Термостат для газового хроматографа Советский патент 1982 года по МПК G01N31/08 

I

Изобретение относится к газовой хроматографии и может найти примене-. нйе для поддержания заданного .температурного режима работы хроматографических колонок при анализе смесей органических и неорганических веществ.

Известен термостат для газового хроматографа, содержащий корпус, рабочую камеру, образованную прямоугольным металлическим коробом, слой теплоизоляции, размещенный между прямоугольным металлическим коробом и корпусом, нагреватель и турбину для перемешивания воздуха в рабочей камере, размещенные в рабочей камере, крышку с механизмом ее перемещения

1.. . .

Недостатком известного термостата является сложность его конструкции, обусловленная специальной конструкцией крышки термостата, снабженной механизмом ее автоматического открывания в момент, предшествующие

охлаждению хроматографических колонок, размещенных в рабочей камере. Кроме того, при работе в режиме программирования температуры, когда после завершения цикла хроматографического анализа необходимо охладить колонки до температуры, близкой к комнатной температуре, требуется значительное время вывода хроматографа на режим.

10

Это обусловлено тем, что при открытой крышке термостата необходимо за счет принудительной вентиляции не только отладить внутренний объем термоСтата, но и снять тепло со слоя

15 теплоизоляции, окружающей рабочую камеру термостата.

Известен также термостат для газового хроматографа, содержаций корпус, рабочую камеру, образованную

М прямоугольным металлическим коробом, слой теплоизоляции, размещенный между прямоугольным металлическим коробом и корпусом, нагреватель и турбину для перемешивания воздуха в рабочей камере, размещенные в прос транстве, отделенном от рабочей каме ры металлической решеткой, крышку с механизмом ее перемещения 2. Этому термостату присущи те же недостатки, что и описанному выше термостату. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому термостату является термостат для хроматографа, содержащий корпус, рабочую камеру, размещенную в теплоизолирующем кожухе, выполненном в виде установленных друг в друге с воздушным зазором между ними тонкостенных металлически оболочек, нагреватель и турбину, вен тилятор, отверсУия для всасывания и выброса охлаждающего воздуха, расположенные в корпусе и кожухе 3 . Хотя известный термостат использу ется для решения большинства задач хроматографического анализа, однако конструкция его рабочей камеры огран чивает возможности дальнейшего улучшения динамических характеристик тер мостата. Цель изобретения - повышение дина мических характеристик термостата. Указанная цель обеспечивается тем что в термостат для газового хромато рафа, содержащий корпус, в котором размещен теплоизолирующий кожух, выполненный в виде установленных друг в друге с воздуш««1м зазором меж ду ними тонкостенных металлических оболочек рабочую камеру, размещенную внутри кожуха, нагреватель, вентилятор, турбину, отверстия для всасывания и выброса охлаждзкздего воздуха выполненные в корпусе и теплоизолиру щем кожухе, введен П-рбразный полый тонкостенный металлический короб, подверженный внутри теплоизолирующего кожуха, причем вентилятор.дЛя циркул ции нагретого воздуха и нагреватель размещены внутри стенок П-образного короба, внутренние стенки которого имеют отверстия для циркуляции нагретого воздуха в рабочей камере. На фиг. 1 изображен предлагаемый термостат,аксонометрическая проекция с частичным вырезом; на фиг. 2 термостат без крышки и колонок, общий вид; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2 термостат с крышкой и колонка ми. Термостат включает в себя корпус 1, в котором установлен теплоизолирующий кожух 2, состоящий из двух оболочек 3 и , разделенных воздушным зазором. В воздушном зазоре между оболочкам14 3 и установлена турбина 5 для циркуляции охлаждающего воздуха. Воз- душный зазор между,оболочками 3 и ч сообщается через отверстие 6 в оболочке 4 с внутренним объемом теплоизолирующего кожуха 2 и через щели 7 в оболочке 3 с помещением. Внутренний объем теплоизолирующего кожуха 2 сообщается с перемещёнием через патрубок 8 и холодильник 9. Во внутреннем объеме теплоизолирующего кожуха 2 подвешен на угловых упорах 10 П-образный короб 11 состоящий из двух оболочек 12 и 13, разделенных воздушным зазором. В воздушном зазоре между оболочками 12 и 13 установлен вентилятор k для циркуляции нагретого воздуха и нагреватель 15. Воздушный зазор между оболочками 12 и 13 сообщается через отверстия 16 и ту в оболочке 13 с объемом рабочей камеры 18, в котором располагаются колонки -19. Сверху теплоизолирующий кожух 2 закрыт крьшкой 20 с установленными на ней устройствами 21 ввода проб и детекторами 22, к которым подсоединены колонки 19. Термостат работает следуюсцим образом. f Вентилятор для циркуляции нагретого воздуха засасывает через отверстие 16 воздух из объема камеры 18 в воздушный зазор между оболочками 12 и 13 П-образного короба 11, Воздух проходит через нагреватель 15 и вновь попадает в объем рабочей камеры 18 через отверстия 17. Поток воздуха, нагретый до заданной температуры, непрерывно циркулирует через объем рабочей камеры 18, нагревают колонки 19 до заданной температуры и поддерживают ее с высокой стабильностью. В этом режиме работы термостата осуществляется программированное и изотермическое регулирование температуры в рабочей камере 18 в интервале, от 50 до 50С. Для охлаждения рабочей камеры 18 и термостатирования ниже одновременно с вентилятором I для циркуляции нагретого воздуха 16 включается турбина 5 для циркуляции охлаждающего воздуха. Воздух из помещения заса сывается через холодильник 9 и патрубок 8 во внутренний объем теплоизо лирующего кожуха 2, зате через отверстие 6 попадает в воздушный зазор между оболочками 3 и 4 и BbixoAt fT через щели 7 в помещение. Поток холо ного воздуха из комнаты проходит через внутреннее пространство теплоизо лирующего кожуха 2, нагревается от . стенок П-образного короба 11, крышки 20 и оболочки 3, за счет чего снижается их температура и температура потока воздуха в рабочей камере 18. Наиболе интенсивно охлаждается коро 11, поскольку он имеет незначительну массу, пр актически не имеет тепловог контакта с теплоизолирующим кожухом 2 и крышкой 20, активно омываетс потоком охлаждающего воздуха и потоком воздуха, циркулирующего в объеме рабочей камеры 18. Включение холодильника 9 ускоряет процесс охлаждения и. обеспечивает возможность достижения температуры ниже комнатной при испб льзовании в качестве хладагента водопроводной во ды. Предлагаемый термостат обладает следующими преимуществами: конструктивное исполнение рабочей камеры 20 в виде объема, ограниченного . П-образным коробом 12, обеспечивает резкое улучшение динамики охлаждения и нагрева колонок. Это объясняется тем, что темп нагрева и охлаждения колонок определяется в первую очередь темпом нагрева и охлаждения короба 12, а короб 12 имеет минимальную массу, практически не имеет теплового контакта с основной массой термостата и все его элементы находятся в непосредственном контакте с интенсивно циркулирующим потоком воздуха. Кроме того, в процессе охлаждения рабочая камера 20 непосредственно контактирует по трем плоскостям с потоком охлаждающего воздуха, в результате чего охлаждающий воздух интенсивно перемеши- . вается с воздухом, циркулирующим в объеме рабочей камеры 20, что также способствует ускорению охлаждения короба 11, камеры 20 и колонок 21. Размещение турбины для циркуляции охлаждающего воздуха в зазоре ; между оболочками 3 и j теплоизолиру ющего кожуха 2 обеспечивает упрощение конструкции термостата за счет совмеitщения теплоизолирующего воздушного зазора с вентиляционной камерой. Кроме того, в этом случае улучшается динамика охлаждения термостата, так как вентиляционная камера и тур- бина вентилятора для охлаждения находятся в потоке отработанного нагретого воздуха, а не на входе в термостат. В этом случае комнатный воздух поступает во внутренний объем термоизолирующего кожуха 2 с минимальной температурой. Кроме того в предлагаемом термостате имеется возможность использоаания для понижения температуры термостатирования и сокращения времени охлаждения рабочей камеры 18 внешнего холодильника 9 и водопроводной воды в качестве хладоагента, термостат может работатьа режиме постоянной вентиляции теплоизолирующего кожуха 2 комнатным воздухом, что обеспечивает возможность реализации ре- жима термостатирования при температуре рабочей камеры 18 на 10°С превышающей комнатную температуру при температуре устройств 21 ввода проб и детекторов 22 равной +50°С. Термостат обладает следующими динамическими характеристиками: скорость нагрева колонок в рабочей камере термостата от комнатной темпе-. ратуры до ++50°С стабилизируется за 7 мин (в прототипе 12 мин), скорость охлаждения от tSO до 50 С (при температуре испарителей и детекторов ) стабилизируется за 10 мин (в прототипе 15 мин), потребляемая мощность в стационарном режиме при не более 1 кВт. Термостат конструктивно прост, технологичен в изготовлении, имеет малую металлоемкость, не содержит дорогостоящих теплоизоляционных материалов и требуемых механических узлов. Термостат при использовании термически стойких сталей и сплавов может без переделки конструкции обеспечить максимальную рабочую температуру до 600°С. Формула изобретения Термостат для газового хроматографа, содержащий корпус в котором размещен теплоизолирующий кожух, выполненный в виде установленных одна в -другую с воздушным Зс1эором между ними тонкостенных Vleтaлличecкиx оболочек, рабочую камеру, размещенную внутри кожуха,- нагреватель, вентилятор, турбину, отверстия для .всасывания и выброса охлаждающего воздуха, выполненное в корпусе и теплоизолирующем кожухе, отличающийся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик, в него введен П-образный полый тонкостенный металлический короб, подвешенный внутри теплоизолирующего кожу

ха, причем вентилятор и нагреватель размещены внутри стенок короба, внутренние стенки которого снабжены отверстиями для циркуляции воздуха.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № « 050911, кл. 55-197, опублик. 1977.

2.Патент США № 40701б9,кл.55-197, опублик. 1978.

3.Авторское свидетельство по заявке № 2б2 1б9/25, кл. G 01 N 31/08, 1979 (прототип).

;/

17

(риг 1