一种用于气相色谱仪的色谱柱加热装置及加热方法

技术领域

本发明涉及加热装置技术领域，尤其涉及一种用于气相色谱仪的色谱柱加热装置及加热方法。

背景技术

气相色谱技术是分析化学的一种重要方法。从样品进入气相色谱仪到色谱图出峰的时间称为保留时间，不同的保留时间对应于不同化合物种类，是气相色谱仪重要的定性依据。

色谱柱还有一个重要指标是温度分布的均匀性。只有温度分布均匀的色谱柱才能保证每次分析结果具有高重复性和精度，否则会造成保留时间的漂移，温度分布不均匀性严重时会出现样品在色谱柱局部位置过冷凝结和过热分解的现象。

当前市场上销售的气相色谱仪中绝大多数使用炉膛对色谱柱进行空气浴加热。炉膛结构通常为一个大的钣金腔体，外部包裹厚实的保温棉材料，内部用加热丝提供热量，并使用一个较大的风扇强制对流换热，加热过程中外部框架升温速度大大落后于加热块，这样可以有效减小加热功耗。但是，在加热过程中和温度稳定之后，由于外部框架的温度远远低于加热块，在用来容纳色谱柱的加热装置内部空腔中形成了很大的温度梯度，同一根色谱柱的不同区域之间温度差异很大，无法保证气相色谱系统的分析性能。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中加热过程中和温度稳定之后，由于外部框架的温度远远低于加热块，在用来容纳色谱柱的加热装置内部空腔中形成了很大的温度梯度，同一根色谱柱的不同区域之间温度差异很大，无法保证气相色谱系统的分析性能的问题，而提出的一种用于气相色谱仪的色谱柱加热装置及加热方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种用于气相色谱仪的色谱柱加热装置，包括两个对称设置的左安装壳和右安装壳，还包括：固定安装在左安装壳内的安装盒，所述安装盒上固定安装有电机，所述电机的输出端固定连接有连接板，所述连接板远离电机的一侧通过第一绝缘柱固定安装有磁力盘；转动安装在安装盒上的套筒，所述套筒上设置有风口以及与该风口相适配的风柱，所述套筒内固定安装有支撑板，所述支撑板设置有多个并呈环形排列，所述支撑板内固定安装有发热件；所述连接板的外缘面与套筒之间固定连接有第二绝缘柱。

为了做切割磁感线运动，优选地，所述磁力盘包括固定安装在第一绝缘柱上的安装板，所述安装板上固定安装有多个呈环形排列的钕磁铁。

为了通过切割磁感线运动加热双层水道内的传热介质，优选地，所述发热件包括固定安装在支撑板内的双层水道，所述双层水道的一端固定连接有铜线圈，所述双层水道的另一端固定安装有水箱。

为了提高套筒旋转的传递效率，优选地，所述套筒上固定安装有支撑杆，所述支撑杆设置有多个并呈环形排列，所述支撑杆靠近安装盒的一侧转动安装有滚珠；所述安装盒上开设有环形槽，所述滚珠配合转动在环形槽内。

为了提高热空气的传递效率，优选地，还包括：固定安装在支撑板之间的环形连接座，所述环形连接座的外缘面上向内延伸开设有滑槽，所述滑槽的槽内侧壁上固定安装有第一齿牙；所述滑槽的槽内底壁向内延伸设置有T形槽以及配合滑动在该T形槽内的滑块，所述滑块上转动安装有第一齿轮，所述第一齿轮与第一齿牙啮合连接；设置在风柱内的风扇，所述风扇与第一齿轮之间固定连接有衔接杆。

为了支撑色谱柱线圈，优选地，还包括：滑动安装在安装盒内的延伸杆，所述延伸杆设置有4-6个并呈环形排列，所述延伸杆的端部固定安装有支撑轴，所述支撑轴的轴线方向与套筒的轴线方向一致。

为了适应不同直径的色谱柱线圈，进一步地，所述安装盒内转动安装有环形板，所述环形板的一侧固定安装有螺线形滑轨，所述螺线形滑轨上滑动安装有滑座，所述延伸杆固定安装在滑座上；所述安装盒上开设有用于延伸杆伸缩的槽口，所述支撑轴固定安装在延伸杆位于槽口外的一端；转动安装在安装盒内的调节轴，所述调节轴位于安装盒内的一端固定安装有第二齿轮，所述环形板远离螺线形滑轨的一侧沿圆周固定安装有第二齿牙，所述第二齿牙与第二齿轮啮合连接。

为了方便拆卸外壳，更换色谱柱，优选地，所述左安装壳上固定安装有磁柱，所述右安装壳上固定安装有与所述磁柱相适配的限位套，所述限位套内底部固定安装有金属环。

为了减少热量散失，优选地，所述左安装壳和右安装壳的内壁上固定安装有保温板。

一种用于气相色谱仪的色谱柱加热方法，操作步骤如下：

步骤1：根据色谱柱线圈的直径，旋转调节轴，将色谱柱放置在支撑轴上，色谱柱的两端从左安装壳上穿出固定在气相色谱仪内；

步骤2：在电机的工作期间带动磁力盘旋转，旋转的磁力盘切割铜线圈的磁力线使铜线圈将双层水道内的吸热材料加热，再经过双层水道上的翅片散热；

步骤3：翅片散热将套筒内的空气加热，连接板通过第二绝缘柱带动套筒旋转，将内部的热空气输送出去；

步骤4：套筒旋转时，第一齿轮在环形连接座内转动，并带动风扇旋转，提高热风传递效率。

与现有技术相比，本发明提供了一种用于气相色谱仪的色谱柱加热装置及加热方法，具备以下有益效果：

1、该用于气相色谱仪的色谱柱加热装置，电机的输出端带动有圆形结构的连接板旋转，旋转的连接板通过第一绝缘柱带动磁力盘转动，转动的磁力盘与铜线圈做切割磁感线运动，铜线圈内的金属粒子相互碰撞产生热能，将双层水道内介质加热，在双层水道上固定安装有散热的翅片，当双层水道内的介质受热后，一方面，热能通过翅片散发出来加热套筒内的空气，对色谱柱进行加热；另一方面，通过介质散发出的热能对空气加热传播的方式相比传统的炉膛对色谱柱进行加热而言温度更加均匀，减少样品在色谱柱局部位置过冷凝结和过热分解的现象；

2、该用于气相色谱仪的色谱柱加热装置，在套筒旋转时拉动衔接杆在滑槽内滑动，此时，第一齿轮与第一齿牙啮合连接并旋转，旋转的第一齿牙将力通过衔接杆传递给风扇使风扇旋转，加速套筒内部的热空气排出；

3、该用于气相色谱仪的色谱柱加热装置，由于每次检测时色谱柱线圈的直径大小不一，通过旋转调节轴带动第二齿轮，转动的第二齿轮将旋转的力通过第二齿牙传递给环形板，在滑座的底部开设有与螺线形滑轨相适配的弧线凹槽，当环形板转动时由于安装盒上槽口的约束，使滑座在环形板上直线移动，从而控制4-6个延伸杆的同时伸缩，以提高装置的使用性能，同时伸缩的延伸杆使色谱柱线圈距离风柱的距离相等，进一步减少受热不均的问题。

附图说明

图1为本发明提出的一种用于气相色谱仪的色谱柱加热装置的结构示意图；

图2为本发明提出的一种用于气相色谱仪的色谱柱加热装置的左安装壳内结构示意图；

图3为本发明提出的一种用于气相色谱仪的色谱柱加热装置的安装盒内部结构示意图；

图4为本发明提出的一种用于气相色谱仪的色谱柱加热装置的环形连接座结构示意图；

图5为本发明提出的一种用于气相色谱仪的色谱柱加热装置的图2中A部分的结构示意图；

图6为本发明提出的一种用于气相色谱仪的色谱柱加热装置的图4中B部分的结构示意图。

图中：1、左安装壳；2、右安装壳；3、安装盒；301、环形槽；302、槽口；4、电机；5、连接板；6、第一绝缘柱；7、磁力盘；701、安装板；702、钕磁铁；8、套筒；801、风口；9、风柱；10、第二绝缘柱；11、双层水道；12、铜线圈；13、水箱；14、环形连接座；1401、滑槽；1402、T形槽；15、第一齿牙；16、滑块；17、第一齿轮；18、风扇；19、衔接杆；20、支撑杆；21、滚珠；22、环形板；23、螺线形滑轨；24、滑座；25、延伸杆；26、支撑轴；27、调节轴；28、第二齿轮；29、第二齿牙；30、磁柱；31、限位套；32、金属环；33、保温板；34、支撑板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1

参照图1－图6，一种用于气相色谱仪的色谱柱加热装置，包括两个对称设置的左安装壳1和右安装壳2，左安装壳1和右安装壳2呈圆形，在左安装壳1和右安装壳2上均一体成型设置有向上延伸的矩形结构，可以使色谱柱的两端穿过并与色谱仪连接。具体的，参阅图，左安装壳1和右安装壳2的内壁上固定安装有保温板33。在实际应用中，保温板33可采用但不限于聚苯板加聚合胶泥以及其他辅料组合而成，达到保温隔热的效果。

具体的，参阅图1，为了方便左安装壳1与右安装壳2的拆卸安装，左安装壳1上固定安装有磁柱30，右安装壳2上固定安装有与磁柱30相适配的限位套31，限位套31内底部固定安装有金属环32。

当左安装壳1上的磁柱30插入右安装壳2上的限位套31内后，磁柱30与限位套31内的金属环32吸附固定，将色谱柱加持固定在内。

参阅图1和图2和图5，还包括：固定安装在左安装壳1内的安装盒3，安装盒3为圆形的空心结构，安装盒3上固定安装有电机4，电机4的输出端固定连接有圆形结构的连接板5，连接板5远离电机4的一侧通过第一绝缘柱6固定安装有磁力盘7，第一绝缘柱6设置有3-5个并呈环形排列，均匀地支撑起磁力盘7。

具体的，参阅图5，磁力盘7包括固定安装在第一绝缘柱6上的安装板701，安装板701上固定安装有8-10个呈环形排列的钕磁铁702。

在电机4的工作期间，电机4的输出端带动有圆形结构的连接板5旋转，旋转的连接板5通过第一绝缘柱6带动磁力盘7转动，转动的磁力盘7对磁感线进行干扰。

需要补充的是，相邻的钕磁铁702之间的极性相反，提高磁力盘7的磁场变化。

参阅图1和图2和图5，还包括：转动安装在安装盒3上的套筒8，套筒8上设置有风口801以及与该风口801相适配的风柱9，风柱9的轴向方向与套筒8的径向方向重合，套筒8内固定安装有L形结构的支撑板34，使支撑板34与套筒8之间留有间隙让热空气通过。支撑板34设置有4-5个并呈环形排列，支撑板34内固定安装有发热件；连接板5的外缘面与套筒8之间固定连接有第二绝缘柱10。

具体的，参阅图2和图5，对本方案中的发热件，进一步进行了优化。

发热件包括固定安装在支撑板34内的双层水道11，双层水道11的一端固定连接有铜线圈12，双层水道11的另一端固定安装有水箱13。

水箱13内填充有传递温度的介质，比如水或者导热油，在水箱13内还固定安装有增压的泵体，将介质输送至双层水道11内，形成一个闭合回路，由于铜线圈12为金属材质，在磁力盘7对磁感线进行干扰时，与铜线圈12做切割磁感线运动，铜线圈12内的金属粒子相互碰撞产生热能，将双层水道11内介质加热。

需要补充的是，在双层水道11上固定安装有散热的翅片，当双层水道11内的介质受热后，热能通过翅片散发出来加热套筒8内的空气。

具体的，参阅图3，为了提高对套筒8的支撑力，以及套筒8旋转时的传递效率，套筒8上固定安装有支撑杆20，支撑杆20设置有3-5个并呈环形排列，支撑杆20靠近安装盒3的一侧转动安装有滚珠21；安装盒3上开设有环形槽301，滚珠21配合转动在环形槽301内。

总的来说，在对壳体内部的色谱柱加热时，启动电机4，电机4的输出端带动有圆形结构的连接板5旋转，旋转的连接板5通过第一绝缘柱6带动磁力盘7转动，转动的磁力盘7与铜线圈12做切割磁感线运动，铜线圈12内的金属粒子相互碰撞产生热能，将双层水道11内介质加热，在双层水道11上固定安装有散热的翅片，当双层水道11内的介质受热后，热能通过翅片散发出来加热套筒8内的空气，随着套筒8的旋转，热空气从风柱9内排出，均匀地喷洒在色谱柱上。

实施例2

参阅图1和图6，与实施例1基本相同，在实施例1的基础上，对整个技术方案，进一步进行了优化，具体公开了提高热空气传播的实施方案。

参阅图4和图6，本实施例中的用于气相色谱仪的色谱柱加热装置还包括：固定安装在支撑板34之间的环形连接座14，环形连接座14的外缘面上向内延伸开设有滑槽1401，滑槽1401的槽内侧壁上固定安装有第一齿牙15；滑槽1401的槽内底壁向内延伸设置有T形槽1402以及配合滑动在该T形槽1402内的滑块16，滑块16上转动安装有第一齿轮17，第一齿轮17与第一齿牙15啮合连接；设置在风柱9内的风扇18，风扇18与第一齿轮17之间固定连接有衔接杆19。

在套筒8旋转时拉动衔接杆19在滑槽1401内滑动，此时，第一齿轮17与第一齿牙15啮合连接并旋转，旋转的第一齿牙15将力通过衔接杆19传递给风扇18使风扇18旋转，加速套筒8内部的热空气排出。

实施例3

参阅图1－图6，与实施例2基本相同，在实施例2的基础上，对整个技术方案，进一步进行了优化。

参阅图1和图2和图3，本实施例中的用于气相色谱仪的色谱柱加热装置还包括：滑动安装在安装盒3内的延伸杆25，延伸杆25设置有4-6个并呈环形排列，延伸杆25的端部固定安装有支撑轴26，支撑轴26的轴线方向与套筒8的轴线方向一致。

在对色谱柱加热时，需要先将色谱柱的线圈放置在支撑轴26上，对色谱柱进行固定。

参阅图3，更进一步的是，安装盒3内转动安装有环形板22，环形板22的一侧固定安装有螺线形滑轨23，螺线形滑轨23上滑动安装有滑座24，延伸杆25固定安装在滑座24上；安装盒3上开设有用于延伸杆25伸缩的槽口302，支撑轴26固定安装在延伸杆25位于槽口302外的一端；转动安装在安装盒3内的调节轴27，调节轴27位于安装盒3内的一端固定安装有第二齿轮28，环形板22远离螺线形滑轨23的一侧沿圆周固定安装有第二齿牙29，第二齿牙29与第二齿轮28啮合连接。

由于每次检测时色谱柱线圈的直径大小不一，通过旋转调节轴27带动第二齿轮28，转动的第二齿轮28将旋转的力通过第二齿牙29传递给环形板22，在滑座24的底部开设有与螺线形滑轨23相适配的弧线凹槽，当环形板22转动时由于安装盒3上槽口302的约束，使滑座24在环形板22上直线移动，从而控制4-6个延伸杆25的同时伸缩，以提高装置的使用性能。

同时，同时伸缩的延伸杆25使色谱柱线圈距离风柱9的距离相等，减少受热不均的问题。

一种用于气相色谱仪的色谱柱加热方法，操作步骤如下：

步骤1：根据色谱柱线圈的直径，旋转调节轴27，将色谱柱放置在支撑轴26上，色谱柱的两端从左安装壳1上穿出固定在气相色谱仪内；

步骤2：在电机4的工作期间带动磁力盘7旋转，旋转的磁力盘7切割铜线圈12的磁力线使铜线圈12将双层水道11内的吸热材料加热，再经过双层水道11上的翅片散热；

步骤3：翅片散热将套筒8内的空气加热，连接板5通过第二绝缘柱10带动套筒8旋转，将内部的热空气输送出去；

步骤4：套筒8旋转时，第一齿轮17在环形连接座14内转动，并带动风扇18旋转，提高热风传递效率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。