专利名称：气相色谱汽化室的向内打开的汽化室进口的制作方法
技术领域：
本技术领域涉及气相色谱仪的汽化室，更具体地说涉及汽化室的冷却效率。
背景技术：
气相色谱法(GC)是用于化合物的分离、鉴别和定量化的物理方法。将样品混合物注入流动的中性载气中，并且它们的组合将通过管或色谱柱。该柱的内表面涂覆有或填充有固定相。随着样品混合物和载气流过该柱，混合物中的各组分被固定相以不同的程度截留下，所截留的程度取决于各个组分的相对挥发度以及它们各自的对固定相的亲和力。不同的化合物被固定相截留的时间不同。当混合物的各个组分由固定相释放到载气流中时，这些组分向该柱的出口运动，以接受检测器的检测和测量。混合物组分中的具体化合物可以通过测量峰保留时间而鉴别出，并且它们的相对浓度可以通过测量峰面积来确定。
在追求更快速色谱法的推动下，更小型、热量更小(less thermallymassive)的汽化室一直是一大趋势。汽化室的温度需要以特定速率来加以控制。一个样品运行结束之后，可以对另一个样品进行分析之前，汽化室一般需要冷却到起始温度。为获得更快的循环时间和更高的样品处理量，使汽化室冷却时间达到最小是所期望的。一种方法是在加热和冷却期间使进入汽化室以及在汽化室内的气流最优化。但因为可视化技术少而昂贵，所以设计气流模式是一大挑战。绝大部分进步都是试错法的结果。
当前的方案在汽化室冷却期间或被动地、或主动地影响进入和在GC汽化室内的气流模式。例如，通过将进口管道的末端直接设置在低压区的汽化室搅拌扇后，某些GC汽化室被动地将新鲜空气引入汽化室内。这个低压区用来吸入通过进口管道的空气。对于更小型的GC汽化室，已尝试了一种更积极的方法，即，将进口放置在对着汽化室搅拌扇处，并在进口管道上设置附加的盒式风扇(boxer fan)以迫使新鲜空气进入汽化室内。但是，因为盒式风扇的布置迫使盒式风扇不利地影响汽化室的搅拌扇，所以这种设计中存在折衷。结果，搅拌扇必须仅以其最大功率的百分之几来运行，以避免在冷却期间压过盒式风扇。

发明内容
具有内部和外部的汽化室空气进口包括进口管道和可移动进口片。可移动进口片可操作性地连接到进口管道，并且具有关方位和开方位。进口片位于这样的位置处，即当进口片处在开方位时，位于汽化室内部的进口片比位于汽化室外部的更多。位于开方位处时，进口片以片偏转角度向汽化室内打开，从而形成低压区以将气流从进口管道吸入汽化室内。
为气相色谱仪的汽化室提供向内打开的汽化室进口的方法包括估算汽化室内的气流，确定进口片的有利位置，并将进口片设置在汽化室底部附近的这个有利位置处。该方法还包括确定进口片打开的片偏转角度，并使得进口片以片偏转角度向汽化室内打开，从而形成低压区以帮助将气流从一个或多个冷却扇吸入汽化室内。
为气相色谱的汽化室提供向内打开的汽化室进口的相应系统包括位于汽化室下方的进口管道。这个进口管道具有一个或多个冷却扇。该系统还包括位于汽化室底部附近的有利位置处的进口片。该进口片以片偏转角度向汽化室内打开，以将来自一个或多个冷却扇的气流大致导向来自汽化室内搅拌扇的第二气流的方向。


参照下面的附图，详细地描述为气相色谱汽化室提供向内打开的汽化室进口的系统和方法的优选实施例，附图中相同的标号表示相同的部件，其中图1示出了示例性向内打开的汽化室进口，其包括进口管道和向气相色谱(GC)汽化室内打开的向内打开的进口片；
图2示出了图1的示例性向内打开的汽化室进口在进口关闭时的剖面侧视图；图3示出了图1的示例性向内打开的汽化室进口在进口打开时的剖面侧视图；图4示出了图1的示例性向内打开的汽化室进口的正视图；和图5是表示为GC汽化室提供向内打开的汽化室进口的示例性方法的流程图。
具体实施例方式
气相色谱(GC)汽化室的向内打开的汽化室进口包括向内打开的进口片，其在GC汽化室底部附近向GC汽化室内打开。该向内打开的进口片以片偏转角度打开时，形成低压区，以在冷却期间将大量气流吸入GC汽化室内。此外，向内打开的汽化室进口控制着GC汽化室内的气流，以便以更高的效率将热量从汽化室壁吸出。这种更高的效率允许更快的循环时间和更高的样品处理量。
图1示出了示例性向内打开的汽化室进口100，其包括进口管道120和向内打开的进口片110，进口片110向GC汽化室210内打开(图2和3中示出了)。图1中所示的进口管道120的横截面大约是165mm×80mm，以容纳80mm的进口扇140(图2和3中示出了)，并且这一横截面汇聚成165mm×35mm的横截面，以使其突出汽化室210的部分达到最少。但是，其他形状的进口管道也可以采用。图1中所示的向内打开的进口片110是约165mm×35mm的长而平的长方形。但是，可以使用其他形状的进口片，例如弯曲的翼面设计。如图1所示，向内打开的进口片110向GC汽化室210内打开。一般地，向汽化室内完全打开的大的突出片可能造成GC汽化室210内的气流破坏，这种情况要避免。图1的向内打开的进口片110长而薄，并且以片偏转角度150(图3中示出了)向GC汽化室210内仅仅略微打开。向内打开的进口片110的形状、大小和设计减小了对GC汽化室210内气流的干扰。
图2示出了示例性向内打开的汽化室进口100在进口关闭时的剖面侧视图。向内打开的汽化室进口片110可以在GC汽化室底部(线160处)向GC汽化室210内打开。GC汽化室210可以包括在GC汽化室210内提供气流250的搅拌扇220。进口管道120可以位于GC汽化室210的底部，以配合尺寸更小的汽化室。例如，这种进口管道120在汽化室210底部中间处，并且距离汽化室门约5mm。这种进口管道120可以由具有均匀横截面或非均匀横截面的不锈钢或铝材料制成。
进口管道120可以包括一个或多个冷却扇140。在冷却期间，向内打开的进口片110猛地打开，从而允许空气从冷却扇140通过进口管道120流进GC汽化室210内。接着空气从GC汽化室210通过排气管道230(图2中示出了关闭的情况)排到开放的空间内。图2中向内打开的进口片110是关闭的，但可以以片偏转角度150打开(图3中示出了)，从而接近GC汽化室210内的气流250，这样空气能以更高的效率从进口管道120吸到GC汽化室210内。
图3示出了示例性向内打开的汽化室进口100在进口打开时的剖面侧视图。在冷却期间，向内打开的进口片110以一般在0°-90°之间的片偏转角度150猛地向GC汽化室210内打开。正在运行的冷却扇140将新鲜空气向上通过向内打开的进口片110推进GC汽化室210内。
以片偏转角度150打开的向内打开的进口片110，可以将由汽化室100的冷却扇140引入的气流350大致导向来自汽化室搅拌扇220的气流250的方向，从而方便这一冷气流350的插入。而且，来自汽化室搅拌扇220、并在向内打开的进口片110上流过的高速气流在向内打开的进口片110的顶部上形成低压区。这个低压区往往将其他区域另外的气流吸入GC汽化室210内，例如从汽化室进口100吸入气流。这种原理被称作柏努利(Bernoulli)原理。结果，除了冷却扇140用来迫使空气350进入GC汽化室210之外，GC汽化室210内的气流250也形成压力以促进空气350的进入。
根据源自搅拌扇220的气流250流过向内打开的进口片110所在区域的角度可以确定片打开的角度150。为避免破坏GC汽化室210内的气流250，片偏转角度150优选接近气流250流过向内打开的进口片110所在区域的角度。可以进行一系列以不同角度打开向内打开的进口片110的实验来估算任意给定GC汽化室210内的气流250，并确定向内打开的进口片110的有利位置，以及能导致最快冷却的片偏转角度150。片偏转角度150对于每个汽化室设计通常都是特定的，并且可以取决于GC汽化室210的大小和形状、搅拌扇220的速度和位置以及冷却扇140的速度等等参数。片偏转角度范围可以在0°-90°之间。片偏转角度150的一些示例是30°、40°、50°和60°。例如，30°的片偏转角度可用于小型快速GC汽化室210，这样既不会明显破坏GC汽化室210内的气流250，又能导致更快速的冷却。
参照图3，汽化室进口100可选地包括第二片115。当向内打开的进口片110以片偏转角度150打开时，第二片115可以处在沿着气流350从冷却扇140流向GC汽化室210的方向。当向内打开的进口片110猛地关闭时，第二片115可以旋转90°，从而在GC汽化室210和冷却扇140之间形成空气隔离层170(在图2中所示)，这样将冷却扇140与热的汽化室210相隔开。
第二片可以通过联动系统(未示出)连接到向内打开的进口片110，例如四杆联动系统。四杆联动系统是专门由“旋转”的接头组成的机构。联动系统可以由控制设备来控制，例如电磁线圈(图4中示出了)。控制设备可以以不同的预设定角度来打开片110和115。例如，联动系统可以将第二片115驱动90°，而使向内打开的进口片驱动一个不到90°的片偏转角度150。其他移动片110和115的方法也可以使用，例如步进电机、比例电磁线圈或其他类型的比例控制设备。比例控制设备可以允许片110和115更平稳地关闭，因此这样不会严重破坏汽化室内的热平衡。万一出现意外的功率损失，控制设备可以充当开关，使得片110和115自动地猛然关闭，从而在功率损失期间保持汽化室与冷却扇的隔开。或者，第二片115可以具有其自身的控制设备、机构等。
图4示出了具有进口管道120和向内打开的进口片110的示例性向内打开的汽化室进口100的正视图。向内打开的进口片110在GC汽化室底部附近(线160)以片偏转角度150向GC汽化室210内打开。汽化室进口100还包括具有弹簧复位的电磁线圈130，用来作为向内打开的进口片110的开关或控制。如上提到的，电磁线圈130驱动连接到向内打开的进口片110的机构，以调节向内打开的进口片110的打开角度。
图5是表示为GC汽化室210提供向内打开的汽化室进口的示例性方法的流程图。在估算出GC汽化室210内的气流250(方框510)之后，该方法确定对于向内打开的进口片110在GC汽化室210内的有利位置(方框520)。该方法将向内打开的进口片110放置在GC汽化室210底部附近的这个有利位置处(方框530)。接着，该方法根据GC汽化室210内的气流250流过向内打开的进口片110所在区域的角度来确定向内打开的进口片110的片打开角度150(方框540)。该方法使得向内打开的进口片110以片偏转角度150向GC汽化室210内打开，以最大化从开口流进GC汽化室210内的气流(方框550)。冷却扇140可以用来产生气流。该方法还可以提供控制设备以控制片偏转角度150(方框560)。一个实施例是电磁线圈130，其控制并调节向内打开的进口片110的打开角度。该方法还可以提供第二片115，从而在GC汽化室210和冷却扇140之间形成空气隔离层170(方框570)。
虽然已结合示例性实施例描述了为GC汽化室提供向内打开的汽化室进口的方法和系统，但是本领域的技术人员将理解到根据这些教导进行许多改进都是可能的，本申请意在涵盖这些变化。
权利要求
1.一种汽化室的空气进口，所述汽化室具有内部和外部，所述空气进口包括进口管道；和可移动进口片，其可操作性地连接到所述进口管道，并且具有关方位和开方位，所述进口片位于这样的位置处，即当所述进口片处在所述开方位时，所述进口片位于所述汽化室内部的部分比位于汽化室外部的更多；并且所述进口片位于所述开方位处时，所述进口片以片偏转角度向所述汽化室内打开，从而形成低压区以将气流从所述进口管道吸入所述汽化室内。
2.如权利要求1所述的空气进口，其中当所述进口片处在所述开方位时，所述进口片全部位于所述汽化室内部。
3.如权利要求1所述的空气进口，其中所述汽化室是气相色谱汽化室，并且其中所述进口管道位于汽化室的下方，所述进口管道包括一个或多个冷却扇，使得当所述进口片被打开时，从所述一个或多个冷却扇吸入气流。
4.如权利要求3所述的空气进口，其中所述进口片将来自所述一个或多个冷却扇的气流导向接近来自所述汽化室内搅拌扇的第二气流的方向。
5.如权利要求1所述的空气进口，其中所述进口管道具有大小不一的横截面。
6.如权利要求1所述的空气进口，其中所述进口片位于所述汽化室中有利位置处，其中所述有利位置是根据对所述汽化室内气流的估算来确定的。
7.如权利要求1所述的空气进口，其中所述片偏转角度是根据对所述汽化室内气流的估算来确定的。
8.如权利要求1所述的空气进口，还包括通过联动系统连接到所述进口片的第二片。
9.如权利要求8所述的空气进口，还包括控制所述进口片和所述第二片的电磁线圈，其中当所述第二片以第二角度打开时，所述进口片以所述片偏转角度打开。
10.如权利要求8所述的空气进口，其中所述片偏转角度和所述第二角度是预设定的。
11.如权利要求8所述的空气进口，其中所述进口片和所述第二片由步进电机来控制。
12.如权利要求8所述的空气进口，其中所述进口片和所述第二片由比例控制设备来控制。
13.如权利要求9所述的空气进口，其中所述电磁线圈使得所述进口片在功率损失期间自动地猛然关闭。
14.如权利要求1所述的空气进口，其中所述片偏转角度是在0°-90°之间的角度。
15.一种用来为气相色谱汽化室提供向内打开的汽化室进口的方法，包括估算汽化室内的气流；确定对于进口片的有利位置；将所述进口片放置在所述汽化室底部附近的所述有利位置处；确定所述进口片打开的片偏转角度；使得所述进口片以所述片偏转角度向所述汽化室内打开，从而形成低压区来将气流从一个或多个冷却扇吸入所述汽化室内。
16.如权利要求15所述的方法，还包括使得所述进口片以所述片偏转角度向所述汽化室内打开，从而将来自一个或多个冷却扇的气流导向接近来自所述汽化室内搅拌扇的第二气流的方向。
17.如权利要求15所述的方法，其中所述确定所述片偏转角度的步骤包括根据对所述汽化室内的气流以及第二气流流过所述进口片所在区域的第二角度的估算来确定所述片偏转角度。
18.一种用来为气相色谱汽化室提供向内打开的汽化室进口的系统，包括位于汽化室下方的进口管道，所述进口管道具有一个或多个冷却扇；和位于所述汽化室底部附近有利位置处的进口片，所述进口片以片偏转角度向所述汽化室内打开，从而将来自所述一个或多个冷却扇的气流导向接近来自所述汽化室内搅拌扇的第二气流的方向。
19.如权利要求18所述的系统，其中所述片偏转角度是根据对所述汽化室内气流的估算来确定的。
20.如权利要求18所述的系统，还包括电磁线圈，所述电磁线圈控制所述进口片的移动，并使得所述进口片在功率损失期间自动地猛然关闭。
全文摘要
本发明公开了一种用于气相色谱(GC)汽化室的向内打开的汽化室进口，其包括在GC汽化室底部附近向GC汽化室内打开的向内打开的进口片。所述向内打开的进口片以片偏转角度打开时，其形成低压区，从而在冷却期间将大量气流吸入GC汽化室内。此外，向内打开的汽化室进口控制着GC汽化室内的气流，从而效率更高地从汽化室壁吸走热量。这种更高的效率允许更快的循环时间和更高的样品处理量。
文档编号G01N30/30GK1648655SQ200410080088
公开日2005年8月3日 申请日期2004年9月24日 优先权日2004年1月27日
发明者萨米·米勒, 罗伯特·罗兹, 威廉·特雷斯科特 申请人:安捷伦科技有限公司