专利名称：一种色谱柱系统的快速降温装置的制作方法
技术领域：
[0001]本实用新型涉及在线色谱分析检测技术，具体地涉及一种色谱柱系统的快速降温装直。
背景技术：
[0002]色谱仪是为进行色谱分离分析用的装置，在线色谱分析仪是一种直接安装在工艺流程中，对物料的组成成分或物性参数进行自动连续分析的过程分析仪器。它是最能胜任流程工业分析测试要求的过程分析仪器，对优化工艺操作、稳定产品质量以及安全生产等都起着十分重要的作用。样品组分的实际分离都是通过色谱柱实现的，它是色谱技术的核心部分。在线色谱分析仪中，色谱柱的主要作用是对被分析介质进行分离。样品通过色谱柱使样品达到分离的目的。为了保证油品组分按照要求分离，通常需要对色谱柱采用程序升温的方法。色谱柱柱温的确定主要由样品的复杂程度和汽化温度决定。此外,每种色谱柱由于使用的固定液不同，因此具有不同的最高使用温度，应根据所分析样品的馏分轻重和分析要求进行选择。例如，当在线色分析仪当分析一些油品的组分时，工作温度通常在35°C 至330°C，色谱柱管的温度达330°C，仪表结束一个分析周期时，必须降到35°C方可进入下一个分析周期，在线仪表受现场环境限制，工作环境比较恶劣，特别是夏季，仪表分析小屋内温度达40°C以上，采用自然风冷降温，常常数小时才能将至起始温度，达不到在线仪表实时、快速的分析目的。[0003]因此，应该找到一种安全、可靠的降温方式，以缩短仪表分析周期，满足生产需要。 要达到这个目的，应当采取主动降温方式，冷却介质需低于35°C，介质温度越低，降温效果越好。常见的色谱柱柱系统主要采用箱式结构，该结构的原理是在箱体后壁加热，然后通过风扇搅动的方式使整个箱体的温度达到均衡。但是这种结构的色谱柱由于箱体体积大，会导致热熔大，消耗功率大，降温速度较慢。实用新型内容[0004]本实用新型的目的是提供一种色谱柱系统的快速降温装置，以提高降温速率。[0005]为达上述目的，本实用新型提供了一种色谱柱系统的快速降温装置，所述装置包括[0006]涡流制冷器，输出冷风；[0007]电磁阀，一端通过管道与所述涡流制冷器连接，另一端通过管道与色谱柱系统的进风口连接，根据可编程控制器的控制指令开启或关闭；[0008]温度测量元件，设置于色谱柱系统的色谱柱管内，检测色谱柱管内部的温度；[0009]可编程控制器，与所述温度测量元件和所述电磁阀连接，根据所述温度测量元件检测的温度，控制所述电磁阀的开启或关闭。[0010]可选地，所述色谱柱系统可以包括[0011]进风口，位于色谱柱系统的下部，将涡流制冷器产生的冷风引入所述色谱柱系[0012]进样阀，与进风口平行，将待测样品送入到汽化室；[0013]汽化室，与进样阀连接，将待测样品汽化后送入到色谱柱；[0014]色谱柱，设置于色谱柱管内，对汽化后的待测样品进行分离；[0015]加热丝，围绕于色谱柱，加热色谱柱内汽化后的待测样品；[0016]检测器，与所述色谱柱连接，检测经色谱柱分离后的汽化样品的离子浓度值；[0017]色谱柱管，容纳色谱柱和加热丝，进行保温和使降温时的冷空气换热后由出风口 排出；[0018]出风口，位于所述色谱柱管的上部，使降温时的冷空气换热后排出。[0019]可选地，所述电磁阀的通径为4_6mm。[0020]可选地，所述温度测量元件可以包括热电偶测温元件。[0021]可选地，所述涡流制冷器的出风口管径为6mm。[0022]本实用新型的有益效果在于[0023]本实用新型采用一种新型的管式结构色谱柱，该结构在满足仪表性能要求的同 时，还可以减少功率消耗，提高降温速率。本实用新型采取一种主动降温方式，使用了一种 涡流管制冷器来降低箱体内的温度。创造性地将涡流管制冷器应用到仪表的色谱柱系统， 用涡流管制冷器产生的冷风来实现色谱柱管的快速降温。本实用新型由于采用了 PLC、电磁 阀等电子控制元件，从而提高了系统的控制精度和可靠性。
[0024]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅 仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的 前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0025]图1为本实用新型实施例的制冷过程示意图；[0026]图2为本实用新型实施例的色谱柱系统结构图；[0027]图3为本实用新型实施例的降温系统的原理及结构图。[0028]附图标号[0029]11、仪表风；12、冷风；13、色谱柱换热；14、经柱管换热后的热风；[0030]21、进风口 ；22、汽化室；23、进样阀；24、色谱柱；25、加热丝；26、色谱柱管/套管； 27、检测器；28、出风口 ；[0031]31、仪表风；32、涡流制冷器；33、电磁阀；34、温度测量元件；35、热风；36、PLC。
具体实施方式
[0032]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新 型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描 述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施 例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于 本实用新型保护的范围。[0033]本实用新型采取一种主动降温方式，使用了一种涡流制冷器来降低箱体内的温 度。创造性地将涡流管制冷器应用到仪表的色谱柱系统，用涡流管制冷器产生的冷风来实 现色谱柱管的快速降温。[0034]该色谱柱快速降温装置是在对色谱柱进行降温时，利用一种涡流管制冷器产生冷 风，通入色谱柱系统进风口，色谱柱的热量会从出风口被迅速带出，从而达到快速冷却色谱 柱的目的。[0035]图1为本实用新型实施例的制冷过程示意图。如图1所示，仪表风11输入到涡流 制冷器32，由润流制冷器32输出冷风12，并送入到色谱柱系统。标号13表不色谱柱换热 过程，标号14表示经柱管换热后的热风。涡流管制冷系统原理是空气喷射进涡流管涡流室 后，气流以高达每分钟一百万转的速度旋转着流向涡流管热气端出口，一部分气流通过控 制阀流出，剩余的气体被阻挡后，在原气流内圈以同样的转速反向旋转，并流向涡流管冷气 端。在此过程中，两股气流发生热交换，内环气流变得很冷，外环气流则变得很热。[0036]图2为本实用新型实施例的色谱柱系统结构图。如图2所示，该色谱柱系统包括 进风口 21、汽化室22、进样阀23、色谱柱24、加热丝25、色谱柱管26、检测器27、出风口 28。 进风口 21，位于色谱柱系统的下部，用于将由涡流制冷器32产生的冷风引入所述色谱柱系 统；进样阀23，与进风口 21平行，用于将待测样品送入到汽化室22 ;汽化室22，与进样阀23 连接，用于将待测样品汽化后送入到色谱柱24 ;色谱柱24，设置于色谱柱管26内，对汽化后 的待测样品进行分离；被测介质经过色谱柱进行溶解一挥发、吸附一脱附，使样品达到分离 的目的；加热丝25，围绕于色谱柱25，用于加热色谱柱24内汽化后的待测样品；检测器27， 与所述色谱柱24连接，用于检测经色谱柱24分离后的汽化样品的离子浓度值；色谱柱管 26，用于容纳色谱柱24和加热丝25，进行保温和使降温时的冷空气换热后由出风口 28排 出；出风口 28，位于所述色谱柱管26的上部，用于使降温时的冷空气换热后排出。[0037]该色谱柱系统的工作过程如下涡流制冷器32产生的冷风由进风口 21引入到降 温系统(色谱柱系统)，待测样品通过进样阀23进入到汽化室22，在汽化室22汽化后，进入 色谱柱24，加热丝25在色谱柱24外将色谱柱24围绕，样品进入色谱柱24后加热丝25开 始升温，检测器27检测待测样品的离子浓度值，套管26的作用是保温以及使换热后的热风 14由出风口 28排出。[0038]图3为本实用新型实施例的降温系统的原理图。如图2和图3所示，该色谱柱系 统的快速降温装置包括[0039]涡流制冷器32，输出冷风；涡流制冷器的技术参数例如为但不限于如下参数产 地加拿大；品牌=NexFlow ;型号5004H ;耗气量112升/分钟；制冷量290瓦/小时。具 体地，该涡流制冷器32是将输入的仪表风31转变成冷风输出。[0040]电磁阀33，一端通过管道与所述涡流制冷器32连接，另一端通过管道与色谱柱系 统的进风口 21连接，根据可编程控制器36的控制指令开启或关闭；[0041]温度测量元件34，设置于色谱柱系统的色谱柱管26内，检测色谱柱管26内部的温 度；[0042]可编程控制器PLC 36，与所述温度测量元件34和所述电磁阀33连接，根据所述温 度测量元件34检测的温度，控制所述电磁阀33的开启或关闭。在一个实施例中，色谱柱管 上部有开口，温度测量元件34的补偿电缆通过该开口与PLC 36连接。[0043]如图3所示，该色谱柱系统的快速降温装置的工作过程如下[0044]仪表风31进入涡流管制冷器32，所产生的冷风送至电磁阀33，由电磁阀33控制 直接进入色谱柱管的冷风。当一个仪表分析周期结束时，测温元件34检测到色谱柱管温度 达到最高值(例如330°C)后，PLC 36 (控制系统所用PLC为通用型，一般工业PLC均可实现 控制功能)发出控制指令打开电磁阀33 (工作电压220V、通径4-6mm)，从而使得冷风进入 柱管内，在柱管内冷风与柱管内的原有热风进行换热，最终换热产生的热风35由柱管出风 口排出，当温度测量元件(例如热电偶测温元件)34检测到温度降至35°C以下时，由PLC 36 发出控制指令关闭电磁阀33。[0045]经过测试，发明人找到了涡流管制冷器冷风出口的温度与仪表风入口压力和出 风口管径有着直接的关系，入口压力越大、管径越粗，所产生的冷风温度越低，采用压力为 O. 35MPa的仪表风，出口为6mm仪表管线，环境温度为40°C时，测得出风口温度为5°C，整个 系统采用闭环控制，可根据被测油品的不同来设定色谱柱的初始温度。经过测试，在环境温 度为40°C，仪表分析箱体内部温度为42°C的条件下，色谱柱管从330°C降到35°C，用时7分 35秒，仪表分析周期< 30分钟，达到了快速检测的目的。[0046]本实用新型的优点在于[0047]本实用新型采用涡流管制冷技术，使得色谱柱的温度能快速降低，减少在线色谱 分析仪表的分析周期。通过这种设计，可以将色谱柱的降温时间从几个小时缩短到不到10 分钟。本实用新型由于采用了 PLC、电磁阀等电子控制元件，从而提高了系统的控制精度和可靠性。[0048]以上实施例仅用以说明本实用新型实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照 前述实施例对本实用新型实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其 依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同 替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例各实施例 技术方案的精神和范围。
权利要求1.一种色谱柱系统的快速降温装置，其特征在于，所述装置包括 涡流制冷器，输出冷风； 电磁阀，一端通过管道与所述涡流制冷器连接，另一端通过管道与色谱柱系统的进风口连接，根据可编程控制器的控制指令开启或关闭； 温度测量元件，设置于色谱柱系统的色谱柱管内，检测色谱柱管内部的温度； 可编程控制器，与所述温度测量元件和所述电磁阀连接，根据所述温度测量元件检测的温度，控制所述电磁阀的开启或关闭。
2.根据权利要求1所述的色谱柱系统的快速降温装置，其特征在于，所述色谱柱系统包括 进风口，位于色谱柱系统的下部，将涡流制冷器产生的冷风引入所述色谱柱系统； 进样阀，与进风口平行，将待测样品送入到汽化室； 汽化室，与进样阀连接，将待测样品汽化后送入到色谱柱； 色谱柱，设置于色谱柱管内，对汽化后的待测样品进行分离； 加热丝，围绕于色谱柱，加热色谱柱内汽化后的待测样品； 检测器，与所述色谱柱连接，检测经色谱柱分离后的汽化样品的离子浓度值； 色谱柱管，容纳色谱柱和加热丝，进行保温和使降温时的冷空气换热后由出风口排出； 出风口，位于所述色谱柱管的上部，使降温时的冷空气换热后排出。
3.根据权利要求1所述的色谱柱系统的快速降温装置，其特征在于，所述电磁阀的通径为4_6mm。
4.根据权利要求1所述的色谱柱系统的快速降温装置，其特征在于，所述温度测量元件包括热电偶测温元件。
5.根据权利要求1所述的色谱柱系统的快速降温装置，其特征在于，所述涡流制冷器的出风口管径为6mm。
专利摘要本实用新型提供一种色谱柱系统的快速降温装置，所述装置包括涡流制冷器，输出冷风；电磁阀，一端通过管道与所述涡流制冷器连接，另一端通过管道与色谱柱系统的进风口连接，根据可编程控制器的控制指令开启或关闭；温度测量元件，设置于色谱柱系统的色谱柱管内，检测色谱柱管内部的温度；可编程控制器，与所述温度测量元件和所述电磁阀连接，根据所述温度测量元件检测的温度，控制所述电磁阀的开启或关闭。本实用新型采用涡流管制冷技术，使得色谱柱的温度能快速降低，减少在线色谱分析仪表的分析周期。通过这种设计，可以将色谱柱的降温时间从几个小时缩短到不到10分钟。
文档编号G01N30/54GK202837260SQ20122046759
公开日2013年3月27日 申请日期2012年9月13日 优先权日2012年9月13日
发明者王忠民, 张传, 高世伟, 赵力, 杨翠兰, 吴振峰, 曹巍, 贾存德, 雷荣孝, 王瑞萍, 范学英, 魏薇 申请人:中国石油天然气股份有限公司