[发明专利]具有改善的热稳定性的过程分析装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有改善的热稳定性的过程分析装置。

背景技术

分析装置和仪器用在多种应用中以定量和/或定性分析感兴趣样本。分析装置和仪器通常在实验室中被发现，并且有时用在处理操作中。如本文中使用的那样，分析装置是能够接收感兴趣样本并提供感兴趣样本的某个方面的指示的任何装置、系统或配置。分析装置包括但不限于过程气体分析器、NO/NOx分析器、碳氢化合物分析器、连续排放监测系统和过程气相色谱仪。

气相色谱仪(GC)依赖于检测器、支撑系统和色谱柱的温度的精确控制。一个或多个电加热器用来加热受控的炉、室或局部加热区域或基板(以下称为炉)。这种加热器通过在闭环控制系统中循环开/关而运行，且由炉中或炉附近的一个或多个温度传感器提供温度反馈。现有炉温度控制系统的这种状态在外部环境条件稳定时为炉的温度设定点(通常是+/-0.1℃或更小)提供了足够的控制。然而，常见的是在没有防护周围环境的情况下安装过程气相色谱仪。这种暴露的过程气相色谱仪可能经历从-40到+60°的环境温度变化，但还被希望在这种宽的环境变化范围内输出恒定的测量性能。

随着过程分析装置技术的发展，存在即使在面临相当大的环境温度波动时也可提供更精确的分析输出的越来越大的压力。

发明内容

一种过程分析装置具有用于接收感兴趣样本的输入装置。分析检测器可操作地连接以接收感兴趣样本并提供关于感兴趣样本的分析输出。热管热连接至分析检测器。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的过程气相色谱仪的一部分的示意图；以及

图2是根据本发明的一个实施例的连接至热管的过程气相色谱仪的热导检测器(thermal conductivity detector)的示意性透视图。

具体实施方式

在现有气相色谱仪的当前状态中，炉加热器控制由来自炉内的温度传感器的一个或多个测量值驱动的平均炉温度。这种传感器的示例包括热电偶、电阻式温度装置(RTD)和热敏电阻器。通常，使用单个温度传感器。当由于外部环境温度变化而导致出现热量从炉热损失时，单点测量导致性能折衷。典型地，当炉损失热量时，在控制传感器向控制系统指示平均炉温度已经下降并且控制系统通过施加电力到加热器作出响应之前存在延迟时间。结果是一些炉表面或区域在由控制系统指令加热之前可能已经冷却到控制设定点以下，并且炉的其它区域将在控制系统检测到已经将足够的热量添加至炉以达到该设定点之前达到高于该设定点的温度。因此，由于环境影响而导致在当前的色谱仪炉中可能出现明显的变化。

热导检测器(TCD)通常用在气相色谱仪中，并通过测量流过检测器的气体的导热率的微小偏差而作用。这种检测器对温度变化极其敏感，从而影响测量稳定性和精度。通常，TCD在色谱仪炉中的位置不是热对称的。当炉控制系统和加热器(一个或多个)响应于外部影响时，如上所述，在炉内出现局部温度变化。结果，这些炉变化容许通过TCD支架和/或TCD本体的热损失或增益以引起TCD本体的局部温度变化。TCD本身的任何这种温度偏差导致测量变化。

本发明的实施例通过明显地改善与过程分析装置中的温度敏感检测器相关的热控制而提高这种检测器的测量性能。本发明的实施例总体采用一个或多个热管来向TCD本体提供附加的加热，以抵消热损失和减小炉内的热变化的影响。

热管通常形成为由具有相对高的导热率的金属，如铜构造而成的导管。该导管通常被排空，随后向其提供工作流体，此后密封该导管。工作流体的示例包括水、乙醇和丙酮。工作流体被选择为使得当该工作流体接触热管的热(蒸发器)侧时，工作流体吸收热量并变成蒸汽。蒸汽随后流至冷侧，在冷侧工作流体释放热能(冷却)并冷凝回到液体。液体随后经由毛细管作用或重力返回到热侧，并且重复该过程。

热管是已知的，并用于将热量从热(蒸发器)区传导至冷(冷凝器)区。热管通常用来去除废热(如，冷却微处理器)，或从远程加热器驱动热量进入到一装置。热管技术通常提供是铜的导热率的100-200倍的导热率。热管性能使得相当多的热通量可以在蒸发器与冷凝器之间的小温度偏差范围内移动。