專(zhuān)利名稱(chēng)：四元隔膜生物泵及其生物泵流速控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種生物制藥技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定流速的四元隔膜生物泵及其生物泵流速控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，在生物制藥領(lǐng)域中，蠕動(dòng)泵和柱塞泵流速相對(duì)較小，不能滿(mǎn)足用戶(hù)工業(yè)化生產(chǎn)的需求；離心泵的剪切力較大，容易破壞生物分子的活性；單隔膜泵脈沖較大，且單向閥的故障率較高，維護(hù)成本較高。雖然四元隔膜生物泵能解決無(wú)脈沖，流速大，且符合衛(wèi)生型要求，但是通常在膜過(guò)濾和層析系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)，隨著系統(tǒng)壓力的波動(dòng)，流速會(huì)發(fā)生變化，不能為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的流速，需人工手動(dòng)調(diào)整泵的轉(zhuǎn)速，這樣比較麻煩，而且很難快速、精確達(dá)到目標(biāo)流速。經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)號(hào)CN2260180，公告日19970820，公開(kāi)了一種“四聯(lián)體隔膜泵”，該技術(shù)包括電機(jī)1、減速機(jī)2、泵體3、泵室4、偏心軸5、橡膠隔膜8、進(jìn)漿管9、進(jìn)漿閥10、出漿閥11、空氣室12、儲(chǔ)流室13、泵座14，其特征在于泵體3四周分別裝有泵室4，于泵體3內(nèi)腔裝有能向各泵室4平滑移動(dòng)的組合雙向推桿6，推桿6呈十字形對(duì)稱(chēng)分布，其端部裝有弧形夾板7及橡膠隔膜8，電機(jī)1、減速機(jī)2、偏心軸5在同一軸線(xiàn)上并垂直設(shè)置于泵體3內(nèi)腔上部，偏心軸5裝置于組合雙向推桿6的中央。但是該技術(shù)只能通過(guò)設(shè)定轉(zhuǎn)速來(lái)控制流速，不同的工作壓力下，流速不同。所以不能滿(mǎn)足任何工作壓力下，自動(dòng)調(diào)節(jié)泵轉(zhuǎn)速，無(wú)法使得泵的流速能穩(wěn)定在人工設(shè)定的流速2%的誤差范圍內(nèi)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種四元隔膜生物泵及其生物泵流速控制系統(tǒng)，針對(duì)膜過(guò)濾和低壓層析系統(tǒng)，在原有四元隔膜生物泵的基礎(chǔ)上，配置自動(dòng)控制裝置后，可按時(shí)間軸預(yù)設(shè)目標(biāo)流速，進(jìn)行流速精確控制。根據(jù)系統(tǒng)壓力的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)補(bǔ)償，可為系統(tǒng)提供穩(wěn)定精確的流速，降低了人力成本，縮短了生產(chǎn)周期，大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量的一致性和可靠性。本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型涉及一種四元隔膜生物泵，包括液體輸入接口、液體輸出接口、泵前腔體、單向閥、隔膜片陣列、斜面偏心軸輪、泵后腔體、電機(jī)安裝座和電機(jī)，其中液體輸入接口和液體輸出接口分別設(shè)置于泵前腔體的前端兩側(cè)，泵前腔體的輸出端依次連接單向閥、隔膜片陣列、斜面偏心軸輪、泵后腔體、電機(jī)安裝座和電機(jī)。所述的液體輸入接口和液體輸出接口分別設(shè)置于泵前腔體的外部?jī)蓚?cè)并分別連接腔體液體入口和腔體液體出口。所述的隔膜片陣列包括四片隔膜片。上述四元隔膜生物泵中通過(guò)斜面偏心軸輪將主電機(jī)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為前后往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)單向閥的作用，對(duì)液體輸入接口的液體完成吸液操作，當(dāng)斜面偏心軸輪從最薄的位置開(kāi)始轉(zhuǎn)向較厚位置時(shí)，對(duì)應(yīng)的單向閥閉合，對(duì)應(yīng)的隔膜片將腔體內(nèi)已吸入的液體壓向輸出接口，就這樣主電機(jī)每轉(zhuǎn)一周，四片隔膜也輪流執(zhí)行一次液體的吸入與液體的壓出操作。本實(shí)用新型涉及一種具有快速精確達(dá)到目標(biāo)流速的生物泵控制系統(tǒng)，包括外殼及設(shè)置于其內(nèi)部的上述四元隔膜生物泵、控制器和壓力變送器，其中壓力變送器管路與生物泵的出口管路相連，壓力變送器的信號(hào)輸出端與控制器的數(shù)據(jù)采集器的輸入端與相連。所述的外殼上設(shè)有與控制器相連的控制面板，該外殼用304不銹鋼制成。所述的控制器包括數(shù)據(jù)采集器和中央處理器，其中數(shù)據(jù)采集器的輸入端與壓力變送器的輸出信號(hào)相連，數(shù)據(jù)采集器的輸出端與中央處理器相連。所述的壓力變送器將管路壓力變換成電信號(hào)，具有體積小，精度高的特點(diǎn)。本實(shí)用新型采用模塊化設(shè)計(jì)配置，用戶(hù)可根據(jù)生產(chǎn)需要確定是否要選配流量計(jì)(FIT)、電導(dǎo)(Cd)檢測(cè)儀、酸堿度(pH)檢測(cè)儀、紫外(UV)檢測(cè)儀。其中壓力變送器(PIT)為標(biāo)準(zhǔn)配置。生物泵流速控制系統(tǒng)采用自動(dòng)控制技術(shù)，不僅可以用于獨(dú)立面板操作使用，還可接電腦(PC)聯(lián)機(jī)控制使用，通過(guò)軟件操作監(jiān)控，保證了高精度控制，并能保存運(yùn)行結(jié)果數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)具有高度集成化的結(jié)構(gòu)，體積小，方便移動(dòng)。由于本實(shí)用新型采用模塊化、配置可選擇性設(shè)計(jì)，不僅可將泵置于控制器機(jī)殼內(nèi)使用，也可以將泵體置于控制期機(jī)殼外使用，還可以用于控制其它不同種類(lèi)的泵和自動(dòng)配液裝置。

圖1是本實(shí)用新型外觀(guān)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是四元隔膜生物泵結(jié)構(gòu)圖。圖3是本實(shí)用新型PID控制結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是實(shí)施例效果示意圖1。圖5是實(shí)施例效果示意圖2。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例如圖1和圖3所示，本實(shí)施例涉及一種生物泵控制系統(tǒng)，包括外殼1及設(shè)置于其內(nèi)部的上述四元隔膜生物泵2、控制器及其操作面板3和壓力變送器4，其中壓力變送器4管路與生物泵的出口管路相連，壓力變送器4的信號(hào)輸出端與圖3中控制器的數(shù)據(jù)采集器5的輸入端與相連。如圖1所示，所述的外殼1上配置的控制面板3與圖3中的中央處理器6相連，該外殼1用304不銹鋼制成。所述的控制器包括數(shù)據(jù)采集器5和中央處理器6，其中數(shù)據(jù)采集器5的輸入端與壓力變送器4的輸出信號(hào)相連，數(shù)據(jù)采集器5的輸出端與中央處理器6相連。所述的數(shù)據(jù)采集器5的輸入端設(shè)有可選用的傳感器7，該傳感器7包括流量計(jì)FIT、酸堿度檢測(cè)器PH、電導(dǎo)檢測(cè)器Cd和紫外檢測(cè)器UV。如圖1所示，所述的壓力變送器4將管路壓力變換成電信號(hào)，具有體積小，精度高的特點(diǎn)。如圖2所示，所述的四元隔膜生物泵2包括液體輸入接口 8、液體輸出接口 9、泵前腔體10、單向閥11、隔膜片陣列12、斜面偏心軸輪13、泵后腔體14、電機(jī)安裝座15和電機(jī)16，其中液體輸入接口 8和液體輸出接口 9分別設(shè)置于泵前腔體10的前端兩側(cè)，泵前腔體10的輸出端依次連接單向閥11、隔膜片陣列12、斜面偏心軸輪13、泵后腔體14、電機(jī)安裝座15和電機(jī)16。所述的液體輸入接口 8和液體輸出接口 9分別設(shè)置于泵前腔體10的外部?jī)蓚?cè)并分別連接腔體液體入口和腔體液體出口。所述的隔膜片陣列12包括四片隔膜片。通過(guò)斜面偏心軸輪將主電機(jī)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為前后往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)單向閥的作用，對(duì)液體輸入接口 8的液體完成吸液操作，當(dāng)斜面偏心軸輪13從最薄的位置開(kāi)始轉(zhuǎn)向較厚位置時(shí)，對(duì)應(yīng)的單向閥11閉合，對(duì)應(yīng)的隔膜片將腔體內(nèi)已吸入的液體壓向輸出接口 9，就這樣主電機(jī)16每轉(zhuǎn)一周，四片隔膜片12也輪流執(zhí)行一次液體的吸入與液體的壓出操作。本實(shí)施例中圖1的四元隔膜生物泵2的轉(zhuǎn)速與流速成正比例關(guān)系，通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)測(cè)試得出轉(zhuǎn)速與流速的比例因子由于壓力對(duì)流速有一定的影響，不同壓力下對(duì)應(yīng)的比例因子不同，所以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試得出壓力與流量的比例因子&，由以下得到R = F/(Ffflax-f2 * P) f2，其中:R為轉(zhuǎn)速(單位:r/min)，F(xiàn)為流速(單位:L/H)，P為壓力(單位Bar)，F(xiàn)fflax為(單位L/H)，根據(jù)設(shè)定的流速自動(dòng)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)速控制變頻調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速。然后經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，實(shí)際流速的誤差的2%以?xún)?nèi)。能滿(mǎn)足用戶(hù)的生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)要求。如圖4所示，為在不同壓力條件下流速誤差測(cè)試報(bào)告，本實(shí)施例經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，定量走5L，分別在0Bar、2Bar和4Bar工作壓力下，設(shè)定不同的流量，得出實(shí)際偏差。測(cè)試結(jié)果為20%以下流速，偏差< 5% ；20%以上流速，偏差< 2%。如圖5所示，為實(shí)施例中四元隔膜生物泵未配裝流速控制系統(tǒng)時(shí)，在不同壓力下流速測(cè)試報(bào)告，本實(shí)施例經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，手動(dòng)設(shè)定泵的固定轉(zhuǎn)速，分別在0Bar、2Bar、4Bar和6Bar工作壓力下，對(duì)應(yīng)的流速。測(cè)試結(jié)果為，同一轉(zhuǎn)速，不同的工作壓力下相應(yīng)的流速不同。本裝置可通過(guò)串口與PC連接，通過(guò)PC機(jī)軟件與中央處理器6通訊，監(jiān)控操作本實(shí)施例。由于控制器3通信口為RS485的通訊協(xié)議，所以在PC機(jī)與本實(shí)施例之間通過(guò)RS485轉(zhuǎn)RS232的適配器連接，操作簡(jiǎn)單、方便。
權(quán)利要求1.一種四元隔膜生物泵，其特征在于，包括液體輸入接口、液體輸出接口、泵前腔體、單向閥、隔膜片陣列、斜面偏心軸輪、泵后腔體、電機(jī)安裝座和電機(jī)，其中液體輸入接口和液體輸出接口分別設(shè)置于泵前腔體的前端兩側(cè)，泵前腔體的輸出端依次連接單向閥、隔膜片陣列、斜面偏心軸輪、泵后腔體、電機(jī)安裝座和電機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四元隔膜生物泵，其特征是，所述的液體輸入接口和液體輸出接口分別設(shè)置于泵前腔體的外部?jī)蓚?cè)并分別連接腔體液體入口和腔體液體出口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四元隔膜生物泵，其特征是，所述的隔膜片陣列包括四片隔膜片。
4.一種具有快速精確達(dá)到目標(biāo)流速的生物泵流速控制系統(tǒng)，其特征在于，包括外殼及設(shè)置于其內(nèi)部的如上述任一權(quán)利要求所述的四元隔膜生物泵、控制器和壓力變送器，其中壓力變送器管路與生物泵的出口管路相連，壓力變送器的信號(hào)輸出端與控制器的數(shù)據(jù)采集器的輸入端與相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物泵流速控制系統(tǒng)，其特征是，所述的外殼上設(shè)有與控制器相連的控制面板。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物泵流速控制系統(tǒng)，其特征是，所述的控制器包括數(shù)據(jù)采集器和中央處理器，其中數(shù)據(jù)采集器的輸入端與壓力變送器的輸出信號(hào)相連，數(shù)據(jù)采集器的輸出端與中央處理器相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或6所述的生物泵流速控制系統(tǒng)，其特征是，所述的數(shù)據(jù)采集器的輸入端設(shè)有可選用的傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的生物泵流速控制系統(tǒng)，其特征是，所述的傳感器包括流量計(jì)、酸堿度檢測(cè)器、電導(dǎo)檢測(cè)器和紫外檢測(cè)器。
專(zhuān)利摘要一種生物制藥技術(shù)領(lǐng)域的四元隔膜生物泵及其生物泵流速控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括外殼及設(shè)置于其內(nèi)部的四元隔膜生物泵、控制器和壓力變送器，壓力變送器管路與生物泵的出口管路相連，壓力變送器的信號(hào)輸出端與控制器的數(shù)據(jù)采集器的輸入端與相連。所述四元隔膜生物泵包括液體輸入接口、液體輸出接口、泵前腔體、單向閥、隔膜片陣列、斜面偏心軸輪、泵后腔體、電機(jī)安裝座和電機(jī)。本裝置針對(duì)膜過(guò)濾和低壓層析系統(tǒng)，在原有四元隔膜生物泵的基礎(chǔ)上，配置自動(dòng)控制裝置后，可按時(shí)間軸預(yù)設(shè)目標(biāo)流速，進(jìn)行流速精確控制，能將生物泵置于控制機(jī)殼外實(shí)施連接控制的同時(shí)可以對(duì)兩個(gè)泵同時(shí)實(shí)施預(yù)設(shè)梯度流速實(shí)時(shí)控制，可用于自動(dòng)配液裝置。
文檔編號(hào)F04B43/04GK202300950SQ20112037510
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者李健, 李國(guó)榮 申請(qǐng)人:上海申越實(shí)驗(yàn)器材有限公司