一种高压柱塞输液泵及其调心方法技术领域：
本发明涉及了一种输液泵，该输液泵用来输送液相色谱仪的高压流动相，
是一种通过柱塞杆在泵腔内往复运动而达到高压稳定输液的高压柱塞输液泵及
其调心方法。
背景技术：
目前市面上传统的高压柱塞泵大都采用如下结构(如图1所示)：包括泵头、
柱塞及其传动结构、凸轮等三部件结构。泵头包括输液腔1、清洗腔2、进口单
向阀3、出口单向阀4、高压密封圈5、低压密封圈6等结构。单柱塞杆7往后
运动时，出口单向阀4关闭，流动相从进口单向阀3进入到输液腔1并填满泵
腔和高压密封圈5组成的密封空间，柱塞杆7往前运动时，进口单向阀3关闭，
出口单向阀4打开，液体从泵腔通过出口单向阀4流入到系统中去。电机通过
连接凸轮，实现将圆周运动转变为直线运动。凸轮将动力通过推杆传递到柱塞
杆7，通过柱塞杆7沿着输液腔壁的往复运动实现高压平稳输液。
在现有的柱塞泵结构中，整个系统的基准通常都是泵座，但都是间接基准，
即密封圈固定在泵头上，泵头固定在泵体上，柱塞杆7固定在推杆上，推杆固
定在轴承上，轴承固定在泵体上，因此作为直接接触的两个部件，由于涉及到
多个零件的公差累计，密封圈5、6和柱塞杆7将无法很好的保证同心度和垂直
度。
通常液相色谱仪的要求的系统压力达到40MPa，流量精度达到0.1％RSD，要
求柱塞杆7和密封圈5、6具有非常高的同心度和垂直度，柱塞杆7固定在推杆
8上，同时推杆8固定在泵座9上，泵头固定在泵座9上，高压密封圈5固定在
泵头上，多个零件缺少统一的基准面，加工及装配的公差都将累计到柱塞杆7
和密封圈5、6间，加剧了密封圈5、6的磨损，大大影响了密封圈5、6的寿命，
密封圈5、6磨损的细微颗粒将进一步污染色谱系统，影响了分析结果的准确性
和降低了仪器的使用寿命。
发明内容：
本发明的目的是提供一种含自动位置校正柱塞结构、消除加工及装配公差
的累计的高压柱塞输液泵及其调心方法。
本发明是这样实现的：
一种高压柱塞输液泵，包括有泵头部件、底座、泵体基座，所述泵头部件
内设置有柱塞孔，柱塞孔连接进口单向阀、出口单向阀，柱塞杆活动设置在柱
塞孔内，在柱塞杆上分别同心套装有高压密封圈及低压密封圈，所述柱塞杆的
尾端设置有凸面或凹面，推杆设置在泵体基座的推杆孔内，推杆的顶端为凹面
或凸面,凸面与凹面接触连接传递动力，柱塞杆弹性设置在柱塞孔内，柱塞杆
与推杆弹性连接，推杆、柱塞杆、高压密封圈及低压密封圈同轴线设置。
在上述技术方案中，所述的凸面为圆球的球面，推杆的顶端或柱塞杆的尾
端设置有盲孔，在盲孔内设置有可在盲孔内自由活动的圆球，所述圆球的直径
＞盲孔的深度；
或所述的凸面为圆柱体的圆柱面，推杆的顶端或柱塞杆的尾端设置有轴线
与推杆垂直的圆柱体安装孔，圆柱体设置在圆柱体安装孔内，且圆柱体的直径
＞安装孔的深度，圆柱体在安装孔内自由滚动。
在上述技术方案中，所述的柱塞杆的尾端镶嵌有外端带有凹面的端子，端
子的凹面与推杆的凸面点接触或线接触连接；或推杆的顶端镶嵌有外端带有凹
面的端子，端子的凹面与柱塞杆的凸面点接触或线接触连接。
在上述技术方案中，所述的端子用陶瓷材料制成，所述端子的凹面是球形
凹面，端子的凹面的半径是圆球半径的1.5倍以上；
或所述端子的凹面为弧形凹面。
在上述技术方案中，所述柱塞杆的尾端或推杆的顶端设置有安装孔，端子
与安装孔紧配连接。
在上述技术方案中，所述柱塞杆弹性设置在柱塞孔内是：在柱塞杆的尾端
套装有垫片，弹簧的一端顶紧在垫片上、另一端顶紧在柱塞孔的台阶面上；
或在柱塞杆的尾端套装有垫片、前部套装有弹簧座，弹簧的一端顶紧在垫
片上、另一端顶紧在弹簧座上，弹簧座顶紧在柱塞孔内相应的台阶面上。
一种高压输液泵的自动调心方法，包括蓄液机构、伸入蓄液机构内的柱塞
杆靠动力装置驱动的推杆及弹簧驱动其往复移动，所述蓄液机构包括输液腔和
清洗腔，所述输液腔连接的进液口和出液口上分别设置有受压力控制的进口单
向阀和出口单向阀，清洗腔的前后侧嵌套有高、低压密封圈；所述高、低压密
封圈均与往复运动的柱塞杆保持同心，柱塞杆的往复运动形成高、低压密封圈
之间在流体的吸入和输出过程中维持所述蓄液空腔内具有淋洗所需的压力；所
述推杆上设置的凹面或凸面与柱塞杆上设置的凸面或凹面通过接触连接配合实
现推杆与柱塞杆的自动调心。
在上述技术方案中，所述推杆与柱塞杆之间通过凸面与凹面滑动定位模式。
在上述技术方案中，所述柱塞杆的尾端设置有凹面最低点，该点与推杆的
凸面最高点自动相连，并通过该点传动；
或所述推杆的顶端设置有凹面最低点，该点与柱塞杆的凸面最高点自动相
连，并通过该点传动。
本发明相比现有技术突出的优点是：
1、本发明通过自校正柱塞结构，可以在装配过程和运动过程中，消除零部
件加工和装配引起累计误差，可大大延长柱塞泵易耗件密封圈的寿命，从而延
长液相色谱仪的整体寿命，同时由于减少了压力流动相的渗漏情况，可极大地
提升系统的输液精度，保证了液相色谱仪分析的准确性；
2、本发明在柱塞杆的往复运动中，由于柱塞杆尾端与推杆的顶端是点与点
或线与线的接触受力，在弹簧压力的作用下，可消除水平水平方向、垂直方向
及其他方向的多维立体受力，可以确保柱塞杆在运动过程中，始终和密封圈保
持垂直状态，让密封圈和柱塞杆始终保持在紧密贴合状态，减少高压流动相的
微量渗漏情况。
附图说明：
图1是背景技术的示意图；
图2是本发明的剖面示意图；
图3是图2的放大示意图。
具体实施方式：
下面以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图2—3：
一种高压柱塞输液泵，包括有泵头部件10、底座20、泵体基座30，所述泵
头部件10内设置有柱塞孔，柱塞孔的头部为输液腔101，在输液腔内设置有高
压密封圈60，在柱塞孔内还设置有低压密封圈50，在高压密封圈60与低压密
封圈50之间的柱塞孔内形成清洗腔102，即淋洗液蓄液空腔。在输液腔101上
连接有进口单向阀103及出口单向阀104，高压密封圈60、低压密封圈50套装
在柱塞杆40外，柱塞杆40活动设置在柱塞孔内，柱塞杆40可沿其轴线在柱塞
孔内往复移动，高压密封圈60及低压密封圈50同轴线设置，所述柱塞杆40的
尾端设置有凹面，推杆70设置在泵体基座30的推杆孔301内，推杆70的顶端
为凸面，凸面与凹面接触传递动力，柱塞杆40弹性设置在柱塞孔内，柱塞杆40
与推杆70弹性连接，推杆70、柱塞杆40、高压密封圈60及低压密封圈50同
轴线设置。
在上述技术方案中，所述的凸面为圆球80的球面，所述的推杆70的顶端
或柱塞杆40的尾端设置有盲孔，在盲孔内设置有圆球80，所述圆球80的直径
＞盲孔的深度,所述圆球80在盲孔内自由活动。
凸面还可以是圆柱体的圆柱面，推杆70的顶端或柱塞杆40的尾端设置有
轴线与推杆70垂直的圆柱体安装孔，圆柱体设置在圆柱体安装孔内，且圆柱体
的直径＞安装孔的深度，圆柱体在安装孔内自由滚动。
在上述技术方案中，所述的柱塞杆40的尾端设置有外端带有凹面901的端
子90，端子90的凹面901与推杆70的凸面点接触连接；
或推杆70的顶端镶嵌有外端带有凹面的端子，端子的凹面与柱塞杆40的
凸面点接触或线接触连接。
在上述技术方案中，所述端子90的材料为陶瓷。所述端子90的凹面为球
形凹面901，球形凹面901的半径为R，圆球80的半径为r，R远大于r。端子
90的凹面的半径是圆球半径的1.5倍以上。
端子90的凹面也可以是弧形凹面，弧形凹面的半径远大于圆柱体的半径。
在上述技术方案中，所述柱塞杆40上设置有安装孔，端子90与安装孔紧
配连接或是端子90与安装孔之间设置有连接用的胶水。
在上述技术方案中，所述柱塞杆40弹性设置在柱塞孔内是：在柱塞杆40
的尾端套装有垫片100，弹簧110的一端顶紧在垫片100上、另一端顶紧在底座
20的台阶面上；
或在柱塞杆40的尾端外套装有垫片100及弹簧座，弹簧110的一端顶紧在
垫片100上、另一端顶紧在弹簧座上，弹簧座顶紧在底座20的台阶面上。
传统的柱塞杆40的顶端与高压、低压密封圈60、50相连，尾端与推杆70
相连。在本发明中，将柱塞杆40的尾端与推杆70分离，在柱塞杆40的尾端镶
嵌一个陶瓷端子90，陶瓷端子90的表面设计有一个内径为R的球形凹面901。
在推杆70顶端(和柱塞杆40相连这一端)设计一个内径为r的圆球80，两个
部件通过弹簧压力系统使之连接。
在加工过程中，单个零件的精度往往可以比较好的控制。因此，只需消除
各零件的累计公差即可，特别是运动部件是累计公差，在本例中，柱塞杆40是
运动部件，因此需消除柱塞杆40的累计公差再配合消除密封圈50、60的累计
公差即可。
在装配过程中，先将柱塞杆40和高压、低压密封圈60、50装配成一体，
待推杆70装配完成后，再将柱塞杆40推向推杆70顶端的要求，由于R大大大
于r，因此推杆70顶端圆球80的最高点将自动对准掉柱塞杆40上端子90凹面
901的最低点(柱塞杆40可移动)，实现了自动定心功能。同时，由于点与点接
触，也将实现立体位置校正，消除了各个零件的累计公差和装配误差，确保柱
塞杆40和高压密封圈60、低压密封圈50的同心度与垂直度，这样在装配过程
中，将本来一体结构的泵体分成泵头、弹簧压力系统、柱塞杆40及泵体基座30
三个模块分别装配，最后进行组装，降低了零件加工精度、装配成本，提供了
系统的可靠性和准确性。
在柱塞杆40的往复运动中，由于柱塞杆40尾端与推杆70顶端是点与点接
触受力，在弹簧压力系统的作用下，可消除水平水平方向、垂直方向及其他方
向的多维立体受力，可以确保柱塞杆40在运动过程中，始终和高压、低压密封
圈60、50保持垂直状态，让密封圈50、60和柱塞杆40始终保持在紧密贴合状
态，减少高压流动相的微量渗漏情况。
高压柱塞输液泵的自动调心方法，包括蓄液机构、伸入蓄液机构内的柱塞
杆40靠动力装置驱动的推杆及弹簧110驱动其往复移动，所述蓄液机构包括输
液腔101和清洗腔102，所述输液腔101连接的进液口和出液口上分别设置有受
压力控制的进口单向阀103和出口单向阀104，清洗腔102的前后侧嵌套有高、
低压密封圈60、50；所述高、低压密封圈60、50均与往复运动的柱塞杆40保
持同心，柱塞杆40的往复运动形成高、低压密封圈60、50之间在流体的吸入
和输出过程中维持所述蓄液空腔内具有淋洗所需的压力；所述推杆70上设置的
凹面或凸面与柱塞杆40上设置的凸面或凹面通过接触连接配合实现推杆70与
柱塞杆40的自动调心。
在上述技术方案中，所述推杆70与柱塞杆40之间通过凸面与凹面滑动定
位模式。
在上述技术方案中，所述柱塞杆40的尾端有弧面最低点，该点与推杆70
的弧面最高点自动相连，并通过该点传动；
或所述推杆70的顶端设置有凹面最低点，该点与柱塞杆40的凸面最高点
自动相连，并通过该点传动。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例之一，并非以此限制本发明的
实施范围，故：凡依本发明的形状、结构、原理所做的等效变化，均应
涵盖于本发明的保护范围之内。