CN108645943A - 快速加热的气相色谱仪柱箱 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快速加热的气相色谱仪柱箱，涉及气相色谱仪技术领域，其技术方案要点是：包括箱体、设置于箱体内的色谱柱，所述箱体内还设置有内加热丝和外加热丝，所述内加热丝、外加热丝、色谱柱均弯曲呈螺旋形，所述内加热丝、外加热丝、色谱柱形成的螺旋的轴线均同轴；所述色谱柱位于外加热丝形成的螺旋腔内，所述外加热丝与色谱柱之间留有外间隙；所述内加热丝位于色谱柱形成的螺旋腔内，所述内加热丝与色谱柱之间留有内间隙，所述外加热丝、内加热丝与电源电连接。气相色谱仪可对空气中的苯系物进行测定，本柱箱的色谱柱受热较快且受热均匀，即使设备处于冷态时，也无须长时间等待即可开始检测；且色谱柱的温度能够精确调控。

Description

快速加热的气相色谱仪柱箱
技术领域
本发明涉及气相色谱仪技术领域，特别涉及一种快速加热的气相色谱仪柱箱。
背景技术
气相色谱仪是测定混合物中的组分的仪器设备，测定时，将分析样品在进样口中气化后，由载气带入色谱柱，根据混合物中各组分有不同保留性能的特点，使各组分分离，依次导入检测器，以得到各组分的检测信号。按照导入检测器的先后次序，经过对比，可以区别出组分，根据峰高度或峰面积可以计算出各组分含量，通常采用的检测器有热导检测器、火焰离子化检测器等。为了使试料气体以规定的温度通过色谱柱内，通常采用柱箱进行加热，柱箱将色谱柱收容于内部，对色谱柱的温度进行调节。
现有申请公布号为CN103293254A的中国发明专利申请公开了一种气相色谱装置，包括柱式加热炉、试料气化室、载气供给部、检测器、控制部及氢气检测传感器，柱式加热炉内配置有色谱柱、加热器和径流式风扇。
柱式加热炉即柱箱，但现有的柱箱的加热器偏置于箱内一端，且需要风扇对箱内热量进行搅匀，加热速度较慢，设备处于冷态时需要等待较长时间才能进行检测。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种快速加热的气相色谱仪柱箱，具有加热速度快的优势。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种快速加热的气相色谱仪柱箱，包括箱体、设置于箱体内的色谱柱，所述箱体内还设置有内加热丝和外加热丝，所述内加热丝、外加热丝、色谱柱均弯曲呈螺旋形，所述内加热丝、外加热丝、色谱柱形成的螺旋的轴线均同轴；所述色谱柱位于外加热丝形成的螺旋腔内，所述外加热丝与色谱柱之间留有外间隙；所述内加热丝位于色谱柱形成的螺旋腔内，所述内加热丝与色谱柱之间留有内间隙，所述外加热丝、内加热丝与电源电连接。
通过上述技术方案，进行加热时，在色谱柱的一端注入试样，同时启动内加热丝和外加热丝的电源；由于内加热丝和外加热丝分别紧靠色谱柱，且螺旋形增加了受热面积，所以色谱柱的受热较快且受热均匀，无需另设风扇对箱体内的空气进行搅拌；即使设备处于冷态时，也无须长时间等待即可开始检测。
优选的，所述色谱柱形成的螺旋线之间留有加热间隙，所述外加热丝形成的螺旋线正对加热间隙。
通过上述技术方案，外加热丝发热时，外加热丝的热辐射能直接作用于色谱柱的相邻管线上，色谱柱的温度提升较快且受热均匀。
优选的，所述外间隙内设置有外隔架，所述外隔架将外加热丝和色谱柱分隔；所述内间隙内设置有内隔架，所述内隔架将色谱柱和内加热丝分隔。
通过上述技术方案，外隔架将外加热丝和色谱柱分隔，内隔架将内加热丝和色谱柱分隔，避免三者发生直接接触导致色谱柱局部温度过高。
优选的，所述外加热丝和内加热丝分别由两个电源进行独立加热，两个电源能独立调节输出至外加热丝或内加热丝上的电压。
通过上述技术方案，由于用于加热内加热丝、外加热丝的两个电源均能独立调节输出至外加热丝或内加热丝上的电压，则外加热丝、内加热丝的温度均可独立调节，从而精确控制色谱柱的温度。
优选的，所述外加热丝上固定有外温度传感器，所述内加热丝上固定有内温度传感器，所述色谱柱上固定有中温度传感器；所述箱体上设置有用于显示外温度传感器、中温度传感器、内温度传感器检测到的温度的显示装置。
通过上述技术方案，通过显示装置显示的三个温度传感器检测到的温度，相关人员能够直观地了解内加热丝、外加热丝和色谱柱的温度，便于对色谱柱温度的控制。
优选的，所述箱体内壁设置有隔热层。
通过上述技术方案，隔热层用于减少箱体内外的热交换，降低能源损耗。
优选的，所述内加热丝能沿其螺旋的轴线方向进行滑动，所述箱体上设置有用于驱动内加热丝滑动的驱动机构。
通过上述技术方案，驱动机构通过驱动内加热丝移动，从而改变内加热丝位于色谱柱的螺旋腔内的长度。当色谱柱内的试样刚进入箱体内时，首先由外加热丝进行加热，当试样到达外加热丝和内加热丝之间时由两个加热丝共同加热。这样设置用于针对某些对温度变化过于敏感的试样，使加热温度形成两个梯度供试样加热，试样的温度逐步提升，试样不易产生质变，扩大了气相色谱仪的适用范围。
优选的，所述驱动机构包括转动设置在箱体内的调节杆，所述调节杆与箱体螺纹连接，所述调节杆的端部穿出箱体并设置有手轮；所述调节杆与内加热丝的螺旋轴线同轴，所述内加热丝上固定有安装架，所述调节杆上开设有与安装架配合的转槽，所述内加热丝能相对于调节杆转动，而无法相对于调节杆产生轴向移动。
通过上述技术方案，正常情况下，内加热丝在安装架、调节杆的支撑作用下处于其安装位置；转动手轮时，手轮带动调节杆转动，调节杆在与箱体的螺纹连接作用下产生轴向移动，调节杆进而通过安装架驱使内加热丝移动。
优选的，所述调节杆上同轴固定有主动齿轮，所述箱体上滑动设置有齿条，所述齿条由主动齿轮驱动滑动，所述齿条上设置有指针。
通过上述技术方案，当调节杆转动时，调节杆在驱使内加热丝移动的同时，调节杆通过主动齿轮驱动齿条滑动，从而改变指针的位置。由于指针的位置与内加热丝的位置为线性关系，则用户能通过指针的位置方便地推断出内加热丝与色谱柱之间的相对位置，便于对加热温度梯度的把控。
综上所述，本发明对比于现有技术的有益效果为：
1、色谱柱的受热较快且受热均匀，无需设置风扇；
2、通过设置内隔架和外隔架，防止色谱柱局部温度过高；
3、色谱柱的温度能够精确调控，且能显示外加热丝、内加热丝、色谱柱的温度；
4、通过设置驱动机构，能使加热温度形成两个梯度。
附图说明
图1为实施例的快速加热的气相色谱仪柱箱的立体图，主要突出本柱箱的外部结构；
图2为图1的A-A剖视图，主要突出本柱箱的内部结构；
图3为柱箱内部的***图，主要突出外隔架、安装架的结构。
附图标记：1、箱体；2、色谱柱；3、内加热丝；4、外加热丝；11、隔热层；21、接口；41、外间隙；411、外隔架；22、加热间隙；31、内间隙；311、内隔架；5、调节杆；51、手轮；52、主动齿轮；53、安装架；531、安装孔；54、转槽；61、外温度传感器；62、中温度传感器；63、内温度传感器；6、显示装置；71、从动齿轮；72、齿条；721、指针。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
如图1和图2所示，一种快速加热的气相色谱仪柱箱，包括箱体1、设置于箱体1内的色谱柱2，箱体1内还设置有内加热丝3和外加热丝4，内加热丝3、外加热丝4、色谱柱2均弯曲呈螺旋形且形成的螺旋轴线均同轴。
箱体1为长方体形，箱体1上设有可供开关的箱门，箱体1的内壁贴附设置有石棉材质的隔热层11，隔热层11用于减少箱体1内外的热交换。色谱柱2的两端向上延伸至箱体1的内顶部，箱体1的外顶部设置有分别与色谱柱2的两端连通的接口21，两个接口21用于分别输入、输出试样。
如图2和图3所示，外加热丝4、色谱柱2、内加热丝3形成的螺旋直径依次减小，色谱柱2位于外加热丝4形成的螺旋腔内，且外加热丝4与色谱柱2之间留有外间隙41。外间隙41内设置有外隔架411，外隔架411的材料为耐高温树脂，外隔架411将外加热丝4和色谱柱2分隔，避免两者直接接触导致色谱柱2局部温度过高。色谱柱2形成的螺旋线之间留有加热间隙22，外加热丝4形成的螺旋线正对加热间隙22。外加热丝4由穿设有电阻丝的铜管制成，其两端与箱体1内壁固定连接，外加热丝4由独立的电源供电进行发热。外加热丝4发热时，外加热丝4的热辐射能直接作用于色谱柱2的相邻管线上，色谱柱2的温度提升较快。
内加热丝3位于色谱柱2形成的螺旋腔内，内加热丝3与色谱柱2之间留有内间隙31。内间隙31内设置有内隔架311，内隔架311的材料也为耐高温树脂，内隔架311通过静摩擦力与色谱柱2固定，内隔架311将内加热丝3和色谱柱2分隔，避免两者直接接触导致色谱柱2局部温度过高。内加热丝3也由穿设有电阻丝的铜管制成，内加热丝3能沿其螺旋的轴线方向进行滑动，箱体1上设置有用于驱动内加热丝3滑动的驱动机构。
如图1和图2所示，驱动机构包括转动设置在箱体1内的调节杆5，调节杆5与内加热丝3的螺旋轴线同轴，调节杆5的一端与箱体1螺纹连接并穿出箱体1，其端部固定有手轮51；调节杆5的另一端也穿出箱体1，其端部同轴固定有主动齿轮52。内加热丝3上固定有安装架53，安装架53的中心开设有安装孔531，调节杆5的外侧壁开设有环形的转槽54，安装架53通过安装孔531套设于转槽54处，内加热丝3能相对于调节杆5转动，而无法相对于调节杆5产生轴向移动。
正常情况下，内加热丝3在安装架53、调节杆5的支撑作用下处于其安装位置。转动手轮51时，手轮51带动调节杆5转动，调节杆5在与箱体1的螺纹连接作用下产生轴向移动，从而改变内加热丝3位于色谱柱2的螺旋腔内的长度。当色谱柱2内的试样刚进入箱体1内时，首先由外加热丝4进行加热，当试样到达外加热丝4和内加热丝3之间时由两个加热丝共同加热。这样设置用于针对某些对温度变化过于敏感的试样，使加热温度形成两个梯度供试样加热，试样的温度逐步提升，试样不易产生质变，扩大了气相色谱仪的适用范围。
内加热丝3的两端通过导线与独立的电源电连接。用于加热内加热丝3、外加热丝4的两个电源均能独立调节输出至外加热丝4或内加热丝3上的电压，则外加热丝4、内加热丝3的温度均可独立调节，从而精确控制色谱柱2的温度。
如图1和图3所示，外加热丝4上固定有外温度传感器61，内加热丝3上固定有内温度传感器63，色谱柱2上固定有中温度传感器62；箱体1的外顶壁上设置有用于显示外温度传感器61、中温度传感器62、内温度传感器63检测到的温度的显示装置6。通过显示装置6显示的三个温度传感器检测到的温度，相关人员能够直观地了解内加热丝3、外加热丝4和色谱柱2的温度，便于对色谱柱2温度的控制。
箱体1位于主动齿轮52的侧壁上转动设置有从动齿轮71，从动齿轮71与主动齿轮52啮合，其中主动齿轮52的厚度大于从动齿轮71，当主动齿轮52沿其轴向移动时，两个齿轮仍能保持啮合状态。箱体1上滑动设置有与从动齿轮71啮合的齿条72，齿条72上固定有指针721。当调节杆5转动时，调节杆5在驱使内加热丝3移动的同时，调节杆5通过主动齿轮52、从动齿轮71的啮合作用驱动齿条72滑动，从而改变指针721的位置。由于指针721的位置与内加热丝3的位置为线性关系，则用户能通过指针721的位置方便地推断出内加热丝3与色谱柱2之间的相对位置，便于对加热温度梯度的把控。
进行加热时，在色谱柱2的一端注入试样，同时启动内加热丝3和外加热丝4的电源。由于内加热丝3和外加热丝4分别紧靠色谱柱2，且螺旋形增加了受热面积，所以色谱柱2的受热较快且受热均匀，无需另设风扇对箱体1内的空气进行搅拌；即使设备处于冷态时，也无须长时间等待即可开始检测。
以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (9)

1.一种快速加热的气相色谱仪柱箱，包括箱体(1)、设置于箱体(1)内的色谱柱(2)，其特征是：所述箱体(1)内还设置有内加热丝(3)和外加热丝(4)，所述内加热丝(3)、外加热丝(4)、色谱柱(2)均弯曲呈螺旋形，所述内加热丝(3)、外加热丝(4)、色谱柱(2)形成的螺旋的轴线均同轴；所述色谱柱(2)位于外加热丝(4)形成的螺旋腔内，所述外加热丝(4)与色谱柱(2)之间留有外间隙(41)；所述内加热丝(3)位于色谱柱(2)形成的螺旋腔内，所述内加热丝(3)与色谱柱(2)之间留有内间隙(31)，所述外加热丝(4)、内加热丝(3)与电源电连接。
2.根据权利要求1所述的快速加热的气相色谱仪柱箱，其特征是：所述色谱柱(2)形成的螺旋线之间留有加热间隙(22)，所述外加热丝(4)形成的螺旋线正对加热间隙(22)。
3.根据权利要求1所述的快速加热的气相色谱仪柱箱，其特征是：所述外间隙(41)内设置有外隔架(411)，所述外隔架(411)将外加热丝(4)和色谱柱(2)分隔；所述内间隙(31)内设置有内隔架(311)，所述内隔架(311)将色谱柱(2)和内加热丝(3)分隔。
4.根据权利要求1所述的快速加热的气相色谱仪柱箱，其特征是：所述外加热丝(4)和内加热丝(3)分别由两个电源进行独立加热，两个电源能独立调节输出至外加热丝(4)或内加热丝(3)上的电压。
5.根据权利要求4所述的快速加热的气相色谱仪柱箱，其特征是：所述外加热丝(4)上固定有外温度传感器(61)，所述内加热丝(3)上固定有内温度传感器(63)，所述色谱柱(2)上固定有中温度传感器(62)；所述箱体(1)上设置有用于显示外温度传感器(61)、中温度传感器(62)、内温度传感器(63)检测到的温度的显示装置(6)。
6.根据权利要求1所述的快速加热的气相色谱仪柱箱，其特征是：所述箱体(1)内壁设置有隔热层(11)。
7.根据权利要求1所述的快速加热的气相色谱仪柱箱，其特征是：所述内加热丝(3)能沿其螺旋的轴线方向进行滑动，所述箱体(1)上设置有用于驱动内加热丝(3)滑动的驱动机构。
8.根据权利要求7所述的快速加热的气相色谱仪柱箱，其特征是：所述驱动机构包括转动设置在箱体(1)内的调节杆(5)，所述调节杆(5)与箱体(1)螺纹连接，所述调节杆(5)的端部穿出箱体(1)并设置有手轮(51)；所述调节杆(5)与内加热丝(3)的螺旋轴线同轴，所述内加热丝(3)上固定有安装架(53)，所述调节杆(5)上开设有与安装架(53)配合的转槽(54)，所述内加热丝(3)能相对于调节杆(5)转动，而无法相对于调节杆(5)产生轴向移动。
9.根据权利要求8所述的快速加热的气相色谱仪柱箱，其特征是：所述调节杆(5)上同轴固定有主动齿轮(52)，所述箱体(1)上滑动设置有齿条(72)，所述齿条(72)由主动齿轮(52)驱动滑动，所述齿条(72)上设置有指针(721)。
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