CN101762661B - 色谱柱箱以及气相色谱仪 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种色谱柱箱以及气相色谱仪。该色谱柱箱包括：环形箱体；两个通气道，分别设置在所述环形箱体的两侧，并与所述环形箱体内部连通；风扇，设置在所述环形箱体内部；温度测量装置，设置在所述环形箱体内部；以及加热装置，设置在所述环形箱体内部。优选的，所述色谱柱箱，其环形箱体的断面形状为矩形、圆形或者椭圆形。优选的，所述的色谱柱箱还包括容置盒，与环形箱体连通；所述风扇包括扇叶和风扇电机，所述风扇电机可设置在容置盒内亦可设置在容置盒外。气相色谱柱设置于所述的环形箱体内。本发明的色谱柱箱不仅小型化，还大大降低了柱箱的成本，柱箱和色谱柱实现一体化。

Description

色谱柱箱以及气相色谱仪

技术领域

本发明涉及一种分析测试设备领域的色谱柱箱以及色谱仪，特别是涉及一种小型化的气相色谱仪柱箱以及使用该柱箱的气相色谱仪。

背景技术

气相色谱仪应用在化工、环保等众多领域，但由于体积庞大，一般放在实验室使用。气相色谱仪的柱箱占整个气相色谱仪的60％以上，要想使气相色谱仪微型化、便携式，就必须要使色谱柱箱微型化。

在现有技术中曾提出一种环状色谱柱箱，该色谱柱箱靠金属热传导传热，传热速度慢于热对流，金属传热不如气体对流传热均匀。同时，该色谱柱箱采用控制金属均热块的温度来控制柱箱内温度，由于金属均热块的热惯性大，控温难度大，且不容易实现快速升温和快速降温。

还有一种微型色谱柱箱，该柱箱为方形，主要是将加热膜、色谱柱、热敏电阻安装在一个骨架上，骨架材料为铝镁合金，其温度传递方式主要靠骨架的热传导，并有2个风扇，用于降温时加速下降。但是该色谱柱箱的气流场并不对称均匀，进入柱箱的冷空气不能充分通过骨架的色谱柱，而且骨架存储较多热能，其降温效果受到影响。

由此可见，上述现有的色谱柱箱以及色谱仪在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的色谱柱箱以及色谱仪，能够改进一般现有的色谱柱箱以及色谱仪，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有的色谱柱箱存在的缺陷，而提供一种新型结构的色谱柱箱，所要解决的技术问题是使其采用环形箱体，减小色谱柱箱的体积，且具有良好的温度调节功能，从而更加经济实用。

本发明的另一目的在于，提供一种气相色谱仪，所要解决的技术问题是减小色谱仪体积，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种色谱柱箱，其包括：环形箱体；两个通气道，分别设置在所述环形箱体的两侧，并与所述环形箱体内部连通；风扇，设置在所述环形箱体内部；温度测量装置，设置在所述环形箱体内部；以及加热装置，设置在所述环形箱体内部。优选的，所述色谱柱箱，其环形箱体的断面形状为矩形、圆形、多边形或者椭圆形。优选的，所述的色谱柱箱还包括容置盒，与环形箱体连通；所述风扇包括扇叶和风扇电机，较佳的，所述风扇电机设置在容置盒内。气相色谱柱设置于所述的环形箱体内。色谱柱受风扇推动的高速旋转的温度均匀的空气加热。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种气相色谱仪，其包括上述的色谱柱箱。优选的，在所述的两个通气道的开口处分别设有气道门。其还包括壳体，所述的色谱柱箱设置在该壳体内，所述色谱柱箱和所述壳体之间的空间填充隔热保温材料；所述的两个通气道的开口位于所述壳体外。还包括步进电机连接所述的气道门，并控制所述气道门的打开和关闭。还包括：主控制器；温度控制模块，连接于主控制器和加热装置；风扇控制模块，连接于主控制器和风扇；以及气道门控制模块，连接于主控制器和所述的步进电机；所述的温度测量装置与主控制器连接。

由以上技术方案可知，本发明色谱柱箱以及色谱仪至少具有下列优点：本发明的环形色谱柱箱的温度控制范围广，可达420℃，温控精度高，可到±0.05℃，可实现9阶程序升温。升温速度快，大于50℃/分钟，降温速度快，250℃到室温以上5℃需要4分钟。和目前较先进的通用气相色谱仪柱箱指标相当，但是其体积是现在柱箱体积的10％左右。节省电功率80％以上，上述各项指标经过进一步优化有望大幅提高。

本发明的色谱柱箱不仅小型化，还大大降低了柱箱的成本，柱箱和色谱柱实现一体化，使色谱柱箱成为耗材，用户需要什么色谱柱，可以要求生产厂家直接做到柱箱中，便于使用。

本发明对于气相色谱仪的小型化、便携化和制作工业现场在线式气相色谱仪具有广泛的用途与应用前景，具有显著的经济与社会效益。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明一实施例色谱柱箱的立体示意图。

图2是本发明一实施例色谱柱箱的内部结构示意图。

图3是本发明另一实施例色谱柱箱的立体示意图。

图4是本发明又一实施例色谱柱箱的立体示意图。

图5是本发明一实施例气相色谱仪结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的色谱柱箱以及色谱仪其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

如图1和图2所示，图1是本发明的较佳实施例提出的色谱柱箱的立体示意图，图2是该色谱柱箱体的内部结构示意图。该色谱柱箱包括：环形箱体11、第一通气道12、第二通气道13、以及设置在环形箱体11内部的加热装置14、风扇17和温度测量装置18。所述第一通气道12和第二通气道13分别设置在环形箱体11的两侧，用于向环形箱体11内部输入空气或者吹出空气。较佳的，这两个通气道是沿环形箱体的切线方向设置，如此将有利于降低空气进出环形箱体11的阻力，从而可以更迅速地调节环形箱体内的温度。所述的环形箱体11以及两个通气道采用镜面不锈钢材料采用模具冲压形成半个环形箱体，两个半环形箱体对接构成该色谱柱箱体。如图2所示，所述的加热装置14设置在环形箱体11内，具体设置方式为，在环形箱体11内壁设有多个瓷环15。所述的加热装置优选为电热丝，将加热装置支撑在多个瓷环上并与瓷环15固定连接。所述加热装置14的形状为环形或者弧形。加热装置14为电热设备，其供电接口可直接在环形箱体11上开孔，供电线路通过上述开孔连接加热装置。在所述开孔处用隔热、绝缘材料包裹，保证不漏电，不传热，开孔用隔热、绝缘材料密封，确保环形箱体内的气体不外漏。在环形箱体11内还设有色谱柱支撑架16，用于支撑色谱柱100。在所述环形箱体11内还设有至少两个色谱柱接头101，用于连接气化炉或者检测器。所述的风扇17安装在环形箱体11内，风扇叶片在环形箱体的轴线上，并沿切线方向吹风，这样可以使内部形成高速旋转风场，使内部温度均匀，并且用热空气对色谱柱加热，色谱柱受热也均匀。所述风扇17可以为风扇电机和风扇叶一体化结构，也可以采用风扇电机和风扇叶分离式结构。如图3所示，当风扇采用风扇电机和风扇叶为分离式结构时，增加一个容置盒170，与环形箱体11连通，所述风扇电机设置在容置盒内。风扇电机为交流电机或直流电机。

所述的温度测量装置18，设置在环形箱体11内靠近风扇叶的前方，较佳为PT100。该温度测量装置18设置在环形箱体11的轴线上，其两根引线从环形箱体壁上通过开孔引出，开孔处温度测量装置的引线用隔热、绝缘材料包裹，保证不漏电，不传热，该开孔用隔热、绝缘材料密封，确保环形箱体内的气体不外漏。

环形箱体11的轴线园直径，受色谱柱的弯曲度决定(尤其是采用玻璃毛细色谱柱时，不能弯曲成过小的圆，否则毛细色谱柱会折断)，一般要60-200毫米，环形箱体的圆环半径受缠绕在环形箱体内的一束毛细色谱柱的总粗度和风扇叶片的半径决定，风扇在转动中不能碰到色谱柱，所以环形箱体的圆环半径是色谱柱束总粗度加风扇叶片的半径加5毫米，一般要20-50毫米。

本发明的色谱柱箱的断面形状可以为圆形、椭圆形或者多边形。所述的多边形较佳的为梯形、三角形或矩形。如图4所示，采用矩形结构可以在制造该色谱柱箱时，只需冲压一个槽状环形箱体，另一个制成U型平板形状，然后将两部分对接即可构成本发明的环形色谱柱箱，如此可以降低该色谱柱箱的制造难度，降低制造成本。

以上实施例提供的色谱柱箱，由于采用与色谱柱形状相同的环形结构，与现有的方形柱箱相比，可以降低色谱柱箱内的空间，从而可以快速的升温和降温，提高了色谱仪的温度变化速率。同时，上述的色谱柱箱减少了体积，其体积仅为现有色谱仪柱箱的10％左右，可以制造小型化和便携式色谱仪，方便了在线检测和野外检测工作。将色谱柱安装固定在上述色谱柱箱后，柱箱和色谱柱实现一体化，使色谱柱箱模块化，使色谱柱箱成为耗材，用户需要什么色谱柱，可以要求生产厂家直接做到柱箱中，从而更加方便实用。

本发明的另一实施例提出一种气相色谱仪，如图5所示，其包括上述实施例所述的色谱柱箱，还包括壳体19、两个气道门、主控制器10、温度控制模块20、风扇控制模块30和气道门控制模块40。所述色谱柱箱的两个通气道的开口处分别设有气道门42和气道门43。所述气道门42和气道门43受同一个步进电机41控制，用于打开和关闭通气道12和通气道13。当气道门42和气道门43关闭时环形箱体11内的气流，由于风扇叶片的转动，气流在环内旋转，热量不会散失。当气道门42和气道门43打开时，由于风扇叶片的推动，热空气从一个通气道排出，由于风扇叶片的吸引，冷空气从另一个通气道进入，环形箱体内的温度会快速降低。通过控制步进电机41的运转可以控制气道门42和气道门43的开度，从而可以控制环形箱体的降温速度。所述色谱柱箱设置在一壳体19内，色谱柱箱和壳体19之间的空间填充绝热材料，绝热材料可以是陶瓷纤维棉，从而保证环形箱体处于良好的保温环境。上述步进电机41、气道门42和气道门43可以设置在壳体19外。所述温度控制模块20连接于主控制器10和加热装置14，用于接收主控制器10发出的加热指令，启动或停止加热装置进行加热或者停止加热。所述风扇控制模块30连接于主控制器10和风扇17，用于接收主控制器发出的风扇指令，启动或停止风扇转动以及风扇转动的速率。气道门控制模块40连接主控制器10和所述步进电机，用于接收主控制器发出的控制指令，打开或者关闭两个气道门以及气道门打开的角度。所述的温度测量装置与主控制器连接，用于向主控制器发送色谱柱箱内的温度值。本发明的气相色谱仪所需的其他必备零件采用现有技术即可，在此不再赘述。本发明的气相色谱仪的温度控制范围广，可达420℃，温控精度高，可到±0.05℃，可实现9阶程序升温。升温速度快，大于50℃/分钟，降温速度快，250℃到室温以上5℃需要4分钟。和目前较先进的通用气相色谱仪指标相当，但是其体积小于现有气相色谱仪体积的10％，节省电功率80％以上。本发明的色谱仪对于气相色谱仪的小型化、便携化和制作工业现场在线式气相色谱仪具有广泛的用途与应用前景，具有显著的经济与社会效益。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种色谱柱箱，其特征在于其包括：

环形箱体；

两个通气道，沿环形箱体的切线方向分别设置在所述环形箱体的两侧，并与所述环形箱体内部连通,用于向环形箱体内部输入空气或者吹出空气；

风扇，设置在所述环形箱体内部,风扇叶片在环形箱体的轴线上，并沿切线方向吹风；

温度测量装置，设置在所述环形箱体内部靠近风扇叶的前方;以及

加热装置，为环形或者弧形,设置在所述环形箱体内部,在环形箱体内壁设有多个瓷环,将加热装置支撑在多个上并与瓷环固定连接。

2、根据权利要求1所述的色谱柱箱，其特征在于所述环形箱体的断面形状为多边形、圆形或者椭圆形。

3、根据权利要求1所述的色谱柱箱，其特征在于还包括容置盒，与环形箱体连通；所述风扇包括扇叶和风扇电机，所述风扇电机设置在容置盒内或者容置盒外。

4、根据权利要求1所述的色谱柱箱，其特征在于还包括气相色谱柱,设置于所述的环形箱体内。

5、根据权利要求2所述的色谱柱箱，其特征在于所述的多边形为三角形、矩形或者梯形。

6、一种气相色谱仪，其特征在于其包括上述任一权利要求所述的色谱柱箱。

7、根据权利要求6所述的气相色谱仪，其特征在于所述的色谱柱箱的两个通气道的开口处分别设有气道门。

8、根据权利要求7所述的气相色谱仪，其特征在于还包括壳体，所述的色谱柱箱设置在该壳体内，所述色谱柱箱和所述壳体之间的空间填充隔热保温材料；所述的两个通气道的开口位于所述壳体外。

9、根据权利要求7所述的气相色谱仪，其特征在于还包括步进电机连接所述的气道门，并控制所述气道门的打开和关闭。

10、根据权利要求9所述的气相色谱仪，其特征在于还包括：

主控制器；

温度控制模块，连接于主控制器和加热装置； 

风扇控制模块，连接于主控制器和风扇；以及

气道门控制模块，连接于主控制器和所述的步进电机；所述的温度测量装置与主控制器连接。

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