Термостат хроматографа Советский патент 1989 года по МПК G01N30/56 

114

Изобретение относится к приборостроению, в частности к термостатам для хроматографов.

Цель изобретения - понижение температурного градиента в объеме, за- нимаемом хроматографической колонкой, и увеличение надежности термостата.

На фиг.1 изображен термостат со снятой дверцей, общий вид; на фиг,2 - разрез А-А на фиг.1; на 4«г.З - разрез Б-Б на фиг.1.

Термостат размещен в каркасе 1 прибора и содержит корпус 2 с дверкой 3 и крышкой 4, на которой закреплены хроматографические колонки 5, расположенные в равномерном кольцевом зазоре 6, образованном стенками камеры 7 термостата и тонкостенным полым цилиндром 8, который закреплен на стенке 9 центробежного вентилятора 10 соосно с его валом 11, Вентилятор 10 содержит также вторую стенку 12, всасывающие сопла 13 и 14, выполненные в стенках 9 и 12 соответственно, сдвоенную крыльчатку 15 с перегородкой 16 и двигатель 17, закрепленный на основа

НИИ 18, соединенном с каркасом t .прибора и корпусом 2 термостата. По периметру вентилятора 10 расположен нагреватель 19. Между кольцевым зазором 6 и нагревателем 19 имеется смесительная камера 20, в которой происходит вьфавнивание (усреднение) температурй воздуха в воздушном потоке, создаваемом вентилятором 10. На основании 18 соосно с валом 11 вентилятора 10 закреплена втулка 21, по которой передвигается заслонка 22, установленная в канале 23 корпуса 2, Канал 23 предназначен для подачи холодного воздуха в камеру 7, В верхней части корпуса 2 расположен канал 24, предназначенный для сброса горячего воздуха из камеры 7, Канал 24 перекрывается заслонкой 25. На втором конце вала t1 двигателя 17 вентилятора 10 установлен осевой вентилятор 26, помещенный в канал 27 каркаса 1 прибора. Вентилятором 26 производится удаление из внутреннего объема прибора воздуха, нагреваемого наружными стенками термостата, и нагретого воздуха,выбрасываемого из камеры 7 термостата.

Термостат работает следующим образом.

5

0

0

5

0

5

0

5

Воздух, всасываемый при вращении крыльчатки 15 вентилятора 10 из внутреннего объема полого цилиндра 8, проходит через всасывающее сопло 13 в стенке 9 вентилятора 10 и выбрасывается к,концам крыльчатки 15. Затем воздух подогревается, проходя через нагреватель 19, и попадает в смесительную камеру 20, где происходит перемешивание воздуха. Равномерно подогретьш воздух из смесительной камеры 20 попадает в равномерный кольцевой зазор 6, образованный полым цилиндром 8 и стенками камеры 7, Из кольцевого зазора 6 Воздух через зазор между торцом полого цилиндра 8 и дверкой 3 поступает во внутреннюю часть полого цилиндра 8, откуда вновь поступает в вентилятор 10, и цикл повторяется Объем перекачиваемого вентилятором to воздуха составляет 15-20 объемов камеры 7 термостата в минуту. Температура воздуха, выходящего в кольцевой зазор 6 из смесительной камеры 20, одинакова по всему периметру смесительной камеры 20 и кольцевого зазора 6, так как нагреватель 19 выполнен в виде кольца, охватывающего вентилятор 10, и количество тепла, вьзделяемое в единицу времени на единице длины нагревателя 19, одинаково по всему его периметру. Отсутствие градиента температур по периметру .колонки 5 и разности температур колонки 5 и воздуха в камере 7 достигается за счет обеспечения одинаковых условий теплообмена и интенсификации теплообмена между колонкой 5 и воздухом по всему периметру колонки. Одинаковые условия теплообмена по всему периметру колонки 5 обеспечены тем, что она размещена в середине кольцевого зазора 6 и обдувается равномерньм интенсивным потоком воздуха, имеющим одинаковую скорость и температуру по всему периметру кольцевого зазора б, Схема циркуляции воздушного потока в камере 7 показана стрелками на фиг,2,

Поддержание в камере 7 температур от 80°С до температуры, превышающей температуру окружающей среды на 10-15 0, осуществляется следующим образом. Заслонка 22, расположенная в канале 23, открывается, А заслонка 25, установленная в -канале 24,

остается закрытой. Соединение всасывающего сопла 14 вентилятора 10 с атмосферой приводит к повышению давления в камере 7, за счет чего чере неплотности в уплотнениях двери 3, крышки 4 и специально сформированны зазоры между корпусом 2 и заслон- кой 25 небольшая часть теплового водуха сбрасывается из камеры 7 в атмосферу. Количество тепла, уносимого сбрасываемым воздухом, соответствует количеству тепла, отдаваемого в камеру 7 испарителем и детектором (не показаны), нагретыми до максимальной рабочей температуры, т.е. температура испарителя и детектора не влияет на работу термостата в данном диапазоне температур. Небольшое количество холодного воздуха, поступающего в камеру 7 через канал 23, проходя через нагреватель 19, подогревается и в смесительной камере 20 перемешивается с потоком воздуха, циркулирующего в камере 7. При необходимости поддержания температур, близких к комнатной, от- крьтаются заслонки 22 и 25 одновременно.

Охлаждение термостата осуществляется следуюо им образом. Заслонки 22 и 25 открываются, и за счет разрежения, создаваемого второй половиной крыльчатки 15 вентилятора Ю, холодньй воздух через всасывающее сопло 14, канал 23 и сообщающийся с атмосферой зазор между задней стенкой корпуса 2 и основанием 18 поступает в камеру 7 термостата. Горячий воздух за счет давления, создаваемого вентилятором 10, выбрасывается из камеры 7 через канал 24. Три четверти объема поступающего холодного в.оздуха продувается через камеру 7 термостата, охлалодая ее, а одна четверть вместе с горячим воздухом выбрасывается из камеры 7 через канал 24. Благодаря высокой производительности вентилятора 10 происходит интенсивная продувка камеры 7 холодн ым воздухом и выброс горячего воздуха из камеры 7. Время охлаждения термостата от 400 до 50°С составляет. 9-10 мин. Перегородка 16, разделяющая крыльчатку 15 вентилятора 10 на две части, смещена отнот сительно центра крыльчатки 15 в направлении двигателя 17, т.е. пр эиз5

0

5

0

5

0

5

0

5

водительность крыльчатки, обеспечивающей циркуляцию воздуха в камере 7, в 3-4 раза выше, чем производительность крыльчатки для забора холодного воздуха. С целью исключения холостого вращения второй половины крыльчатки 15 в режиме поддержания температуры всасывающее сопло 13 вентилятора Ю имеет диаметр, боль- шик диаметров перегородки 16 и всасывающего сопла 14, За счет этого лопасти второй половины крыльчатки 15, являющиеся продолжением лопастей первой половины крыльчатки 15, также используются для обеспечения циркуляции воздуха втсамере 7 в режиме поддержания температуры.

Горячий воздух из камеры 7 термостата попадает внутрь каркаса 1 прибора, откуда вместе с потоком воздуха, формируемым осевым вентилятором 26,выбрасывается через канал 27 в атмосферу. Поток воздуха, дви- жупщйся в зазоре между термостатом и каркасом 1 прибора, создаваемый вентилятором 26, исключает передачу тепла от колонок термостата к другим устройствам, находящимся в каркасе 1 прибора. Кроме того, потоком воздуха, создаваемьи вентилятором 26, охлаждается радиатор испарителя и выходные разъемы детектора, что, в свою очередь, позволяет улучшить условия их эксплуатации. Схема движения воздуха при охлаждении показана стрелками на фиг.З.

Применение предлагаемого термостата позволяет создать равномерное поле распределения температур в объеме, занимаемом хроматографической колонкой; обеспечить соответствие температур колонки и воздуха в камере термостата как в изотермическом режиме, так и в режиме программирования температуры; повысить надежность термостата за счет снижения температуры двигателя вентилятора.

Формула изобретения

1. Термостат хроматографа, содержащий теплоизоляционный корпус,крышку, колонку в виде трубки,свернутой в цилиндрическую спираль, впускной и выпускной каналы для воздуха, центробежный вентилятор с двигателем и открытую цилиндрическую юбку, расположенную коаксиально внутри цилиндрической спирали соосно с вентилятором, отличающийся тем, что, с целью понижения- температурного градиента в объеме термостата, колонка размещена-в центре о0разован- ного наружным кожухом и цилиндрической юбкой равномерного кольцевого зазора, сообщающегося через кольцеобразную смесительную камеру с выходом вентилятора, снабженного равномерно распределенным кольцеобразным нагревателем и дополнительной крыльчаткой, взаимодействующей с выходным согшом впускного канала, выполненноА-А

10

го в задней стенке корпуса термостата и снабженного управляемой заслонкой.

2. Термостат поп.1, отличающийся тем, что заслонка впускного канала вьтолнена из теплоизоля-- ционного материала в виде усеченного конуса и установлена с возможностью перемещения по втулке, закрепленной на основании соосно с валом вентилятора, при этом форма канала повторяет форму заслонки.

l5

Изобретение относится к приборостроению, в частности к термостатам для хроматографов. Целью изобретения является понижение температурного градиента в объеме термостата. Термостат содержит корпус с дверкой и крьшкой, на которой закреплены .хроматографические колонки, расположенные в кольцевом зазоре, образованном стенками камеры и тонкостенным полым цилиндром, который закреплен на стенке центробежного вентилятора соосно с его валом. В корпусе выполнены каналы с заслонками, соединяющие камеру с атмосферой. При вращении крыльчатки вентилятора воздух, всасываемый из внутреннего об.ъ- ема полого цилиндра, проходит через сош.о в стенке вентилятора, подогревается, проходя через нагреватель, и перемешивается в смесительной камере. В кольцевой зазор,где размещены колонки 5, попадает равномерно прогретый воздух, который проходит далее в польй цилиндр 8, и цикл повторяется. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. с 4 О5 . СП IND I Фиг.}