Устройство охлаждения термостата хроматографа

Полезная модель относится к аналитическому приборостроению, в частности, к устройствам для охлаждения термостата хроматографа.
Из уровня техники известны следующие решения.
Так из описания к патенту РФ № 2529665 (опубликован 27.09.2014 г.) известен терсмостат колонок хроматографа, который содержит дверцу и элементы для охлаждения.
За наиболее близкий аналог к патентуемому решению принята конструкция устройства с жидкостным охлаждением, которое содержит теплообменник, насос для подачи хладагента, клапан (см. патент РФ № 2607201, опубликован 10.01.2017 г.).
Недостатками аналога является громоздкость и неудобство обслуживания, обусловленные конструкцией устройства, невысокая надежность работы устройства.
Технической проблемой, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является устранение указанных недостатков, расширение арсенала технических средств, повышение безопасности работы устройства, повышение эффективности работы устройства расширение эксплуатационных характеристик и функциональных возможностей.
Техническим результатом патентуемого решения является повышение надежности и безопасности работы устройства.
Технический результат достигается за счет использования устройства охлаждения термостата хроматографа, содержащего корпус, в котором размещена емкость для антифриза, выполненная с возможностью циркуляции антифриза через теплообменник термостата хроматографа посредством циркуляционного насоса с обратным клапаном, установленного на канале подачи антифриза, к которому после циркуляционного насоса присоединен канал подачи воздуха, выполненный с возможностью соединения с компрессором подачи воздуха и с последовательно размещёнными на нём управляемым клапаном и обратным клапаном.
Применение емкости для антифриза и циркуляционного насоса позволяет осуществлять подачу антифриза в теплообменник, а наличие управляемого клапана на канале подачи воздуха способствует по окончанию работы удалению антифриза из теплообменника сжатым воздухом, что в совокупности способствует надёжной и безопасной работе устройства охлаждения термостата хроматографа (устройство охлаждения), также повышается эффективность работы устройства.
Благодаря наличию одного обратного клапана на канале подачи воздуха исключается риск попадания антифриза в компрессор, а другого обратного клапана на канале подачи антифриза – попадания воздуха в циркуляционный насос, что повышает безопасность работы устройства, что в свою очередь повышает надёжность и эффективность работы устройства.
Далее решение поясняется ссылкой на фигуру, на которой изображено следующее.
На фиг. 1 – схема устройства охлаждения с термостатом хроматографа.
Согласно фигуре устройство охлаждения содержит корпус 1 с выпускным и впускным отверстиями 15,16 для возможности присоединения к теплообменнику 2, и отверстием для подачи воздуха 17 с возможностью присоединения к компрессору 3, теплоизолированную емкость 4 с предварительно охлаждённым до отрицательных температур антифризом, в качестве которого может быть использован негорючий этиленгликоль. Для подачи антифриза из емкости 4 в теплообменник 2 используется канал подачи антифриза 5, который проходит через выпускное отверстие 15, и на котором, между емкостью 4 и выпускным отверстием 15, установлен циркуляционный насос 6 с обратным клапаном 7, при этом в качестве циркуляционного насоса 6 может быть использован шестеренчатый насос для повышения надежности работы устройства. Для удаления антифриза из теплообменника 2 обратно в емкость 4 используется канал подачи антифриза 14, который проходит через впускное отверстие 16 в корпусе 1. Для подачи воздуха из компрессора 3 в устройство охлаждения используется канал подачи воздуха 8, который проходит через отверстие для подачи воздуха 17 и сопряжён с каналом подачи антифриза 5 после циркуляционного насоса 6. Также на канале подачи воздуха 8 последовательно после отверстия для подачи воздуха 17 установлены управляемый клапан 9 и обратный клапан 10. Теплообменник 2 представляет собой изогнутую медную трубку, на которой для увеличения эффективности теплообмена пайкой закреплены пластины круглой формы (пластинчатый теплообменник). Теплообменник 2 крепится к двери термостата хроматографа 11 с внутренней стороны поверх термоизоляционного материала через фторопластовые втулки. Каналы подачи антифриза 5,14 и подачи воздуха 8 представляют собой термоизолированные гибкие шланги. После окончания процесса охлаждения для удаления антифриза из теплообменника 2 используется сжатый воздух от компрессора 3, поступающий по каналу подачи воздуха 8 через управляемый клапан 9. Один обратный клапан 10 устанавливается на канале подачи воздуха 8 и предотвращает попадание антифриза в компрессор 3 при работе циркуляционного насоса 6. Другой обратный клапан 7 устанавливается на канале подачи воздуха 5 после циркуляционного насоса 6, что снижает риск попадания воздуха в циркуляционный насос 6 при удалении антифриза из теплообменника 2. Также внутри устройства установлены блок питания и электронная плата управления для стабильной и надёжной работы устройства охлаждения. В емкости для антифриза 4 также могут быть установлены датчик уровня 12 и температуры 13 для контроля параметров антифриза.
Для охлаждения паров этиленгликоля и охлаждения шлангов в точках контакта с  теплообменником 2, установленным на двери термостата хроматографа 11, устанавливается наружный теплообменник и два шланга для присоединения к дополнительному насосу наружного теплообменника (не показаны на фиг.). Дополнительный насос позволяет сконденсировать пары теплоносителя и защитить от перегрева шланги в местах их присоединения к хроматографу. При нагреве рабочей зоны хроматографа, оставшиеся в теплообменнике 2 капли этиленгликоля будут переходить в пар, который будет выбрасываться через сливной шланг в атмосферу, что нежелательно. Для улавливания и конденсации паров этиленгликоля на входном и выходном шланге этиленгликоля установлен наружный теплообменник системы «труба в трубе». В рубашку наружного теплообменника дополнительным насосом постоянно подается охлаждающая жидкость. В случае промышленного криостата используется штатный насос, который постоянно перекачивает охлажденный этиленгликоль, охлаждая при этом пары, выходящие из теплообменника 2 внутри рабочей зоны. Сконденсированная жидкость сбрасывается в ванну (или другую емкость) криостата, после чего охлаждается и снова поступает в цикл охлаждения.
Устройство охлаждения работает следующим образом.
После включения циркуляционного насоса 6 охлажденный антифриз из теплоизолированной емкости 4 по каналу подачи антифриза 5 поступает в теплообменник 2 и циркулирует в нем, охлаждая термостат хроматографа. После завершения работы для удаления антифриза из теплообменника 2 используется сжатый воздух, который по каналу подачи воздуха 8 поступает от компрессора 3 через управляемый клапан 9. Обратный клапан 7 при этом препятствует попаданию воздуха в циркуляционный насос 6, а обратный клапан 10 предотвращает попадание антифриза в компрессор 3. Далее антифриз по каналу подачи антифриза 14 поступает в емкость 4. После завершения работы цикл повторяется.
Варианты использования антифриза могут быть следующие:
антифриз охлаждается до требуемых отрицательных температур в любом холодильном устройстве (холодильник, морозильный ларь), после чего переносится в теплооизолированную емкость и используется для охлаждения термостата (единичные измерения),
антифриз непрерывно охлаждается в морозильном ларе, откуда насосом поступает в хроматограф (периодический режим работы),
антифриз непрерывно охлаждается в лабораторном криостате, откуда поступает в хроматограф (непрерывный режим работы).
Устройство охлаждения очень простое в изготовлении, при производстве используются сантехнические детали (клапаны, переходники), выпускаемые в массовом количестве. Отсутствуют высокие давления, что резко повышает его надежность и безопасность при перепаде температур в хроматографе (от -4 до +280 град С).
Устройство охлаждения может быть установлено на любой хроматограф. Для этого достаточно заменить штатную дверь термостата на доработанную (для этого в двери сверлятся два отверстия и устанавливается теплообменник).
Благодаря совокупности всех конструкционных решений достигается высокая надежность, эффективность и безопасность работы устройства.