專利名稱：分析氣體冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及按照權(quán)利要求1前端部分所述的一種分析氣體冷卻裝置。
此類裝置用于冷卻要被分析且為其分析要保持在恒定溫度的氣體樣品。這對于例如為了能夠調(diào)節(jié)分析氣體的露點、即容納在其中的水蒸氣的局部壓力等于其飽和蒸汽壓力時的溫度而言是很重要的。為此目的，該冷卻裝置的冷卻劑需要保持一個溫度，而該溫度要盡可能保持恒定。該溫度一般處在0至10℃的范圍內(nèi)。現(xiàn)有技術(shù)中的調(diào)節(jié)增量為例如±1.0℃。因為僅對需要分析的氣體檢測少量的樣品，所以該冷卻裝置只需具有較低的冷卻能力，例如100瓦或更少的范圍。
分析氣體通過例如冷卻軟管連接于冷卻裝置，而這些軟管系以熱交換器的方式藉由冷卻裝置來保持恒定的溫度。
為了有效地保持恒定溫度，已知的原理是在溫度調(diào)節(jié)時開啟或關(guān)閉包括在冷卻回路中的一壓縮機(jī)。當(dāng)?shù)竭_(dá)溫度下限值時，通過關(guān)閉壓縮機(jī)，就停止將最初的液化的冷卻劑供給一蒸發(fā)器，因為蒸發(fā)器中的冷卻劑的聚集狀態(tài)的改變，不再進(jìn)一步發(fā)生熱交換，在該點測得的溫度相應(yīng)地上升。一旦達(dá)到溫度上限值，為了再次將溫度調(diào)低，且減小分析氣體的溫度，而再次開啟壓縮機(jī)。這會導(dǎo)致壓縮機(jī)的較高程度的磨耗，此外，此類調(diào)節(jié)系統(tǒng)的精度較低，因為即使關(guān)閉壓縮機(jī)，最初仍然會有冷卻劑注入到蒸發(fā)器中。
本發(fā)明旨在對這方面的問題予以改進(jìn)。
本發(fā)明的基本原理是連續(xù)地或周期性地測量冷卻裝置處的溫度，作為相對一特定的基準(zhǔn)值的波動函數(shù)，來相應(yīng)地調(diào)節(jié)冷卻劑流入到用于冷卻劑的一傳送裝置(壓縮機(jī))中的量。
為了達(dá)到這一點，本發(fā)明在其最一般的實施例中提供了一分析氣體冷卻裝置，它帶有用于冷卻劑的回路，該回路包括至少一個壓縮機(jī)、位于下游的一液化器(冷凝器)、以及在輸出側(cè)連接于壓縮機(jī)用于冷卻劑的一蒸發(fā)器，一控制元件設(shè)置在蒸發(fā)器的輸出側(cè)和壓縮機(jī)之間，以控制從蒸發(fā)器引導(dǎo)至壓縮機(jī)的氣流。
借助于設(shè)置在蒸發(fā)器的輸出側(cè)和壓縮機(jī)之間的本發(fā)明的一控制元件，僅通過控制該控制元件就可調(diào)節(jié)溫度。作為傳送裝置的該壓縮機(jī)可不受影響地始終持續(xù)運(yùn)行，無需承受導(dǎo)致磨耗的開關(guān)過程。
該控制元件可組合在控制回路中，且可被在蒸發(fā)器處測得的作為輸入?yún)?shù)的溫度所啟動。這意味著冷卻裝置的外部影響變得不必要了，該溫度將自動保持恒定。
如果使用一閥門作為控制元件，那么就可提供一便宜且可靠的、控制蒸發(fā)器和壓縮機(jī)之間氣流的間斷或流通的元件。
在該情況下，如果低于溫度下限值時，控制元件可減小或切斷蒸發(fā)器和壓縮機(jī)之間的氣流，另外，如果超過溫度上限值，它可增加蒸發(fā)器和壓縮機(jī)之間的氣流，將其增至最大值。
因此，該閥門可完全或部分阻塞氣流，或者使氣流完全地通過。
為了除去冷卻劑中的任何殘液，用于冷卻劑的一干燥單元可連接在蒸發(fā)器的上游。
可在附圖和以下描述中舉出的本發(fā)明的一實施例中得到其他的優(yōu)點和特征。
在附圖中

圖1按照本發(fā)明的一分析氣體冷卻裝置的回路示意圖。
按照該實施例，總的被標(biāo)為1的分析氣體冷卻裝置包括在回路1a中的一壓縮機(jī)2，該壓縮機(jī)2壓縮從輸入側(cè)(位置3處)送入的氣體，該氣體在輸入側(cè)的壓力處在大約0至1巴的范圍內(nèi)，而在輸出側(cè)(位置4處)的壓力處在大約10至15巴的范圍內(nèi)。
以此方式壓縮的氣體被引入到液化器5中，液化器5借助于一冷卻鼓風(fēng)機(jī)6使引入的氣體冷卻，為此目的，可設(shè)置諸冷卻條6b以增加接觸面積。
一方面冷卻、另一方面加壓的結(jié)果是，正在通過的氣體被液化，并可被引入到一干燥器7中，干燥器7可選擇地設(shè)置在回路1上，它通過化學(xué)或物理吸附的方法來進(jìn)行水的分離。
液化的冷卻劑被引入到總的標(biāo)號為8的單元中。
在該情況下冷卻劑最初被引導(dǎo)通過一毛細(xì)管9a，由此減小冷卻劑的壓力，例如減小至1-2巴。而后進(jìn)入到蒸發(fā)器9b中，蒸發(fā)器9b位于一冷卻塊10中，而該冷卻塊10系通過蒸發(fā)器9b來冷卻的。
一熱交換器(未圖示)設(shè)置在冷卻塊10中，需要分析的氣體被引導(dǎo)通過該熱交換器。
溫度補(bǔ)償相應(yīng)地發(fā)生在蒸發(fā)器9b和所指的熱交換器之間。
冷卻劑不與熱交換器接觸。在分析氣體和冷卻劑回路1a之間沒有發(fā)生熱交換。
在蒸發(fā)器9b中，聚集的冷卻劑從液態(tài)到氣態(tài)的狀態(tài)改變致使蒸發(fā)熱量被吸收，這對于聚集物的狀態(tài)改變是必需的。這使得分析氣體被冷卻。
在冷卻塊10中，溫度T被測量傳感器11測量，由此可常時或周期性地進(jìn)行測量。在蒸發(fā)器9b的輸出處(位置12處)，冷卻劑被引入到控制元件13中，控制元件13對蒸發(fā)器9b和壓縮機(jī)2的輸入側(cè)3之間的氣體流動量進(jìn)行控制。
在所示的實施例中，控制元件13被設(shè)計成閥門，它可以完全開放或堵塞在管道14中被引導(dǎo)的冷卻劑。原則上，也可以考慮使控制元件13具有連續(xù)的或分級可變的中等開放狀態(tài)。
在所示的實施例中，冷卻裝置1總的被設(shè)計成控制回路，由此在冷卻塊10中的測量傳感器11所獲得的溫度形成控制元件13的一輸入信號15。
在運(yùn)作中，依據(jù)在溫度傳感器11測得的溫度上限值，閥門13被轉(zhuǎn)換至通流狀態(tài)。這使新的冷卻劑流入到蒸發(fā)器9b中，在此被蒸發(fā)且從周邊區(qū)域吸取熱量，所以蒸發(fā)器中的溫度下降，其結(jié)果是，可相應(yīng)地防止分析氣體超出溫度極限值。
如果溫度進(jìn)一步下降，在溫度下限值，測量傳感器11給閥門的輸入端15發(fā)出具有堵塞冷卻劑通過該閥門13的流動的作用的一信號。盡管壓縮機(jī)2繼續(xù)運(yùn)作，但它不能將任何冷卻劑傳送到回路中，因為在輸入側(cè)3缺乏傳送的氣體，其結(jié)果是，沒有更多的冷卻劑在蒸發(fā)器9b中被蒸發(fā)，因此沒有從周邊和分析氣體吸取更多的能量。所以分析氣體的溫度再次上升，最終達(dá)到溫度上限值，測量傳感器11測得此上限值后，再次導(dǎo)致閥門13的開放。然后，新的冷卻劑送入到蒸發(fā)器8中將再次使分析氣體的溫度下降。
按照本發(fā)明的該類型的冷卻裝置1可在±0.1℃的范圍內(nèi)進(jìn)行非常精確的溫度調(diào)節(jié)。
按照本發(fā)明的冷卻裝置可與環(huán)境溫度無關(guān)而獨(dú)立地工作，它只考慮在冷卻塊10中的測量傳感器11處或在其組成部分處測得的溫度。該調(diào)節(jié)也與所吸收的能量無關(guān)。
權(quán)利要求
1．一種分析氣體冷卻裝置(1)，它帶有冷卻劑的回路(1a)，該回路(1a)包括至少一個壓縮機(jī)(2)、位于下游的一液化器(5)、以及連接于壓縮機(jī)(2)用于冷卻劑的一蒸發(fā)器(9b)，其特征在于一控制元件(13)設(shè)置在蒸發(fā)器(9b)的輸出側(cè)(12)和壓縮機(jī)(2)之間，以控制從蒸發(fā)器(9b)引導(dǎo)至壓縮機(jī)(2)的氣流。
2．如權(quán)利要求1所述的分析氣體冷卻裝置，其特征在于回路(1a)被設(shè)計為控制回路。
3．如權(quán)利要求2所述的分析氣體冷卻裝置，其特征在于調(diào)節(jié)是作為測得溫度(T)的一個函數(shù)來進(jìn)行的。
4．如權(quán)利要求3所述的分析氣體冷卻裝置，其特征在于蒸發(fā)器(9b)處的溫度(T)可被測量且可以作為輸入信號(15)傳送給控制元件(13)。
5．如權(quán)利要求3或4中任一權(quán)利要求所述的分析氣體冷卻裝置，其特征在于當(dāng)?shù)陀跍囟认孪拗禃r，控制元件(13)減小蒸發(fā)器(9b)和壓縮機(jī)(2)之間的氣流。
6．如權(quán)利要求3至5中任一權(quán)利要求所述的分析氣體冷卻裝置，其特征在于在超過溫度上限值時，控制元件(13)增加蒸發(fā)器(9b)和壓縮機(jī)(2)之間的氣流。
7．如權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的分析氣體冷卻裝置，其特征在于控制元件(13)是一個開關(guān)元件，它能被啟動為通流或阻斷。
8．如權(quán)利要求7所述的分析氣體冷卻裝置，其特征在于開關(guān)元件(13)是一個閥門。
9．如權(quán)利要求1至8中任一權(quán)利要求所述的分析氣體冷卻裝置，其特征在于用于冷卻劑的一干燥單元(7)設(shè)置在蒸發(fā)器(9b)的上游。
10．如權(quán)利要求1至9中任一權(quán)利要求所述的分析氣體冷卻裝置，其特征在于回路(1a)中的一毛細(xì)管裝置(9a)設(shè)置在蒸發(fā)器(9b)的上游。
11．如權(quán)利要求1至10中任一權(quán)利要求所述的分析氣體冷卻裝置，其特征在于蒸發(fā)器(9b)設(shè)置在一冷卻塊(10)中或圍繞冷卻塊(10)，分析氣體可被引導(dǎo)通過該冷卻塊(10)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一分析氣體冷卻裝置,該裝置帶有用于冷卻劑的一回路,冷卻劑在回路中流過一壓縮機(jī)、一液化器和一蒸發(fā)器。
文檔編號F25B41/04GK1298103SQ0013520
公開日2001年6月6日 申請日期2000年11月27日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月27日
發(fā)明者黑爾馬特·高利克 申請人:德國M&C分析儀器有限公司