高速逆流色谱仪行星架结构设计与拓扑优化

高速逆流色谱技术在解决生物医药领域活性成分分离纯化的瓶颈问题上具有无不可逆吸附、样品回收率高、耐受性好等独特优势,因此十分有必要提升现有小型高速逆流色谱仪的分离纯化效能,开发具有高效、快速、大容量制备能力的工业型高速逆流色谱仪。作者以大容量高速逆流色谱仪的行星架结构为研究对象,首先在3维软件中设计行星架结构,并以仿真软件HyperWorks为平台,建立有限元模型,根据行星架上主要负载的受力特点施加载荷及约束条件,进行了静力学分析及模态分析,发现其最大变形和最大等效应力都较小,1阶模态频率较高,可进一步优化结构。基于变密度法中的SIMP(solid isotropicmaterial with penalization)插值模型,利用折衷规划法建立了提高刚度并减小柔度的多目标函数的数学模型,对行星架进行结构拓扑优化,寻求材料更合理分布,并得到了优化结构。在优化结果的基础上重新设计了新行星架,再次进行动静力学性能仿真分析,确保行星架结构改进设计的合理性。研究表明:仿真分析结果验证了结构的安全可靠性,优化后的行星架的各项性能都能满足要求,并且质量降低了13.1%,得到了比原始结构更加优良的新结构。

正交轴水平流通式逆流色谱仪的研究

逆流色谱仪是一种新颖的无载体液液分配色谱仪器。近年来,由于旋转螺旋管内溶剂系统的单向性分布现象的发现,使这种仪器的分离时间大大的缩短,分离效率进一步提高。但是,已见报导的仪器都只应用了两维离心力场的作用来支撑液态的固定相,而本文介绍的正交轴逆流色谱仪则应用了三维场的作用。使固定相在大内径的管柱里的保留值提高,一次分离样品的量可高达克量级,而且仪器能在较低的转速下运行,平衡稳定性明显改善。本文简要说明了这种仪器的原理、结构和特征,并给出了制备分离甾族反应混合物、吲哚类植物激素、二硝基苯氨基酸的应用结果。

基于KL25逆流色谱仪自动平衡控制系统的设计

逆流色谱仪在运行过程中由于质量分布改变会引发仪器动不平衡,从而导致分离转速受限,液相分离低效,噪音污染严重等问题[1]。为解决上述问题,构建基于KL25逆流色谱仪自动平衡控制系统。系统由控制策略模块以及执行平衡控制模块组成,模块之间通过无线通讯模块实现信息传递。主要包括振动传感模块、交流伺服电机模块、控制显示模块、平衡控制模块和直流电机模块。本文拟用基于影响系数法的双面动平衡策略,控制两个平衡面上的四个电机分别带动平衡块实现移动,合成与不平衡力相差180°的平衡力,从而实现对逆流色谱仪的在线双面自动平衡。

大容量高速逆流色谱仪分离柱结构设计与优化

为得到高效、快速、制备量大的分离效果,设计一种大容量高速逆流色谱仪分离柱结构。并使用 ANSYSWorkbench 建立有限元模型,进行静力学分析及模态分析,验证设计的合理性及实用性;再利用响应曲面优化算法,选定分离柱的 3 个关键尺寸作为设计变量,最大等效应力、最大总变形量和模型质量作为优化目标,对优化目标设置条件约束,经过计算得到较为合理的分离柱结构,最后进行疲劳分析校准。整个分析过程可确保该结构设计的可靠性,为后续进行高速逆流色谱仪整机的结构与优化设计提供参考。

高速逆流色谱仪行星架材料选择与性能分析

行星架是高速逆流色谱仪的重要组成部分,选择合适的材料,对行星架的强度以及整个行星系统的稳定运转十分重要。从行星架的强度、刚度以及高速运行环境考虑,进行5083铝合金、7075铝合金、40Cr合金钢以及TC4钛合金4种耐腐蚀合金的选材分析。运用ANSYS Workbench分析4种材料的行星架在高转速3 000 r/min下的变形、等效应力以及疲劳寿命;对更换行星架材料后的整个转子系统进行模态分析。分析结果表明:4种备选合金材料均能避开电机的激振频率,并达到行星架持续稳定运转的各项性能要求。其中,5083铝合金质量最轻,成本适中,是行星架材料的首选。

高速逆流色谱仪行星机构的动平衡优化设计方法

针对高速逆流色谱仪行星传动机构平稳运行的需要,通过对传统型预制平衡孔设计算法的分析和MATLAB仿真软件验证,提出了一种改进型预制平衡孔设计算法。将改进型预制平衡孔设计算法应用于色谱仪行星机构分离柱的平衡孔设计,并结合分离柱的残余不平衡量进行了转子的平衡孔结构建模。通过动平衡试验对比了两种平衡孔布局方式的行星机构平衡效果,动平衡试验数据表明,改进平衡孔结构的分离柱的不平衡量减少率比传统平衡孔结构的分离柱高出9.9%,改进平衡孔结构的行星机构的不平衡量减少率比传统平衡孔结构的行星机构高出18.2%,改进平衡孔结构的行星机构的平衡精度相比于传统平衡孔结构的行星机构有了明显的提升。

双柱制备型逆流色谱仪解绕架结构分析及优化

为了解决双分离柱J型逆流色谱仪在高转速(>2500 r/min)大容量下质量过重,且送料管路不便于流体流动的问题,针对双柱制备型逆流色谱仪关键部件—解绕架进行了结构分析及优化。为减少两相液体在解绕架内部流道流动时所受湍流阻力,对不同夹角所形成的流道结构进行湍流阻力分析,得到了最优夹角132°和128°;为了减轻解绕架质量,利用GENESIS TINDEX算子建立了提高一阶固有频率并减小柔度的多目标数学模型,对解绕架进行了多目标结构拓扑优化。研究结果表明,解绕架在静力学和模态均满足设计标准的前提下质量下降了13.2%,得到了比初始结构更加优良的构型,实现了解绕架的优化设计。

“几”字型双支撑高速逆流色谱转子系统的结构优化与性能分析

转子系统是逆流色谱仪的核心部件之一,对高速逆流色谱仪高效分离功能的实现起着关键作用.针对现有技术下逆流色谱仪悬臂式安装存在重量大、解绕管易断裂及拆卸困难等问题,本文提出了一种“几”字型双支撑逆流色谱仪转子系统机械结构.以此为研究对象,本文通过Ansys Workbench仿真平台进行了静力学分析和模态分析.然后,基于SIMP变密度法,本文以提高结构刚度为优化目标、减小质量为约束,对“几”字型双支撑的行星架进行了拓扑优化.最后,本文对二次建模后的转子系统进行动静力学性能分析与疲劳分析,并试制了样机.仿真结果表明,经行星架优化后,转子系统各项性能均满足高速逆流色谱仪的设计要求,但质量与未优化前相比降低了11.9%.本研究可望为高速逆流色谱仪的高效分离性能提供保障.

逆流色谱仪固相保留机理的分析

为了提高高速逆流色谱仪的固相保留率,扩大逆流色谱仪的应用范围,本文通过结合物理、数学知识,分析固-液摩擦力、液-液摩擦力之间的相互影响,并通过数学模型验证了平面螺旋柱的切向离心力作用。此三种力共同决定了流动相的在柱内流速的改变,从而影响到柱内流动相的横截面积,继而影响到固定相的横截面积,最终决定了固相保留率的大小;并通过实验结果加以验证,得出F-H-U与R-H-U两种模式的固相保留效果最好。

制备型逆流色谱分离绿茶提取物中儿茶素单体(英文)

为了进一步研究儿茶素的作用机理 ,对自制的制备型逆流色谱分离纯化绿茶提取物中多种儿茶素单体的技术进行了研究 .采用两组溶剂系统 ,一组是石油醚 -乙酸乙酯 -水 ( 0 .2∶ 1∶ 2 ) ;另一组是正丁醇 -乙酸乙酯 -水 ( 0 .2∶ 1∶ 2 )系统 .每次实验进样量为 4 g绿茶提取物 .用前一组溶剂系统 ,表儿茶素 ( EC)、表没食子儿茶素没食子酸酯 ( EGCG)、没食子儿茶素没食子酸酯 ( GCG)和表儿茶素没食子酸酯 ( ECG)得到了很好的分离 ,每一种单体的纯度达到了 98% ,其中 ECGC达到 99% ;用后一组溶剂系统 ,表没食子儿茶素 ( EGC)、儿茶素 (± C)得到了分离 ,纯度达到 92 % .

逆流色谱技术的开发利用和动向

简介逆流色谱技术(Countercurrent Chromatography),简称CCC,是原在日本大阪大学医学院任教的伊东洋一郎博士于60年代后期首创的,是一种液液分配色谱。它不用一般色谱法中的固态载体(支撑体)。