CN113915989A - 一种应用于冷热台的环形吹扫干燥除湿装置、方法及应用 - Google Patents

一种应用于冷热台的环形吹扫干燥除湿装置、方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于冷热台的环形吹扫干燥除湿装置，所述装置包括环形吹扫器(1)、旋转调节式喷头(2)、进气口(3)、气路分配器(4)、固定连接架(5)，所述环形吹扫器(1)通过固定连接架(5)能够与待吹扫干燥除湿的装置可拆卸相连接设置，所述旋转调节式喷头(2)沿圆周方向均布间隔设置于环形吹扫器(1)上，旋转调节式喷头(2)能够喷射吹扫介质以吹扫装置的待吹扫干燥除湿部位。本发明装置可将干燥的吹扫气高速、稳定、均匀地喷射到整个冷热台的样品观察窗，隔绝室内潮湿的环境空气，防止因样品观察窗起雾而影响冷热台实验；本发明具有高效、灵活、低成本的优势，适用于各种类型、规格的冷热台和相关仪器。

Description

一种应用于冷热台的环形吹扫干燥除湿装置、方法及应用
技术领域
本发明属于大气科学技术领域，尤其是一种应用于冷热台的环形吹扫干燥除湿装置、方法及应用。
背景技术
冷热台是一种在地质学、大气科学、材料学、食品科学、药物学等专业领域广泛使用的科研设备，能够与光学显微镜、扫描电子显微镜、环境扫描电子显微镜、低温冻干显微镜、共聚焦拉曼显微镜、荧光显微镜等多种显微镜设备结合，可应用于矿物包裹体测试、大气冰核测定、高分子材料相变及形态变化、食品冷冻干燥保存、药物的冷冻干燥结构分析等方面，该设备通过编程精密控制平台温度，快速加热或冷却样品，观察、记录该过程中样品发生的结构和形貌变化，对于探究和认识各种单一和复杂样品的理化性质有重要意义。
在大气冰核研究领域，常用冷热台的温度控制范围在-40–120℃，主要工作温度范围是-30–0℃。商品化冷热台的主要配件有：控温仪、高清摄像头、循环水冷却器。其中，循环水冷却器与冷热台的循环水冷系统连接，用于降低温度；控温仪通过控温程序调节冷热台腔体内半导体制冷台的温度；高清摄像头正对冷热台上盖中心位置的样品观察窗，可透过大视域观察窗直接观察冷热台内样品的形貌和变化过程。
在降温至-30℃的过程中，由于冷热台腔体内部温度较低(例如-30℃)，而实验室的室内环境温度通常在25℃，相对湿度在50％(夏季)，环境空气中的水汽在遇到温度更低的冷热台的样品观察窗时因遇冷而迅速凝结成小水珠，即在样品观察窗的表面起雾，会遮挡住观察窗的视野，严重干扰高清摄像头对冷热台内部样品的观察和记录，甚至会导致完全无法正常开展实验。上述因环境空气的相对湿度较大，使得冷热台的样品观察窗在降温过程中由水汽冷凝起雾，导致严重影响正常实验的问题广泛存在，在夏秋季和南方常年高湿地区尤其严重。
针对上述冷热台的样品观察窗起雾问题，现有的解决方案主要是降低室内环境空气的相对湿度，即室内空气除湿。经调查，常规家用除湿机能达到的最低相对湿度为40％；专业冷冻除湿机可达到的最低相对湿度为30％；工业级转轮除湿机可达到的最低相对湿度为10％。
根据饱和水汽压和露点温度计算公式，以极端室内温湿度条件(温度25℃，相对湿度80％)为例，其露点温度为21.4℃，即在该室内环境下，当冷热台的样品观察窗的温度降低至21.4℃时就会在观察窗的表面发生空气水汽冷凝起雾现象；考虑家用除湿机的极端工作能力时，当室内温度为25℃，相对湿度为40％时，空气中水汽的露点温度为10.5℃；类似的，使用专业冷冻除湿机(相对湿度30％)和工业级转轮除湿机(相对湿度10％)时，露点温度分别为6.3℃和-8.7℃。根据多年使用经验，当空气中水汽的露点温度低于5℃时，才能防止冷热台的样品观察窗表面起雾(冷热台的样品观察窗与半导体制冷台之间充满氮气，样品观察窗的实际温度远高于-30℃，但其表面的温度会随着半导体制冷台的温度降低而降低)。因此，理论上只有使用工业级转轮除湿机才能满足室内空气除湿需求。但是，工业级转轮除湿机价格高昂、占地面积大、功率高、震动强、噪音大，需要对室内进行一定程度的改造，人力、时间和金钱成本较高；而室内研究实验室大多有通风要求，空气流通较快，对除湿机的除湿能力提出了更高要求。
综上，现有使用除湿机降低室内空气的相对湿度，从而防止冷热台的样品观察窗在降温过程中因空气水汽遇冷凝结导致起雾的方法存在效果差、成本高、占地面积大、噪音大、效费比低等缺陷，难以满足新时代冷热台研究的需要。
通过检索，尚未发现与本发明专利申请相关的专利公开文献。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种应用于冷热台的环形吹扫干燥除湿装置、方法及应用。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种应用于冷热台的环形吹扫干燥除湿装置，所述装置包括环形吹扫器(1)、旋转调节式喷头(2)、进气口(3)、气路分配器(4)、固定连接架(5)，所述环形吹扫器(1)通过固定连接架(5)能够与待吹扫干燥除湿的装置可拆卸相连接设置，所述旋转调节式喷头(2)沿圆周方向均布间隔设置于环形吹扫器(1)上，旋转调节式喷头(2)能够喷射吹扫介质以吹扫装置的待吹扫干燥除湿部位；
所述进气口(3)的输出端与环形吹扫器(1)相连接设置，进气口(3)的输入端与气路分配器(4)相连接设置，气路分配器(4)能够将吹扫介质均匀分配至进气口(3)中；
所述环形吹扫器(1)内设置有环形导气通道(12)，环形导气通道内能够传输吹扫介质，所述进气口(3)、旋转调节式喷头(2)均与环形导气通道(12)相连通设置。
进一步地，所述吹扫介质为氮气、高纯氮气、干燥后的空气、干燥的压缩空气。
进一步地，所述环形吹扫器(1)包括环形外壳(11)、环形导气通道(12)和环形内壳(13)，所述环形外壳(11)、环形内壳(13)均为环形且呈中心对称设置，所述环形内壳(13)同轴紧密设置在环形外壳(11)内，环形内壳(13)、环形外壳(11)之间形成环形密封腔体，该腔体为环形导气通道(12)；环形内壳(13)、环形外壳(11)的环形空腔相连通形成中心区域开放性通道(14)，其形状与待吹扫干燥除湿的装置的待吹扫干燥除湿部位的形状相匹配设置；
所述环形内壳(13)的内壁上设置有四个朝向环形空腔中心方向设置的喷头接口(131)，喷头接口(131)能够与旋转调节式喷头(2)相连接设置。
进一步地，所述环形外壳(11)和环形内壳(13)的连接方式为螺纹、凸轮、摩擦带；
或者，所述旋转调节式喷头(2)可拆卸设置在所述环形吹扫器的喷头接口(131)上，二者一一对应设置，数量与所述喷头接口(131)的数量一致；
或者，所述喷头接口(131)为均匀对称式设置，设置的数量为四个；
或者，所述环形吹扫器的环形导气通道(12)为首尾相连的环形风腔，气路外侧设有两个对称的导气端口，且该导气端口分别与两个进气口(3)相连接设置，气路内侧设有四个导气端口，且该导气端口分别与喷头接口(131)相连接设置；
或者，所述环形外壳(11)包括依次相连接设置的顶部(111)、外壁(112)和底部(113)；所述环形外壳的外壁(112)和底部(113)均设置有螺纹固定接口(114)，环形外壳的外壁(112)和底部(113)能够通过螺纹固定接口(114)与固定连接架(5)可拆卸安装在一起；
或者，所述进气口(3)对称设置为两个，两个进气口(3)均与环形外壳(11)紧密相连接设置；两个对称分布的进气口(3)、喷头接口(131)均与环形导气通道(12)紧密相连通设置；
或者，所述固定连接架(5)与所述环形外壳的外壁(112)或底部(113)相连接设置，用于将所述环形吹扫器(1)固定在冷热台等需要吹扫干燥除湿的装置上。
进一步地，所述旋转调节式喷头(2)包括旋转式喷头主体(21)、尖头式喷嘴(22)或扁平式喷嘴(23)，尖头式喷嘴(22)或扁平式喷嘴(23)活动设置在旋转式喷头主体(21)上，且能够绕旋转式喷头主体(21)转动；所述旋转式喷头主体(21)为带有球状旋转调节结构(211)的管状杆(212)，旋转式喷头主体(21)的一端与所述环形内壳(13)上的喷头接口(131)相连接设置，旋转式喷头主体(21)的另一端与尖头式喷嘴(22)或扁平式喷嘴(23)相连接设置，尖头式喷嘴(22)或扁平式喷嘴(23)能够喷射吹扫介质以吹扫装置的待吹扫干燥除湿部位；
所述球状旋转调节结构(211)能够在从轴向到可旋转角度范围内的连续变化的方向上任意旋转。
进一步地，所述旋转调节式喷头(2)能够沿着所述球状旋转调节结构(211)的中心轴线转动，引导气流流过旋转式喷头主体(21)，从尖头式喷嘴(22)或扁平式喷嘴(23)喷射流出；
或者，所述尖头式喷嘴(22)和扁平式喷嘴(23)可根据使用需求选配，或者，尖头式喷嘴(22)具有一个或多个喷口。
进一步地，所述气路分配器(4)包括一端设有针阀(41)的三通接头(42)、气体导管(43)、快插式接头(44)，所述针阀(41)能够调节、限制进气流量，所述气体导管(43)的两端与一端带有针阀(41)的三通接头(42)和快插式接头(44)相连接设置；所述快插式接头(44)与进气口(3)紧密相连接设置；所述三通接头(42)还能够与吹扫介质相连通设置。
进一步地，所述固定连接架(5)设置为磁性底座。
如上所述的应用于冷热台的环形吹扫干燥除湿装置在冷热台除湿方面中的应用。
利用如上所述的应用于冷热台的环形吹扫干燥除湿装置进行冷热台的样品观察窗的干燥除湿的方法，步骤如下：
1)氮气/高纯氮气吹扫法：
将环形吹扫干燥除湿装置安装好，即环形吹扫器(1)分别与旋转调节式喷头(2)、进气口(3)密闭连接，进气口(3)分别与气路分配器(4)密闭连接，环形吹扫器(1)通过固定连接架(5)固定在待吹扫干燥的冷热台上；
将氮气或高纯氮气瓶61接上标准减压阀62，通过气体导管63连接至气路分配器(4)的三通接头(42)带有针阀(41)的一端，针阀41控制进入环形吹扫器(1)的吹扫气的流量；打开减压阀62，并调节针阀41，将流量控制在1-3L/min；确保管路无漏气现象；
调节旋转调节式喷头(2)的角度和方向，确保吹扫气流能够完全覆盖冷热台的样品观察窗，防止样品观察窗的任何位置因环境空气中的水汽冷凝而起雾；将环形吹扫器(1)的中心区域开放性通道(14)与冷热台的样品观察窗对准，不影响从样品观察窗里观察、记录冷热台里的现象和过程；
或者，步骤如下：
2)环境空气吹扫法：
将环形吹扫干燥除湿装置安装好，即环形吹扫器(1)分别与旋转调节式喷头(2)、进气口(3)密闭连接，进气口(3)分别与气路分配器(4)密闭连接，环形吹扫器(1)通过固定连接架(5)固定在待吹扫干燥的冷热台上；
将工作流量为3-6L/min的隔膜泵或无刷真空泵71的出气口依次与硅胶干燥管或Nafion干燥管72、颗粒物过滤器73连接，然后连接至气路分配器(4)的三通接头(42)带有针阀(41)的一端；打开隔膜泵或无刷真空泵71的电源；确保管路无漏气现象；
调节旋转调节式喷头(2)的角度和方向，确保吹扫气流能够完全覆盖冷热台的样品观察窗，防止样品观察窗的任何位置因环境空气中的水汽冷凝而起雾；将环形吹扫器(1)的中心区域开放性通道(14)与冷热台的样品观察窗对准，不影响从样品观察窗里观察、记录冷热台里的现象和过程。
本发明取得的优点和积极效果是：
1、本发明装置可将干燥的吹扫气高速、稳定、均匀地喷射到整个冷热台的样品观察窗，隔绝室内潮湿的环境空气，防止因样品观察窗起雾而影响冷热台实验；本发明具有高效、灵活、低成本的优势，适用于各种类型、规格的冷热台和相关仪器。
2、本发明装置采用具有多个进气路、环形引气路、多个可调节吹扫方向喷头的设计，使各旋转调节式喷头喷射出的气流流量相同、方向可调、吹扫面积较大，形成能够覆盖整个冷热台的样品观察窗的干燥气幕，隔绝室内潮湿的环境空气，以满足不同规格冷热台的样品观察窗的干燥除湿需要。
3、本发明为纯机械结构设计，内部没有任何电气件、没有任何磨损件，结构简单紧凑，使用寿命长，免维护，且采用过滤了颗粒物的低压干燥气进行吹扫，避免对冷热台的样品观察窗造成磨损。
4、本发明的吹扫介质可选择，包括但不限于氮气、高纯氮气、干燥后的空气、干燥的压缩空气；吹扫流量可调节，喷射的气流均匀、吹力强劲、干燥除湿效果好、工作噪音低、耗气量低，节能环保。
5、本发明的环形吹扫器中心区域的环形开放性通道的直径可根据不同规格的冷热台选择；旋转调节式喷头的喷嘴类型及其内径规格可选，可根据流量、流速需求自由选配合适的喷嘴；旋转调节式喷头可任意改变吹扫方向，且维持在设定的角度和方向，可吹扫的范围大，调节方便，使用灵活。
6、本发明的进气口为快插接头设计，安装简便，高效稳固。
7、本发明针对冷热台的样品观察窗这一特定区域，设计可调节气流角度和方向的环形吹扫装置，将干燥气流高速、稳定、均匀地喷射到整个样品观察窗区域，防止样品观察窗起雾而影响对冷热台的观察，具有高效、灵活、低成本的优势，适用于各种类型、规格的冷热台和相关仪器。
8、本发明针对冷热台的样品观察窗在降温过程中，因空气水汽遇冷凝结导致起雾的问题，设计了一种具有多个进气路、环形引气路、多个可调节吹扫方向喷头的环形吹扫装置，旋转调节式喷头可以在可旋转角度范围内无极调节气流喷射方向；结合本发明设计的环形吹扫装置，提出氮气/高纯氮气吹扫法和环境空气吹扫法两种应用于冷热台的干燥除湿方法，可将干燥的吹扫气高速、稳定、均匀地喷射到整个冷热台的样品观察窗，隔绝室内潮湿的环境空气，防止因样品观察窗起雾而影响冷热台实验；本发明具有高效、灵活、低成本的优势，适用于各种类型、规格的冷热台和相关仪器。
9、本发明的重点是针对冷热台的样品观察窗在降温过程中因空气水汽遇冷凝结导致起雾的问题，利用所述环形吹扫器、旋转调节式喷头、进气口、气路分配器共同构成一个具有多个进气路、环形引气路、多个可调节吹扫方向喷头的环形吹扫装置，环形吹扫器的中心区域为开放性通道，其尺寸与冷热台的样品观察窗的大小相匹配，所述旋转调节式喷头可以在可旋转角度范围内无极调节气流喷射方向，且在垂直方向上不会对冷热台的样品观察窗造成任何遮挡和阻碍。通过使用氮气/高纯氮气吹扫法和环境空气吹扫法，可形成干燥气幕，将干燥的吹扫气高速、稳定、均匀地喷射到整个冷热台的样品观察窗，隔绝室内潮湿的环境空气，防止因样品观察窗起雾而影响冷热台实验。
10、本发明避免了现有使用除湿机对室内整体环境空气进行干燥除湿的方法，只针对冷热台的样品观察窗这一特定区域，通过设计与冷热台的样品观察窗相匹配的环形吹扫装置，将干燥气流高速、稳定、均匀地喷射到整个样品观察窗区域，将室内潮湿的环境空气隔绝在干燥气幕之外。经理论计算，当使用氮气/高纯氮气吹扫法时，氮气(纯度99.5％)的露点温度为-43℃，高纯氮气(99.999％)的露点温度为-69℃，远远低于冷热台的温度，按照1L/min的标准流量计算，一瓶40L的氮气/高纯氮气可以连续工作12.5天(8小时/天)，低价、高效、安全、稳定；当使用环境空气吹扫法时，仅需要一个工作流量为3-6L/min的隔膜泵或无刷真空泵、一根硅胶干燥管(长度50cm及以上)、一个颗粒物过滤器和若干导气管路，经过硅胶干燥管后，环境空气的相对湿度可降低至20％，对应的露点温度为0.5℃(温度25℃，相对湿度20％)，满足使用需求。
附图说明
图1为本发明中环形吹扫干燥除湿装置的一种结构连接示意图；其中，(a)为结构连接主视图(省略气路分配器)，(b)为(a)图的右视示意图，(c)为(a)图的俯视示意图，(d)为俯视示意图；
图2为图1中旋转调节式喷头(尖头式喷嘴)的一种结构连接示意图；其中，(a)为结构连接主视图，(b)为(a)图的右视示意图，(c)为(b)图中喷嘴转动一个角度的结构连接示意图，(d)为(b)图中喷嘴转动另一个角度的结构连接示意图；
图3为图1中旋转调节式喷头(扁平式喷嘴)的一种结构连接示意图；其中，(a)为结构连接主视图，(b)为(a)图的俯视示意图；
图4为本发明中应用于冷热台的环形吹扫干燥除湿装置的氮气/高纯氮气吹扫法示意图；
图5为本发明应用于冷热台的环形吹扫干燥除湿装置的环境空气吹扫法示意图；
图6为冷热台的样品观察窗在应用本发明装置及方法的前后效果对比图；
其中，1—环形吹扫器；11—环形外壳；111—环形外壳的顶部；112—环形外壳的外壁；113—环形外壳的底部；114—螺纹固定接口；12—环形导气通道；13—环形内壳；131—喷头接口；2—旋转调节式喷头；21—旋转式喷头主体；211—带有球状旋转调节结构；212—管状杆；22—尖头式喷嘴；23—扁平式喷嘴；3—进气口；4—气路分配器；41—针阀；42—三通接头；43—气体导管；44—快插式接头；5—固定连接架；61—氮气或高纯氮气瓶；62—减压阀；63—气路导管；71—隔膜泵或无刷真空泵；72—硅胶干燥管或Nafion干燥管；73—颗粒物过滤器；箭头表示气体流动方向。
具体实施方式
下面结合通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
本发明未具体详细描述的结构，均可以理解为本领域的常规结构。
一种应用于冷热台的环形吹扫干燥除湿装置，如图1至图3所示，所述装置包括环形吹扫器1、旋转调节式喷头2、进气口3、气路分配器4、固定连接架5，所述环形吹扫器1通过固定连接架5能够与待吹扫干燥除湿的装置(图中未示出，该装置可以如冷热台)可拆卸相连接设置，所述旋转调节式喷头2沿圆周方向均布间隔设置于环形吹扫器1上，旋转调节式喷头2能够喷射吹扫介质以吹扫装置的待吹扫干燥除湿部位(如冷热台的样品观察窗)；
所述进气口3的输出端与环形吹扫器1相连接设置，进气口3的输入端与气路分配器4相连接设置，气路分配器4能够将吹扫介质(如吹扫气)均匀分配至进气口3中；
所述环形吹扫器1内设置有环形导气通道12，环形导气通道内能够传输吹扫介质，所述进气口3、旋转调节式喷头2均与环形导气通道12相连通设置。
本发明装置的环形吹扫器、旋转调节式喷头、进气口、气路分配器可以共同构成多个进气路、环形引气路、全方位且可调节角度方向吹扫气路的设计，使各旋转调节式喷头喷射出的气流流量相同、方向可调、吹扫面积较大，满足不同规格冷热台及其它设备的样品观察窗的干燥除湿需要。
在本实施例中，所述吹扫介质可选择，包括但不限于氮气、高纯氮气、干燥后的空气、干燥的压缩空气。
在本实施例中，所述环形吹扫器1包括环形外壳11、环形导气通道12和环形内壳13，所述环形外壳11、环形内壳13均为环形且呈中心对称设置，所述环形内壳13同轴紧密设置在环形外壳11内，环形内壳13、环形外壳11之间形成环形密封腔体，该腔体为环形导气通道12；环形内壳13、环形外壳11的环形空腔相连通形成中心区域开放性通道14，其形状与待吹扫干燥除湿的装置的待吹扫干燥除湿部位(如冷热台的样品观察窗)的形状相匹配设置，便于观察待吹扫干燥除湿部位、记录待吹扫干燥除湿的装置(冷热台)里的现象和过程；
所述环形内壳13的内壁上设置有四个朝向环形空腔中心方向设置的喷头接口131，喷头接口131能够与旋转调节式喷头2相连接设置，用于引导所述环形导气通道12中的气流流至所述旋转调节式喷头2。
较优地，所述环形外壳11和环形内壳13的连接方式包括但不限于螺纹、凸轮、摩擦带或用于定向内壳和外壳的其它机械装置。
较优地，所述旋转调节式喷头2可拆卸设置在所述环形吹扫器的喷头接口131上，二者一一对应设置，数量与所述喷头接口131的数量一致，所述旋转调节式喷头2可进行方位调节和拆卸。
较优地，所述喷头接口131为均匀对称式设置，设置的数量包括但不限于是四个，在此不做限制。
较优地，所述环形吹扫器的环形导气通道12为首尾相连的环形风腔，气路外侧设有两个对称的导气端口(图中未示出)，且该导气端口分别与两个进气口3相连接设置，气路内侧设有四个导气端口，且该导气端口分别与喷头接口131相连接设置。
较优地，所述环形外壳11包括依次相连接设置的顶部111、外壁112和底部113，为所述环形吹扫器1的内部结构提供支撑、固定和保护作用；所述环形外壳的外壁112和底部113均设置有螺纹固定接口114，环形外壳的外壁112和底部113能够通过螺纹固定接口114与固定连接架5可拆卸安装在一起。
较优地，所述进气口3对称设置为两个，两个进气口3均与环形外壳11紧密相连接设置；两个对称分布的进气口3、喷头接口131均与环形导气通道12紧密相连通设置，用于分配从两个进气口3进入的气流，将每个进气口3的气体均匀分成两路，共形成四路气流，且使各气路的气压、气流相同。
较优地，所述固定连接架5与所述环形外壳的外壁112或底部113相连接设置，用于将所述环形吹扫器1固定在冷热台等需要吹扫干燥除湿的装置上。
在本实施例中，所述旋转调节式喷头2包括旋转式喷头主体21、尖头式喷嘴22或扁平式喷嘴23，尖头式喷嘴22或扁平式喷嘴23活动设置在旋转式喷头主体21上，且能够绕旋转式喷头主体21转动；所述旋转式喷头主体21为带有球状旋转调节结构211的管状杆212，旋转式喷头主体21的一端与所述环形内壳13上的喷头接口131相连接设置，旋转式喷头主体21的另一端与尖头式喷嘴22或扁平式喷嘴23相连接设置，尖头式喷嘴22或扁平式喷嘴23能够喷射吹扫介质以吹扫装置的待吹扫干燥除湿部位(如冷热台的样品观察窗)；
所述球状旋转调节结构211能够在从轴向到可旋转角度范围内的连续变化的方向上任意旋转，将气流引导到更大面积的区域内；所述尖头式喷嘴22和扁平式喷嘴23设有不同的尖端形状，用于喷射吹扫介质，提高喷射时吹扫气流的速度，改变吹扫气流的形状；所述尖头式喷嘴22的尖端为圆形小孔，吹出的高速气流束细且强劲，所需的气体流量较小；所述扁平式喷嘴23的尖端宽而扁平，气流吹出后形成一个高速的薄片状气流，气幕强度均匀，所需的气体流量较大。
较优地，所述旋转调节式喷头2能够沿着所述球状旋转调节结构211的中心轴线转动，引导气流流过旋转式喷头主体21，从尖头式喷嘴22或扁平式喷嘴23喷射流出。
较优地，所述尖头式喷嘴22和扁平式喷嘴23可根据使用需求选配，为提高效率，尖头式喷嘴22可以具有一个或多个喷口，喷口的位置和数量可根据需要设置，在此不做限制。
在本实施例中，所述气路分配器4包括一端设有针阀41的三通接头42、气体导管43、快插式接头44，所述针阀41能够调节、限制进气流量，防止流量过大损坏装置，所述气体导管43的两端与一端带有针阀41的三通接头42和快插式接头44相连接设置，引导气流；所述快插式接头44与进气口3紧密相连接设置，用于密闭连接气路，防止漏气；所述三通接头42还能够与吹扫介质相连通设置。
当进气口3对称设置为两个时，气体导管43也设置为两个，一端带有针阀41的三通接头42能够将进气气流均分为两路。
在本实施例中，所述固定连接架5设置为磁性底座。
以下实施例针对冷热台的样品观察窗的干燥除湿需求，利用上述环形吹扫干燥除湿装置进行工作；如图4、图5所示，本发明提出的两种干燥除湿方法的过程可以如下(，包括但不限于如下方法)：
1)氮气/高纯氮气吹扫法：
将环形吹扫干燥除湿装置安装好，即环形吹扫器1分别与(四个)旋转调节式喷头2、(两个)进气口3密闭连接，(两个)进气口3分别与气路分配器4(两条支路43)密闭连接，环形吹扫器1通过固定连接架5固定在待吹扫干燥的冷热台上；
将40L或其他规格的氮气或高纯氮气瓶61接上标准减压阀62，通过气体导管63连接至气路分配器4的三通接头42带有针阀41的一端，针阀41可以进一步控制进入环形吹扫器1的吹扫气的流量；打开减压阀62，并调节针阀41，将流量控制在1-3L/min；确保管路无漏气现象；
调节(四个)旋转调节式喷头2的角度和方向，确保吹扫气流能够完全覆盖冷热台的样品观察窗，防止样品观察窗的任何位置因环境空气中的水汽冷凝而起雾；将环形吹扫器1的中心区域开放性通道14与冷热台的样品观察窗对准，不影响从样品观察窗里观察、记录冷热台里的现象和过程。
2)环境空气吹扫法：
将环形吹扫干燥除湿装置安装好，即环形吹扫器1分别与(四个)旋转调节式喷头2、(两个)进气口3密闭连接，(两个)进气口3分别与气路分配器4(两条支路43)密闭连接，环形吹扫器1通过固定连接架5固定在待吹扫干燥的冷热台上；
将工作流量为3-6L/min的隔膜泵或无刷真空泵71的出气口依次与硅胶干燥管(长度50cm及以上)或Nafion干燥管72、颗粒物过滤器73连接，然后连接至气路分配器4的三通接头42带有针阀41的一端；打开隔膜泵或无刷真空泵71的电源；确保管路无漏气现象；
调节(四个)旋转调节式喷头2的角度和方向，确保吹扫气流能够完全覆盖冷热台的样品观察窗，防止样品观察窗的任何位置因环境空气中的水汽冷凝而起雾；将环形吹扫器1的中心区域开放性通道14与冷热台的样品观察窗对准，不影响从样品观察窗里观察、记录冷热台里的现象和过程。
本发明的相关检测结果如下：
根据露点温度计算公式1(适用温度范围为-45～60℃，不确定度为±0.04℃)：
Figure BDA0003284064190000111
以夏季室内温湿度条件(温度25℃，相对湿度80％)为例，其露点温度为21.4℃，即在该室内环境下，当冷热台的样品观察窗的温度降低至21.4℃时就会在观察窗的表面发生空气水汽冷凝起雾现象，严重干扰实验。
根据多年使用经验，当空气中水汽的露点温度低于5℃时，才能防止冷热台的样品观察窗表面起雾(冷热台的样品观察窗与半导体制冷台之间充满氮气，样品观察窗的实际温度远高于-30℃，但其表面的温度会随着半导体制冷台的温度降低而降低)。
当使用本发明提出的环形吹扫干燥除湿装置及氮气/高纯氮气吹扫法时，氮气(纯度99.5％)的露点温度为-43℃，高纯氮气(99.999％)的露点温度为-69℃，远远低于冷热台的温度，按照1L/min的标准流量计算，一瓶40L的氮气/高纯氮气可以连续工作12.5天(8小时/天)，低价、高效、安全、稳定。
当使用本发明提出的环形吹扫干燥除湿装置及环境空气吹扫法时，经过硅胶干燥管后，环境空气的相对湿度可降低至20％，对应的露点温度为0.5℃(温度25℃，相对湿度20％)，满足使用需求。
如图6所示，左图为在室内高湿度环境(温度27℃，相对湿度50％，露点温度15.7℃)下，冷热台的样品观察窗在实验过程中因环境空气中的水汽冷凝而起雾，遮挡住观察窗的视野，严重干扰高清摄像头对冷热台内部样品的观察和记录，甚至导致完全无法正常开展实验；右图为应用本发明提出的环形吹扫干燥除湿装置及方法时的冷热台的样品观察窗，无任何水雾，视野清晰明亮，且环形吹扫干燥除湿装置不会对样品观察窗的视野造成任何遮挡和阻碍，对高清摄像头无干扰和影响。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种应用于冷热台的环形吹扫干燥除湿装置，其特征在于：所述装置包括环形吹扫器(1)、旋转调节式喷头(2)、进气口(3)、气路分配器(4)、固定连接架(5)，所述环形吹扫器(1)通过固定连接架(5)能够与待吹扫干燥除湿的装置可拆卸相连接设置，所述旋转调节式喷头(2)沿圆周方向均布间隔设置于环形吹扫器(1)上，旋转调节式喷头(2)能够喷射吹扫介质以吹扫装置的待吹扫干燥除湿部位；
所述进气口(3)的输出端与环形吹扫器(1)相连接设置，进气口(3)的输入端与气路分配器(4)相连接设置，气路分配器(4)能够将吹扫介质均匀分配至进气口(3)中；
所述环形吹扫器(1)内设置有环形导气通道(12)，环形导气通道内能够传输吹扫介质，所述进气口(3)、旋转调节式喷头(2)均与环形导气通道(12)相连通设置。
2.根据权利要求1所述的应用于冷热台的环形吹扫干燥除湿装置，其特征在于：所述吹扫介质为氮气、高纯氮气、干燥后的空气、干燥的压缩空气。
3.根据权利要求1所述的应用于冷热台的环形吹扫干燥除湿装置，其特征在于：所述环形吹扫器(1)包括环形外壳(11)、环形导气通道(12)和环形内壳(13)，所述环形外壳(11)、环形内壳(13)均为环形且呈中心对称设置，所述环形内壳(13)同轴紧密设置在环形外壳(11)内，环形内壳(13)、环形外壳(11)之间形成环形密封腔体，该腔体为环形导气通道(12)；环形内壳(13)、环形外壳(11)的环形空腔相连通形成中心区域开放性通道(14)，其形状与待吹扫干燥除湿的装置的待吹扫干燥除湿部位的形状相匹配设置；
所述环形内壳(13)的内壁上设置有四个朝向环形空腔中心方向设置的喷头接口(131)，喷头接口(131)能够与旋转调节式喷头(2)相连接设置。
4.根据权利要求3所述的应用于冷热台的环形吹扫干燥除湿装置，其特征在于：所述环形外壳(11)和环形内壳(13)的连接方式为螺纹、凸轮、摩擦带；
或者，所述旋转调节式喷头(2)可拆卸设置在所述环形吹扫器的喷头接口(131)上，二者一一对应设置，数量与所述喷头接口(131)的数量一致；
或者，所述喷头接口(131)为均匀对称式设置，设置的数量为四个；
或者，所述环形吹扫器的环形导气通道(12)为首尾相连的环形风腔，气路外侧设有两个对称的导气端口，且该导气端口分别与两个进气口(3)相连接设置，气路内侧设有四个导气端口，且该导气端口分别与喷头接口(131)相连接设置；
或者，所述环形外壳(11)包括依次相连接设置的顶部(111)、外壁(112)和底部(113)；所述环形外壳的外壁(112)和底部(113)均设置有螺纹固定接口(114)，环形外壳的外壁(112)和底部(113)能够通过螺纹固定接口(114)与固定连接架(5)可拆卸安装在一起；
或者，所述进气口(3)对称设置为两个，两个进气口(3)均与环形外壳(11)紧密相连接设置；两个对称分布的进气口(3)、喷头接口(131)均与环形导气通道(12)紧密相连通设置；
或者，所述固定连接架(5)与所述环形外壳的外壁(112)或底部(113)相连接设置，用于将所述环形吹扫器(1)固定在冷热台等需要吹扫干燥除湿的装置上。
5.根据权利要求1所述的应用于冷热台的环形吹扫干燥除湿装置，其特征在于：所述旋转调节式喷头(2)包括旋转式喷头主体(21)、尖头式喷嘴(22)或扁平式喷嘴(23)，尖头式喷嘴(22)或扁平式喷嘴(23)活动设置在旋转式喷头主体(21)上，且能够绕旋转式喷头主体(21)转动；所述旋转式喷头主体(21)为带有球状旋转调节结构(211)的管状杆(212)，旋转式喷头主体(21)的一端与所述环形内壳(13)上的喷头接口(131)相连接设置，旋转式喷头主体(21)的另一端与尖头式喷嘴(22)或扁平式喷嘴(23)相连接设置，尖头式喷嘴(22)或扁平式喷嘴(23)能够喷射吹扫介质以吹扫装置的待吹扫干燥除湿部位；
所述球状旋转调节结构(211)能够在从轴向到可旋转角度范围内的连续变化的方向上任意旋转。
6.根据权利要求5所述的应用于冷热台的环形吹扫干燥除湿装置，其特征在于：所述旋转调节式喷头(2)能够沿着所述球状旋转调节结构(211)的中心轴线转动，引导气流流过旋转式喷头主体(21)，从尖头式喷嘴(22)或扁平式喷嘴(23)喷射流出；
或者，所述尖头式喷嘴(22)和扁平式喷嘴(23)可根据使用需求选配，或者，尖头式喷嘴(22)具有一个或多个喷口。
7.根据权利要求1所述的应用于冷热台的环形吹扫干燥除湿装置，其特征在于：所述气路分配器(4)包括一端设有针阀(41)的三通接头(42)、气体导管(43)、快插式接头(44)，所述针阀(41)能够调节、限制进气流量，所述气体导管(43)的两端与一端带有针阀(41)的三通接头(42)和快插式接头(44)相连接设置；所述快插式接头(44)与进气口(3)紧密相连接设置；所述三通接头(42)还能够与吹扫介质相连通设置。
8.根据权利要求1至7任一项所述的应用于冷热台的环形吹扫干燥除湿装置，其特征在于：所述固定连接架(5)设置为磁性底座。
9.如权利要求1至8任一项所述的应用于冷热台的环形吹扫干燥除湿装置在冷热台除湿方面中的应用。
10.利用如权利要求1至8任一项所述的应用于冷热台的环形吹扫干燥除湿装置进行冷热台的样品观察窗的干燥除湿的方法，其特征在于：步骤如下：
1)氮气/高纯氮气吹扫法：
将环形吹扫干燥除湿装置安装好，即环形吹扫器(1)分别与旋转调节式喷头(2)、进气口(3)密闭连接，进气口(3)分别与气路分配器(4)密闭连接，环形吹扫器(1)通过固定连接架(5)固定在待吹扫干燥的冷热台上；
将氮气或高纯氮气瓶61接上标准减压阀62，通过气体导管63连接至气路分配器(4)的三通接头(42)带有针阀(41)的一端，针阀41控制进入环形吹扫器(1)的吹扫气的流量；打开减压阀62，并调节针阀41，将流量控制在1-3L/min；确保管路无漏气现象；
调节旋转调节式喷头(2)的角度和方向，确保吹扫气流能够完全覆盖冷热台的样品观察窗，防止样品观察窗的任何位置因环境空气中的水汽冷凝而起雾；将环形吹扫器(1)的中心区域开放性通道(14)与冷热台的样品观察窗对准，不影响从样品观察窗里观察、记录冷热台里的现象和过程；
或者，步骤如下：
2)环境空气吹扫法：
将环形吹扫干燥除湿装置安装好，即环形吹扫器(1)分别与旋转调节式喷头(2)、进气口(3)密闭连接，进气口(3)分别与气路分配器(4)密闭连接，环形吹扫器(1)通过固定连接架(5)固定在待吹扫干燥的冷热台上；
将工作流量为3-6L/min的隔膜泵或无刷真空泵71的出气口依次与硅胶干燥管或Nafion干燥管72、颗粒物过滤器73连接，然后连接至气路分配器(4)的三通接头(42)带有针阀(41)的一端；打开隔膜泵或无刷真空泵71的电源；确保管路无漏气现象；
调节旋转调节式喷头(2)的角度和方向，确保吹扫气流能够完全覆盖冷热台的样品观察窗，防止样品观察窗的任何位置因环境空气中的水汽冷凝而起雾；将环形吹扫器(1)的中心区域开放性通道(14)与冷热台的样品观察窗对准，不影响从样品观察窗里观察、记录冷热台里的现象和过程。
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