Камера для замораживания биологических материалов Советский патент 1992 года по МПК F25D3/10 

Изобретение относится к холодильной и криогенной технике, а именно к камерам для низкотемпературного замораживания биологических материалов.- ;

Известна холодильная камера, содер жащая рабочий охлаждаемый объем, вентилятор, распылитель хладагента, шевронную и спрямляющую решетки, установленные на входе в рабочий объем для обеспечения равномерного i температурного поля по сечению камеры.

Недостатком известной холодильной камеры является потеря напора вентилятора на шевронной и спрямляющей решетках, а также дополнительный расход хладагента на эахолаживание решеток.

; Известна камера для замораживанйя биологических материалов, содержащая ко- ЗкЫаль но расположённые наружный тепло- изблирОванньГй кожух со спиральными направляющими на внутренней стенке и йнутренний контейнер охлаждения с биоло- гичёскйми мате рйал амй, уста нов л еи н ы и над центробежным вентилятором.

Недостатками известной камеры явлй- ;ются газддийамйческие пбтери, возникающие при торможении потока хладагента, Прступайщего из вёнтйлйТора На спиральные направляющие, и неравномерное сни- же ни ё те м п е р ату р у о д н о врём е н н б замораживаемых объектов, обусловленное неравномерными эпюрами скоростей и температур потока, подаваемого в контейнер

4

VI 00 Ю

из кольцевой полости со спиральными направляющими.

Цель изобретения - повышение равномерности температурного поля и интенсивности замораживания.

На чертеже изображена камера для замораживания биологических материалов.

Камера содержит теплоизолированный корпус 1, внутренний контейнер 2 для биологических материалов с отверстием в днище, центробежный вентилятор, рабочее колесо 3 которого установлено под контейнером 2 соосно ему, трубки для ввода 4 и вывода 5 криоагента Внутренний контейнер 2 установлен в корпусе 1 с образованием между их верхней и нижней частями и боковыми стенками полостей, сообщенных между собой, Камера снабжена двумя параллельными дисками б, в верхнем из которых выполнено отверстие для сообщения полости контейнера 2 с зазорами 7 между дисками 6. Рабочее колесо 3 вентилятора размещено в указанном зазоре 7, при этом диаметр дисков б составляет 1,25- 1,5 диаметра рабочего колеса 3, а ширина указанного зазора 7 больше высоты лопатки рабочего колеса 3 и в 1,2 - 2 раза меньше расстояния между контейнером 2 и корпусом 1. Выходной участок трубки 4 для ввода криоагента установлен над рабочим колесом 3 соосно ему и заканчивается форсункой 8. На трубке ввода 4 криоагента установлен электромагнитный клапан 9. Рабочее колесо 3 имеет приводной электродвигатель 10.

Камера работает следующим образом.

После размещения во внутреннем контейнере 2 биологического материала в камеру под давлением подается жидкий криоагент через электромагнитный клапан 9, трубку 4 и форсунку 8.

Капли криоагента попадают на лопасти колеса 3. Лопастями вращающегося рабочего колеса 3 криоагент распыляется и испаряется в потоке, протекающем в зазоре 7 между параллельными дисками б. Кинетическая энергия, приобретенная потоком на рабочем колесе 3, плавно преобразуется в потенциальную энергию в расширяющейся полости зазора 7 между дисками б, что приводит к значительному уменьшению скорости потока и повышению давления. Переход потока из зазора 7 между дисками 6 в полость между внутренним контейнером 2 и теплоизолированным корпусом 1 при расширении канала в 1,2 - 2 раза и плавный поворот в кольцевую полость между контейнером 2 и корпусом 1 обеспечивает дополнительное увеличение статического давления за счет уменьшения динамического напора и газодинамических потерь. Брызги жидкого криоагента, оставшиеся в потоке, выходящем из зазора 7 между дисками б, отбрасываются и испаряются на относительно теплой

внутренней стенке теплоизолированного корпуса 1. Пары криоагента перемешиваются во вращающемся восходящем потоке, протекающем в кольцевой полости На охлаждение биологических материалов во

0 внутренний контейнер 2 подается сверху поток с одинаковой температурой.

Основная потока, прошедшего внутренний контейнер 2, поступает на рабочее колесо 3 вентилятора. Избыток, паров

5 криоагента сбрасывается в окружающую среду через трубу 5. Скорость замораживания биологических материалов регулируется открытием электромагнитного клапана 9 вручную или автоматически по показаниям

0 датчика темМературы, установленного во внутреннем контейнере 2,

Плавное преобразование большей части динамического напора вентилятора в статический в полости между параллельны5 ми дисками б обеспечивает поступление в камеру пара с относительно низкими скоростями. Отсуствиё препятствий в полостях камеры уменьшает потери напора на торможение потока и способствует сохранению

0 скоростей течения. Испарение жидкости, равномерно поступающей на лопатки рабочего колеса 3, и перемешивание потока в полостях камеры обуславливают равномерное температурное поле потока, охлаждаю5 щего биологические материалы. Сокращение газодинамических потерь и повышение напора на входе во внутренний контейнер 2 увеличивает скорости течения потока в зоне расположения биоматериала,

0 уменьшает разность температур между охлаждаемым биоматериалом и потоком, что интенсифицирует замораживание Формула изобретения Камера для замораживания биологиче5 ских материалов, содержащая теплоизолированный корпус, внутренний контейнер для биологических материалов с отверстием в днище, установленный в корпусе с образованием между их ве рхней и нижней частями

0 и боковыми стенками полостей, сообщенных между собой, центробежный вентилятор, рабочее колесо которого установлено под контейнером соосно с ним, трубки для ввода и вывода криоагента, отличающа5 я с я тем, что, с целью повышения равномерности темературного поля и интенсиё- ности замораживания, камера снабжена двумя параллельными дисками в верхнем из которых выполнено отверстие для сообщения полости контейнера с зазорами меж

Использование: в холодильной и криогенной технике 9 камерах для низкотемпе-1 ратурного заморажйвайШг биологических материалов. Камера содержит теплоизолированный корпус, внутренний1 контейнер для биологических материалов с Отверстием в дйищё, установленный в корпусе с образованием полостей; сообщенных между собой, центробежный вентилятор, трубки для Ёводаiiir вывода кр идагёнта. Рабочее колеей вентилятора установлено под контейнером сдоено ёМу. Камера снабжена двумя парал- лельныйй дйскамй. В верхнем диске выполнено отверстие для сообщения полости кбнтейнера с зазорами между дисками. Ра- бочее колесо вентилятора размещено в указанном зазоре, а выходной участок трубки ;Для ввода крйоагёнтустэйбвлён над рабочим Колесом сроено ему, 1 ил. , /