Центробежное устройство для замораживания биоматериалов Советский патент 1983 года по МПК F25D3/10 B04B5/00 

Изобретение относится к центробежнь м устройстнам, предназначенным для замораживания различных влагосодержащих материалов, и может быть пспользова.но в микробиологической, медицинской, ветеринарной и других отраслях биотехнологической промышленности.

Известно устройство для замораживания биоматериалов, преимущественно крови, содержащее теплоизолированную ванну для криогенной жидкости, крьгшку со смонтированным на ней приводом. На валу привода укреплен контейнер для биоматериала, подлежащего зам6ра: шванню. Контейнер закреп- i ляют в крьпже, а замораживание производят приводя ро вращение контейнер. Для обеспечения послойного равномерного замораживания выбирают режим, сочетающий )вращение и оатановку с выдержкой IJ .

Однако,данное устройство является дорогостоящим, поскольку использует криогенные жидкости: жидкий азот или воздух,,

Кроме того, равномерность получения слоев этим устройством не достигается, так как контейнер lie имеет опоры снизу и возможен перенос относительно оси вращения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является центробежное устройство для замораживания биоматериалов, содержащее теплоизолированную -ванну для хладоносителя с размещенными в Ней испарителем и подставкой для флакона с биоматериалом, снабженной фиксирующими пластинами с плоскими пружинами, крышку со смонтированным на ней приводом, на валу которого закреплена державка. Державка выполнена по диаметру горлышка флаконар При осуществлении замораживания -высушиваемых материалов между подставкой и державкой устанавливается закрытый резиновой пробкой флакон с замораживаемым материалом. При закрытии крьгожи теплоизолированной ванны державка, выполненная в виде усеченного конуса, прижимается через резиновую прокладку к пробке по линии окружности, в результате чего при вращении верхней державки крутящий момент приводного устройства передается флакону 2 .

При передаче крутящего момента происходиг пробуксовка державки по линии контакта с пробкой по причине их весьма слабого сцепления, что приводит к.изменению числа оборотов флакона и снижению скорости теплообмена материалом и хладоно-i сителем, преждевременному срабатыванию пробки и прокладки за счет их истирания, засорению хладоносителя резиновой крошкой, в результате чего снижается скорость теплообмена

0 между материалом и хладоносителем и повышаются расходы электроэнергии ; на охлалодение материала.

Кроме того, в данном устройстве приводная державка через вал приво5 да связана с крышкой и вместе с ней совершает криволинейное движение при ее открывании и закрьгоании. При этом приводная державка своей внутренней конической частью прилегает

Q по линии окружности к пробке флакона с верхней стороны только в строго горизонтально - положении крьшки корпуса.

Однако допускаемые отклонения раз5 меров флаконов отечественного производства как по их высоте, так и по диаметру горльш1ка, приводят к тому, что крьш1ка при криволинейном закрывании и, как следствие, приводная , державка отклоняются от горизонтальной оси вверх или вниз, поэтому державка прилегает только частью своей окружности к боковой поверхности пробки флакона,, что существенно нарутзает центрирование флакона относительно вертикальной оси и при

вращении вызывает его вибрацию, следствием чего является образование неравномерного слоя намороженного материала. Это требует его оттаивания

0 и повторного замораживания.

Замена резиновых прокладок привода для каждого флакона требует много времени и сложна по выполнению. Причем подставка не замыкает ра5 диальные усилия на себя, снижает

жесткость центровки, так как при установке флакона давление через плоские пружины передается пластинам и они отклоняются от вертикальной оси,

0 а при вращении под действием центро-. бежньпс сил флакон смещается относительно вертикальной оси, что приводи к несоосности флакона в верхней и нижней державке, а .это также приводит к вибрации флакона и неравномерному образованию намороженного слоя.

Пелью изобретения является обеспечение равномерности слоеобразова

ния замора ашаемого материала за счет повьшения точности центрирования и кесткости фиксации флакона.

Поставленная цель достигается тем, что в центробежном устройстве для замораживания биоматериалов, соI держащем теплоизолированную ванну для хладоносите ля с размещенными ,в ней испарителем и подставкой для фпакона с биоматериапом, снабженной фиксир тор|ими пластинами с плоскими пружинами, крышку со смонтированным на ней приводом, на валу которого закреплена державка, последняя вьтолнена в -виде циливдрического пальца для прижатия к пробке флакона вдоль его оси, укрепленного внутри эластичного кожуха посредством радиальных перемычек, кожух,имеет форму обратного усеченного конуса, а полость кожуха заполнена шарообразными телами, при этом снаружи фиксирующих пластин ..установлено стяжное кольцо.

Благодаря такому выполнению державки и наличию полости, разделенной переГО.хчками и заполненной шарообразньп-ш телами, при врагдении под действием последних происходит натяжение кожуха, тем самым увеличивается сцепление державки с поверхностью про,бки а перемычки сжимаются при входе пробки в горльпчко флакона, повьшая жесткость центрирования флакона.

Пластины подставки замкнуты кольцом, которое принимает на себя радиальное усилие пружин. Одновременно -.усилие пружин передается на основание фпакона, повьшая также жесткость его центрирования.

На фиг, 1 изображено устройство с вырезом, вид спереди; на фиг. 2 то ке, с разрезом; на фиг, 3 - державка, вид спереди; на фиг, 4 - разрез А-А на фиг, 3; на фиг, 5 - подставка, вид спереди; на фиг, 6 - то же, вид сверху.

Устройство содержит теплоизолированную ванну 1 с -помещенным в пей испарителем 2, служащим для охлаждения хладоносителя . Ванна 1 устрой.ства снабжена крышкой 3, смонтиро.ванноЙ с возможностью поворота по криволинейной траектории. На крьшгке 3 ванны 1 установлен привод 4, на валу 5 которого смонтирована державка 6. В ванне 1 установлена подставка 7 В державке 6 и подставке 7 закреплен флакон 8 с пробкой 9.

Державка 6 имеет диск 10 с высту-пом 11, служащим для стабилизации

державки 6 по вертикали. Выступ П снабжен винтовой нарезкой. На выступ 11 навинчен 1щлиндрический палец 12, установленный в эластичном кожухе 13 посредством радиальных перемычек 14, Стенки кожуха 13 и цилиндрического пальца 12 образуют кольцевую полость 15, разделенную перемычками 14 и заполненную FJapoo6pa3HbiMH телами 16, которые при вращении державки 6 под действием центробежных сил создают натяжение кожуха 13, увеличивая сцепление державки 6 с поверхностью пробки 9, прижимают ее к горлышку флакона 8 изнутри, а перемычки 14 придают жесткость державке 6 при входе в пробку 9, повышая сцепление с горлышком флакона 8.

Подставка 7 выполнена в виде четырех пластин 17 с плоскими пружинами 18 на концах. Пластины 17 в верхней своей части замкнуты кольцом 19, которое воспринимает давление пластин 17 и пружин 18 на себя, повышая жесткость центрирования основания флакона 8 относительно вертикапьной оси Пластины 17 укреплены на бобьш1ке 20, установленной на оси 21.

Устройство работает следующим образом.

Открывают крышку 3 устройства. Флакон 8, например с плазмой крови, устанавливают на подставку 7, при этом пружины 18 разжимаются и центрируют флакон 8 относительно вертикальной оси. Кольцо 19 исключает разгибание пластин 17, так как радиальные усилия пружин 18 замыкаются на кольце 19, Крьппку 3 закрывают по криволинейной траектории, при этом верхняя державка 6 под действием веса крышки 3 входит конической частью кожуха 13 в пробку 9 и прогибает ее посредством пальца 12, прижимая к горлышку флакона 8 изнутри. При отклонении размера горлышка флакона 8 державка 6 схсимается или расширяется за счет полости 15 и упругости перемычек 14 и центрирует флакон 8 по вертикальной оси, причем крышка 3 постоянно остается в горизонтальном положении, а оси крышки 3 и флакона 8 пересекаются под углом 90.

Включают привод 4 и державка 6 приводится во вращение. При этом шарообразные тела 16 под действием центробежной силы смещаются к резиновому кожуху 13 и оттягивают его, увеличивая сцепление с поверхностью

пробки 9, обеспечниая за счет этого постоянное,, число оборотов флакона 8

В результате повьшюния жесткости центриронання н устранения наруше дай соосности флакона, следствием чего является существенное снижение вибрации флакона 8, на его внутренней поверхности образуется более раеиомерньпЧ слой намороженного материала, что создает условия практически одновременного обезвоживания этого слоя при последующей сублимации.

При разгрузке устройства открывают крышку 3,. при этом державка 6 вьпсодит из зацепления с пробкой 9, Затем берут флакон 8 за горльпико и извлекают его изморозильной ванны, а взамен ставят другой флакон, за- полненный замораживаемым материалом,

Предлагаемое устройство, отличается более высокой надежностью в работе н обеспечивает: существенное повышение сцепления державки с пробкой флакона, что исключает пробуксовку и заморахшвание материала на дне флакона; более точное и надежное центрирование флакона, обеспечивающее более равномерное слоеобразование при заморагшвании материала на внутренней поверхности флакона; существенное увеличение срока службы державки, исключение загрязнения хладоносителя резиновой крошкой и снижение периодичности профилактических осмотров, и текущего ремонта замораживающего устройства; повьшение производительности труда и сокращение затрат электрической и других видов энергии.

ЦЕНТРОКЕЖНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАМОРAKIIBAHIW 15ШЙ1АТЕРИАЛОВ, содер. жацее тсплоизолиропанную ванну для .. хладоносителя с размещенными в ней испарителем и подставкой для Ллакона с биоматериалом, снабженной фиксиру тгшми пластинами с плоскими пружинами, крьпаку со смонтированш-м на ней приводом, на валу которого закреплена державка, отличаюц в е с я тем, что, с целью обсспе ют1Я равномерности слоеобразования замораживаемого материала за счет повмшения точности центрирования и жесткости фиксации флакона, державка выполнена в виде цилиндрического пальца для прижатия к пробке флакона вдоль его оси, укрепленного внутри эластичного кояуха посредством радиальных перемычек, кожух имеет форму обратного усеченного конуса, а полость кокуха заполнена шарообi разньши. телами, при этом снаружи фик(Л сируюцго: пластин установлено стяжное кольцо.

/ / , - / -v v; / /

15 10 11 ч

//

15

5

12

хГ

/I) .- f

Фиг.З