加热组件和过程气相色谱仪的制作方法

本发明涉及一种加热组件和一种过程气相色谱仪。

背景技术：

各种应用通常需要加热元件来将样品或物质加热到所需温度。一种示例应用是气相色谱法。气相色谱法是化合物的混合物由于它们通过色谱柱的迁移速率而发生分离。这基于沸点、极性或分子大小的差异来分离化合物。然后分离的化合物流过合适的检测器，例如热导检测器(tcd)，其确定整个样品中代表的每种化合物的浓度。了解单个化合物的浓度可以使用工业标准方程来计算某些物理性质，如btu或比重。

在操作中，可能需要将气相色谱仪和/或其他应用定位在存在爆炸性或可燃性气体的危险环境中。在这种情况下，加热元件可以仅在特定的操作条件下操作，以确保加热元件不产生点火源。例如，工业标准温度分类可以指定危险区域的最小点火温度阈值。另外，温度等级可以指定特定环境中仪器的最大表面温度。

然而，为了将样品或物质加热到所需温度，加热元件表面温度可能超过温度分类。例如，可给定危险环境的温度等级为t6，表明危险环境的最低点火温度为85℃[185。f]。然而，气相色谱仪或其他装置内的加热元件可能必须在超过85℃的温度下操作，以将混合物或物质适当地加热到所需温度。因此，为了符合行业标准，选择设备可能无法在危险环境中运行。

技术实现要素：

加热组件包括基板。加热组件还包括联接到所述基板的加热部件，所述加热部件配置成加热所述加热组件的外壳；和联接到所述基板的风扇组件，所述风扇组件配置成使加热空气在所述加热组件的外壳内循环。

附图说明

图1是可以与本发明的实施例一起使用的气相色谱仪的示意图。

图2是根据本发明实施例的气相色谱仪的示意性系统图。

图3是根据本发明实施例的加热组件的示意性视图。

图4是根据本发明实施例的加热组件的示意性侧视图。

图5是根据本发明实施例的加热组件的分解视图。

图6是根据本发明实施例的加热组件的散热器的剖视图。

具体实施方式

根据本发明的实施例，提供了一种加热组件，其允许各种装置和外壳(例如，气相色谱仪的分析炉)用于危险环境中。在一个示例中，提供了一种加热组件，与标准加热元件相比，其需要较少的供应空气和较低的暴露表面温度，以通过强制对流将样品或混合物加热至所需温度。这将参考图3-6进一步讨论。另外，虽然本说明书将针对待在气相色谱仪内使用的加热组件进行，但是可以清楚地预期本发明的加热组件可以用于在危险环境中使用的各种不同的应用和装置中。

图1是可以与本发明的实施例一起使用的气相色谱仪的示意图。虽然图1例示出可从罗斯蒙特公司获得的型号为700xa的气相色谱仪100，但是本文提供的方法和实施例可与其他示例性气体分析仪一起使用。这可以包括型号为1500xa的过程气相色谱仪和型号为570的天然气气相色谱仪，两者均可从罗斯蒙特公司获得，以及各种其他类型和型号的气相色谱仪。另外，预期除了气相色谱仪之外的各种其他装置可以与本发明的实施例一起使用。

图2是根据本发明实施例的气相色谱仪的示意系统图。虽然现在将提供气相色谱仪200的一个示例，但是应该理解，气相色谱仪200可以采用多种其他形式和配置。例如，应当理解，气相色谱仪200可以具有用于色谱柱、阀、检测器等的其他配置。然而，在该示例中，气相色谱仪200例示性地包括载气入口202，样品入口204，样品排气出口206和测量排气出口208。在操作中，载气被提供给流动板210，在此载气通过调节器212和干燥器214，然后进入分析炉216并通过载气预热器218。

在测量期间，样品气体经由样品入口204进入色谱仪200并通过分析器炉216内的样品气体预热器220。根据本发明实施例，加热器218和/或220可包括允许气相色谱仪200用于危险环境的加热组件。这将参考图3-6进一步讨论。然而，样品气体(在测量期间)或校准气体(在校准期间)和载气两者最终进入多个气动控制的多端口选择阀60，以便根据已知的气相色谱技术使各种体积的样品和/或载气选择性地流过各种色谱柱222。每个气动控制的多端口选择阀60流体联接到相应的螺线管224，螺线管224从控制器226接收其控制信号。

另外，如图2所示，每个气动控制的多端口选择阀60具有一对状态。在第一状态中，每个阀60的流体连接以实线示出。处于第二状态的每个阀60的流体连接以虚线示出。控制器226还可操作地联接到检测器228，在一个实施例中，检测器228是设置有分析炉216的热导检测器。因此，控制器226能够通过控制螺线管224完全控制通过气相色谱仪200的流量。另外，控制器226能够确定检测器228对通过的气流的响应。以这种方式，控制器226能够针对一段选定的时间将样品选择性地引入至色谱柱中，使气体反向流过色谱柱；并引导通过检测器的反向流以观察和/或记录检测器随时间的响应。这提供了与样品有关的色谱分析。

图3是根据本发明实施例的加热组件的示意性视图。加热组件218例示性地包括附接到基板312的加热部件304和风扇组件316。加热部件304例示性地包括具有从壳体部分向外辐射的多个散热片320的散热器318，(在图6中示例性地示出)，壳体部分配置成容纳筒式加热器。在操作中，筒式加热器连同散热器318可以加热加热组件218的周围空气。虽然散热器318的散热片320例示性地完全沿着壳体部分延伸，但是可以想到，在其他示例中，散热片320可以仅沿壳体部分的特定部分延伸。在操作中，散热器318的壳体部分包括用于筒式加热器的入口314，其允许引线302延伸穿过散热器318到达加热器电源。引线302可以通过压盖、导管或其他经认证的输送工具通往加热器电源。另外，散热器318可包括任何数量的导热材料，例如铝、钢或任何其他合金。

风扇组件316例示性地包括风扇308和马达组件310。虽然马达组件310将被描述为气动马达，但是可以清楚地预期也可以使用其他类型和配置的马达。例如，马达组件310可以包括旋转叶片类型并且可以位于加热组件218的外壳(例如，气相色谱仪200的分析炉216)的外部。这可以包括液压、电气、机械或其他类型的气动马达。然而，在该示例中，马达组件310包括马达壳体322、空气入口324和排气端口306。在操作中，压缩空气经由空气入口324被接收，并且在离开排气端口306之前，驱动马达壳体322内的桨轮。如后面将参考图5所讨论的那样，在接收压缩空气时，桨轮驱动旋转轴，该旋转轴延伸穿过壳体322并附接到风扇308上。风扇308又可使暖空气在加热组件218的外壳内循环。

在该示例中，加热组件218的外壳可以通过强制对流加热，其中邻近加热部件304的加热空气通过风扇308的致动在外壳内再循环。这种配置允许减少加热外壳所需的必要的供应空气。另外，这还允许减少加热组件218所需的功率，同时还允许降低散热器318内的加热器筒的表面温度。通过强制对流，气相色谱仪或其他装置与加热组件218可以将样品或混合物加热到所需温度，同时还符合危险环境的必要行业标准温度分类。

图4是根据本发明实施例的加热组件的示意性侧视图。加热组件400包括许多与加热组件218相同的部件，并且因此类似地编号。加热组件400包括加热部件304，加热部件304具有位于散热器318的壳体部分内的加热筒。散热器318例示性地包括径向延伸的散热片320和螺纹入口314。在操作中，联接到加热筒的一个或更多个引线302可以横穿螺纹入口314并连接到加热器电源。

加热组件400还包括风扇组件316，风扇组件316具有联接到马达组件310的风扇308。根据不同的实施例，风扇308可采用各种形式和配置。例如，风扇308可以包括离心式，并且另外，不必直接与加热部件304对齐。例如，风扇308可以远离散热器318定位并且仍然可以充分地再循环空气以便加热加热组件400的外壳内的样品或混合物。然而，在所示实施例中，风扇组件316包括与加热部件304对齐的具有空气入口324和马达壳体322的电机组件310。

图5是根据本发明实施例的加热组件的分解视图。加热组件218例示性地包括加热部件304、风扇组件316和基板312。如例示性地所示，一个或更多个紧固构件504可用于将加热部件304和风扇组件316安全地紧固到基板312上。另外，一个或更多个更多紧固构件504可用于将加热组件218的其他部件彼此安全地紧固。加热部件304包括筒式加热器502和散热器318，筒式加热器502使用引线302联接到加热器电源，散热器318包括壳体部分和径向延伸的散热片320。

风扇组件316例示性地包括风扇308和马达组件310。马达组件310例示性地包括马达壳体322、空气入口324、排气端口306、桨轮506和旋转轴508。在操作中，压缩空气可以通过空气入口324接收并用于在经由排气端口306释放之前在马达壳体322内驱动桨轮506。桨轮506在经由空气入口324接收压缩空气时向旋转轴508施加旋转力，旋转轴508又驱动风扇308。风扇308在被致动时使由加热部件304提供的加热空气循环。这允许强制对流加热器加热外壳而不需要大量的供应空气或用于筒式加热器502的升高的表面温度。

图6是根据本发明实施例的加热组件的散热器的剖视图。散热器318例示性地包括壳体部分602和径向延伸的散热片320。壳体部分602配置成将加热器筒(例如，加热器筒502)容纳在壳体部分602的孔604内。孔604可采用多种形式和配置，这取决于加热器筒的所需形状。在操作中，加热器筒可以插入至孔604中并用于加热与径向延伸的散热片320相邻的空气。然后可以使用风扇组件使加热空气在外壳周围循环。

尽管已经参考优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行改变。