用于具有可变速风扇的分析仪炉模块的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于控制分析仪（１００）的部件（１０４）温度的炉模块（１１４）。所述炉模块（１１４）具有壳体以容纳所述部件和加热元件。所述壳体具有流体入口（１２０）和流体出口（１２２）。安装在所述壳体内的可变速风扇（１１８）可以运行以使所述壳体内的流体循环，并且通过所述流体入口（１２０）将冷却流体吸入所述壳体内。当需要冷却所述炉子（１１４）时，所述可变速风扇（１１８）在增大的速度下运行。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及用于控制分析仪的炉模块中温度分布的方法和装置。更具体而言，本专利技术涉及在分析仪的炉模块中使用可变速风扇。
技术介绍
分析仪的性能通常容易受到温度变化的影响。诸如气相色谱仪的分析仪的一个或多个部件的温度，一般是通过将该部件放置在温控室中来控制的。该室可以包括加热或者冷却设备，或者这些设备的组合。当需要高于环境温度的温度时，使用炉模块。例如，对于精确的操作，气相色谱仪分离柱的温度被控制在一度的十分之几以内。通过将色谱仪柱放置在炉子中来控制温度。在自动化测试中，总处理量取决于样品分析周期的持续时间。样品分析周期的持续时间的减小会增大处理量。减小样品分析周期的持续时间的一个方法是增大分析期间炉子的加热速率。这需要用户调整分析方法参数，例如气压和气流来获得新的加热速率。虽然有计算机应用程序帮助进行此处理，但为了细调新方法，通常必须进行许多迭代。最终，大的加热速率还可能导致不可接受的分辨(resolution)或者动态范围的损失。减小样品分析周期的持续时间的另一个方法是增大多个分析之间炉子的冷却速率。完成此方法的一个策略是减小炉子的热质量(thermalmass)。使用更少的材料来加热，那么在采样分析周期中就会存储更少的能量，因此在冷却期间要去除的能量更少。类似地，在加热期间将需要更少的能量。例如，可以减小炉子的壁厚。由于壁刚度减小，使壁变薄会存在应用限制，减小的壁刚度可能导致从缺乏美感到不能有效地安装物体到炉壁的一系列问题。另一个可能性是减小整个炉子尺寸或者炉模块的容积。另外，因为此选择减小了GC柱和其他附件可用的空间，并且使维护更困难，会出现物理限制。
技术实现思路
本专利技术一般地涉及用于增大分析仪炉模块的冷却速率的方法和装置。本专利技术涉及用在控制分析仪的部件温度的炉模块。炉模块具有容纳部件的壳体。壳体具有流体入口和流体出口。至少部分安装在壳体内的可变速风扇可以操作来使流体在壳体内循环。可变速风扇还被用来将冷却流体通过流体入口吸入壳体中。当需要冷却炉子时，可变速风扇在增大的速度下运行，以增大冷却速率。附图说明在所附权利要求中阐述了被认为是本专利技术特性的新特征。但是，当结合附图阅读时，通过参考下面对示例性实施例的详细说明，将最好地理解本专利技术自身、以及实施的优选模式、及其其他目的和优点，附图中图1是示例性气相色谱仪的图形表示。图2是根据本专利技术实施例的炉模块的内部视图。图3是根据本专利技术实施例的炉模块的剖视图。图4是表示根据本专利技术实施例的风扇速度和冷却时间之间的示例性关系的曲线图。具体实施例方式虽然本专利技术允许有许多不同形式的实施例，但附图中示出并且此处将详细说明一个或多个具体实施例，同时应当理解到本公开将被视为本专利技术原理的示例，而无意将本专利技术限制在所示出和说明的具体实施例。在以下说明中，相同的标号被用来说明附图的若干视图中相同、相似或者相应的部分。本专利技术涉及用于减小分析仪的炉模块的冷却时间的方法和装置，所述分析仪例如是气相色谱仪。分析仪的炉模块设置有可变速风扇，该可变速风扇可以在分析阶段以第一速度运行以搅动炉模块中的流体，并且可以在冷却阶段以较高的第二速度运行以增大炉子的冷却速率。在冷却阶段，可变速风扇将冷空气吸入炉模块中。在冷却阶段风扇的速度可以变化，以控制冷却期间的温度分布。一个或多个附加风扇可以与可变速风扇一起使用，以进一步增大冷却速率。本专利技术的以下说明将涉及气相色谱仪形式的分析仪。但是，此处的教导也可以应用到诸如其他类型色谱仪的其他分析仪，以及用于检测或分析物理参数或现象的其他仪器。图1是示例性气相色谱仪100的图形表示。将要分析的材料样品注入注射器口102中，直到色谱仪分离柱104的端部。通过被称为载气的惰性气体流动相的流动，样品被传送通过分离柱104。来自供气装置106的载气的流动由流动控制器108控制。柱104自身可以包含液态固定相，其被吸附到惰性固体的表面上。通常使用的载气包括氮气、氦气、氩气和二氧化碳。载气的选择通常取决于所使用检测器的类型。通过气体的流动，样品的各种组分在压力下被强制通过分离柱104，并且由检测器110检测。检测器110的输出由外部计算机112或者其他记录设备记录。外部计算机112或者被实现为气相色谱仪100中固件的控制器可以提供对分析过程的全面控制。样品组分具有不同的迁移率，因此在它们穿过分离柱104时会彼此分离。因此，样品组分在不同的时间到达检测器110。注射器102和检测器110可以结合为模块组件。分离柱104安装在炉模块114的内部。炉模块114被风扇罩116内的加热线圈加热。诸如搅动扇118的流体移动设备运行以使流体在加热线圈和风扇罩116上移动来加热炉子内的流体，并且还搅动炉子内的流体以使炉子温度保持均匀。虽然在此实施例中使用了搅动扇，但对本领域技术人员而言，显然可以使用适于炉子中的气体或者液体的其他类型的流体移动设备。在本专利技术的一个实施例中，搅动扇118的速度在色谱分析期间以第一速率运行，而在冷却期间以更高的第二速率运行。这增大了冷却速率，并有助于增大自动化测试期间的处理量。风扇的速度可以由仪器中的固件或者外部计算机112控制。在另一个实施例中，仪器中的固件控制加热元件116和风扇118，以在色谱分析或者冷却期间生成炉模块114内的预定温度分布。炉子中的流体可以是气体，例如空气、氦气或者氮气，或者其可以是液体，例如水。在冷却期间，搅动扇118运行以将冷却流体从流体入口120吸入炉子中，使其沿着炉壁循环并将其从流体出口122排出。为了适应此操作，流体入口120被导通到搅动扇118后的低压区。在图1中，分析仪是气相色谱仪，并且其部件之一即分离柱104基本被放置在炉模块114内。其他分析仪可能具有至少部分位于用于加热的炉模块内的各种部件。图2是根据本专利技术实施例的示例性炉模块114的内部视图。在此实施例中，流体入口120与搅动扇118共轴排列，搅动扇118可以被实现为径流式风扇。罩116包括例如电阻线的加热元件。罩116中的孔202允许流体返回搅动扇118中心处的低压区。图3是通过图2所示的炉模块的截面3-3的剖视图。图3示出了入口120和出口122相对于搅动扇118和具有罩116的加热元件的位置。能够以可变速度运行的搅动扇118包括多个安装到中心毂的叶片，中心毂经由轴302顺次地耦合到可变速电机304。向可变速电机304供电的电源(未示出)由速度控制器306控制。速度控制器306可以包含在与风扇电机304相同的组件中，或者可以独立于风扇电机304。速度控制器306可以响应于来自仪器内固件的控制信号而运行。在操作中，搅动扇118在其轴附近产生低压区，该低压区通过入口120将冷却流体吸入炉子中。此外，搅动扇118在其周边产生高压区，高压区通过出口122将热流体推动出去。来自入口120的冷却流体绕着加热元件和罩116的边缘、经过炉子114的壁并返回通过罩中的孔202而循环。这导致箭头308所示的环形循环。其他可变速流体移动设备，例如轴流式风扇、离心式风扇或者鼓风机，都可以用来代替径流式风扇。根据本专利技术的一个方面，搅动扇118的速度在冷却期间增大以在冷却期间以增大的速率将冷却流体吸入炉子中。为了进行有效的操作，入口120位于搅动扇118所形成的低压区中，而出口本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制分析仪（１００）的部件（１０４）温度的炉模块（１１４），包括：具有容纳所述部件（１０４）的足够尺寸和形状的壳体，所述壳体具有流体入口（１２０）和流体出口（１２２）以提供通过所述壳体的流体循环；和可变速风扇（１１８ ），所述可变速风扇（１１８）可以第一速度运行来循环所述壳体内的流体，并且可以高于所述第一速度的第二速度运行来将冷却流体通过所述流体入口（１２０）吸入所述壳体中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：萨米伊丽莎白米勒二世，
申请(专利权)人：安捷伦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]