CN2720443Y - 微型毛细管柱加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种微型毛细管柱加热装置，它由毛细管柱层、导热层、加热层、内保温层、外保温层、热敏测温元件和外壳构成，具有体积小、加热均匀的优点，能够对毛细管柱进行快速升温、恒温和降温，并可方便地安装和更换毛细管柱。本实用新型特别适用于使用毛细管柱的微型色谱仪器。

Description

微型毛细管柱加热装置

技术领域

本实用新型涉及了使用毛细管柱的分析领域，特别是毛细管气相色谱领域，具体为一种用于毛细管柱加热的装置。

背景技术

色谱作为一种现代成熟的分离分析手段，已广泛应用于有机物分析、化工产品质量监控、食品检测、环境监测和药物分析等领域。气相色谱是一类重要的色谱分析方法，传统的气相色谱仪由于体积庞大、功耗巨大而不易于携带，难以满足现场实时分析的要求，因此气相色谱仪的微型化意义重大。实现气相色谱仪微型化的主要技术难题之一在于色谱柱加热装置的微型化，即如何将传统气相色谱仪中大体积、大功率的炉温箱微缩为可进行快速、精确温控的微型加热装置。目前出现的微型气相色谱仪多采用对毛细管柱直接加热的方式，如加热板加热、表面导电涂层加热以及同轴套管加热等，这些方式难以达到毛细管柱的快速、均匀升温，毛细管柱易损耗且不易更换。

发明内容

本实用新型设计了一种主要用于毛细管柱加热的微型装置。该装置能够对毛细管柱进行快速升温、恒温和降温，具有体积小，加热均匀的优点，拆装方便，可根据需要方便地更换毛细管柱。

本实用新型由毛细管柱层、导热层、加热层、内保温层、外保温层、热敏测温元件和外壳构成。导热层为有一定高度和壁厚的圆柱环。毛细管柱被绕制成一定直径的圆环后依靠环自身张力紧贴于导热层内壁，形成毛细管柱层。加热层紧贴于导热层外壁。毛细管层的内圈和加热层的外圈各放置一保温材料，形成内、外两个保温层。外壳支撑着导热层和保温层，并固定一风扇以助于散热。

本实用新型提供的微型毛细管柱加热装置，主要特征是使用一导热层对毛细管柱进行加热。导热层的内壁紧贴毛细管柱层，外壁紧贴加热层。导热层将加热层的热量均匀地传递至毛细管柱，升温速率可达8℃/s。

本实用新型提供的导热层是由热的良导体制成的圆柱环，具体材料可以是金属(如金、银、铜、铁、铝等)、合金、硅等。该导热层的直径在10～500mm之间，外径比内径大0.1～10mm，高为1～50mm。

本实用新型提供的毛细管柱层紧贴于导热层内壁。毛细管柱的长度可根据导热环的大小在50米范围内变化，以满足不同的实际需求。

本实用新型提供的加热层紧贴于导热层外壁，加热层可采用电热丝为加热源，也可采用热辐射或高频电流等方式实现加热。

本实用新型提供的保温层由石棉、四氟材料等耐高温的热的不良导体制成。保温层有内、外两层，均为与导热层同轴的圆柱环，厚度为0.1～10mm。内保温层位于毛细管柱层内圈，其直径由毛细管柱层直径决定。外保温层位于加热层外圈，其内壁和加热层外壁间距0.1～10mm。

本实用新型采用热敏元件(如铂电阻等)对导热层和毛细管柱层进行温度测量。

本实用新型提供的外壳具有固定和保护柱系统的作用，可以对保温层及导热层的位置加以固定。外壳上还附有一微型风扇，可有助于降温时的散热。

本实用新型制作简单，能适用于不同规格的毛细管柱。在该装置中，毛细管柱层依靠自身张力紧贴于导热层内壁，这样既固定了毛细管柱，又保证了热传递的均匀性。本实用新型拆装方便，可以根据具体需要安装或更换不同的毛细管柱，且在本实用新型的加热方式下，毛细管柱不易损耗。

附图说明

图1是本实用新型的俯视示意图(不包括外壳)。

图2是本实用新型沿中轴线的剖面示意图(不包括外壳)。

图3是本实用新型的一个实例的升温曲线(50～320℃，升温速率6.67℃/s)。

图中标号为：1是内保温层，2是毛细管柱层，3是导热层，4是加热层，5是外保温层。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本实用新型，但不限于该实施例。

实施例：

1)加工一外径为68.5mm，内径为67.5mm，高12mm的铝质圆柱环作为导热层。

2)取一根长5m，内径为0.25mm的石英毛细管柱，将其沿导热层内壁螺旋盘绕，紧贴导热层内壁均匀排布，构成毛细管柱层，毛细管柱两端沿导热层的切线方向引出。

3)将镍铬电热丝(宽2mm，厚0.25mm，电阻为8欧姆/米)沿导热层外壁螺旋缠绕，紧贴导热层外壁均匀排布，构成加热层。

4)用厚度为2.5mm的石棉制作内、外保温层：外保温层位于加热层的外圈，距离加热层2.5mm，外径为79mm，内径为74mm，高为12mm；内保温层位于毛细管柱层的内圈，紧靠毛细管柱层，直径为62.5mm，高为12mm。内、外保温层以及导热层均通过外壳上的槽道加以固定。

5)将热敏测温元件(如铂电阻)置于导热层上。

将该实施例装置与温度控制电路连接，测得的升温曲线如附图3所示。

Claims (9)

1.一种微型毛细管柱加热装置，由毛细管柱层(2)、导热层(3)、加热层(4)、内保温层(1)、外保温层(5)、热敏测温元件和外壳构成。

2.根据权利要求1所述的微型毛细管柱加热装置，其特征是毛细管柱层紧贴于导热层内壁，加热层紧贴于导热层外壁，内保温层位于毛细管柱层内圈，外保温层位于加热层外圈。毛细管柱层、导热层、加热层以及内、外保温层均为同轴圆柱环。

3.根据权利要求1所述的微型毛细管柱加热装置，其特征是导热层是一圆柱环，其内径为10～500mm，外径比内径大0.1～10mm，高为1～50mm。

4.根据权利要求1所述的微型毛细管柱加热装置，其特征是导热层是由导热性能良好的材料制成。

5.根据权利要求1所述的微型毛细管柱加热装置，其特征是毛细管柱被绕制成一定直径的圆环后依靠自身张力紧贴于导热层内壁。

6.根据权利要求1所述的微型毛细管柱加热装置，其特征是加热层的材料是电热丝、吸收热辐射致热的材料或吸收电磁波致热的材料。

7.根据权利要求1所述的微型毛细管柱加热装置，其特征是内、外保温层的材料是耐高温、绝热性能良好的材料。

8.根据权利要求4所述的微型毛细管柱加热装置，其特征是：所述导热性能良好的材料可以是金属、合金、硅及其组合。

9.根据权利要求7所述的微型毛细管柱加热装置，其特征是：所述耐高温、绝热性能良好的材料，可以是石棉、四氟材料及其组合。

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