CN113552262B - 一种气体气相色谱检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气体气相色谱检测装置，包括进样设备、柱温箱和检测设备，柱温箱内安装有第一色谱柱和第二色谱柱，柱温箱上设有热调制器，热调制器包括壳体、第一半导体制冷片和第二半导体制冷片，第一半导体制冷片和第二半导体制冷片位于壳体内且对置于壳体的两侧，第一半导体制冷片的长度与第二半导体制冷片的长度平行且相等，壳体内设有第一滑块和第二滑块，第一滑块与第一半导体制冷片的冷端接触，第二滑块与第一半导体制冷片的热端接触，第一滑块内设有第一气道，第二滑块内设有第二气道，第一滑块与第二滑块之间连接有连杆，连杆上有凸台，热调制器上设有位移机构，位移机构驱动凸台沿通槽的长度方向滑动。

Description

一种气体气相色谱检测装置

技术领域

本发明涉及检测领域，特别是一种气体气相色谱检测装置。

背景技术

全二维气相色谱具有分辨率高、峰容量大、灵敏度高和分析时间短等优点，使得全二维气相色谱在分析领域得到广泛使用，全二维气相色谱中关键部件之一为调制器，调制器的性能直接决定了检测效果，因固态热调制器具有无需制冷剂、维护简单和温度易于精准控制等特点被广泛使用，但目前的大多数固态热调制器冷源和热源间隔较近，在冷源制冷时易受到热源的影响，降低制冷效果而导致调制效果降低，影响出峰结果，且冷源和热源供能分开设置，不能有效的利用半导体制冷片制冷时热端所产生的的热量和制热时冷端所产生的冷量。

发明内容

针对上述情况，为弥补现有技术所存在的技术不足，本发明提供一种气体气相色谱检测装置，以解决冷源和热源因间隔较近而产生相互影响和不能合理利用半导体制冷片制冷时热端所产生的的热量和制热时冷端所产生的冷量的问题。

其解决的技术方案是：一种气体气相色谱检测装置，包括进样设备、柱温箱和检测设备，其特征在于，柱温箱内安装有第一色谱柱和第二色谱柱，进样设备和第一色谱柱的进气口连通，柱温箱上设有热调制器，热调制器的进气口与出气口位于热调制器的同一侧，第一色谱柱的出气口与热调制器的进气口连通，热调制器的出气口与第二色谱柱的进气口连通，第二色谱柱的出气口与检测设备连通；热调制器包括壳体、第一半导体制冷片和第二半导体制冷片，第一半导体制冷片和第二半导体制冷片位于壳体内且对置于壳体的两侧，第一半导体制冷片的长度与第二半导体制冷片的长度平行且相等，第一半导体制冷片的冷端靠近热调制器的进气口，第一半导体制冷片的热端靠近热调制器的出气口，第二半导体制冷片的热端与第一半导体制冷片的冷端位于同侧，第二半导体制冷片的冷端与第一半导体制冷片的热端位于同侧，第一半导体制冷片的冷端温度大于第二半导体制冷片的冷端温度，第一半导体制冷片的热端温度大于第二半导体制冷片的热端温度，壳体内设有第一滑块和第二滑块，第一滑块与第二滑块沿第一半导体制冷片的长度方向对置于第一半导体制冷片的两端，第一滑块与第一半导体制冷片的冷端接触，第二滑块与第一半导体制冷片的热端接触，第一滑块内设有第一气道，第二滑块内设有第二气道，第一气道的进气口与热调制器的进气口经软管连通，第一气道的出气口与第二气道的进气口经气管连通，第二气道的出气口与热调制器的出气口经软管连通，第一滑块与第二滑块之间连接有连杆，壳体上开设有通槽，通槽的长度方向垂直于第一半导体制冷片长度方向，连杆上有凸台，凸台的一端与连杆连接，凸台的另一端贯穿通槽并置于壳体外，凸台与通槽沿通槽的长度方向滑动连接，热调制器上设有位移机构，位移机构驱动凸台沿通槽的长度方向滑动，使凸台经连杆的作用带动第一滑块和第二滑块往复于第一半导体制冷片和第二半导体制冷片之间。

进一步地，所述位移机构包括主动线轮和复位线轮，主动线轮和复位线轮沿通槽的长度方向对置于热调制器的两侧，复位线轮与壳体转动连接且复位线轮的轴线垂直于通槽，复位线轮上套装有发条弹簧，发条弹簧的一端与复位线轮的转轴连接，发条弹簧的另一端与壳体连接，复位线轮上缠绕有第一拉绳，第一拉绳一端与复位线轮连接，第一拉绳的另一端与凸台连接，主动线轮与壳体转动连接且主动线轮的轴线垂直于通槽，主动线轮上缠绕有第二拉绳，第二拉绳一端与主动线轮连接，第二拉绳的另一端与凸台连接，热调制器上有与主动线轮同侧的电磁铁，主动线轮的转轴上开设有螺旋槽，主动线轮的转轴上套设有衔铁，衔铁上开设有与螺旋槽相匹配且置于螺旋槽内的推杆，衔铁上有与主动线轮的转轴轴线平行的导向杆，导向杆滑动贯穿电磁铁的外壳，导向杆在电磁铁的外壳上沿导向杆的轴线方向滑动。

进一步地，所述导向杆上套装有缓冲弹簧，缓冲弹簧的一端与衔铁连接，缓冲弹簧的另一端与电磁铁的外壳连接，缓冲弹簧的弹力方向与衔铁运动方向相反，缓冲弹簧的弹力小于发条弹簧的弹力。

进一步地，所述壳体上设有位于第一半导体制冷片热端的第一换气口和第一排气风扇，壳体上设有位于第二半导体制冷片热端的第二换气口和第二排气风扇。

进一步地，所述第一半导体制冷片和第二半导体制冷片之间设有阻风机构，阻风机构包括垂直于第一半导体制冷片长度方向的隔板和平行于第一半导体制冷片长度方向的多个连接板，多个连接板沿隔板的长度方向均匀分布，多个连接板的长度相等且小于第一半导体制冷片的长度，隔板连接于连接板的长度中心位置，相邻的两个连接板之间设有多个阻风板，多个阻风板关于相邻两个连接板之间的对称面两两对称设置，多个阻风板沿连接板的长度中心向两端均匀分布，对称的两个阻风板从连接板的一端向连接板的中心倾斜，使对称的两个阻风板从连接板的两端向中心呈八字形设置。

进一步地，所述从连接板的两端向中心呈奇数的阻风板的一端与连接板连接，呈偶数的阻风板的一端不与连接板连接，使多个阻风板构成类特斯拉阀结构。

与现有技术相比，本发明具有如下的优点：

1.本发明将两个半导体制冷片分布于热调制器两端，使热源和冷源相互远离，避免因冷源和热源距离较近而相互影响，且同时利用半导体制冷片的热端和冷端所产生的热量和冷量，节省能源并提高了半导体制冷片冷端和热端的热传递效率。

2.本发明将电磁阀和线轮联合使用，克服了因电磁阀的行程较短而无法实现对大行程的物体的控制。

3.本发明热调制器内设有阻风机构，减少了因排风扇对半导体制冷片热端多余热量散发同时导致热调制器内部空气的流动和因第一滑块和第二滑块的移动而导致热调制器内部空气的流动，从而减小了因热调制器内部空气流动而对半导体制冷片冷端和热端产生影响。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为本发明图1中A-A方向的剖视图。

图3为本发明图2的立体示意图。

图4为本发明的正视剖视图。

图5为本发明的局部结构立体示意图。

图中：进样装置1；柱温箱2；检测设备3；第一色谱柱4；第二色谱柱5；壳体6；第一半导体制冷片7；第二半导体制冷片8；第一滑块9；第二滑块10；连杆11；通槽12；主动线轮13；复位线轮14；发条弹簧15；第一拉绳16；第二拉绳17；电磁铁18；螺旋槽19；衔铁20；导向杆21；缓冲弹簧22；隔板23；连接板24；阻风板25。

具体实施方式

以下结合附图图1至图5对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

实施例1，一种气体气相色谱检测装置，包括进样设备1、柱温箱2和检测设备3，进样设备1用于进样和输送载气，柱温箱2用于控制色谱柱的温度，检测设备3用于检测经色谱柱分离后的样品成分，柱温箱2横向设置，柱温箱2内安装有第一色谱柱4和第二色谱柱1，进样设备1和第一色谱柱4的进气口连通，柱温箱2上设有位于柱温箱2上方的热调制器，热调制器横向设置，热调制器的进气口位于热调制器前侧壁的左侧，热调制器的出气口位于热调制器后侧壁的左侧，第一色谱柱4的出气口与热调制器的进气口经气管连通，热调制器的出气口与第二色谱柱1的进气口经气管连通，第二色谱柱1的出气口与检测设备3经气管连通。

热调制器包括壳体6、第一半导体制冷片7和第二半导体制冷片8，第一半导体制冷片7长度沿前后方向设置，第一半导体制冷片7和第二半导体制冷片8位于壳体6内且对置于壳体6的左右两侧，第一半导体制冷片7的长度与第二半导体制冷片8的长度相等，第一半导体制冷片7的前端为冷端且第一半导体制冷片7的冷端靠近热调制器的进气口，第一半导体制冷片7的后端为热端且第一半导体制冷片7的热端靠近热调制器的出气口，第二半导体制冷片8的前端为热端，第二半导体制冷片8的后端为冷端，第一半导体制冷片7的冷端温度大于第二半导体制冷片8的冷端温度，第一半导体制冷片7的热端温度大于第二半导体制冷片8的热端温度，使第一半导体制冷片7的冷端为预冷区，第二半导体制冷片8的热端为热解析区，第二半导体制冷片8的冷端为压缩区，第一半导体制冷片7的热端为释放区，载气带动样本依次经过预冷区、热解析区、压缩区和释放区，使经过第一色谱柱4的样本完成预冷压缩、热解析缓释、冷压缩和热释放以完成调制，将样本呈脉冲的形式进入第二色谱柱1中进行分离。

壳体6内设有第一滑块9和第二滑块10，第一滑块9位于第一半导体制冷片7前方，第二滑块10位于半导体制冷片1后方，第一滑块9与第一半导体制冷片7的冷端接触，第二滑块10与第一半导体制冷片7的热端接触，第一滑块9内设有第一气道，第一气道呈开口向上的U型且位于第一滑块后部，第二滑块10内设有第二气道，第二气道呈开口向上的U型且位于第二滑块前部，第一气道的进气口与热调制器的进气口经软管连通，第一气道的出气口与第二气道的进气口经气管连通，第二气道的出气口与热调制器的出气口经软管连通，第一滑块9与第二滑块10之间连接有连杆11，连杆11的轴线沿前后方向设置，壳体6上开设有通槽12，通槽12的长度沿左右方向设置，连杆11上有凸台，凸台的下端与连杆11连接，凸台的上端贯穿通槽12并置于壳体6上方，凸台沿通槽12的长度方向滑动，热调制器上设有位移机构，当位移机构驱动凸台沿滑槽1向左移动至滑槽1左端时，热的第一滑块9与第一半导体制冷片7的冷端接触，冷的第二滑块10与第一半导体制冷片7的热端接触，从而降低了第一半导体制冷片7冷端和热端的温度差，提高了第一半导体制冷片7冷端和热端之间的热传递效率，此时第二气道内的样本进行上一次脉冲的热释放，第一气道内的样本进行本次脉冲的预冷，当位移机构驱动凸台沿滑槽1向右移动至滑槽1右端时，冷的第一滑块9与第二半导体制冷片8的热端接触，热的第二滑块10与第二半导体制冷片8的冷端接触，从而降低了第二半导体制冷片8冷端和热端的温度差，提高了第二半导体制冷片8冷端和热端之间的热传递效率，此时第一气道内的样本进行本次脉冲的热解析缓释，第二气道内的样本进行本次脉冲的冷压缩。

位移机构包括主动线轮13和复位线轮14，主动线轮13位于壳体6右方和复位线轮14位于壳体6左方，复位线轮14的轴线沿前后方向设置且复位线轮14与壳体6转动连接，复位线轮14上套装有发条弹簧15，发条弹簧15的一端与复位线轮14的转轴连接，发条弹簧15的另一端与壳体6连接，复位线轮14上缠绕有第一拉绳16，第一拉绳16一端与复位线轮14连接，第一拉绳16的另一端与凸台连接，主动线轮13的轴线沿前后方向设置且主动线轮13与壳体6转动连接，主动线轮13上缠绕有第二拉绳17，第二拉绳17一端与主动线轮13连接，第二拉绳17的另一端与凸台连接，壳体6上有位于壳体6右方的电磁铁18，电磁铁18位于主动线轮13后方，主动线轮13转轴后部贯穿壳体6并置于壳体6外，主动线轮13转轴的后部开设有螺旋槽19，主动线轮13的转轴后部上套设有衔铁20，衔铁20置于壳体6外，衔铁20上有与螺旋槽19相匹配且置于螺旋槽19内的推杆，衔铁20上轴线沿前后方向设置的导向杆21，导向杆21滑动贯穿电磁铁18的外壳，导向杆21在电磁铁18外壳上沿前后方向滑动，导向杆21上套装有缓冲弹簧22，缓冲弹簧22的前端与衔铁20连接，缓冲弹簧22的后端与电磁铁18的外壳连接，缓冲弹簧22的弹力小于发条弹簧15的弹力，缓冲弹簧22在衔铁20向后移动时提供向前的推力，缓冲弹簧22在衔铁20向前移动时提供向后的拉力。

本实施例使用时，将装置打开预热并通入载气，一段时间后开始进样，当载气携带样本经过第一色谱柱4并进入第一气道时，样本开始预冷压缩，完成预冷压缩后，外部计算器控制电磁铁18启动，电磁铁18吸引衔铁20向后移动，衔铁20经推杆和螺旋槽19的作用下带动主动线轮13旋转，主动线轮13缠绕第二拉绳17，第二拉绳17带动凸台沿通槽12向右移动，同时，凸台带动第一拉绳16的一端向右移动，第一拉绳16带动复位线轮14旋转使复位线轮14带动发条弹簧15一端旋转进行储能，当凸台沿滑槽1向右移动至滑槽1右端时，冷的第一滑块9与第二半导体制冷片8的热端接触，热的第二滑块10与第二半导体制冷片8的冷端接触，从而降低了第二半导体制冷片8冷端和热端的温度差，提高了第二半导体制冷片8冷端和热端之间的热传递效率，此时第一气道内的样本进行热解析缓释，经热解析缓释的样本经气管进入第二气道内，第二气道内的样本进行冷压缩，完成冷压缩后，外部计算器控制电磁铁18关闭，发条弹簧15带动复位线轮14反转，复位线轮14缠绕第一拉绳16使第一拉绳16带动凸台向左移动，凸台带动第二拉绳17一端向左移动，第二拉绳17带动主动线轮13反转，主动线轮13在螺旋槽19和推杆的作用下带动衔铁20向前移动，完成衔铁20的复位，当凸台沿滑槽1向左移动至滑槽1左端时，热的第一滑块9与第一半导体制冷片7的冷端接触，冷的第二滑块10与第一半导体制冷片7的热端接触，从而降低了第一半导体制冷片7冷端和热端的温度差，提高了第一半导体制冷片7冷端和热端之间的热传递效率，此时第二气道内的样本进行热释放，第一气道内的样本进行下一侧次脉冲的预冷压缩。

实施例2，在实施例1的基础上，壳体6上设有位于第一半导体制冷片7热端的第一换气口和第一排气风扇，壳体6上设有位于第二半导体制冷片8热端的第二换气口和第二排气风扇，第一排气风扇和第二排气风扇将热端多余的热量排出热调制器，使半导体制冷片稳定且快速的进行热传递，第一半导体制冷片7和第二半导体制冷片8之间设有阻风机构，阻风机构包括长度沿左右设置的隔板23和长度沿前后方向设置的多个连接板24，多个连接板24沿左右方向均匀分布，多个连接板24的长度相等且小于第一半导体制冷片7的长度，隔板23连接于连接板24的长度中心位置，相邻的两个连接板24之间设有多个阻风板25，多个阻风板25左右两两对称设置，多个阻风板25沿隔板23向连接板24两端方向均匀分布，对称的两个阻风板25从连接板24的一端向连接板24的中心倾斜，使对称的两个阻风板25从连接板24的两端向中心呈八字形设置，即在俯视的视角下，隔板23后方对称的两个阻风板25呈八字形设置，隔板23前方对称的两个阻风板25呈倒八字形设置，从连接板24的两端向中心呈奇数的阻风板25的一端与连接板24连接，呈偶数的阻风板25的一端不与连接板24连接，使连接的阻风板25和不连接的阻风板25依次交替设置，从而使多个阻风板25构成类特斯拉阀结构，减缓连接板24的两端向中心位置流动的空气流动速度，从而减小了因热调制器内部空气流动而对半导体制冷片冷端和热端产生影响。

本发明使用时，将装置打开预热并通入载气，一段时间后打开第一排气风扇和第二排气风扇并开始进样，当载气携带样本经过第一色谱柱4并进入第一气道时，样本开始预冷压缩，完成预冷压缩后，外部计算器控制电磁铁18启动，电磁铁18吸引衔铁20向后移动，衔铁20经推杆和螺旋槽19的作用下带动主动线轮13旋转，主动线轮13缠绕第二拉绳17，第二拉绳17带动凸台沿通槽12向右移动，同时，凸台带动第一拉绳16的一端向右移动，第一拉绳16带动复位线轮14旋转使复位线轮14带动发条弹簧15一端旋转进行储能，当凸台沿滑槽1向右移动至滑槽1右端时，冷的第一滑块9与第二半导体制冷片8的热端接触，热的第二滑块10与第二半导体制冷片8的冷端接触，从而降低了第二半导体制冷片8冷端和热端的温度差，提高了第二半导体制冷片8冷端和热端之间的热传递效率，此时第一气道内的样本进行热解析缓释，经热解析缓释的样本经气管进入第二气道内，第二气道内的样本进行冷压缩，完成冷压缩后，外部计算器控制电磁铁18关闭，发条弹簧15带动复位线轮14反转，复位线轮14缠绕第一拉绳16使第一拉绳16带动凸台向左移动，凸台带动第二拉绳17一端向左移动，第二拉绳17带动主动线轮13反转，主动线轮13在螺旋槽19和推杆的作用下带动衔铁20向前移动，完成衔铁20的复位，当凸台沿滑槽1向左移动至滑槽1左端时，热的第一滑块9与第一半导体制冷片7的冷端接触，冷的第二滑块10与第一半导体制冷片7的热端接触，从而降低了第一半导体制冷片7冷端和热端的温度差，提高了第一半导体制冷片7冷端和热端之间的热传递效率，此时第二气道内的样本进行热释放，第一气道内的样本进行下一侧次脉冲的预冷压缩。

Claims (6)

1.一种气体气相色谱检测装置，包括进样设备（1）、柱温箱（2）和检测设备（3），其特征在于，柱温箱（2）内安装有第一色谱柱（4）和第二色谱柱（5），进样设备（1）和第一色谱柱（4）的进气口连通，柱温箱（2）上设有热调制器，热调制器的进气口与出气口位于热调制器的同一侧，第一色谱柱（4）的出气口与热调制器的进气口连通，热调制器的出气口与第二色谱柱（5）的进气口连通，第二色谱柱（5）的出气口与检测设备（3）连通；

热调制器包括壳体（6）、第一半导体制冷片（7）和第二半导体制冷片（8），第一半导体制冷片（7）和第二半导体制冷片（8）位于壳体（6）内且对置于壳体（6）的两侧，第一半导体制冷片（7）与第二半导体制冷片（8）长度相等且平行，第一半导体制冷片（7）的冷端靠近热调制器的进气口，第一半导体制冷片（7）的热端靠近热调制器的出气口，第二半导体制冷片（8）的热端与第一半导体制冷片（7）的冷端位于同侧，第二半导体制冷片（8）的冷端与第一半导体制冷片（7）的热端位于同侧，第一半导体制冷片（7）的冷端温度大于第二半导体制冷片（8）的冷端温度，第一半导体制冷片（7）的热端温度大于第二半导体制冷片（8）的热端温度，壳体（6）内设有第一滑块（9）和第二滑块（10），第一滑块（9）与第二滑块（10）沿第一半导体制冷片（7）的长度方向对置于第一半导体制冷片（7）的两端，第一滑块（9）与第一半导体制冷片（7）的冷端接触，第二滑块（10）与第一半导体制冷片（7）的热端接触，第一滑块（9）内设有第一气道，第二滑块（10）内设有第二气道，第一气道的进气口与热调制器的进气口经软管连通，第一气道的出气口与第二气道的进气口经气管连通，第二气道的出气口与热调制器的出气口经软管连通，第一滑块（9）与第二滑块（10）之间连接有连杆（11），壳体（6）上开设有通槽（12），通槽（12）的长度方向垂直于第一半导体制冷片（7）长度方向，连杆（11）上有凸台，凸台的一端与连杆（11）连接，凸台的另一端贯穿通槽（12）并置于壳体（6）外，凸台沿通槽（12）的长度方向滑动，热调制器上设有位移机构，位移机构驱动凸台沿通槽（12）的长度方向滑动，使凸台经连杆（11）的作用带动第一滑块（9）和第二滑块（10）往复于第一半导体制冷片（7）和第二半导体制冷片（8）之间。

2.根据权利要求1所述的一种气体气相色谱检测装置，其特征在于，位移机构包括主动线轮（13）和复位线轮（14），主动线轮（13）和复位线轮（14）沿通槽（12）的长度方向对置于热调制器的两侧，复位线轮（14）与壳体（6）转动连接且复位线轮（14）的轴线垂直于通槽（12），复位线轮（14）上套装有发条弹簧（15），发条弹簧（15）的一端与复位线轮（14）的转轴连接，发条弹簧（15）的另一端与壳体（6）连接，复位线轮（14）上缠绕有第一拉绳（16），第一拉绳（16）一端与复位线轮（14）连接，第一拉绳（16）的另一端与凸台连接，主动线轮（13）与壳体（6）转动连接且主动线轮（13）的轴线垂直于通槽（12），主动线轮（13）上缠绕有第二拉绳（17），第二拉绳（17）一端与主动线轮（13）连接，第二拉绳（17）的另一端与凸台连接，热调制器上有与主动线轮（13）同侧的电磁铁（18），主动线轮（13）的转轴上开设有螺旋槽（19），主动线轮（13）的转轴上套设有衔铁（20），衔铁（20）上有与螺旋槽（19）相匹配且置于螺旋槽（19）内的推杆，衔铁（20）上有与主动线轮（13）的转轴轴线平行的导向杆（21），导向杆（21）滑动贯穿电磁铁（18）的外壳，导向杆（21）在电磁铁（18）的外壳上沿导向杆（21）的轴线方向滑动。

3.根据权利要求2所述的一种气体气相色谱检测装置，其特征在于，导向杆（21）上套装有缓冲弹簧（22），缓冲弹簧（22）的一端与衔铁（20）连接，缓冲弹簧（22）的另一端与电磁铁（18）的外壳连接，缓冲弹簧（22）的弹力方向与衔铁（20）运动方向相反，缓冲弹簧（22）的弹力小于发条弹簧（15）的弹力。

4.根据权利要求1所述的一种气体气相色谱检测装置，其特征在于，壳体（6）上设有位于第一半导体制冷片（7）热端的第一换气口和第一排气风扇，壳体（6）上设有位于第二半导体制冷片（8）热端的第二换气口和第二排气风扇。

5.根据权利要求4所述的一种气体气相色谱检测装置，其特征在于，第一半导体制冷片（7）和第二半导体制冷片（8）之间设有阻风机构，阻风机构包括垂直于第一半导体制冷片（7）长度方向的隔板（23）和平行于第一半导体制冷片（7）长度方向的多个连接板（24），多个连接板（24）沿隔板（23）的长度方向均匀分布，多个连接板（24）的长度相等且小于第一半导体制冷片（7）的长度，隔板（23）连接于连接板（24）的长度中心位置，相邻的两个连接板（24）之间设有多个阻风板（25），多个阻风板（25）关于相邻两个连接板（24）之间的对称面两两对称设置，多个阻风板（25）沿连接板（24）的长度中心向两端均匀分布，对称的两个阻风板（25）从连接板（24）的一端向连接板（24）的中心倾斜，使对称的两个阻风板（25）从连接板（24）的两端向中心呈八字形设置。

6.根据权利要求5所述的一种气体气相色谱检测装置，其特征在于，从连接板（24）的两端向中心呈奇数的阻风板（25）的一端与连接板（24）连接，呈偶数的阻风板（25）的一端不与连接板（24）连接，使多个阻风板（25）构成类特斯拉阀结构。

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