摘 要: 注射泵已廣泛配套應(yīng)用在工業(yè)設(shè)備或?qū)嶒?yàn)室分析儀器中，實(shí)現(xiàn)液體樣品及試劑的準(zhǔn)確計(jì)量、傳輸、稀釋和分配。詳細(xì)介紹了注射泵在分析儀器設(shè)計(jì)中的選型方法和常見(jiàn)故障處理方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)室分析儀器的設(shè)計(jì)和使用具有非常重要的指導(dǎo)價(jià)值和借鑒意義。

　　關(guān)鍵詞: 注射泵; 選型方法; 故障處理

　　0 引 言

　　注射泵是一種液體計(jì)量和傳輸機(jī)構(gòu)，它具有結(jié)構(gòu)緊湊、高性能、高可靠性、高精密度等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛配套應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室分析儀器及樣品前處理設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)液體樣品的準(zhǔn)確計(jì)量、傳輸、稀釋和分配。目前，注射泵作為液體計(jì)量的關(guān)鍵部件，在原子吸收分光光度計(jì)、原子熒光分光光度計(jì)、液相及氣相色譜儀等液體進(jìn)樣的儀器中的應(yīng)用非常普遍。注射泵的技術(shù)和性能指標(biāo)的好壞，直接決定著分析儀器測(cè)試指標(biāo)的精度和運(yùn)行的可靠性。實(shí)驗(yàn)室分析儀器中常用的是推拉式單通道注射泵。詳細(xì)介紹了注射泵在分析儀器設(shè)計(jì)中的選型方法和常見(jiàn)故障處理方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)室分析儀器的設(shè)計(jì)和使用具有非常重要的指導(dǎo)價(jià)值和借鑒意義。

　　1 注射泵的結(jié)構(gòu)和工作原理

　　1.1 注射泵的結(jié)構(gòu)注射泵的結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。注射泵的核心元件是注射器。注射器在步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，帶動(dòng)同步帶和絲桿傳動(dòng)，完成注射器的推拉動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)吸液和排液功能[1-2]。步進(jìn)電機(jī)上的編碼器用于位置反饋。注射閥為兩位三通閥，具 有 1 個(gè) “NO”，1 個(gè) “NC”口和 1 個(gè)“COM”，閥芯在步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)下完成閥口轉(zhuǎn)換。通常，COM”直接或通過(guò)管路與注射器的注射口相連，“NO”和“NC”口一端與待吸樣品或試劑相連，另一端與分析儀器的檢測(cè)器相連。

　　1.2 注射泵的工作原理

　　注射泵的工作原理如圖 2 所示。注射泵的工作過(guò)程包括吸液和排液兩個(gè)過(guò)程。吸液時(shí)，注射閥的“NO”口與“COM”口連通，步進(jìn)電機(jī)推動(dòng)注射器的活塞桿向下運(yùn)動(dòng)，把液體樣品吸入注射器或與注射器相連的管路中。排液時(shí)，注射閥切換位置“COM”口與“NC”口連通。步進(jìn)電機(jī)推動(dòng)注射器的活塞桿向上運(yùn)動(dòng)，將吸入的液體樣品通過(guò)注射閥的“NC”口輸送給至分析儀器以供檢測(cè)。

　　2 注射泵的選型步驟

　　注射泵在選型時(shí)需要考慮以下因素: 計(jì)量范圍 ( 或線性范圍) ; 計(jì)量精度及分辨率; 計(jì)量準(zhǔn)確度; 計(jì)量重復(fù)性; 液體中的化學(xué)成分及其特性，如酸堿性、腐蝕性、是否為有機(jī)溶劑等; 液體的流量、壓力; 使用壽命等。具體的選型步驟:

　　( 1) 根據(jù)一次進(jìn)樣體積選擇注射器規(guī)格注射器的規(guī)格應(yīng)與進(jìn)樣體積相匹配，根據(jù)儀器所需一次進(jìn)樣體積的大小，確定注射器的規(guī)格。常見(jiàn)的注射器規(guī)格有 100 μL、500 μL、1 mL、5 mL、10 mL。否則，容易產(chǎn)生較大的體積誤差。

　　( 2) 根據(jù)介質(zhì)的特性選擇注射泵接液部位材質(zhì)實(shí)驗(yàn)室常用的液體試劑都具有一定的酸堿性、化學(xué)腐蝕性或?yàn)橛袡C(jī)溶劑，接液部位的材質(zhì)不得與介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)或干擾分析結(jié)果�；瘜W(xué)分析常用的注射器針筒采用硼硅酸鹽玻璃，活塞采用聚四氟乙烯，注射閥閥體采用聚三氟氯乙烯，保證注射泵具有很高的耐化學(xué)腐蝕性和較長(zhǎng)的使用壽命。如果計(jì)量的液體為有機(jī)溶劑，可以考慮 PEEK 材質(zhì)的注射閥和注射器。 PEEK 材料具有優(yōu)異的機(jī)械性能、耐化學(xué)品腐蝕、耐有機(jī)溶劑，但價(jià)格較貴。

　　( 3) 根據(jù)設(shè)計(jì)空間選擇注射泵額定行程，根據(jù)進(jìn)樣精度選擇注射泵的行程分辨率目前，市場(chǎng)上標(biāo)準(zhǔn)的注射泵的額定行程分為 30 mm 和 60 mm 兩種。根據(jù)預(yù)留的設(shè)計(jì)空間選擇采用 30 mm 或 60 mm 行程的注射泵。注射泵的行程分辨率有: 0.01 mm /步、0.03 mm /步、0.06 mm /步等規(guī)格，需要根據(jù)化學(xué)測(cè)試過(guò)程中的進(jìn)樣精度要求合理選擇。

　　3 注射泵的常見(jiàn)故障和處理方法

　　注射泵的常見(jiàn)故障主要有: 注射器腐蝕、注射器內(nèi)產(chǎn)生氣泡、液體管路滲漏、液路交叉污染等。

　　( 1) 注射器腐蝕問(wèn)題原因: 具有腐蝕性的液體樣品直接進(jìn)入注射器內(nèi)或揮發(fā)性腐蝕樣品的揮發(fā)氣體進(jìn)入注射器內(nèi)，造成注射器腐蝕。處理方法: 注射器與注射閥的“COM”口之間用一段較長(zhǎng)的聚四氟管連接，保證吸液時(shí)，樣品不進(jìn)入注射器，而是充滿在連接管中[3]。

　　( 2) 液體管路滲漏問(wèn)題注射器筒體滲漏、管路接頭處滲漏。滲漏的原因有: 樣品結(jié)晶，造成注射器密封不嚴(yán); 注射器安裝固定后不呈垂直狀態(tài)造成活塞磨損嚴(yán)重或針筒及注射閥產(chǎn)生裂紋; 排液時(shí)注射速度過(guò)快，管路接頭未擰緊等[4]。處理方 法: ①裝 配 校 正，保 證 注 射 器 固 定后在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不產(chǎn)生附件應(yīng)力; ②在 注 射 器 活塞底部固定螺帽和金屬墊中間加彈性固定墊，吸收振動(dòng); ③設(shè)計(jì)專用的手?jǐn)Q接頭擰緊工裝，確保接頭擰緊[5]。

　　( 3) 注射器內(nèi)部產(chǎn)生氣泡注射器內(nèi)產(chǎn)生氣泡影響進(jìn)樣的準(zhǔn)確度，從而影響測(cè)試結(jié)果。氣泡產(chǎn)生的原因主要有: ①樣品內(nèi)部產(chǎn)生氣體。處理方法: 用脫氣機(jī)或超聲波清洗機(jī)脫氣，或者將蒸餾水加熱除氣; ②注射器內(nèi)壁及活塞不潔凈造成清洗液表面張力的改變，產(chǎn)生了氣泡。處理方法: 定期用稀鹽酸、稀硝酸、蒸餾水或有機(jī)溶劑清洗注射器的針筒內(nèi)壁和活塞; ③活塞密封環(huán)漏氣。處理方法: 更換密封環(huán)或更換注射器; ④管路接頭處漏氣。處理方法: 增加密封圈。

　　4 結(jié) 語(yǔ)

　　注射泵是常見(jiàn)的液體計(jì)量裝置，在實(shí)驗(yàn)中合理使用注射泵能夠精確地控制各種試劑的使用量，并可以大大減輕工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。詳細(xì)介紹了注射泵在分析儀器設(shè)計(jì)中的選型方法步驟和實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的常見(jiàn)故障及處理方法，對(duì)儀器的設(shè)計(jì)人員和使用人員具有重要的借鑒意義。

　　參考文獻(xiàn):

　　[1] 沈亞斌，張晨東，趙 濤.基于 HMI 多通道注射泵控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化儀表，2014( 8) : 52-55.

　　[2] 汪寶亮，汪 諍.含有推力保護(hù) PLC 控制的恒流量輔助注射裝置研發(fā)[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2014( 203) : 80-83.

　　[3] 孫生才，張 冰.液相色譜的故障排除———自動(dòng)進(jìn)樣器的維護(hù)[J].色譜，1998，16( 1) : 35-37.

　　《注射泵在儀器設(shè)計(jì)中的選型方法和故障處理》來(lái)源：《機(jī)械研究與應(yīng)用》，作者：馮小麗。

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