一种平板直热式色谱柱温度调制装置的制造方法_2

文档序号:9186335阅读:来源:国知局
裂或污染等原因截除端口局部而继续使用。而到达色谱柱使用寿命后,色谱柱也无法拆卸下来,只能丢弃整个加热装置。
[0009]纵览现有的色谱柱温度调制方式,采用热传导方式直接对色谱柱加热具有效率高,功耗低,响应迅速且体积和重量也可以大幅减小,是色谱柱温度调制技术的发展趋势。但就目前的直接加热技术和结构都存在,制作工艺复杂,需手工操作,对色谱柱长度存在一定限制,加热结构一体化设计,不可调整和重复使用等缺陷,因此,需要一种保持现有性能的前提下,更为适合生产、维护和使用的结构设计。
【实用新型内容】
[0010]本实用新型的目的在于解决现有的谱柱温度调制装置的直接加热技术和结构都存在,制作工艺复杂,需手工操作,对色谱柱长度存在一定限制,加热结构一体化设计,不可调整和重复使用等缺陷缺陷。主要解决以下问题:
[0011]首先,目前的平板加热结构,需要用硅基粘合剂将色谱柱粘接在加热平板上以保持平面螺旋线形状,但因现有硅基粘合剂最高使用温度小于260°C,过高的温度会导致粘合剂失效并会发出有毒有害物质。因而限制了色谱柱的最高使用温度。
[0012]其次,在实际使用时,用户经常由于色谱柱导入端局部受到污染而从端口截除一定长度的色谱柱,然后继续使用剩下的色谱柱,这可以延长色谱柱的使用寿命而当前平板式直热色谱柱用粘合剂粘结色谱柱后,无法再将色谱柱从加热平板上取下,所以当色谱柱的引出端不慎断裂或受到污染后,只能替换整个色谱柱加热装置。导致使用寿命缩短。而即便色谱柱正常使用到寿命后,虽然加热装置的寿命远大于色谱柱的寿命,仍需将色谱柱和加热模块一起丢弃,无法重复使用,造成资源浪费,使用成本大幅增加。
[0013]再次,现有的平板直热色谱柱模块在生产制造过程中,为保证色谱柱可以单层平面螺旋线的方式排列,需要采用人工排列色谱柱。如果对典型的30m色谱柱,需要盘绕90圈。采用手工排布将大幅增加生产周期,严重影响生产效率,而且难以有效控制质量,最终导致广品制造成本尚昂。
[0014]最后,加热装置的热耗散,对于平板式加热装置,其平均热耗散与加热区域的表面积正相关。以目前的设计,对于30m长的色谱柱盘绕后,所需的加热区域的直径要大于150mm,而对于一些特殊应用场合需要60m长色谱柱,需要加热区域的直径大于250mm,虽然直径增加的60%,可散热表面积增加3倍,导致平均功率耗散怎加3倍。因此当前的设计应用于长色谱柱及特长色谱柱时,其低功耗的特点将不再突出。
[0015]本实用新型采用如下技术方案:
[0016]一种平板直热式色谱柱温度调制装置,包括盘状压片一、盘状压片二、色谱柱一、色谱柱二、垫片一、垫片二、刚性导热平板一、刚性导热平板一、平板加热片和固定螺丝,盘状压片一和盘状压片二相同,色谱柱一和色谱柱二相同,垫片一和垫片二相同,刚性导热平板一和刚性导热平板一相同,所述平板加热片由刚性导热平板一和刚性导热平板一夹持,色谱柱一、色谱柱二盘绕成平面螺旋线结构并分别精密贴合在刚性导热平板一、刚性导热平板一的表面,盘状压片一、盘状压片二将色谱柱一、色谱柱二分别压在刚性导热平板一、刚性导热平板一的表面,在盘状压片一和刚性导热平板一之间插入垫片一,在盘状压片二和刚性导热平板一之间插入垫片二,盘状压片一、盘状压片二通过固定螺丝上下固定连接,所述盘状压片一、盘状压片二轴向以弹性连接方式连接弹性卡爪。
[0017]所述刚性导热平板一、刚性导热平板一可由金属材料,如铜、铝、不锈钢等制成,既可以保证其刚度和平整度,同时也可以匀化加热表面的温度,提升加热的均匀性。所述平板加热片可以是采用印刷电路技术制成的柔性加热片,如聚酰亚胺柔性加热片、硅橡胶柔性加热片或者采用刚性平面加热技术制取的云母加热片或陶瓷加热片,柔性加热片具有厚度薄,适应任意表面,且安装简便等特点,但受封装材料的限制,使用温度不能超过250°C。而刚性加热片具有耐高温、输出功率高的特点,但只能应用于规则表面。云母加热片可以在400°C以下长期工作,输出功率密度可达17W/cm2。
[0018]当刚性导热平板一、刚性导热平板一被加热时,热量通过传导的方式传输到色谱柱一、色谱柱二上。由于刚性导热平板一、刚性导热平板一加热时两个表面的功率密度和导热系数是相同的,所以虽然色谱柱一、色谱柱二上分别贴合在平板加热片的上下两侧,但传热条件和加热功率基本是相同的。色谱柱一、色谱柱二可以是两根独立的色谱柱,可以满足需要两根色谱柱同时加热的分析应用,比如说双通道并行分析,双丝TCD检测器需要的分析柱和参考柱加热等;也可以是一根色谱柱,其中心部分穿过刚性导热平板一、刚性导热平板一和平板加热片中心的开槽连接在一起,这样可以满足需要较长(30m-60m)色谱柱的分析应用。
[0019]为了在缠绕色谱柱以及使用时保持色谱柱以平面螺旋线的方式精密贴合在刚性导热平板一、刚性导热平板一上,采用盘状压片一、盘状压片二将色谱柱一、色谱柱二分别压在刚性导热平板一、刚性导热平板一的表面。但是由于色谱柱多是由石英材料制成,柱壁厚度0.1mm-0.2_,压力过大会导致色谱柱碎裂。因而盘状压片一、盘状压片二具有圆环形突起,这样盘状压片盘状压片一、盘状压片二与刚性导热平板一、刚性导热平板一之间就构成了一个环状的空间,其高度与色谱柱外径一致,从而避免了由于锁紧力过大导致色谱柱变形碎裂的情况。而且为了适应不同直径的色谱柱,在盘状压片一和刚性导热平板一之间插入垫片一,在盘状压片二和刚性导热平板一之间插入垫片二。通过调整垫片一、垫片二的厚度就可以使该装置适用于不同外径的色谱柱。盘状压片一、盘状压片二可以对称的安装在平板加热片的两侧,如此就可以实现双层色谱柱缠绕了。
[0020]所述弹性卡爪包括弹片、限位卡爪和导向突缘,所述弹片、限位卡爪和导向突缘之间能通过金属板冲压、模具注塑一体式连接,也能通过铆接、螺钉焊接、胶接以及过盈配合连接,限位卡爪与刚性导热平板一、刚性导热平板一之间的间隙分别小于色谱柱一、色谱柱二的直径,而弹性卡爪能够实现的最大弹性的位移小于色谱柱一、色谱柱二的直径,采用圆锥面或者圆弧表面的导向突缘用于色谱柱一、色谱柱二缠绕时导向以及防止色谱柱一、色谱柱二谱柱划伤。
[0021 ] 盘状压片一、盘状压片二限制了色谱柱一、色谱柱二在轴线方向的运动,而色谱柱径向方向的运动是由弹性卡爪限制的。所述盘状压片一、盘状压片二轴向以弹性连接方式连接弹性卡爪,可在轴线方向一定范围内移动。弹性卡爪与盘状压片一、盘状压片二一体加工而成,调整连接处的形状可降低弹性卡爪的刚度,实现满足要求的弹性变形范围。在正常安装条件下,限位卡爪与刚性导热平板一、刚性导热平板一之间的间隙分别小于色谱柱一、色谱柱二的直径,而弹性卡爪能够实现的最大弹性的位移大于小于色谱柱一、色谱柱二的直径,当需要缠绕色谱柱时,缠绕所需的力会使色谱柱顶起弹性卡爪。当色谱柱通过后,弹性卡爪会恢复原位。此时,色谱柱的径向位移就被限位卡爪限制住了。根据弹性卡爪的分布和数量不同,色谱柱每绕一圈,至少要通过一个弹性卡爪。由于弹性卡爪和刚性导热平板的间隙应与色谱柱直径基本相当,所以缠绕时需要导向装置,在不损害色谱柱表层涂层的情况下,辅助色谱柱顺利的滑入环状间隙中。本实用新型采用圆锥面或者圆弧表面的导向突缘可以在缠绕色谱柱时,是色谱柱有效避开锐边,防止色谱柱划伤。
[0022]使用盘状压片一、盘状压片二和弹性卡爪固定色谱柱,不但实现了色谱柱以平面螺旋线方式贴合刚性导热平板,更为重要的是这种缠绕方式是可逆的,即用户可以根据实际需要局部截除或全部替
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