CN201903535U - 一种色谱柱快速加热装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种色谱柱快速加热装置。从外向内依次包括同轴设置的金属外筒、外绝缘层、内绝缘层和金属内筒，它们均为筒状结构，于外绝缘层、内绝缘层的内绝缘层上缠绕有电加热丝，电加热丝与外部电源相连；色谱柱的柱管缠绕于金属外筒外表面上。于内筒的一端设有风扇，用于色谱柱的快速冷却。该装置加热速率快，降温速率快，结构简单，易于拆卸和更换色谱柱，体积小，重量轻，特别适合作为便携式气相色谱仪和快速气相色谱的色谱柱加热装置。
Description
技术领域：
本实用新型设计一种色谱柱快速加热装置，尤其涉及一种在便携式气相色谱仪和快速气相色谱仪中使用的色谱柱快速加热装置。
技术背景：
气相色谱仪是一种对挥发性和半挥发性有机化合物的分离和分析的仪器，有分析速度快，样品用量少，灵敏度高等优点。广泛应用于环境科学、生命科学、材料科学等领域。复杂的化合物在载气的载带下经色谱柱实现不同组分的分离，这个过程是建立在吸附、分配、离子交换、亲和力和分子尺寸等基础上的。经过分离的组分以气态分子与载气分子相混合的状态从柱后流出，进入气相色谱检测器，将得到的电信号转换为浓度，根据保留时间和峰高/峰面积等方法实现样品的定性和定量。
色谱柱是气相色谱仪的核心部分，对复杂的混合物进行分离。色谱柱，分为不锈钢(或玻璃)填充柱和石英(或不锈钢)毛细管柱两种，柱内填充或内壁涂渍固定相。
在气相色谱仪工作时，需要对色谱柱进行加热。柱温是色谱柱的重要参数之一，影响到色谱柱的分离效能和分析速度。柱温升高使载气速度加快，有利于提高柱效；但温度过高会使纵向扩散增加，降低柱效。色谱柱的加热方式主要有两种：恒温方式和程序升温方式。柱恒温方式省去了温度平衡和冷却的时间，可以加快分析速度，但仅适用于极少数的GC分析；现实应用中，约80％以上的GC分析都使用程序升温方式。要实现快速的程序升温，最大允许加热速度和冷却时间都是重要的参数。
目前色谱柱的加热系统主要有两种方式：一种是将色谱柱置于柱箱中，将柱箱内部整体加热，这种方式柱箱体积较大，且功耗大；另一种方式是将电热丝同轴或平行缠绕于色谱柱上，给电热丝通电对色谱柱进行加热，该方法存在降温速率慢，功率较大等缺点。
实用新型内容
本实用新型提供了一种色谱柱的快速加热装置。
该装置从外向内依次包括同轴设置的金属外筒、外绝缘层、内绝缘层和金属内筒，它们均为筒状结构。金属外筒材料应为导热系数大的材料，可选择为铝、铁或不锈钢。外绝缘层和内绝缘层应为柔软、易加工的材料，可选择云母、玻璃丝布。
于外绝缘层和内绝缘层之间缠绕有电加热丝，电加热丝的种类根据加热的所需功率计算得到的电阻值来选择不同的材料。电加热丝与外部电源相连。通过调节外部电源的电压使加热丝在不同功率下工作，有效控制该快速加热装置的加热速率。
供加热的毛细管柱为不锈钢毛细管柱或铜毛细管柱。其柱管单层、螺旋状均匀地缠绕于金属外筒外表面上，使色谱柱加热快速、均匀。
缠绕于金属外筒的色谱柱外侧包裹有保温层，材料可选用岩棉、玻璃棉、硅酸铝、硅酸钙或复合硅酸盐。
外绝缘层和金属外筒上之间固定有感温元件，如K型热电偶、J型热电偶、Pt100或Pt1000，用于色谱柱温度的实时监测。该感温元件外接温控系统，可实现色谱柱的程序升温。温控系统可以是PID温控或PID模糊控制温控系统。
于内筒的一端设有无刷轴流风扇，无刷轴流风扇的出风口与内筒的轴线相垂直，用于色谱柱的快速冷却。
该装置加热速率快，降温速率快，结构简单，易于拆卸和更换色谱柱，体积小，重量轻，特别适合作为便携式气相色谱仪和快速气相色谱的色谱柱加热装置。
附图说明
图1本实用新型提供的色谱柱的快速加热装置立体图；
图2本实用新型提供的色谱柱的快速加热装置俯视图。
具体实施方式
图1和2给出了一种色谱柱的快速加热装置。该装置从内向外依次包括同轴设置的金属内筒1、内绝缘层2、外绝缘层4和金属外筒5，它们均为筒状结构。金属外筒5材料应为导热系数大的材料，可选择为铝、铁或不锈钢。内绝缘层2和外绝缘层4选择云母，柔软、易加工定形。
于内绝缘层2和外绝缘层4之间缠绕有电加热丝3，电加热丝3的种类根据加热的所需功率计算得到的电阻值来选择不同的材料。电加热丝3与外部电源7相连。通过调节外部电源的电压使加热丝在不同功率下工作，有效控制该快速加热装置的加热速率。
供加热的毛细管柱为不锈钢毛细管柱或铜毛细管柱。其柱管单层、螺旋状均匀地缠绕于金属外筒外表面上，使色谱柱加热快速、均匀。
缠绕于金属外筒的色谱柱外侧包裹有保温层6，材料用玻璃棉。
外绝缘层4和金属外筒5上之间固定有感温元件热电偶，用于色谱柱温度的实时监测。该感温元件外接温控系统PID模糊控制温控系统，可实现色谱柱的程序升温。
于内筒的一端设有无刷轴流风扇8，无刷轴流风扇的出风口与内筒的轴线相垂直，用于色谱柱的快速冷却。
Claims (7)
1.一种色谱柱快速加热装置，其特征在于：从外向内依次包括同轴设置的金属外筒、外绝缘层、内绝缘层和金属内筒，它们均为筒状结构，于外绝缘层和内绝缘层之间缠绕有电加热丝，电加热丝与外部电源相连；色谱柱的柱管缠绕于金属外筒外表面上。
2.如权利要求1所述的快速加热装置，其特征在于：
色谱柱的柱管单层、螺旋状均匀地缠绕于金属外筒外表面上。
3.如权利要求1或2所述的快速加热装置，其特征在于：所述缠绕于金属外筒的色谱柱外侧包裹有保温层。
4.如权利要求1所述的快速加热装置，其特征在于：所述的毛细管柱为不锈钢毛细管柱或铜毛细管柱；所述金属外筒材料可选择为铝、铁或不锈钢。
5.如权利要求1所述的快速加热装置，其特征在于：所述的外绝缘层和金属外筒上之间固定有感温元件，用于色谱柱温度的实时监测。
6.如权利要求5所述的快速加热装置，其特征在于：所述的感温元件外接温控系统，可实现色谱柱的程序升温。
7.如权利要求1所述的快速加热装置，其特征在于：于内筒的一端设有风扇，风扇的出风口与内筒的轴线相垂直，用于色谱柱的快速冷却。
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