Что такое программируемый шприцевой насос? Принцип работы и автоматизация

01Каковы функции шприца, привода и клапана?

Привод преобразует вращение двигателя в линейное перемещение поршня. При его отводе объём камеры увеличивается и жидкость поступает через подключённый вход. При движении вперёд объём уменьшается и жидкость выходит через выпуск. Клапан выбирает источник и назначение потока, а шприц дозирует. Их действия должны быть согласованы.

Для идеально заполненного герметичного тракта геометрический объём V = A × Δx, а номинальный расход Q = A × v, где A — внутреннее сечение шприца, Δx — перемещение поршня, v — его скорость. Пузырьки, уплотнения, упругость трубок и остаток жидкости на выходе влияют на фактически выданный объём. Завершённый ход не доказывает, что вся жидкость попала в сосуд.

Это отличается от воздушного дозирования, при котором воздушная прослойка перемещает жидкость в одноразовом наконечнике. В рассматриваемых стационарных трактах реагент обычно контактирует со шприцем, клапаном и трубками, поэтому химическую совместимость и промывку учитывают при проектировании.

О воздушных пипетирующих насосах

02Как проходит полный цикл дозирования?

При переносе дозы из ёмкости с реагентом в реакционный сосуд программа управляет полным циклом. Заполнение и удаление воздуха выполняют при запуске, замене ёмкости или попадании воздуха. Во время обычных серий повторное заполнение планируют по оставшемуся объёму и принятой схеме промывки.

1. Заполнение: подключить источник и прокачать жидкость по нужному пути в отходы, удаляя воздух из шприца и задействованных трубок.
2. Забор: выбрать источник и набрать нужный объём при заданных ходе и скорости; при необходимости дождаться стабилизации давления.
3. Переключение: остановить дозирование, выбрать выход и подтвердить соединение и положение сосуда.
4. Выдача: подать заданный объём с нужной скоростью. При нескольких дозах из одного забора учитывать оставшийся полезный объём.
5. Повторное заполнение: при недостатке объёма вернуться к источнику и учесть перерыв во времени серии.
6. Промывка: при смене жидкости или по методике промыть общие участки совместимой жидкостью и направить её в отходы.

Обычно перед переключением клапана поршень останавливают и возобновляют забор или выдачу после установления нужного соединения. Если обратная связь положения клапана недоступна, задают соответствующие задержки и обработку ошибок, проверяют время переключения. Нельзя приводить поршень в движение при закрытых путях потока. Отправка команды не подтверждает её выполнение.

03Какие действия можно программировать?

Программа делит дозирование на повторяемые действия и сохраняет отдельные настройки для жидкостей и методик. Скорости забора и выдачи могут различаться: при заборе учитывают сопротивление входа и заполнение, при выдаче — время цикла, давление, отделение капли и разбрызгивание.

В зависимости от контроллера и прошивки последовательность исполняется в модуле или пошагово задаётся внешней системой. При интеграции также проверяют состояния занято/готово, подтверждение завершения, тайм-ауты и восстановление после отключения питания. RS232, RS485 и CAN обозначают интерфейсы, но не единый набор команд разных производителей.

04Многопортовый клапан или несколько каналов?

Многопортовый клапан увеличивает число выбираемых соединений. Один шприц может последовательно подключаться к реагенту A, промывочной жидкости и отходам, сохраняя одну общую дозирующую камеру. Число портов не равно числу каналов одновременной выдачи и не означает, что можно соединить любую пару портов.

Многоканальный шприцевой насос содержит несколько дозирующих каналов. Нужно выяснить, движутся ли они совместно или независимо, переключаются ли клапаны раздельно и какие объёмы шприцев можно сочетать. Последовательная работа с несколькими источниками и параллельное заполнение сосудов требуют разных конфигураций.

Переключение источника не удаляет предыдущую жидкость из общего шприца, полости клапана или выходной трубки. Промывка должна охватывать реально используемые общие участки, после чего перенос остатков проверяют холостой пробой или подходящим методом. Фиксированного числа промывок недостаточно для подтверждения чистоты.

05Как выбрать конфигурацию HMD или HLD?

FOREACH HMD использует конфигурации с электромагнитными клапанами, HLD — с поворотными. Выбор начинают с соединений, числа дозирующих каналов и места установки. Значения 30 мм и 60 мм обозначают ход привода, а не диапазон объёма или класс точности. Шприц, клапан и управление выбирают отдельно.

При добавлении реагентов и повторной выдаче важны доза, общий объём серии и интервалы заполнения. Разведение образцов требует согласования объёмов, порядка внесения и перемешивания. Подготовка с несколькими источниками требует нужных соединений клапана и промывки общих участков. Это возможные задачи, пригодность для которых проверяют с реальными жидкостями и процессом прибора.

1. Насос HMD3 с электромагнитным клапаном
2. Насос HMD6 с электромагнитным клапаном
3. Насос HLD3 с поворотным клапаном
4. Насос HLD6 с поворотным клапаном

06Как проверить работу в составе прибора?

Используйте предусмотренные ёмкость, длину и внутренний диаметр трубок, клапан, иглу и жидкость. Испытание водой с короткой трубкой не охватывает влияние уровня, противодавления и свойств реагента после установки.

1. Зафиксировать жидкость, температуру, метод и число повторов; измерить минимальный, обычный и максимальный целевые объёмы. При взвешивании учитывать реальную плотность и испарение.
2. Сравнить первую дозу после удаления воздуха, промежуточные дозы и первую после повторного заполнения, оценивая переходные процессы.
3. Выполнить полную серию при ожидаемых уровнях и противодавлении; измерить объём и время, а не только положение двигателя.
4. Проверить промывку в реальном порядке смены жидкостей и путь отвода отходов.
5. Проверить восстановление при пустом источнике, тайм-ауте и прерывании. Без соответствующих датчиков нельзя предполагать автоматическое обнаружение.

Отдельно фиксируйте смещение выдаваемого объёма, повторяемость, время цикла и перенос остатков. Время включает забор, переключения, паузы, выдачу, повторное заполнение и промывку, а не только самый быстрый ход поршня. Сохраняйте условия вместе с результатами, чтобы определять необходимость повторной проверки при изменении жидкости, трубок или настроек.

07Частые вопросы