位置运动和带动上述第二泵头的柱塞向吸入位置运动，上述第一齿轮和上述第二齿轮构造成能异步致动上述第一齿条，并且能异步致动上述第二齿条。
17.根据如上所述构成，本公开的柱塞泵系统只包含一级传动结构，主要是齿轮传动
结构，不需要摆杆转动结构和减速机构，传动精度极高，确保离子色谱仪中的液体样品流速保持稳定，还极大地降低了系统的复杂性，同时也降低了对安装空间的要求。
18.优选的是，上述柱塞泵系统还包括中间传动装置，上述中间传动装置沿齿轮传动路径布置于上述第一齿轮与上述第二齿轮之间，用于使上述第一齿轮与上述第二齿轮沿相反方向旋转。
19.根据如上所述构成，通过在第一齿轮与第二齿轮之间设置中间传动装置，可以提高第一齿轮带动第二齿轮旋转的传动和控制的灵活性，并且在空间上也提供更多选择，从而使得更紧凑的系统布置成为可能（例如，不一定需要第一齿轮与第二齿轮之间的直接啮合，从而使得齿条布置更为灵活）。
20.优选的是，上述中间传动装置包括彼此直接啮合的第三齿轮和第四齿轮，其中上述第一齿轮带动上述第三齿轮旋转，上述第四齿轮带动上述第二齿轮旋转。
21.根据如上所述构成，通过设置两个中间传动齿轮，可以使得第一齿轮与第二齿轮能间隔开布置，从而允许与其接合的齿条布置更为灵活，同时对双头柱塞的驱动控制也更为方便。
22.优选的是，上述第三齿轮与上述第一齿轮不可相对旋转且轴向间隔开地同轴布置，上述第四齿轮与上述第二齿轮不可相对旋转且轴向间隔开地同轴布置。
23.根据如上所述构成，通过使彼此直接啮合的第三齿轮与第四齿轮与对应的第一齿轮和第二齿轮同轴间隔开布置，可以使得第三齿轮与第四齿轮不会与第一齿轮、第二齿轮与其对应的齿条的啮合发生任何干涉，从而使得第一齿轮与第二齿轮分别在其两侧与同一根齿条啮合更容易。
24.优选的是，上述柱塞泵系统还包括第一推杆和第二推杆，上述第一齿条经由上述第一推杆与上述第一泵头的柱塞连接，而上述第二齿条经由上述第二推杆与上述第二泵头的柱塞连接。
25.根据如上所述构成，上述第一齿条和上述第二齿条能够分别经由上述第一推杆和第二推杆带动与之连接的上述第一泵头和上述第二泵头的柱塞移动，结构简单、操作简便。此外，由于间接的推杆的存在，可以使得两个泵头的布置更为灵活，例如放置于距离齿轮、齿条有一段距离的位置处，由此提高系统灵活性。另外，还可以通过在推杆位置设置额外的部件、例如设置止挡件来增加控制齿轮驱动与双泵头中的柱塞往复移动的时间上异步的可能性。
26.优选的是，上述第一齿轮与上述第二齿轮各自包括带齿部和不带齿部，并且设置成它们各自的带齿部与上述第一齿条交替啮合以及与上述第二齿条交替啮合，以实现异步往复致动。
27.根据如上所述构成，能够简单地在齿轮上设置带齿部和不带齿部来实现与之啮合的齿条的异步往复运动。更具体而言，在第一齿轮的带齿部与齿条啮合以驱动其直线运动时，第二齿轮的不带齿部正处于与齿条接触的位置，从而实现仅第一齿轮驱动该齿条，反之亦然。
28.优选的是，上述不带齿部的角度范围大于上述带齿部的角度范围。
29.根据如上所述构成，由于上述不带齿部的角度范围大于上述带齿部的角度范围，在旋转过程的中间某段期间，上述第一齿轮和上述第二齿轮均不与齿条啮合，由于没有来
自齿轮的外力作用，在齿条由接下来的齿轮驱动而反向运动之前，齿条会缓慢减速再反向运动，由此，能够使整个运动过程更加顺畅，并且减少磨损、延长使用寿命。
30.优选的是，上述第一齿条为能分别与上述第一齿轮和上述第二齿轮啮合的一根齿条，上述第二齿条为能分别与上述第一齿轮和上述第二齿轮啮合的一根齿条。
31.根据如上所述构成，将上述第一齿条和上述第二齿条分别设置成单根齿条，能够简化结构、安装简单、降低制造成本。此外，由于允许第一齿轮与第二齿轮异步驱动同样的齿条（例如，两根齿条），所以极大地简化了整个柱塞泵系统的设置。
32.优选的是，上述第一齿轮布置成比上述第二齿轮更接近上述第一泵头和上述第二泵头。
33.根据如上所述构成，通过将驱动齿轮靠近两个泵头设置，可以便于驱动电机的布置，从而获得更为紧凑的系统。
34.优选的是，上述第一齿条与上述第二齿条彼此平行布置，其中，上述第一齿条、第一推杆与上述第一泵头的柱塞位于一直线上，且上述第二齿条、第二推杆与上述第二泵头的柱塞也位于一直线上。
35.根据如上所述构成，通过将齿条、推杆和泵头的柱塞设置成位于一直线上，能够提高动力传递效率，并且能够使柱塞的运动速度恒定，进而使流体的流速恒定。
36.本实用新型还涉及一种离子色谱仪，上述离子色谱仪包括：上述柱塞泵系统；以及驱动机构，上述驱动机构用于驱动上述第一齿轮旋转。
37.根据如上所述构成，通过驱动机构来驱动第一齿轮旋转，由此带动整个柱塞泵系统运动，在保持驱动机构的转速恒定的情况下，能够使第一齿轮的转速恒定，进而使液体的流速保持恒定。
38.优选的是，上述柱塞泵系统还包括旋切阀，在上述泵出位置，上述第一泵头或上述第二泵头用于将样品液体注入上述旋切阀，上述旋切阀构造成能将上述样品液体分配到上述离子色谱仪中的对应液体管路中。
39.根据如上所述构成，借助稳定的流速，旋切阀可以实现样品液体的稳定分配，从而有利于离子色谱仪的精确操作。
附图说明
40.参考以上目的，本实用新型的技术特征在下面的技术方案中清楚地描述，并且其优点从以下参照附图的详细描述中显而易见，附图以示例方式示出了本实用新型的优选实施例，而不限制本实用新型构思的范围。
41.图1是表示本实用新型的用于离子色谱仪的柱塞泵系统的整体结构示意图。
42.图2a是表示本实用新型的用于离子色谱仪的柱塞泵系统的齿轮组和齿条组的主视图，图2b是从斜下方观察的立体示意图，图2c是从上方观察的俯视示意图。
43.图3是表示现有技术的离子色谱仪的整体结构示意图。
44.图4是表示现有技术的离子色谱仪的单电机双头往复柱塞泵的整体结构示意图。
45.图5是表示现有技术的离子色谱仪的单电机双头往复柱塞泵的处于中间位置时的凸轮与摆杆的相对位置的示意图。
46.附图标记列表：
47.1、1
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柱塞泵系统；
48.11 第一泵头；
49.12 第二泵头；
50.13 第一推杆；
51.14 第二推杆；
52.b 缸体；
53.p 柱塞；
54.g1 第一齿轮；
55.g2 第二齿轮；
56.g3 第三齿轮；
57.g4 第四齿轮；
58.t1 带齿部；
59.t2 不带齿部；
60.r1 第一齿条；
61.r2 第二齿条；
62.d1 第一方向；
63.d2 第二方向；
64.c 凸轮；
65.f 一级泵构件；
66.s 二级泵构件；
67.f1、s1 泵头；
68.f2、s2 推杆；
69.f3、s3 轴承；
70.f4、s4 支座；
71.f5、s5 弹簧；
72.s6 减速支座；
73.s7 减速摆杆；
74.s8、s8
’ꢀ
减速轴承；
75.1a 洗脱液供应装置；
76.1b 样品供应装置；
77.1c 分离器；
78.1d 电导池；
79.1e 再生液回收装置；
80.ps 压力传感器；
81.pd 脉冲阻尼器；
82.pa 保护装置；
83.v 进样阀。
具体实施方式
84.本实用新型涉及离子色谱领域，尽管说明书借助离子色谱仪来进行描述，但是可以理解到本实用新型的柱塞泵系统还可以应用于其他包含单电机异步往复双柱塞的系统，例如但不限于是高效液相色谱领域的其他设备。此外，尽管本实用新型的柱塞泵系统包括泵头，但是应理解到实际产品中泵头可以独立于柱塞泵系统的其他部件来出售、包装、运输等，但在离子色谱使用过程中应结合到柱塞泵系统中。
85.在本实用新型中，术语“单电机”是指该柱塞泵系统整体上由单个驱动电机进行驱动；术语“双柱塞”是指该柱塞泵系统包含两个泵头（柱塞），通过单个驱动电力来同时驱动两个柱塞运动；术语“往复”是指上述驱动电机驱动两个柱塞沿一个方向来回往复运动；术语“异步”是指上述两个柱塞的运动方向是相反方向，当一个柱塞进行吸入动作时，另一个柱塞进行泵出动作，反之亦然。
86.在本实用新型中，表述“沿齿轮传动路径”是指沿着齿轮的动力传递路线，例如从驱动端向从动端的方向。在本实用新型中，如无特别说明，则“齿轮”、“齿条”为本领域中的常规理解，但是这些部件可以包括常规齿轮、齿条之外的其他部分，例如凸起、止挡部、凹槽，以便于与其他部件的配合或者用于控制的目的等。
87.在本实用新型中，表述“第一”、“第二”等并不是优先级的重要性排序，而是仅表示不同的单独装置、部件等。
88.本实用新型的柱塞泵系统用于离子色谱仪，如图3所示，离子色谱仪包括主要包括柱塞泵系统1’、洗脱液供应装置1a、样品供应装置1b、分离器1c、电导池1d、再生液回收装置1e、进样阀v等。洗脱液作为流动相从上述洗脱液供应装置1a的收容有洗脱液的容器流向柱塞泵系统1’，在上述柱塞泵系统1’中经过一级泵构件f和二级泵构件s之后具有稳定流速的洗脱液经过例如压力传感器ps、脉冲阻尼器pd进入进样阀v。同时，来自样品供应装置1b的样品液体也流入该进样阀v中，上述进样阀v也可以构成为旋切阀，能够通过旋转使实现样品流体的流动的连接和切断。进入进样阀v中的洗脱液带动样品液体经由保护装置pa进入分离器1c（例如，色谱柱）中进行分离。上述洗脱液在电导池1d中进行电离，之后送入到再生液回收装置1e的再生液储存罐中，并送到检测器中进行检测。
89.本实用新型的柱塞泵系统1包括两个泵头、即第一泵头11和第二泵头12。尽管没有在图中详细示出，各个泵头还可以包括未详细阐释的其他流体部件和控制部件。第一泵头11和第二泵头12中的每一个均包括缸体b和柱塞p。上述柱塞p在使泵头吸入流体的吸入位置和使泵头泵出流体的泵出位置之间移动，如图1所示，第一泵头11和第二泵头12的柱塞p处于中间位置（即，吸入位置与泵出位置之间的某个位置）。在此，可将柱塞p运动到缸体b的最左侧时的位置定义为吸入位置，将柱塞p运动到缸体b的最右侧时的位置定义为泵出位置，上述柱塞p在吸入位置与泵出位置之间来回往复运动。但是应当理解的是，当柱塞p向吸入位置运动时，柱塞已处于吸入液体样品的模式中，而当柱塞p向泵出位置运动时，柱塞已处于泵出液体样品的模式中。换言之，并不是柱塞处于吸入位置或泵出位置时才吸入或泵出样品液体。
90.为了实现泵头中柱塞的运动，本实用新型的柱塞泵系统首先包括第一齿轮，该第一齿轮通常为驱动齿轮，由驱动电机或者其它可设想的驱动装置（例如，液压驱动装置）来驱动。在此，将该第一齿轮的旋转方向定义为第一方向d1，将与第一方向相反的方向定义为
第二方向d2。通常，在运行过程中，第一齿轮的旋转方向保持不变、即驱动源（驱动电机或其他动力机构）沿一个方向来驱动该第一齿轮。为了同时驱动两个泵头，该第一齿轮需要与下文将进一步详述的两个齿条或者说齿条部啮合。由于其旋转方向保持不变，因而，第一齿轮始终驱动上述两个齿条中的一者沿一个方向运动，并且始终驱动其中的另一者沿与一个方向相反的另一个方向运动。
91.此外，上述柱塞泵系统还包括独立于第一齿轮的第二齿轮，该第二齿轮通常不由驱动机构来驱动，而是由第一齿轮来带动旋转。在此，术语“带动”包括直接带动和间接带动。因此，第二齿轮也可称为从动齿轮。该第二齿轮也与以下详述的两个齿条或者说齿条部啮合。由于该第二齿轮的旋转方向与第一齿轮反向，因而，第二齿轮始终驱动上述两个齿条中的一者沿上述另一个方向运动，并且始终驱动其中的另一者沿上述一个方向运动。
92.由此，能够通过上述第一齿轮和第二齿轮带动齿条来回往复运动，进而带动柱塞泵来回往复运动。
93.尽管在本实用新型中公开了上述第一齿条和第二齿条是单根齿条的示例，但是应当理解的是，也可以不是单根齿条，而是包含多个独立的第一齿条部或包含多个独立的第二齿条部。上述第一齿轮和第二齿轮可以分别与齿条的不同齿条部啮合，并配合控制机构和止挡机构，只要是能够实现柱塞的来回往复运动的结构即可。
94.此外，上述中间传动装置也不一定是彼此啮合的两个齿轮，还可以例如是四个或更多个彼此并排设置的齿轮，只要是能够实现第一齿轮和第二齿轮的反向运动的机构即可。在本实用新型中，中间传动装置通常为齿轮传动，而不是如现有技术中所描述的凸轮传动、皮带传动等。
95.以下，具体参照图1～2来描述基于本公开的一个具体实施例的柱塞泵系统。图1是表示本实用新型的柱塞泵系统1的整体结构示意图。
96.如图1所示，本实用新型的柱塞泵系统1主要包括第一泵头11、第二泵头12、第一推杆13、第二推杆14、齿轮组以及齿条组。
97.上述第一泵头11和上述第二泵头12分别包括缸体b和位于上述缸体b之内的柱塞p，上述第一泵头11和上述第二泵头12的柱塞p的一端分别与上述第一推杆13和上述第二推杆14连接，由此，上述柱塞p构造成能够在上述第一推杆13和上述第二推杆14的外力的带动下，在吸入液体的吸入位置与泵出液体的泵出位置之间往复的移动（图1示出了柱塞p位于中间位置处的状态）。
98.以下，参照图2a～图2c，对本实用新型的用于离子色谱仪的柱塞泵系统1的齿轮组和齿条组进行具体说明。图2a是表示本实用新型的用于离子色谱仪的柱塞泵系统1的齿轮组和齿条组的主视图，图2b是立体示意图，图2c是俯视示意图。
99.如图2a所示，上述齿轮组包括第一齿轮g1、第二齿轮g2、第三齿轮g3和第四齿轮g4，上述第一齿轮g1能够在驱动电机的作用下被驱动以沿第一方向旋转，上述第二齿轮g2能够在上述第一齿轮g1的带动下沿与上述第一方向相反的第二方向旋转，上述第三齿轮g3和上述第四齿轮g4构成中间传动装置，上述中间传动装置布置在上述第一齿轮g1与上述第二齿轮g2之间，将上述第一齿轮g1的动力传递至上述第二齿轮g2，并且使上述第一齿轮g1与上述第二齿轮g2沿相反方向旋转，具体而言，上述第三齿轮g3和上述第四齿轮g4彼此啮合，并且上述第一齿轮g1带动上述第三齿轮g3旋转，上述第三齿轮g3将动力传递至与之啮
合的第四齿轮g4，上述第四齿轮g4带动上述第二齿轮g2旋转。
100.为了实现上述功能，如图2b和图2c更清楚地所示，上述第三齿轮g3与上述第一齿轮g1不可相对旋转且沿齿轮的轴向彼此间隔开地同轴布置，同样地，上述第四齿轮g4与上述第二齿轮g2不可相对旋转且沿齿轮的轴向彼此间隔开地同轴布置。但是应理解到，本实用新型的中间传动装置也可以包含不与第一齿轮或第二齿轮同轴设置的齿轮系，例如如上所述的并排设置的多个齿轮。
101.上述齿条组包括第一齿条r1和第二齿条r2，上述第一齿条r1的一端与上述第一推杆13连接，进而连接至上述第一泵头11的柱塞p，上述第二齿条r2的一端与上述第二推杆14连接，进而连接至上述第二泵头12的柱塞p，由此，通过上述第一齿条r1和上述第二齿条r2的运动来带动上述第一泵头11和上述第二泵头12的柱塞p移动。
102.此外，优选的是，上述第一齿条r1和第二齿条r2是分别与上述第一齿轮g1和上述第二齿轮g2啮合的单根齿条。在此，通常第一齿轮与第二齿轮与同一根齿条的不同部位啮合，从而避免互相干涉。这样一来，通过分别设为单根齿条，能够简化结构，并且降低制造成本。但还应理解到，在另一些实施例中，第一齿轮与第一齿条中的第一齿条部啮合，并且与第二齿条中的第一齿条部啮合，而第二齿轮与第一齿条中的第二齿条部啮合，并且与第二齿条中的第二齿条部啮合，即第一齿轮与第二齿轮可以与不同的齿条部啮合。
103.上述第一齿轮g1和上述第二齿轮g2能够分别与上述第一齿条r1及上第二齿条r2相啮合，以便能够通过齿轮的旋转来带动上述第一泵头11和上述第二泵头12的柱塞p沿相反方向运动，具体而言，由于上述第一齿轮g1和上述第二齿轮g2沿相反方向旋转，因此，上述第一齿轮g1和上述第二齿轮g2构造成能够异步致动上述第一齿条r1，并且能够异步致动上述第二齿条r2，上述第一齿轮g1的旋转能够同时带动上述第一泵头11的柱塞p向吸入位置运动和带动上述第二泵头12的柱塞p向泵出位置运动，上述第一齿轮g2的旋转能够同时带动上述第一泵头11的柱塞p向泵出位置运动和带动上述第二泵头12的柱塞p向吸入位置运动。
104.为了实现上述异步致动的功能，本实用新型存在多种实施方式。在如图2a～图2c所示的实施例中，上述第一齿轮g1和上述第二齿轮g2分别包括带齿部t1和不带齿部t2，并且设置成它们各自的带齿部t1分别与上述第一齿条r1及上述第二齿条r2交替地啮合。此外，上述第一齿轮g1和上述第二齿轮g2各自的带齿部t1及不带齿部t2相对于上述第一齿条r1及上第二齿条r2的位置关系设置成使得，上述第一齿轮g1的带齿部t1与上述第二齿轮g2的带齿部t1不会同时与齿条啮合，由此，能够防止由于齿轮旋转方向的相反而造成的齿轮齿的崩坏。
105.优选的是，第一齿轮所包含的两个不带齿部和两个带齿部是角度上均匀间隔开的，第二齿轮所包含的两个不带齿部和两个带齿部也是角度上均匀间隔开的。更优选的是，上述不带齿部t2的角度范围大于上述带齿部t1的角度范围。例如，不带齿部t2的角度范围可以为60-90度，而带齿部t1的角度范围可以为90-120度。
106.在未图示的另一些实施例中，第一齿轮与第二齿轮与不同的齿条部啮合，当第一齿轮与其对应的齿条部啮合以驱动其直线移动时，借助止挡元件或者其他控制元件使第二齿轮尽管与其对应的齿条部啮合但并不驱动其直线移动，然后再反之进行控制。在这些实施例中，第一齿轮与第二齿轮可以构造成全齿，即并不包含有不带齿部。但这并不是优选
的，因为尽管传动也是稳定的，但是需要更多的附加机构来控制异步传动的次序。
107.如图1所示，图1示出了上述第一齿轮g1布置成比上述第二齿轮g2更接近上述第一泵头11和上述第二泵头12，并且上述第一齿轮g1沿逆时针方向旋转，上述第二齿轮沿顺时针方向旋转的示例。
108.在其旋转过程中，在开始时刻处，上述第一齿轮g1的带齿部t1与上述第一齿条r1及上述第二齿条r2啮合，上述第二齿轮g2的带齿部t1不与上述第一齿条r1及上述第二齿条r2啮合，在上述第一齿轮g1的带动下，上述第一齿条r1向左方向运动，上述第二齿条r2向右方向运动。
109.随着第一齿轮g1的旋转，在中间某一段时间内，上述第一齿轮g1的带齿部t1与齿条脱离啮合，此时，由于上述不带齿部t2的角度范围大于上述带齿部t1的角度范围，在一定的时间内，上述第一齿轮g1和上述第二齿轮g2均不与上述第一齿条r1及上述第二齿条r2啮合，在没有外力的作用下，齿条的移动开始减速。
110.在经过一定时间之后，上述第二齿轮g2的带齿部t1开始与齿条啮合，由此带动齿条向相反方向移动。
111.如上所述的运动过程反复进行，仅通过驱动电机带动第一齿轮g1沿恒定的方向旋转，就能够带动上述第一齿条r1和上述第二齿条r2异步往复运动。此外，通过将不带齿部t2的角度范围设置成大于上述带齿部t1的角度范围，能够在每次反向运动之前使齿条减速，从而能够使得运动过程更加顺畅，降低损耗并延长使用寿命。
112.此外，如图1所示，上述第一齿条r1与上述第二齿条r2彼此平行地布置，并且上述第一齿条r1、上述第一推杆13与上述第一泵头11的柱塞p位于一直线上，上述第二齿条r2、上述第二推杆13与上述第二泵头12的柱塞p也位于一直线上。
113.由此，能够将上述第一齿条r1和上述第二齿条r2的移动速度分别无损失地传递至上述第一泵头11和上述第二泵头12，从而能够使流体的流速保持稳定。但应理解到，本实用新型也可以在齿条与柱塞之间设有除了推杆以外的其他传动机构，例如四连杆机构等。
114.如图1所示，将如上所述的本实用新型的柱塞泵系统1代替以往的单电机双头往复柱塞泵系统并应用到图1所示的离子色谱仪中，相对于以往的双头往复柱塞泵系统，本实用新型的柱塞泵系统1采用单级传动结构，能够简化加工组装程序，并且简化结构，此外，通过将驱动结构的速度设为恒定，能够将齿条的移动速度始终保持恒定，从而使柱塞的移动速度保持恒定，进而使液体的流速保持稳定。
115.前面的描述已经给出了许多特征和优点，包括各种替代的实施方式，以及装置和方法的结构和功能的细节。本文的意图是示例性的，并不是穷尽性的或限制性的。
116.对于本领域的技术人员来说显然可对由所附权利要求所表达的术语的宽泛上位含义所指示的全部范围内做出各种改型，尤其是在结构、材料、元素、部件、形状、尺寸和部件的布置方面，包括这些方面在此处所描述的原理范围内的结合。在这些各种改型未偏离所附权利要求的精神和范围的程度内，意味着它们也包含于此。

技术特征：
1.一种柱塞泵系统（1），所述柱塞泵系统（1）用于离子色谱仪，包括第一泵头（11）和第二泵头（12），每个泵头包括缸体（b）和位于所述缸体（b）内的柱塞（p），所述柱塞（p）能在吸入位置与泵出位置之间往复移动，其特征在于，所述柱塞泵系统（1）还包括：第一齿轮（g1），所述第一齿轮（g1）能被驱动以沿第一方向旋转；第二齿轮（g2），所述第二齿轮（g2）能由所述第一齿轮（g1）带动以沿与所述第一方向相反的第二方向旋转；第一齿条（r1），所述第一齿条（r1）与所述第一泵头（11）的柱塞（p）相连接，以能带动其往复运动；以及第二齿条（r2），所述第二齿条（r2）与所述第二泵头（12）的柱塞（p）相连接，以能带动其往复运动；其中，所述第一齿轮（g1）能分别与所述第一齿条（r1）和所述第二齿条（r2）相啮合，以使得所述第一齿轮（g1）的旋转能同时带动所述第一泵头（11）的柱塞（p）向吸入位置运动和带动所述第二泵头（12）的柱塞（p）向泵出位置运动；所述第二齿轮（g2）能分别与所述第一齿条（r1）和所述第二齿条（r2）相啮合，以使得所述第二齿轮（g2）的旋转能同时带动所述第一泵头（11）的柱塞（p）向泵出位置运动和带动所述第二泵头（12）的柱塞（p）向吸入位置运动；所述第一齿轮（g1）和所述第二齿轮（g2）构造成能异步致动所述第一齿条（r1），并且能异步致动所述第二齿条（r2）。2.如权利要求1所述的柱塞泵系统（1），其特征在于，还包括中间传动装置，所述中间传动装置沿齿轮传动路径布置于所述第一齿轮（g1）与所述第二齿轮（g2）之间，用于使所述第一齿轮（g1）与所述第二齿轮（g2）沿相反方向旋转。3.如权利要求2所述的柱塞泵系统（1），其特征在于，所述中间传动装置包括彼此直接啮合的第三齿轮（g3）和第四齿轮（g4），其中所述第一齿轮（g1）带动所述第三齿轮（g3）旋转，所述第四齿轮（g4）带动所述第二齿轮（g2）旋转。4.如权利要求3所述的柱塞泵系统（1），其特征在于，所述第三齿轮（g3）与所述第一齿轮（g1）不可相对旋转且轴向间隔开地同轴布置，所述第四齿轮（g4）与所述第二齿轮（g2）不可相对旋转且轴向间隔开地同轴布置。5.如权利要求1所述的柱塞泵系统（1），其特征在于，还包括第一推杆（13）和第二推杆（14），所述第一齿条（r1）经由所述第一推杆（13）与所述第一泵头（11）的柱塞（p）连接，而所述第二齿条（r2）经由所述第二推杆（14）与所述第二泵头（12）的柱塞（p）连接。6.如权利要求1至5中任一项所述的柱塞泵系统（1），其特征在于，所述第一齿轮（g1）与所述第二齿轮（g2）各自包括带齿部（t1）和不带齿部（t2），并且设置成它们各自的带齿部（t1）与所述第一齿条（r1）交替啮合以及与所述第二齿条（r2）交替啮合，以实现所述第一齿条（r1）和所述第二齿条（r2）的异步往复运动。7.如权利要求6所述的柱塞泵系统（1），其特征在于，所述不带齿部（t2）的角度范围大于所述带齿部（t1）的角度范围。8.如权利要求6所述的柱塞泵系统（1），其特征在于，所述第一齿条（r1）为能分别与所述第一齿轮（g1）和所述第二齿轮（g2）啮合的一根齿条，所述第二齿条（r2）为能分别与所述
第一齿轮（g1）和所述第二齿轮（g2）啮合的一根齿条。9.如权利要求1至5中任一项所述的柱塞泵系统（1），其特征在于，所述第一齿轮（g1）布置成比所述第二齿轮（g2）更接近所述第一泵头（11）和所述第二泵头（12）。10.如权利要求5所述的柱塞泵系统（1），其特征在于，所述第一齿条（r1）与所述第二齿条（r2）彼此平行布置，其中，所述第一齿条（r1）、第一推杆（13）与所述第一泵头（11）的柱塞（p）位于一直线上，且所述第二齿条（r2）、第二推杆（14）与所述第二泵头（12）的柱塞（p）也位于一直线上。11. 一种离子色谱仪，其特征在于，所述离子色谱仪包括：如权利要求1至10中任一项所述的柱塞泵系统（1）；以及驱动机构，所述驱动机构用于驱动所述第一齿轮（g1）旋转。12.如权利要求11所述的离子色谱仪，其特征在于，还包括旋切阀，在所述泵出位置，所述第一泵头（11）或所述第二泵头（12）用于将样品液体注入所述旋切阀，所述旋切阀构造成能将所述样品液体分配到所述离子色谱仪中的对应液体管路中。

技术总结
本实用新型涉及一种柱塞泵系统，用于离子色谱仪，包括第一泵头和第二泵头，该柱塞泵系统还包括：第一齿轮；第二齿轮；第一齿条；以及第二齿条；第一齿轮能分别与第一齿条和第二齿条相啮合，以使得第一齿轮的旋转能同时带动第一泵头的柱塞向吸入位置运动和带动第二泵头的柱塞向泵出位置运动，第二齿轮能分别与第一齿条和第二齿条相啮合，以使得第二齿轮的旋转能同时带动第一泵头的柱塞向泵出位置运动和带动第二泵头的柱塞向吸入位置运动，第一齿轮和第二齿轮构造成能异步致动上述第一齿条，并且能异步致动第二齿条。柱塞泵系统能够使流体的流速稳定、结构简单且使用寿命较长。本实用新型还涉及一种离子色谱仪。新型还涉及一种离子色谱仪。新型还涉及一种离子色谱仪。


技术研发人员：吴洪田 陆段军
受保护的技术使用者：赛默飞世尔(上海)仪器有限公司
技术研发日：2023.08.09
技术公布日：2023/9/23