平坦盘卷、加热装置及加热方法
【专利摘要】本发明提供管(2)的平坦盘卷(1)，其中，平坦盘卷(1)具有总体平坦形状。管(2)的横截面可以是卵形。本发明还提供一种包括一个或多个平坦盘卷(1)的加热装置。本发明还提供一种用于加热样品的方法，该方法包括步骤：在本发明的加热装置中加热样品。
【专利说明】平坦盘卷、加热装置及加热方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可以用作加热装置的部件的平坦盘卷。本发明还涉及一种包括这种平坦盘卷的加热装置以及一种用包括本发明平坦盘卷的加热装置来加热样品的方法。在优选的实施例中，平坦盘卷可以是玻璃盘卷，优选地是硼硅酸盐玻璃盘卷。
【背景技术】
[0002]用于对样品进行分析的装置经常需要加热样品(例如流体)。另外，这种分析装置可能需要对样品(例如流体)进行蒸馏。
[0003]用于加热流体的装置的一个例子公开于WO 2009/129777 A2中，该专利公开了一种用于加热水浴的水中的物体的水浴。该装置包括用于加热包括该物体的水的加热板。
[0004]用于加热流体的装置的另一个例子公开于WO 2009/108501 A2中，该专利涉及一种用于对流体进行加热和混合的反应器。借助于双作用分体式电磁盘卷来加热反应器内的流体，其中，该盘卷包括金属丝。所述电磁盘卷具有螺旋弹簧的空间形状。这种用于加热流体的装置具有如下缺点:需要大量的空间或者只能够提供低效率的加热。
【发明内容】
[0005]本发明与此现有技术状态的不同之处在于提供一种具有总体平坦形状的平坦盘卷。当参照侧视图时，所述形状是平坦且扁平的。
[0006]本发明与此现有技术状态的不同之处还在于盘卷包括可以具有卵形横截面的管。所述管的外轮廓可以具有卵形的形状，其中，更延长的纵向侧边面对下垫面。
[0007]由盘卷的总体平坦形状的不同技术特征所带来的一个技术效果是盘卷的较低空间要求，因为盘卷的扁平、平坦、平整的形状不需要许多空间。根据本发明的盘卷的形状尤其在例如把一个或多个所述盘卷安装到加热浴和/或分析装置中时有用。根据本发明的盘卷作为一个整体是相当扁平而且薄的，因此与需要多得多的空间的本领域已知的标准加热盘卷相比可容易得多地安装到较大的装置(例如连续流动分析仪)中，因为这些标准加热盘卷例如缠绕在加热芯或加热棒的周围，或者因为它们浸没在大体积的油中。另外，缠绕在加热芯或加热棒周围或者浸没在大体积油中的这种常规加热盘卷的加热能量的损失要大得多，其中，经加热的油对于操作者来说也可能是危险的。
[0008]由平坦盘卷的卵形横截面所带来的另一个技术效果是由于具有卵形横截面的管与下垫面(例如加热箔或加热板)的更大接触面所导致的增强的热传导。本发明平坦盘卷的这种增强的导热率和增强的热能耦合使得能够获得特别好的能量效率，从而允许更高效的样品加热并且也节约能量。
[0009]根据本发明的平坦盘卷和加热装置的另一个技术优势在于:它们与常规加热浴中的常规加热盘卷相比可以(a)快得多地加热流体，并且(b)将流体加热到高得多的温度。
[0010]本发明的平坦盘卷和加热装置的另一个技术优势在于:与现有技术的标准加热盘卷和加热装置相比，随时间的推移可容易得多地将温度保持在恒定水平。[0011]本发明的平坦盘卷和加热装置的另一个技术优势在于:与例如围绕在加热芯或加热棒周围的现有技术状态的加热盘卷相比，可防止由于材料膨胀所导致的平坦盘卷的可能的断裂，现有技术的加热盘卷与平坦盘卷相比通常具有不同的膨胀系数。当平坦盘卷是玻璃盘卷优选地是硼硅酸盐玻璃盘卷时，尤其如此。本发明的平坦盘卷可以容易地膨胀并且没有加热芯或加热棒的空间约束。
[0012]从所述现有技术状态出发，本发明所要解决的问题是提供一种用于加热样品的加热装置，其避免了与本领域已知的加热装置相关的缺点。
[0013]本发明通过提供平坦盘卷、包括一个或多个所述平坦盘卷的加热装置、以及利用(如本文中所述以及所附一组权利要求所请求保护的)本发明加热装置来加热样品的方法而解决了所述问题。
[0014]具体地，本发明通过提供管2的平坦盘卷I而解决了所述问题，其中，平坦盘卷I具有总体平坦形状。管2的横截面可以是卵形。管2的横截面也可以是圆形。当参照侧视图时，盘卷的总体形状可以是平坦、平整和扁平的。平坦盘卷I的这种特定空间几何形状是本发明的标志性特征。在本发明的一个优选实施例中，平坦盘卷I是玻璃盘卷，优选地是硼娃酸盐玻璃盘卷。在本发明的其它实施例中，平坦盘卷I也可以是合成材料盘卷、塑料盘卷或者金属盘卷。
[0015]下面定义了与本发明有关的一些术语。
[0016]定义
本文中使用的术语“平坦盘卷”是指由管所构成的盘卷。当参照侧视图时，这种“盘卷”具有平坦的形状。术语“平坦的”也应被理解成“平整的”和“扁平的”。术语“平坦的”、“扁平的”和“平整的”应被理解成是指当参照侧视图时盘卷的相对较小的高度。盘卷的高度可以由管的内直径和外直径所限定。侧视图的一个例子可以见于图2的左上部。
[0017]本文中使用的术语“匝”是指管在一个圆中的水平成形，这表示大约高达360°的整圆。本发明的平坦盘卷可以具有变化数量的这种匝，如本文中所述。图2中示出了一个实施例，该图描绘了 12匝的盘卷。
[0018]本文中使用的术语“管”是指这样的管，其包括可以引导或导引样品(例如将要被加热的流体或溶液)的内通道。“玻璃管”的“内通道”也可以被称为“内腔”。“管”具有由管的内壁所限定的内直径。另外，管包括由管的外边界所限定的外直径。本文中使用的“管”可以由玻璃、优选地由硼硅酸盐玻璃制成。在本发明的其它实施例中，管由合成材料、塑料或者金属制成。
[0019]本文中使用的术语“总容积”是指被包含在本发明平坦盘卷的整个内腔中的样品(例如流体或溶液)的体积。
[0020]本文中使用的术语“卵形”是指构成平坦盘卷的平坦管的横截面。本文中使用的“卵形”的同义词是“椭圆形”或者“椭圆的形状”。管的这种卵形横截面具有与下垫面(例如加热箔的表面或者支撑板的表面)接触的卵形管的纵向、水平、更延长的侧边。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1示出了包括管2的平坦盘卷I的本发明盘卷的一个实施例。a)和b):图中示出的盘卷是12匝的玻璃盘卷。c)的左上图示出了总体平坦形状，如从侧视图中所见。平坦盘卷的进口和出口可以在盘卷的平坦的水平面的上方或下方(在此情况下是上方)突起。d)右上视图示出了穿过玻璃盘卷的横截面，其中，可看见卵形形状。玻璃盘卷/玻璃管的卵形横截面的更延长的纵向表面与下垫面接触。各值是以mm(毫米)为单位给出的。
[0022]图2示出了本发明加热装置的一个实施例的剖视图，该加热装置包括平坦的玻璃盘卷1、支撑板3、加热箔4、隔离件5和压板6。
[0023]图3示出了包含在本发明加热装置中的加热箔4的一个实施例。
[0024]图4示出了本发明的平坦盘卷I的一个实施例，其中，平坦盘卷I是已被置于加热箔4上的玻璃盘卷。
[0025]图5示出了本发明的平坦盘卷I的一个实施例，其中，盘卷是本发明加热装置的被安装到更大分析装置中的部分。
[0026]图6示出了本发明加热装置的一个实施例，其中，加热装置包括玻璃盘卷I。
[0027]图7示出了本发明加热装置的另一个实施例，其中，加热装置包括玻璃盘卷I。
[0028]图8示出了本发明加热装置的又一个实施例，其中，加热装置包括玻璃盘卷I和可以从前面看到的加热箔4。
【具体实施方式】
[0029]下面将更详细地描述本发明。
[0030]本发明提供管2的平坦盘卷1，其中，平坦盘卷I具有总体平坦形状。管2的横截面可以是卵形。管2的横截面也可以是圆形。管2的横截面可以是椭圆形或者可以具有椭圆的形状。
[0031]当参照侧视图时，盘卷的总体形状是平坦的形状。
[0032]根据本发明的平坦盘卷I可以包括5至30胆，优选10至20匝，并且最优选地可以包括10、11、12、13、14或15匝。在一个优选实施例中，平坦盘卷包括12匝。
[0033]管2包括可以引导或导引样品(例如将要被加热的流体或溶液)的内通道。管2包括由管2的内壁所限定的内直径。另外，管2包括由管2的外边界所限定的外直径。
[0034]本发明的管2的平坦盘卷I可以在其内通道或内腔中引导或导引样品(例如将要被加热的流体或溶液)，其中，样品流经所述内通道或者所述内腔。流经包括管2的平坦盘卷I的样品可以连续地流动通过所述内通道或者所述内腔。
[0035]管2的平坦盘卷I可以包括进口和出口。进口可以将样品供应到盘卷中，出口可以将样品引导出盘卷。当参照侧视图时，管2的包括所述进口和/或所述出口的部分可以在盘卷I的主体的平坦水平面的上方或下方突起。这可以见于图lc。
[0036]根据本发明的平坦盘卷I可以具有I至50 ml、优选2至20 ml、更优选4至6 ml以及最优选5.3 ml的总容积。
[0037]在本发明的其它实施例中，平坦盘卷I的管2可以具有I mm至4 mm、优选1.5 mm至3 mm以及最优选2 mm的内直径。
[0038]在本发明的其它实施例中，平坦盘卷I的管2可以具有2 mm至6 mm、优选3 mm至5 mm以及最优选3.6 _的外直径。
[0039]在本发明的另一个实施例中，可以是卵形的管2的纵向、更延长侧边可以与表面接触。在另一个实施例中，横截面可以是卵形的管2可以经由导热膏，优选地经由纵向、更延长的、纵向侧边与表面接触。这可以见于图1d。
[0040]本发明所设想的导热膏可以是任何市售的导热膏。在本发明的一个具体实施例中，导热膏可以是美国Wakefield Engineering公司的120型热化合物。然而,本发明并不局限于此特定类型的导热膏。
[0041]在本发明的另一个实施例中，平坦盘卷I可以是玻璃盘卷。在本发明的另一个实施例中，所述玻璃盘卷I可以是硼硅酸盐玻璃盘卷。这表明玻璃盘卷I和玻璃管2可以由硼硅酸盐玻璃制成。在本发明的其它实施例中，平坦盘卷I和管2可以由合成材料、塑料或金属制成。管2的横截面可以是圆形、卵形、椭圆形或者可以具有椭圆的形状。
[0042]本发明还提供如本文中所述以及如所附一组权利要求所请求保护的一个或多个平坦盘卷I的用途。具体地，本发明还提供一个或多个平坦盘卷I的用于在加热装置中加热样品的用途。所述加热装置可以是分析装置的部件。所述包括加热装置的分析装置可以是连续流动分析仪，优选是分段连续流动分析仪。在更具体的实施例中，所述分析装置可以是本 申请人:的AutoAnalyzer 3HR?分段流动分析仪、或者本 申请人:的AutoAnalyzer I?分段流动分析仪、或者本 申请人:的QuAAtro?微流动分析仪、或者其等同物。在本发明的另一个实施例中，根据本发明的一个或多个盘卷I的用途可以是一个或多个玻璃盘卷I的用途。在本发明的另一个实施例中，所述一个或多个玻璃盘卷I可以是一个或多个硼硅酸盐玻璃盘卷。这表明一个或多个玻璃盘卷I以及一个或多个玻璃管2可以由硼硅酸盐玻璃制成。在本发明的用途的其它实施例中，一个或多个平坦盘卷I以及一个或多个管2可以由合成材料、塑料或金属制成。管2的横截面可以是圆形、卵形、椭圆形或者可以具有椭圆的形状。
[0043]本发明还提供一种包括如本文所述的一个或多个平坦盘卷I的加热装置。具体地，本发明提供一种包括一个或多个平坦盘卷I的加热装置，平坦盘卷I是一个或多个玻璃管2的盘卷，其中，一个或多个平坦盘卷I具有总体平坦形状，并且其中，一个或多个管2的横截面可以是卵形。管2的横截面可以是圆形、卵形、椭圆形或者可以具有椭圆的形状。
[0044]在本发明的另一个实施例中，加热装置可以包括:
(a)至少一个支撑板3,
(b)至少一个加热箔4，以及 (C)至少一个隔离件5。
[0045]至少一个支撑板3可以为平坦盘卷I提供稳固的支撑。
[0046]在本发明的另一个实施例中，加热装置可以包括:
(a)—个支撑板3,
(b)一个加热箔4，以及
(c)一个隔离件5。
[0047]所述一个支撑板3可以为平坦盘卷I提供稳固的支撑。
[0048]加热箔4可以通过与平坦盘卷I的直接接触而直接地加热平坦盘卷1，或者经由支撑板(2)。加热箔4可以由硅制成并且可以用电线加热。这种加热箔4的一个示例示于图
3。可以使加热箔4硬化在可由铝制成的支撑板3上。可以将平坦盘卷I直接压制到加热箔4上。替代地，平坦盘卷I与支撑板3接触，由此与加热箔4间接地接触。平坦盘卷I的横截面的卵形形状可以增大平坦盘卷I与加热箔4和/或支撑板3的接触面。这提供更高效的从加热箔4向平坦盘卷I的热传递的技术效果，这是因为管的卵形形状的纵向的更延长的侧边与具有标准圆形形状的管相比提供更大的表面。可以通过在平坦盘卷I与支撑板3和/或加热箔4接触的部位涂布导热膏而进一步增大此接触，由此更进一步增强导热率，从而实现最优热耦合。
[0049]如上所述，可以利用导热膏来增大平坦盘卷I与支撑板3的接触、或者增大平坦盘卷I与加热箔4的直接接触。任何市售的导热膏均可用于本发明的加热装置。在一个更具体的实施例中，导热膏可以是美国Wakefield Engineering公司的120型热化合物。
[0050]在本发明加热装置的另一个实施例中，可以将隔离板5置于加热箔4和/或支撑板3的下面。隔离板5可以用来使加热装置和/或分析装置的其余部分与由加热箔4产生的热量相隔离。隔离板5也可以用来隔离并保持由本发明加热装置中的加热箔4所产生的加热能量。
[0051]在本发明的另一个实施例中，加热装置还可以包括:(d)至少一个压板6。
[0052]压板6可以用来紧固和固定本发明加热装置的单独的部件。
[0053]在本发明的另一个实施例中，加热装置还可以包括:(d) 一个压板6。
[0054]在本发明的另一个实施例中，加热装置可以是分析装置、优选连续流动分析仪、更优选分段连续流动分析仪的部件。这意味着可以将本发明加热装置置入分析装置中，例如置入上述分析装置中。在更具体的实施例中，包括本发明加热装置的分析装置可以是本 申请人:的AutoAnalyzer 3 HR?分段流动分析仪、或者本 申请人:的AutoAnalyzer I?分段流动分析仪、或者本 申请人:的QuAAtro?微流动分析仪、或者其等同物。
[0055]可以在操作连接中将本发明的加热装置置入分析装置中，其中，利用加热装置来加热将要被分析的样品并且将该样品传递至所述分析装置的其它部件。
[0056]在根据本发明的加热装置的一个实施例中，可以将样品加热到80°C、优选100°C、更优选120°C、更优选140°C、以及最优选160°C。然而，也可以将样品加热到高于160°C的温度，例如加热到165°C、加热到170。。、加热到175°C、加热到180°C、加热到185°C、加热到190°C、加热到195°C和加热到200°C。从50°C至200°C的以。C为单位的温度的每个单独值也适用于本发明的加热装置。
[0057]本发明的加热装置可以允许小于±0.2°C的与目标温度的偏差。
[0058]在本发明加热装置的另一个实施例中，加热装置包括在支撑板3和/或加热箔4的每侧上的两个平坦盘卷1、优选两个玻璃盘卷I。这具有使平坦盘卷I的可用总容积加倍的技术优势。在本发明的其它实施例中，加热装置可以包括两个、三个或四个或者更多的平坦盘卷，这些盘卷可以优选地是玻璃盘卷I，更优选地是硼硅酸盐盘卷。在本发明的具体实施例中，本发明的加热装置可以包括多个平坦盘卷1、优选多个玻璃盘卷1、更优选多个硼硅酸盐玻璃盘卷I。管2的横截面可以是圆形、卵形、椭圆形或者可以具有椭圆的形状。
[0059]本发明还提供一种用于加热样品的方法，该方法包括步骤:在如本文中所述和所附一组权利要求中请求保护的加热装置中加热样品。
[0060]具体地，本发明还提供一种用于加热样品的方法，该方法包括步骤:在包括一个或多个本发明平坦盘卷I的加热装置中加热样品。
[0061]具体地，本发明提供一种用于加热样品的方法，该方法包括步骤:在包括一个或多个平坦盘卷I的加热装置中加热样品，所述平坦盘卷I是一个或多个管2的盘卷，其中，一个或多个平坦盘卷I可以具有总体平坦形状。一个或多个管2的横截面可以是卵形、圆形、椭圆形或者可以具有椭圆形的形状。
[0062]当实施根据本发明的方法时，一个或多个玻璃管2的一个或多个平坦盘卷I可以在其内通道或内腔中引导或导引样品(例如将要被加热的流体或溶液)，其中，样品流经所述内通道或所述内腔。流经包括玻璃管2的平坦盘卷I的样品可以连续地流经所述内通道或所述内腔。当流经玻璃管的内通道时，可以将样品加热，使得该样品从流体状态变为气体状态。
[0063]在根据本发明的方法的一个实施例中，可以将样品加热到80°C、优选100°C、更优选120°C、更优选140°C、最优选160°C。然而，也可以将样品加热到高于160°C的温度，例如165 °C、170 °C、175 °C、180 °C、185 °C、190 °C、195 °C 和 200 V。从 50 V 到 200 V 的以 °C 为单位的
每个单独的温度值也适用于本发明的方法。
[0064]该方法中所使用的本发明加热装置可以允许小于±0.2°C的与目标温度的偏差。
[0065]在根据本发明方法的另一个实施例中，样品的加热可以用于利用分析装置进行的分析。
[0066]在根据本发明方法的另一个实施例中，在分析装置中实施该方法。这种分析装置可以是需要加热样品的任何分析装置。在本发明的更具体的实施例中，这种分析装置可以是连续流动分析仪，更优选分段连续流动分析仪。在本发明的更具体的实施例中，分析装置可以是本 申请人:的AutoAnalyzer 3 HR?分段流动分析仪、或者本 申请人:的AutoAnalyzerI?分段流动分析仪、或者本 申请人:的QuAAtro?微流动分析仪、或者其等同物。可以在操作连接中将本发明的加热装置置入分析装置中，其中，利用加热装置来加热将要被分析的样品并且将该样品传递至所述分析装置的其它部件。
[0067]在本发明方法的一个实施例中，将要被加热的样品可以是流体或溶液。该样品可以是需进行分析的任何类型的样品。在本发明方法的更具体的实施例中，样品可以是水性流体或水性溶液。可以利用根据本发明的方法对需进行分析的任何水性流体或水性溶液进行加热。
[0068]在根据本发明的方法的其它实施例中，样品可以选自水、饮用水、废水、海水、土壤和植物、肥料、动物饲料、烟叶和酒。
[0069]在下面的示例中，对本发明进行举例说明。
[0070]示例 I
加热装置被组装，其包括在由铝制成的支撑板3上的由硼硅酸盐玻璃制成的玻璃盘卷。示例I中所使用的平坦盘卷1、加热箔4和加热装置示于图3至图8。使硅加热箔4硬化在支撑板3的背面上。铝支撑板3具有110X110 mm的尺寸。玻璃盘卷I由具有2 mm的内直径和3.6 _的外直径的玻璃管2制成。玻璃盘卷I的容积为5.3 ml并且具有12匝，即12匝的盘卷。用于加热铝支撑板3的加热箔4以90瓦的功率和24伏运行。管2具有卵形的横截面。在其它实验中，管2具有圆形的横截面。
[0071]对此装置的温度测量是直接在铝支撑板3中用数字温度传感器进行的。该系统是由脉冲宽度调制所控制。在95°C的温度下进行试运行，以测试加热装置关于高温的稳定性。操作中的偏差低于0.1°C。另外，针对此装置，用+/_0.5°C的经校准测量装置对传感器关于温度的绝对精度进行测试。
[0072]在根据本发明的加热装置的第二实施例中，为了测试热传导的有效性，每分钟蒸发1.2 ml的水。在加热装置的该第二实施例中，利用导热膏另外地增强热耦合。
[0073]该示例表明根据本发明的盘卷和加热装置尤其对于以分析为目的的样品加热有用。
【权利要求】
1.一种管⑵的平坦盘卷(I)，其中，平坦盘卷⑴具有总体平坦形状。
2.如权利要求1所述的平坦盘卷，其中，管(2)的横截面是卵形或圆形。
3.如权利要求1或2所述的平坦盘卷，其中，盘卷(I)包括5至30匝、优选10至20匝、最优选12匝。
4.如权利要求1至3所述的平坦盘卷,其中，盘卷(I)具有I至50ml、优选2至20 ml、更优选4至6 ml以及最优选5.3 ml的总容积。
5.如权利要求1至4所述的平坦盘卷,其中，管⑵具有Imm至4 mm、优选1.5 mm至3 mm以及最优选2 mm的内直径，并且其中，管⑵具有2 mm至6 mm、优选地3 mm至5 mm以及最优选3.6 _的外直径。
6.如权利要求1至5所述的平坦盘卷，其中，管(2)的纵向侧边与表面接触，优选地经由导热膏与所述表面接触。
7.如权利要求1至6所述的平坦盘卷，其中，平坦盘卷(I)是玻璃盘卷，优选硼硅酸盐玻璃盘卷，或者合成材料盘卷，或者金属盘卷。
8.一个或多个如权利要求1至7所述的平坦盘卷(I)的用于在加热装置中加热样品的用途，其中，所述加热装置优选地是分析装置的部件。
9.一种加热装置，包括一个或多个如权利要求1至7所述的平坦盘卷(I)。
10.如权利要求9所述的加热装置，还包括: (a)至少一个支撑板(3), (b)至少一个加热箔(4)，以及 (c)至少一个隔离件(5)。
11.如权利要求9或10所述的加热装置，还包括:(d)至少一个压板(6)。
12.如权利要求9至11所述的加热装置，其中，所述加热装置是分析装置、优选连续流动分析仪、更优选分段连续流动分析仪的部件。
13.一种用于加热样品的方法，包括步骤:在如权利要求9至12所述的加热装置中加热所述样品。
14.如权利要求13所述的方法，其中，将所述样品加热到80°C、优选加热到100°C、更优选加热到120°C、更优选加热到140°C以及最优选加热到160°C，并且其中，所述样品的加热优选地用于利用分析装置进行的分析。
15.如权利要求13或14所述的方法，其中，所述方法在分析装置内、优选在连续流动分析仪内、更优选在分段连续流动分析仪内实施。
【文档编号】H05B3/26GK103493584SQ201280012778
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2012年3月6日 优先权日:2011年3月11日
【发明者】H.埃施门特, R.施塔克 申请人:密封分析仪器有限责任公司